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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile für einen Verbrennungsmotor, die dafür eingerichtet ist, die Öffnungs- und Schließeigenschaften eines Einlassventils und eines Auslassventils, die Motorventile des Verbrennungsmotors sind, zu steuern, und eine Steuereinheit für die Vorrichtung zum Steuern der Ventile.
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In den zurückliegenden Jahren hat sich im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zum Steuern der Ventile, die dafür angeordnet ist, Ventilsteuerzeiten von Motorventilen zu variieren, ein Bedarf herausgebildet, dass eine relative Rotationsposition der Nockenwelle relativ zu einem Steuerkettenrad in einer Spätwinkel-Richtung und in einer Frühwinkel-Richtung entsprechend einem Motorantriebszustand, zusätzlich zu einer Ventilsteuerung, die das Optimum für das Anlassen des Motors darstellt, gesteuert wird.
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Darüber hinaus besteht in einer Hubverstellvorrichtung zum Variieren eines Ventilhubbetrages eines Motorventils ein Bedarf, dass der Ventilhubbetrag relativ zu dem Ventilhubbetrag, der das Optimum für das Anlassen des Motors darstellt, erhöht oder verringert wird.
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Beim Anlassen des Motors muss die Ventilsteuerung des Einlassventils auf einer Zwischenphasen-Position zwischen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position gehalten werden. Die
japanische Patentanmeldungspublikation Nr. 2004-156508 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile, die dafür angeordnet ist, eine Steuerung auf die Zwischenphasen-Position auszuführen, die das Optimum für das Anlassen des Motors darstellt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Nebenbei bemerkt, wird die relative Rotationsposition zwischen dem Steuerkettenrad und der Nockenwelle zum Beispiel anhand von Informationssignalen abgefühlt, die durch einen Kurbelwinkelsensor und einen Nockenwinkelsensor abgefühlt werden. Jedoch wird das Auflösen von Potenzen der Sensoren beim Durchdrehen des Motors verringert, weil die Motordrehzahl extrem niedrig ist. Dementsprechend ist es schwierig, schnell eine genaue relative Rotationsposition abzufühlen, die für das Anlassen des Motors zweckmäßig ist. Folglich kann eine Reaktion der Steuerung beim Anlassen des Motors verzögert sein, insbesondere beim Anlassen des Motors im kalten Zustand.
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Es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile eines Verbrennungsmotors und eine Steuereinheit der Vorrichtung zum Steuern der Ventile bereitzustellen, die dafür geeignet sind, die oben erwähnten Probleme zu lösen und präzise und schnell eine Zwischenphasen-Position zwischen einer spätesten Spätwinkel-Position und einer frühesten Frühwinkel-Position, die für ein Anlassen des Motors zweckmäßig ist, abzufühlen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile eines Verbrennungsmotors Folgendes: ein Antriebsrotationselement, zu dem eine Rotationskraft von einer Kurbelwelle übertragen wird; eine Nockenwelle, die dafür angeordnet ist, relativ zu dem Antriebsrotationselement gemäß einem Zustand des Motors aus einer spätesten Spätwinkel-Position über eine Zwischenphasen-Position, die zwischen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position eingestellt ist und die für ein Anlassen des Motors zweckmäßig ist, in eine früheste Frühwinkel-Position gedreht zu werden; ein Verschiebeelement, an das eine Solllast angelegt wird, um auf die Nockenwelle eine Verschiebekraft aus der spätesten Spätwinkel-Position oder der frühesten Frühwinkel-Position in Richtung der Zwischenphasen-Position auszuüben; und eine Steuereinheit, die dafür eingerichtet ist, als die Zwischenphasen-Position eine Position abzufühlen, an der eine relative Drehzahl zwischen dem Antriebsrotationselement und der Nockenwelle durch die relative Drehung der Nockenwelle über eine Region hinaus geändert wird, in der die Nockenwelle durch die Solllast des Verschiebeelements gesteuert wird, wenn die Nockenwelle so gesteuert wird, dass sie relativ aus der einen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position über die Zwischenphasen-Position hinaus gedreht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile eines Verbrennungsmotors Folgendes: ein Antriebsrotationselement, zu dem eine Rotationskraft von einer Kurbelwelle übertragen wird; eine Nockenwelle, die dafür angeordnet ist, relativ zu dem Antriebsrotationselement gemäß einem Zustand des Motors aus einer spätesten Spätwinkel-Position über eine Zwischenphasen-Position, die zwischen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position eingestellt ist und die für ein Anlassen des Motors zweckmäßig ist, in eine früheste Frühwinkel-Position gedreht zu werden, wobei die Nockenwelle relativ durch eine erste Last aus der spätesten Spätwinkel-Position oder der frühesten Frühwinkel-Position in Richtung der Zwischenphasen-Position gedreht wird und relativ durch eine zweite Last aus der anderen der spätesten Spätwinkel-Position bzw. der frühesten Frühwinkel-Position in Richtung der Zwischenphasen-Position gedreht wird, wobei die erste Last von der zweiten Last verschieden ist, eine Steuereinheit, die dafür eingerichtet ist, als die Zwischenphasen-Position eine Position abzufühlen, an der eine relative Drehzahl zwischen dem Antriebsrotationselement und der Nockenwelle durch eine Differenz zwischen der ersten Last und der zweiten Last der relativen Drehung der Nockenwelle geändert wird, wenn die Nockenwelle so gesteuert wird, dass sie relativ aus der einen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position über die Zwischenphasen-Position hinaus gedreht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile eines Verbrennungsmotors Folgendes: ein Antriebsrotationselement, zu dem eine Rotationskraft von einer Kurbelwelle übertragen wird; eine Nockenwelle, die dafür angeordnet ist, relativ zu dem Antriebsrotationselement gemäß einem Zustand des Motors aus einer spätesten Spätwinkel-Position über eine Zwischenphasen-Position, die zwischen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position eingestellt ist und die für ein Anlassen des Motors zweckmäßig ist, in eine früheste Frühwinkel-Position gedreht zu werden; ein Verschiebeelement, an das eine Solllast angelegt wird, um auf die Nockenwelle eine Verschiebekraft aus der spätesten Spätwinkel-Position oder der frühesten Frühwinkel-Position in Richtung der Zwischenphasen-Position auszuüben; einen Kurbelwinkelsensor, der dafür angeordnet ist, einen Drehwinkel der Kurbelwelle abzufühlen; einen Nockenwinkelsensor, der dafür angeordnet ist, einen Drehwinkel der Nockenwelle abzufühlen; und eine Steuereinheit, die dafür eingerichtet ist, als die Zwischenphasen-Position eine Position abzufühlen, an der eine relative Drehzahl zwischen dem Antriebsrotationselement und der Nockenwelle durch die relative Drehung der Nockenwelle über eine Region hinaus geändert wird, in der die Nockenwelle durch die Solllast des Verschiebeelements gesteuert wird, wenn die Nockenwelle so gesteuert wird, dass sie relativ aus der einen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position, in der die Verschiebekraft des Verschiebeelements wirkt, über die Zwischenphasen-Position hinaus gedreht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Schnittansicht entlang einer Schnittlinie A-A von 1.
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3 ist eine Schnittansicht entlang einer Schnittlinie C-C von 1.
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4A, 4B und 4C sind Schnittansichten entlang einer Schnittlinie B-B von 1, die Betriebszustände der Vorrichtung zum Steuern der Ventile von 1 zeigen. 4A zeigt eine späteste Spätwinkel-Position einer Nockenwelle. 4B zeigt eine Zwischenphasen-Position der Nockenwelle. 4C zeigt eine früheste Frühwinkel-Position der Nockenwelle.
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5 ist eine Kennliniendarstellung, die eine Beziehung zwischen einem Konversionswinkel der Nockenwelle und einer Rückholfederkraft in einer Frühwinkel-Richtung in der Vorrichtung zum Steuern der Ventile von 1 zeigt.
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6 ist ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Konversionswinkel der Nockenwelle aus der spätesten Spätwinkel-Position in die früheste Frühwinkel-Position und eine Antriebskraft durch eine Feder in der Vorrichtung zum Steuern der Ventile von 1 zeigt.
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7 ist ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Konversionswinkel der Nockenwelle aus der frühesten Frühwinkel-Position in die späteste Spätwinkel-Position und die Antriebskraft durch die Feder in der Vorrichtung zum Steuern der Ventile von 1 zeigt.
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8A, 8B und 8C sind Ansichten, die einen Betriebszustand einer Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 8A zeigt eine späteste Spätwinkel-Position der Nockenwelle. 8B zeigt eine Zwischenphasen-Position der Nockenwelle. 8C zeigt eine früheste Frühwinkel-Position der Nockenwelle.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Ventilsteuerungsvorrichtungen eines Verbrennungsmotors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen veranschaulicht. In diesen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung einer Einlassseite des Verbrennungsmotors angewendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung einer Auslassseite des Verbrennungsmotors Anwendung finden.
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Wie in den 1–4 gezeigt, umfasst diese Vorrichtung zum Steuern der Ventile (VSV): ein Steuerkettenrad 1, das ein Antriebsrotationselement ist, das durch eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zur Drehung angetrieben wird; eine Nockenwelle 2, die an einem Zylinderkopf über ein (nicht gezeigtes) Lager drehbar gelagert ist und die durch die Rotationskraft gedreht wird, die von dem Steuerkettenrad 1 übertragen wird; ein Abdeckelement 3, das an einer (nicht gezeigten) Kettenabdeckung befestigt ist, die an einer vorderseitigen Position des Steuerkettenrades 1 angeordnet ist; und einen Phasenänderungsmechanismus 4, der zwischen dem Steuerkettenrad 1 und der Nockenwelle 2 angeordnet ist und der dafür angeordnet ist, eine relative Rotationsphase zwischen dem Steuerkettenrad 1 und der Nockenwelle 2 gemäß einem Antriebszustand des Motors zu variieren.
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Das Steuerkettenrad 1 besteht vollständig aus Eisenmetall (einem metallischen Material auf Eisenbasis). Das Steuerkettenrad 1 hat eine integrale Ringform. Das Steuerkettenrad 1 umfasst einen Kettenrad-Hauptkorpus 1A mit einer Innenumfangsfläche mit einer Stufenform; und einen Zahnradabschnitt 1b, der integral an einem Außenumfang des Kettenrad-Hauptkorpus 1a ausgebildet ist und der eine Rotationskraft von der Kurbelwelle über eine (nicht gezeigte) Steuerkette empfängt, die um den Zahnradabschnitt 1b herum verläuft; und eine innere gezahnte (-darstellende) Sektion 19, die ein innerer Zahn-Eingriffnahmeabschnitt ist, der integral an einer Vorderendseite des Kettenrades 1a angeordnet ist. Im Übrigen hat der Zahnradabschnitt 1b eine Außenfläche, die durch Laserbrennen oberflächenbehandelt ist.
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Darüber hinaus ist in diesem Steuerkettenrad 1 ein Kugellager mit großem Durchmesser 43 zwischen dem Kettenrad-Hauptkorpus 1a und einem angetrieben Element 9 (was später noch beschrieben wird), das sich an einem Vorderendabschnitt der Nockenwelle 2 befindet, angeordnet. Auf diese Weise werden das Steuerkettenrad 1 und die Nockenwelle 2 so gestützt, dass sie relativ gedreht werden können.
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Dieses Kugellager mit großem Durchmesser 43 umfasst ein äußeres Rad 43a, ein inneres Rad 43b und Kugeln 43c, die zwischen dem äußeren Rad 43a und dem inneren Rad 43b angeordnet sind. Das äußere Rad 43a des Kugellagers mit großem Durchmesser 43 ist auf einer Innenumfangsseite des Kettenrad-Hauptkorpus 1a befestigt. Das innere Rad 43b des Kugellagers mit großem Durchmesser 43 ist auf einer Außenumfangsseite des angetriebenen Elements 9 befestigt.
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Der Kettenrad-Hauptkorpus 1a umfasst einen Außenrad-Befestigungsabschnitt 60, der auf einer Innenumfangsseite durch Schneiden ausgebildet ist und der eine ringförmige Nut ist und der zur Seite der Nockenwelle 2 hin geöffnet ist.
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Dieser Außenrad-Befestigungsabschnitt 60 ist in einer Stufenform ausgebildet. Das äußere Rad 43a des Kugellagers mit großem Durchmesser 43 ist in Axialrichtung in den Außenrad-Befestigungsabschnitt 60 hineingepresst. Der Außenrad-Befestigungsabschnitt 60 ist auf einer axialen Seite des äußeren Rades 43a positioniert.
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Die innere gezahnte Sektion 19 ist integral auf einer Außenumfangsseite des Vorderendabschnitts des Kettenrad-Hauptkorpus 1a ausgebildet. Die innere gezahnte Sektion 19 hat eine zylindrische Form, die in Richtung eines Elektromotors 12 des Phasenänderungsmechanismus 4 hervorsteht. Die innere gezahnte Sektion 19 umfasst mehrere innere Zähne 19a, die eine Wellenform haben und die an einem Innenumfang der inneren gezahnten Sektion 19 ausgebildet sind.
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Wie in 2 gezeigt, sind die mehreren inneren Zähne 19a kontinuierlich in einem regelmäßigen Intervall in der Umfangsrichtung ausgebildet. Jeder der inneren Zähne 19a umfasst eine Zahnspitze 19b mit einer umgedrehten V-Form (Bergform); die beiden Zahnflächen 19c und 19c, die mit der Zahnspitze 19b kontinuierlich verlaufen; und eine Zahnsenke 19d, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zahnflächen 19c und 19c angeordnet ist.
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Darüber hinaus sind in der inneren gezahnten Sektion 19 die Zahnspitzen 19b und die beiden Zahnflächen 19c und 19c der inneren Zähne 19a lasergebrannt. Dadurch haben diese Zahnspitzen 19b und beide Zahnflächen 19c und 19c eine größere Härte als die Abschnitte auf der Seite der Zahnsenke 19d.
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Auf einer Vorderendseite der inneren gezahnten Sektion 19 befindet sich eine Innengewindesektion 6, die eine Ringform hat und die mit einem Gehäuse 5 (das später noch beschrieben wird) des Elektromotors 12 integral ausgebildet ist und der Vorderendseite der inneren gezahnten Sektion 19 gegenüberliegt.
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Darüber hinaus ist an einem Hinterendabschnitt des Kettenrad-Hauptkorpus 1a, welcher der inneren gezahnten Sektion 19 gegenüberliegt, eine ringförmige Halteplatte 61 angeordnet. Diese Halteplatte 61 ist integral aus Blech hergestellt. Wie in 1 und den 4A–4C gezeigt, hat die Halteplatte 61 einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen mit einem Außendurchmesser des Kettenrad-Hauptkorpus 1a identisch ist, und einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen gleich einem Durchmesser eines Abschnitts nahe einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt des Kugellagers mit großem Durchmesser 43 in der radialen Richtung ist.
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Dementsprechend ist ein Innenumfangsabschnitt 61a der Halteplatte 61 so angeordnet, dass er eine axiale Außenendfläche 43e des äußeren Rades 43a mit einem vorgegebenen Abstand bedeckt. Darüber hinaus umfasst die Halteplatte 61 einen erhöhten Endanschlag-Abschnitt 61b, der integral an einer vorgegebenen Position eines Innenumfangsrandes des Innenumfangsabschnitts 61a ausgebildet ist und der in der radial inneren Richtung, das heißt in Richtung der Mittelachse, hervorsteht. Wie in den 4A–4C gezeigt, hat dieser erhöhte Endanschlag-Abschnitt 61b im Wesentlichen eine Sektorform. Der erhöhte Endanschlag-Abschnitt 61b umfasst einen Spitzenendrand 61c, der eine Bogenform hat, die sich entlang des Außenumfangs der Torsionsfeder 51 (die später noch beschrieben wird) erstreckt; und die beiden Seitenflächen 61d und 61e, die Beschränkungsflächen sind, die dafür angeordnet sind, eine späteste Spätwinkel-Position und eine früheste Frühwinkel-Position der Nockenwelle 2 im Zusammenwirken mit beiden Endrändern 9e und 9f des Bogenlochs 9d des angetriebenen Elements 9 (das später noch beschrieben wird) zu beschränken.
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Die Halteplatte 61 umfasst sechs Bolzeneinschublöcher 61i, die im Außenumfangsabschnitt der Halteplatte 61 in einem regelmäßigen Intervall in der Umfangsrichtung ausgebildet sind, die durch die Halteplatte 61 hindurch verlaufen und in die Bolzen 7 eingeschoben werden. Andererseits umfasst die Halteplatte 61 eine Eingriffnahmenut 61f, die im Innenumfangsabschnitt 61a an einer Position ausgebildet ist, die um 120 Grad von dem erhöhten Endanschlag-Abschnitt 61b in der Frühwinkel-Richtung geschwenkt ist, die eine Sektorform hat und in die der zweite Endabschnitt 51b der Torsionsfeder 51b eingriffnahmefähig eingeschoben wird.
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Diese Eingriffnahmenut 61f hat eine Umfangsbreite W, die so eingestellt ist, dass der zweite Endabschnitt 51b der Torsionsfeder 51 elastisch an einem Endrand 61g der Eingriffnahmenut 61f auf der Seite des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b von der Umfangsrichtung in der spätesten Spätwinkel-Position der Nockenwelle 2 anliegt, wie in 4A gezeigt, und so, dass der zweite Endabschnitt 51b der Torsionsfeder 51 nicht an dem anderen Endrand 61h der Eingriffnahmenut 61f anliegt (d. h. in einen nicht-anliegenden Zustand damit gebracht ist), wenn die Nockenwelle 2 relativ in die früheste Frühwinkel-Position gedreht wird, wie in 4C gezeigt.
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Darüber hinaus ist ein ringförmiger Abstandshalter 62 zwischen der Innenfläche der Halteplatte 61 und der Außenendfläche 43e des äußeren Rades 43a des Kugellagers mit großem Durchmesser 43, der der Innenfläche der Halteplatte 61 gegenüberliegt, angeordnet. Dieser Abstandshalter 62 ist dafür angeordnet, eine geringfügige Anpresskraft von der Halteplatte 61 auf die Außenendfläche 43e des äußeren Rades 43a auszuüben, wenn die Halteplatte 61 mittels Bolzen 7 durch Zusammenschrauben befestigt wird. Dieser Abstandshalter 62 hat eine Dicke, die so eingestellt ist, dass ein winziger Abstand zwischen der Außenendfläche 43e des äußeren Rades 43a und der Halteplatte 61 gebildet wird, der eine Größe einer zulässigen Region einer axialen Bewegung des äußeren Rades 43a hat.
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Der Kettenrad-Hauptkorpus 1a (die innere gezahnte Sektion 19) umfasst sechs Bolzeneinschublöcher 1c, die in einem Außenumfangsabschnitt des Kettenrad-Hauptkorpus 1a in einem im Wesentlichen regelmäßigen Intervall in der Umfangsrichtung ausgebildet sind und die durch den Kettenrad-Hauptkorpus 1a hindurch verlaufen. Die Halteplatte 61 umfasst sechs Bolzeneinschublöcher 61i, die in einem Außenumfangsabschnitt der Halteplatte 61 in einem im Wesentlichen regelmäßigen Intervall in der Umfangsrichtung ausgebildet sind und die durch die Halteplatte 61 hindurch verlaufen. Darüber hinaus umfasst die Innengewindesektion 6 sechs innere Schraubenlöcher 6a, die an Positionen ausgebildet sind, die den Positionen der Bolzeneinschublöcher 1c und 61i entsprechend. Das Steuerkettenrad 1, die Halteplatte 61 und das Gehäuse 5 werden aneinander befestigt, indem sechs Bolzen 7 durch die inneren Schraubenlöcher 6a und die Bolzeneinschublöcher 1c und 61i eingeschoben werden.
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Der Kettenrad-Hauptkorpus 1a und die innere gezahnte Sektion 19 bilden ein Gehäuse eines Drehzahlsenkungsmechanismus 8 (der später noch beschrieben wird).
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Der Kettenrad-Hauptkorpus 1a, die innere gezahnte Sektion 19, die Halteplatte 61 und die Innengewindesektion 6 haben einen im Wesentlichen identischen Außendurchmesser.
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Das Abdeckelement 3 besteht aus Aluminiumlegierung. Das Abdeckelement 3 ist in eine Napfform gebracht. Das Abdeckelement 3 umfasst einen ausbauchenden Abschnitt 3a, der in einem Vorderendabschnitt des Abdeckelements 3 ausgebildet ist, um einen Vorderendabschnitt des Gehäuses 5 zu bedecken. Darüber hinaus umfasst das Abdeckelement 3 eine zylindrische Wand 3b, die an einer Außenumfangsabschnittsseite des ausbauchenden Abschnitts 3a integral ausgebildet ist und sich dabei in der Axialrichtung erstreckt. Diese zylindrische Wand 3b umfasst ein Halteloch 3c, das im Inneren der zylindrischen Wand 3b ausgebildet ist, wie in 1 gezeigt. Eine Innenumfangsfläche des Haltelochs 3c bildet eine Führungsfläche für ein Bürstenhalteelement 28 (das später noch beschrieben wird).
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Darüber hinaus umfasst dieses Abdeckelement 3 sechs Bolzeneinschublöcher, die an einem (nicht gezeigten) Flanschabschnitt ausgebildet sind, der im Außenumfang des Abdeckelements 3 ausgebildet ist, und die durch das Abdeckelement 3 hindurch verlaufen. Das Abdeckelement 3 ist an der Kettenabdeckung durch (nicht gezeigte) Bolzen befestigt, die in diese Bolzeneinschublöcher des Abdeckelements 3 eingeschoben werden.
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Zwischen einer Innenumfangsfläche eines gestuften Abschnitts auf der Außenumfangsseite des ausbauchenden Abschnitts 3a und der Außenumfangsfläche des Gehäuses 5 befindet sich eine Öldichtung mit großem Durchmesser 50, die ein Dichtungselement ist, wie in 1 gezeigt. Diese Öldichtung mit großem Durchmesser 50 hat einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Ein Kernmetall ist in ein Basismaterial aus synthetischem Gummi eingebettet. Ein ringförmiger Basisabschnitt auf der Außenumfangsseite der Öldichtung 50 ist in einem gestuften ringförmigen Abschnitt 3d montiert und befestigt, der an der Innenumfangsfläche des Abdeckelements 3 ausgebildet ist.
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Das Gehäuse 5 umfasst einen Gehäuse-Hauptkorpus 5a, der ein zylindrischer Abschnitt ist, der durch Pressen des Eisenmetalls zu einer unten geschlossenen zylindrischen Form ausgebildet ist. Das Gehäuse 5 ist mit einer Dichtungsplatte 11 versehen, die aus einem nicht-magnetischen Kunstharz besteht und die Vorderendöffnung des Gehäuse-Hauptkorpus 5 abdichtet (verschließt).
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Der Gehäuse-Hauptkorpus 5a umfasst einen Bodenabschnitt 5b, der auf der Hinterendseite ausgebildet ist und der eine kreisrunde Plattenform hat; und ein Wellenabschnitteinschubloch 5c, das einen großen Durchmesser hat und in einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt des Bodenabschnitts 5b ausgebildet ist und in den ein Exzenterwellenabschnitt 39 eingeführt wird; und einen Verlängerungsabschnitt 5d, der eine zylindrische Form hat, der integral an einem Rand des Wellenabschnitteinschublochs 5c ausgebildet ist und der in der Axialrichtung der Nockenwelle 2 hervorsteht. Darüber hinaus ist die Innengewindesektion 6 integral auf der Außenumfangsseite der Hinterendfläche des Bodenabschnitts 5b ausgebildet.
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Die Nockenwelle 2 umfasst zwei (nicht gezeigte) ovale Antriebsnocken, die an einem einzelnen Zylinder angeordnet sind, die an der Außenumfangsfläche der Nockenwelle 2 angeordnet sind und die dafür angeordnet sind, ein (nicht gezeigtes) Einlassventil zu öffnen. Die Nockenwelle 2 umfasst einen Vorderendabschnitt 2a, mit dem das angetriebene Element 9 integral durch einen Nockenbolzen 10 verbunden ist.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst der Nockenbolzen 10 einen Kopfabschnitt 10a; einen Wellenabschnitt 10b; einen ringförmigen Unterlegscheibenabschnitt 10c, der auf einer Endfläche des Kopfabschnitts 10a auf der Seite des Wellenabschnitts 10b angeordnet ist; und einen Außengewindeabschnitt 10d, der an einem Außenumfang des Wellenabschnitts 10b ausgebildet ist und der in einen Innengewindeabschnitt geschraubt ist, der im Inneren der Nockenwelle 2 vom Endabschnitt der Nockenwelle 2 aus in der Axialrichtung ausgebildet ist.
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Das angetriebene Element 9 besteht aus einem einzigen Stück Eisenmetall. Wie in 1 gezeigt, umfasst das angetriebene Element 9 einen Befestigungsendabschnitt 9a, der auf der Seite des Vorderendabschnitts 2a der Nockenwelle 2 ausgebildet ist und der zu einer Scheibe mit einer großen Dicke geformt ist; einen zylindrischen Abschnitt 9b, der von einem Innenumfangsabschnitt einer Vorderendfläche des Befestigungsendabschnitts 9a in der Axialrichtung hervorsteht; und eine zylindrische Haltesektion(-vorrichtung) 41, die integral am Außenumfangsabschnitt des Befestigungsendabschnitts 9a ausgebildet (angeordnet) ist und die mehrere Wälzelemente 48 hält.
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Der Befestigungsendabschnitt 9a umfasst eine zylindrische Montagenut 9c, die in einen Hinterendabschnitt des Befestigungsendabschnitts 9a ausgebildet ist und in der der Vorderendabschnitt 2a der Nockenwelle 2 montiert ist. Der Befestigungsendabschnitt 9a (Nockenwelle 2) wird durch Druck befestigt, indem eine Axialkraft des Nockenbolzens 10 in der Axialrichtung in einem Zustand einwirkt, in dem der Vorderendabschnitt 2a in der Montagenut 9c montiert ist. Das angetriebene Element 9 kann im Übrigen auch integral mit der Nockenwelle 2 ausgebildet werden.
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Wie in den 4A–4C gezeigt, umfasst der Befestigungsendabschnitt 9a ein Bogenloch 9d, das an einer vorgegebenen Umfangsposition ausgebildet ist, das in der radialen Richtung durch den Befestigungsendabschnitt 9a hindurch verläuft, und in dem die Spitzenendseite des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b angeordnet ist. Beide Endränder 9e und 9f dieses Bogenlochs 9d liegen an den entsprechenden zwei Seitenflächen 61d und 61e des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b gemäß der relativen Drehung der Nockenwelle 2 so an, dass die späteste Spätwinkel-Position und die früheste Frühwinkel-Position der Nockenwelle 2 begrenzt werden. Dementsprechend bilden das Bogenloch 9d und der erhöhte Endanschlag-Abschnitt 61b einen Endanschlagmechanismus.
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Darüber hinaus ist eine Torsionsfeder 51, die ein Verschiebeelement ist, in einem zylindrischen Raum angeordnet, der auf der Innenumfangsseite (radial im Inneren) des Befestigungsendabschnitts 9a ausgebildet ist.
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Diese Torsionsfeder 51 umfasst einen ersten Endabschnitt 51a, der radial nach innen gebogen ist und der in einer Haltenut 9g gehalten wird, die in dem Befestigungsendabschnitt 9a auf der Seite des zylindrischen Abschnitts 9b aus der radialen Richtung ausgebildet ist, wie in 1 und 4 gezeigt. Andererseits umfasst die Torsionsfeder 51 einen zweiten Endabschnitt 51b, der radial nach außen gebogen ist und der eingriffnahmefähig in die Eingriffnahmenut 61f der Halteplatte 61 durch ein Einschubloch 9h eingeschoben ist, das an einer vorgegebenen Position des Befestigungsendabschnitts 9a ausgebildet ist.
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Die Torsionsfeder 51 ist mit einer vorgegebenen Feder-Solllast in der Frühwinkel-Richtung in einem Zustand ausgestattet, in dem der zweite Endabschnitt 51b elastisch an einem Endrand 61g der Eingriffnahmenut 61f aus der Umfangsrichtung anliegt, das heißt, in der spätesten Spätwinkel-Position der Nockenwelle 2, wie in 4A gezeigt.
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Wenn die Nockenwelle 2 in eine vorgegebene Winkelposition (Zwischenphasen-Position) auf der Frühwinkelseite gedreht wird, wie in 4B gezeigt, so liegt des Weiteren der Endrand 9j des Bogenabschnitts 9i des Befestigungsendabschnitts 9a auf der Basisendseite des zweiten Endabschnitts 51b der Torsionsfeder 51 an, so dass die Solllast der Torsionsfeder 51 in einer weiteren relativen Rotationsregion in der Frühwinkel-Richtung aufgehoben wird. Das heißt, in dieser Zwischenphasen-Position liegt der Endrand 9j des Bogenabschnitts 9i an der Basisendseite des zweiten Endabschnitts 51b der Torsionsfeder 51 in der Umfangsrichtung an und wird daran gestützt. Bis zu diesem Zeitpunkt unterstützt die Federkraft der Torsionsfeder 51 die Drehantriebskraft der Nockenwelle 2 in der Frühwinkel-Richtung durch den Elektromotor 12 (der später noch beschrieben wird).
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Wie in 1 gezeigt, umfasst der zylindrische Abschnitt 9b ein Bolzeneinschubloch 9k, das in einer im Wesentlichen mittigen Position des zylindrischen Abschnitts 9b ausgebildet ist und durch den zylindrischen Abschnitt 9b hindurch verläuft, und in das der Wellenabschnitt 10b des Nockenbolzens 10 eingeführt wird. Darüber hinaus ist ein Nadellager 38 auf der Außenumfangsseite des zylindrischen Abschnitts 9b angeordnet.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist die Haltesektion 41 von dem vorderen Ende des Außenumfangsabschnitts des Befestigungsendabschnitts 9a zu einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt gebogen. Die Haltesektion 41 hat eine unten geschlossene zylindrische Form, die in der Richtung hervorsteht, die mit dem zylindrischen Abschnitt 9b identisch ist. Ein zylindrischer Spitzenendabschnitt 41a dieser Haltesektion 41 erstreckt sich durch einen Raumabschnitt 44, der ein ringförmiger ausgesparter Abschnitt ist, der zwischen dem Innengewindeabschnitt 6 und dem Verlängerungsabschnitt 5d in Richtung des Bodenabschnitts 5b des Gehäuses 5 ausgebildet ist. Darüber hinaus umfasst der Spitzenendabschnitt 41a mehrere Wälzelement-Haltelöcher 41b, von denen jedes eine im Wesentlichen rechteckige Form hat und die in einem im Wesentlichen regelmäßigen Intervall in der Umfangsrichtung ausgebildet sind und Wälzelement-Halteabschnitte sind, die die mehreren Wälzelemente 48 so halten, dass die Wälzelemente 48 rollen können. Eine Anzahl dieser Wälzelement-Haltelöcher 41b (Wälzelemente 48) ist um eins kleiner als eine Anzahl von inneren Zähnen 19a der inneren gezahnten Sektion 19.
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Ein innerer Radbefestigungsabschnitt 63 wird durch Schneiden an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Außenumfangsabschnitt des Befestigungsendabschnitts 9 und der Bodenabschnittsseite der Haltesektion 41 ausgebildet. Der innere Radbefestigungsabschnitt 63 fixiert das innere Rad 43b des Kugellagers mit größerem Durchmesser 43.
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Dieser innere Radbefestigungsabschnitt 63 wird durch Schneiden zu einer Stufenform dergestalt ausgebildet, dass er dem Außenrad-Befestigungsabschnitt 60 in der radialen Richtung gegenüberliegt. Der innere Radbefestigungsabschnitt 63 umfasst eine ringförmige Außenumfangsfläche 63a, die sich in der Axialrichtung der Nockenwelle 2 erstreckt; und eine zweite gestufte Befestigungsfläche 63b, die integral an einer Position gegenüber einer Öffnung der Außenumfangsfläche 63a ausgebildet ist und die sich in der radialen Richtung erstreckt. Das innere Rad 43b des Kugellagers mit großem Durchmesser 43 wird auf die Außenumfangsfläche 63a in der Axialrichtung gepresst. Darüber hinaus liegt eine innere Endfläche 43f des aufgepressten inneren Rades 43b an der zweiten gestuften Befestigungsfläche 63b an, um das innere Rad 43b in der Axialrichtung zu positionieren.
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Der Phasenänderungsmechanismus 4 umfasst einen Elektromotor 12, der ein Stellglied ist und auf der Vorderendseite der Nockenwelle 2 so angeordnet ist, dass er im Wesentlichen koaxial zur Nockenwelle 2 verläuft; und einen Drehzahlsenkungsmechanismus 8, der dafür angeordnet ist, die Drehzahl des Elektromotors 12 zu reduzieren und die drehzahlgesenkte Drehung zur Nockenwelle 2 zu übertragen.
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Wie in den 1 und 3 gezeigt, ist der Elektromotor 12 ein Gleichstrommotor mit einer Bürste. Der Elektromotor 12 umfasst ein Gehäuse 5, das ein Joch ist, das sich als eine Einheit mit dem Steuerkettenrad 1 dreht; eine Motorabtriebswelle 13, die ein Zwischenrotationselement ist, das drehbar in dem Gehäuse 5 angeordnet ist; ein Paar Dauermagnete 14 und 15 mit einer Halbbogenform, die Statoren sind, die an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 5 befestigt sind; und einen Stator 16, der an einer Abdichtplatte 11 befestigt ist.
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Die Motorabtriebswelle 13 ist in einer gestuften zylindrischen Form ausgebildet. Die Motorabtriebswelle 13 fungiert als ein Anker. Die Motorabtriebswelle 13 umfasst einen gestuften Abschnitt 13c, der in einer im Wesentlichen mittigen Position in der axialen Richtung ausgebildet ist; einen Abschnitt mit großem Durchmesser 13a, der auf der Seite der Nockenwelle 2 des gestuften Abschnitts 13c angeordnet ist; und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 13b, der auf der Seite des Bürstenhalteelements 28 des gestuften Abschnitts 13c angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein Eisenkernrotor 17 am Außenumfang des Abschnitts mit großem Durchmesser 13a befestigt. Der Exzenterwellenabschnitt 39 ist im Inneren des Abschnitts mit großem Durchmesser 13a mittels einer Presspassung befestigt. Eine Innenfläche des gestuften Abschnitts 13c positioniert den Exzenterwellenabschnitt 39 in der Axialrichtung. Andererseits ist ein ringförmiges Element 20 am Außenumfang des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 13b mittels Presspassung befestigt. Darüber hinaus ist ein Kommutator 21 an einer Außenumfangsfläche des ringförmigen Elements 20 mittels Presspassung in der Axialrichtung befestigt. Der Kommutator 21 ist in der Axialrichtung durch eine Außenfläche des gestuften Abschnitts 13c angeordnet. Das ringförmige Element 20 hat einen Außendurchmesser, der mit dem Außendurchmesser des Abschnitts mit großem Durchmesser 13a im Wesentlichen identisch ist. Darüber hinaus hat das ringförmige Element 20 eine axiale Länge, die geringfügig kleiner ist als die axiale Länge des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 13b.
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Dementsprechend ist es möglich, den Exzenterwellenabschnitt 39 und den Kommutator 21 in der Axialrichtung durch die Innen- und Außenflächen des gestuften Abschnitts 13c zu positionieren. Folglich ist es möglich, den Montagevorgang zu vereinfachen und die Präzision des Anordnens zu verbessern.
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Der Eisenkernrotor 17 besteht aus magnetischem Material mit mehreren Magnetpolen. Der Eisenkernrotor 17 umfasst einen Außenumfangsabschnitt, der als eine Haspel mit Schlitzen ausgebildet ist, um die ein Spulendraht einer elektromagnetischen Spule 18 gewickelt ist.
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Andererseits ist der Kommutator 21 zu einer Ringform aus leitfähigem Material ausgebildet. Der Kommutator 21 umfasst Segmente, die so geteilt sind, dass ihre Anzahl mit einer Anzahl der Magnetpole des Eisenkernrotors 17 identisch ist, und die elektrisch mit Enden 18c des Spulendrahtes verbunden sind, der aus der elektromagnetischen Spule 18 herausgezogen ist. Das heißt, der Kommutator 21 umfasst einen Faltabschnitt (Rücklaufabschnitt), der auf der Innenumfangsseite ausgebildet ist und der die Spitzenenden der Enden 18c des elektrisch zu verbindenden Spulendrahtes zwischen sich aufnimmt.
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Die Dauermagnete 14 und 15 haben eine zylindrische Gesamtform. Jeder der Dauermagnete 14 und 15 umfasst mehrere Magnetpole in der Umfangsrichtung. Die Dauermagnete 14 und 15 sind so positioniert, dass sie von der Befestigungsposition des Eisenkerns 17 in der Vorwärtsrichtung versetzt sind.
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Das heißt, wie in 1 gezeigt, die Dauermagnete 14 und 15 haben eine Mitte P in der Axialrichtung, die von einer Mitte P1 des Eisenkernrotors 17 in der Axialrichtung um eine vorgegebene Entfernung in der Vorwärtsrichtung versetzt ist, das heißt, die Dauermagnete 14 und 15 sind so angeordnet, dass sie auf der Seite des Stators 16 versetzt sind.
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Dadurch sind die Vorderendabschnitte 14a und 15a der Dauermagnete 14 und 15 so angeordnet, dass sie mit dem Kommutator 21, ersten Bürsten 25a und 25b (die später noch beschrieben werden) des Stators 16 und so weiter in der radialen Richtung überlappen.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst der Stator 16 eine Harzplatte 22, die eine kreisrunde Plattenform hat, die integral auf der Innenumfangsseite (radial im Inneren) der Dichtungsplatte 11 ausgebildet ist; ein Paar Harzhalter 23a und 23b, die im Inneren der Harzplatte 22 angeordnet sind; ein Paar erster Bürsten 25a und 25b, die in den Harzhaltern 23a und 23b aufgenommen sind, um in der radialen Richtung verschoben zu werden, und die Schaltbürsten (Kommutatoren) sind, die Spitzenendflächen haben, die durch Federkräfte von Spiralfedern 24a und 24b elastisch an der Außenumfangsfläche des Kommutators 21 in der radialen Richtung anliegen; innere und äußere Schleifringe 26a und 26b, die eine Ringform haben und in die Vorderendfläche der Harzhalter 23a und 23b eingebettet und daran befestigt sind, während Außenendflächen der Schleifringe 26a und 26b frei liegen; und Anschlusskabel 27a und 27b, die erste Bürsten 25a und 25b und Schleifringe 26a und 26b elektrisch verbinden. Im Übrigen bilden die Schleifringe 26a und 26b einen Teil eines Stromzufuhrmechanismus. Die ersten Bürsten 25a und 25b, der Kommutator 21, Anschlusskabel 27a und 27b und so weiter bilden eine Stromversorgungs-Schaltsektion.
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Die Dichtungsplatte 11 ist in einem ausgesparten gestuften Abschnitt angeordnet und befestigt, der im Innenumfang des Vorderendabschnitts des Gehäuses 5 durch Stauchen ausgebildet ist. Darüber hinaus umfasst die Dichtungsplatte 11 ein Welleneinschubloch 11a, das in einer im Wesentlichen mittigen Position der Dichtungsplatte 11 ausgebildet ist, das durch die Dichtungsplatte 11 hindurch verläuft und durch das der eine Endabschnitt der Motorabtriebswelle 13 und so weiter eingeführt wird.
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Ein Bürstenhalteelement 28 ist an dem ausbauchenden Abschnitt 3a befestigt. Das Bürstenhalteelement 28 ist ein Stromzufuhrelement, das integral durch das Kunstharz geformt ist.
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Wie in 1 gezeigt, hat dieses Bürstenhalteelement 28 in einer Seitenansicht eine L-Form. Das Bürstenhalteelement 28 umfasst hauptsächlich einen zylindrischen Bürstenhalteabschnitt 28a, der in das Halteloch 3c eingeführt wird; einen Verbinderabschnitt 28b, der in einem oberen Endabschnitt des Bürstenhalteabschnitts 28a ausgebildet ist; ein Paar Halteabschnitte 28c und 28c, die integral auf den beiden Seiten des Bürstenhalteabschnitts 28a dergestalt angeordnet sind, dass sie hervorstehen, und die an dem ausbauchenden Abschnitt 3a befestigt sind; und ein Paar Verbindungsstreifen 31 und 31, die zum größten Teil in das Bürstenhalteelement 28 eingebettet sind.
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Jeder des Paares Verbindungsstreifen 31 und 31 ist zu einer Kurbelform gebildet. Das Paar Verbindungsstreifen 31 und 31 sind parallel zueinander in der Aufwärts- und der Abwärtsrichtung angeordnet. Das Paar Verbindungsstreifen 31 und 31 umfassen erste Anschlüsse 31a und 31a, die sich auf der Unterendseite befinden und so angeordnet sind, dass sie auf der Bodenabschnittsseite des Bürstenhalteabschnitts 28a frei liegen; und zweite Anschlüsse 31b und 31b, die sich auf der Oberendseite befinden und so angeordnet sind, dass sie innerhalb der inneren Montagenut (vom Aufnahmetyp) 28d des Verbinderabschnitts 28 hervorstehen. Darüber hinaus sind zweite Anschlüsse 31b und 31b elektrisch durch eine (nicht gezeigte) Steckerverbindung mit einer Batteriestromversorgung verbunden.
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Der Bürstenhalteabschnitt 28a erstreckt sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung (in der Axialrichtung). Der Bürstenhalteabschnitt 28a umfasst zylindrische Durchgangslöcher, die in den oberen und unteren Positionen innerhalb des Bürstenhalteabschnitts 28a ausgebildet sind und in denen hülsenförmige Gleitabschnitte 29a und 29b befestigt sind. Zweite Bürsten 30a und 30b werden in den Gleitabschnitten 29a und 29b gehalten, um in der Axialrichtung verschoben zu werden. Die zweiten Bürsten 30a und 30b haben Spitzenendflächen, die an den Schleifringen 26a und 26b in der Axialrichtung anliegen.
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Jede der zweiten Bürsten 30a und 30b hat eine im Wesentlichen rechteckige Form. Die zweiten Bürsten 30a und 30b werden durch Federkräfte von zweiten Spiralfedern 32a und 32b, die Verschiebeelemente sind, die elastisch zwischen den zweiten Bürsten 30a und 30b und den ersten Anschlüssen 31a und 31a auf der Bodenabschnittsseite der Durchgangslöcher montiert sind, jeweils in Richtung der Schleifringe 26a und 26b gedrängt.
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Ein Paar flexibler Anschlusskabel 33a und 33b sind zwischen den Vorderendabschnitten der zweiten Bürsten 30a und 30b und den ersten Anschlüssen 31a und 31a so angeschweißt, dass die zweiten Bürsten 30a und 30b und die ersten Anschlüsse 31a und 31a elektrisch miteinander verbunden werden. Die Längen dieser Anschlusskabel 33a und 33b sind so gewählt, dass die maximalen Gleitpositionen der zweiten Bürsten 30a und 30b so begrenzt werden, dass sie nicht aus den Gleitabschnitten 29a und 29b herausfallen, wenn die zweiten Bürsten 30a und 30b durch die Spiralfedern 32a und 32b um den maximalen Betrag in der Vorwärtsrichtung (nach rechts) bewegt werden.
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Ein ringförmiges Dichtungselement 34 ist in einer ringförmigen Montagenut, die in einem Außenumfang der Basisendseite des Bürstenhalteabschnitts 28a ausgebildet ist, montiert und wird darin gehalten. Das heißt, wenn der Bürstenhalteabschnitt 28a in das Halteloch 3c eingeführt wird, so liegt das Dichtungselement 34 elastisch an der Spitzenendfläche der zylindrischen Wand 3b an, um das Inneren des Bürstenhalteabschnitts 28 abzudichten.
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In dem Verbinderabschnitt 28b erstrecken sich zweite Anschlüsse 31b und 31b in einer Montagenut 28d, in die die (nicht gezeigten) Einschubanschlüsse vom oberen Endabschnitt her eingeschoben werden. Die zweiten Anschlüsse 31b und 31b sind elektrisch durch die Einschubanschlüsse mit einer (nicht gezeigten) Steuereinheit (ECU), die ein Regler ist, verbunden.
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Jeder der Halteabschnitte 28c und 28c ist zu einer im Wesentlichen dreieckiger Form gebildet. Halteabschnitte 28c und 28c umfassen Bolzeneinschublöcher 28e bzw. 28e, die in beiden Seitenabschnitten der Halteabschnitte 28c und 28c ausgebildet sind und die durch die Halteabschnitte 28c und 28c hindurch verlaufen. Bolzen, die in ein Paar (nicht gezeigter) innerer Schraubenlöcher geschraubt werden, die in dem ausbauchenden Abschnitt 3a ausgebildet sind, werden in Bolzeneinschublöcher 28e und 28e eingeführt, damit das Bürstenhalteelement 28 durch die Halteabschnitte 28c und 28c an dem ausbauchenden Abschnitt 3a befestigt wird.
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Die Motorabtriebswelle 13 und der Exzenterwellenabschnitt 39 werden drehbar durch ein Kugellager mit kleinem Durchmesser 37, das an der Außenumfangsfläche des Wellenabschnitts 10b auf der Seite des Kopfabschnitts 10a des Nockenbolzens 10 angeordnet ist, und ein Nadellager 38, das an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 9b des angetriebenen Elements 9 vorhanden und an einem axialen Seitenabschnitt des Kugellagers mit kleinem Durchmesser 37 angeordnet ist, gestützt. Dieses Kugellager mit kleinem Durchmesser 37 und dieses Nadellager 38 bilden einen Lagermechanismus.
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Das Nadellager 38 umfasst einen zylindrischen Käfig 38a, der in die Innenumfangsfläche des Exzenterwellenabschnitts 39 gepresst ist, und Nadelrollen 38b, die mehrere Wälzelemente darstellen, die drehbar in dem Käfig 38a gehalten werden. Die Nadelrollen 38b sind so angeordnet, dass sie an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 9b des angetriebenen Elements 9 entlang rollen.
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Das Kugellager mit kleinem Durchmesser 37 umfasst ein inneres Rad, das zwischen dem vorderseitigen Endrand des zylindrischen Abschnitts 9b des angetriebenen Elements 9 und dem Unterlegscheibenabschnitt 10c des Nockenbolzens 10 angeordnet und befestigt ist, und ein äußeres Rad, das in der Axialrichtung zwischen einem gestuften Abschnitt, der in einem Innenumfang der Motorabtriebswelle 13 ausgebildet ist, und einem Sprengring 45, der ein Haltering ist, angeordnet ist und gestützt wird.
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Eine Öldichtung 46 mit einem kleinen Durchmesser ist zwischen einer Außenumfangsfläche der Motorabtriebswelle 13 (der Exzenterwellenabschnitt 39) und einer Innenumfangsfläche des Verlängerungsabschnitts 5d des Gehäuses 5 angeordnet. Die Öldichtung 46 soll verhindern, dass Öl aus dem Inneren des Drehzahlsenkungsmechanismus 8 in den Elektromotor 12 entweicht. Diese Öldichtung 46 trennt den Elektromotor 12 und den Drehzahlsenkungsmechanismus 8 voneinander. Ein Innenumfangsabschnitt der Öldichtung 46 liegt elastisch an der Außenumfangsfläche der Motorabtriebswelle 13 an. Dadurch erzeugt die Öldichtung 46 einen Reibungswiderstand gegen die Drehung der Motorabtriebswelle 13.
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Die Steuereinheit erfühlt einen momentanen Motorantriebszustand anhand von Informationssignalen von verschiedenen Sensoren, wie zum Beispiel einem Kurbelwinkelsensor, einem Nockenwinkelsensor, einem Luftströmungsmesser, einem Wassertemperatursensor oder einem (nicht gezeigten) Gaspedalöffnungssensor, die üblich (allgemein gebräuchlich) sind, und steuert den Motor. Darüber hinaus erfühlt die Steuereinheit eine relative Rotationsposition des Steuerkettenrades 1 und der Nockenwelle 2, die von dem Kurbelwinkelsensor bzw. dem Nockenwinkelsensor ausgegeben wird, und steuert die Drehung der Motorabtriebswelle 13 durch Energiebeaufschlagung der elektromagnetischen Spule 18 so, dass eine relative Rotationsphase der Nockenwelle 2 mit Bezug auf das Steuerkettenrad 1 durch den Drehzahlsenkungsmechanismus 8 gesteuert wird. Insbesondere ist die Steuereinheit dafür eingerichtet, einen Stromzufuhrbetrag mit Bezug auf die elektromagnetische Spule 18 gemäß einer auf den Elektromotor 12 einwirkenden Drehantriebslast zu erhöhen und zu verringern.
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Darüber hinaus erfühlt die Steuereinheit die Veränderung der Drehantriebskraft durch die Antriebslast, die auf den Elektromotor 12 wirkt, die während der relativen Drehung der Nockenwelle 2 (was später noch beschrieben wird) generiert wird, zusätzlich zu Informationen der relativen Rotationsposition der Nockenwelle vom Kurbelwinkelsensor und vom Nockenwinkelsensor, und erfühlt eine Zwischenphasen-Position der Nockenwelle 2 mit Bezug auf das Steuerkettenrad 1 durch diese Veränderung.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst der Drehzahlsenkungsmechanismus 8 den Exzenterwellenabschnitt 39, der die exzentrische Rotationsbewegung ausführt; ein Kugellager mit mittlerem Durchmesser 47, das an einem Außenumfang des Exzenterwellenabschnitts 39 angeordnet ist; Wälzelemente 48, die an einem Außenumfang des Kugellagers mit mittlerem Durchmesser 47 angeordnet sind; eine Haltesektion 41, welche die Bewegung der Wälzelemente 48 in der radialen Richtung erlaubt, während die Wälzelemente 48 in der Wälzrichtung gehalten werden; und ein angetriebenes Element 9, das integral mit der Haltesektion 41 ausgebildet ist.
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Der Exzenterwellenabschnitt 39 ist zu einer gestuften zylindrischen Form gebildet. Der Exzenterwellenabschnitt 39 umfasst einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 39a, der auf einer Vorderendseite angeordnet ist und an einer Innenumfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser 13a der Motorabtriebswelle 13 mittels Presspassung befestigt ist; und einen Abschnitt mit großem Durchmesser 39b, der auf der Hinterendseite angeordnet ist. Der Abschnitt mit großem Durchmesser 39b des Exzenterwellenabschnitts 39 umfasst eine Nockenfläche, die an einem Außenumfang des Abschnitts mit großem Durchmesser 39b ausgebildet ist und eine Wellenmitte Y hat, die geringfügig von einer Wellenmitte X der Motorabtriebswelle 13 in der radialen Richtung abweicht. Das Kugellager mit mittlerem Durchmesser 47, die Wälzelemente 48 und so weiter bilden einen Planeten-Eingriffnahmeabschnitt.
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Das gesamte Kugellager 47 ist so angeordnet, dass es das Nadellager 38 in der radialen Richtung überlappt. Das mittlere Kugellager 47 umfasst ein inneres Rad 47a; ein äußeres Rad 47b; und Kugeln 47c, die zwischen dem inneren Rad 47a und dem äußeren Rad 47b angeordnet sind. Das innere Rad 47a ist an einer Außenumfangsfläche des Exzenterwellenabschnitts 39 mittels Presspassung befestigt. Andererseits ist das äußere Rad 47b nicht in der Axialrichtung befestigt, so dass es sich in einem freien Zustand befindet. Das heißt, dieses äußere Rad 47b umfasst eine Endfläche, die sich auf der Seite des Elektromotors 12 in der Axialrichtung befindet und die an keinem ihrer Abschnitte berührt wird; und die andere Endfläche 47d, die auf der gegenüberliegenden Seite in der Axialrichtung angeordnet ist und sich in einem freien Zustand befindet, wobei ein winziger erster Abstand C zwischen der anderen Endfläche 47b und einer Innenseitenfläche der Haltesektion 41, die der anderen Endfläche 47d gegenüberliegt, besteht. Darüber hinaus liegen die Außenumfangsflächen der Wälzelemente 48 an der Außenumfangsfläche des äußeren Rades 47b an, um an der Außenumfangsfläche des äußeren Rades 47b zu rollen. Des Weiteren ist ein ringförmiger zweiter Abstand C1 radial außerhalb des äußeren Rad 47b gebildet. Durch diesen zweiten Abstand C1 ist das gesamte Kugellager mit mittlerem Durchmesser 47 so angeordnet, dass es in der radialen Richtung gemäß der exzentrischen Drehung des Exzenterwellenabschnitts 39 verschoben werden kann, das heißt, außermittig verschoben werden kann.
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Die Wälzelemente 48 bestehen aus Eisenmetall. Die Wälzelemente 48 sind dafür angeordnet, in innere Zähne 19a der inneren gezahnten Sektion 19 eingesetzt (darin in Eingriff genommen) zu werden, während sie sich in der radialen Richtung gemäß der exzentrischen Bewegung des Kugellagers mit mittlerem Durchmesser 47 bewegen. Darüber hinaus werden die Wälzelemente 48 in der radialen Richtung geschwenkt, während sie durch die beiden Seitenränder der Wälzelement-Haltelöcher 41b der Haltesektion 41 in der Umfangsrichtung geführt werden.
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Wie in 1 gezeigt, ist eine Kappe 53 mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt an einer Innenseite eines Vorderendes der Motorabtriebswelle 13 mittels Presspassung befestigt. Die Kappe 53 schließt einen Raum auf der Seite des Nockenbolzens 10.
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[Funktionen und Auswirkungen der ersten Ausführungsform]
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Im Folgenden werden Funktionen der Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht. Zuerst wird, wenn die Kurbelwelle des Motors zur Drehung angetrieben wird, das Steuerkettenrad 1 durch die Steuerkette gedreht. Diese Rotationskraft des Steuerkettenrades 1 dreht synchron das Gehäuse 5, das heißt den Elektromotor 12, durch die innere gezahnte Sektion 19 und die Innengewindesektion 6. Andererseits wird die Rotationskraft der inneren gezahnten Sektion 19 von den Wälzelementen 48 durch die Haltesektion 41 und das angetriebene Element 9 zu der Nockenwelle 2 übertragen. Dadurch betätigen die Nocken der Nockenwelle 2 die Einlassventile, so dass sie geöffnet und geschlossen werden.
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In dem vorgegebenen Motorantriebszustand nach dem Anlassen des Motors beaufschlagt die Steuereinheit die elektromagnetische Spule 18 des Elektromotors 12 von den Verbindungsstreifen 31 und 31 aus über die Anschlusskabel 32a und 32b, die zweiten Bürsten 30a und 30b, die Schleifringe 26a und 26b und so weiter mit Strom. Dadurch wird die Motorabtriebswelle 13 zur Drehung angetrieben, die Geschwindigkeit dieser Rotationskraft der Motorabtriebswelle 13 wird durch den Drehzahlsenkungsmechanismus 8 reduziert, und die drehzahlreduzierte Rotationskraft wird zur Nockenwelle 2 übertragen.
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Das heißt, wenn der Exzenterwellenabschnitt 39 gemäß der Drehung der Motorabtriebswelle 13 exzentrisch gedreht wird, so überquert jedes der Wälzelemente 48 einen der inneren Zähne 19a der inneren gezahnten Sektion 19 bei einer einzelnen Drehung der Motorabtriebswelle 13, während es durch eines der Wälzelement-Haltelöcher 41b der Haltesektion 41 in der radialen Richtung gehalten wird, und rollt und bewegt sich zu dem anderen der inneren Zähne 19a, das sich neben dem einen der inneren Zähne 19a befindet. Diese Bewegung wird wiederholt, und die Wälzelemente 48 werden, während sie anliegen, in der Umfangsrichtung weiter gerollt. Dadurch wird die Rotationskraft zu dem angetriebenen Element 9 übertragen, während die Drehzahl der Motorabtriebswelle 13 durch diese in anliegender Weise ausgeführte Wälzbewegung der Wälzelemente 48 reduziert wird. Es ist möglich, das Drehzahlreduktionsverhältnis zu diesem Zeitpunkt durch die Anzahl der Wälzelemente 48 und so weiter nach Belieben einzustellen.
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Dadurch wird die Nockenwelle 2 in der positiven Richtung oder in der Umkehrrichtung relativ zu dem Steuerkettenrad 1 gedreht, und die relative Rotationsphase wird umgekehrt. Dementsprechend werden die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils so gesteuert, dass sie zur Frühwinkel-Seite oder zur Spätwinkel-Seite umgekehrt werden.
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Die maximale Position (Winkelposition) der Drehung der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerkettenrad 1 in der positiven Richtung und in der Umkehrrichtung wird durch Anliegen an einem der Seitenränder 9e und 9f des Bogenlochs 9d des angetriebenen Elements 9 an einer der Seitenflächen 61d und 61e des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b begrenzt.
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Genauer gesagt, wenn das angetriebene Element 9 in einer Richtung entgegen der Drehrichtung des Steuerkettenrades 1 gedreht wird, wie in 4A gezeigt, so liegt ein Endrand 9e des Bogenlochs 9d an einer Seitenfläche 61d des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b an, um die weitere Drehung des angetriebenen Elements 9 in der oben beschriebenen Richtung zu begrenzen. Dadurch wird die relative Rotationsphase der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerkettenrad 1 maximal zur Spätwinkel-Seite (der spätesten Spätwinkel-Seite) verändert.
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Wenn andererseits das angetriebene Element 9 in einer Richtung (einer durch einen Pfeil gezeigten Richtung) gedreht wird, die mit der Drehrichtung des Steuerkettenrades 1 identisch ist, wie in 4C gezeigt, so liegt der andere Endrand 9f des Bogenlochs 9d an der anderen Seitenfläche 61e des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b an, um die weitere Drehung des angetriebenen Elements 9 in der oben beschriebenen Richtung zu begrenzen. Dadurch wird die relative Rotationsphase der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerkettenrad 1 maximal zur Frühwinkel-Seite (der frühesten Frühwinkel-Seite) verändert.
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Folglich werden die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils maximal zur Frühwinkel-Seite oder zur Spätwinkel-Seite (der frühesten Frühwinkel-Seite oder zur Spätwinkel-Seite) umgekehrt. Dementsprechend ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Motorleistung zu verbessern.
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Die Steuereinheit erfühlt im Wesentlichen die relative Rotationsposition der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerkettenrad 1 anhand des Winkelinformationssignals von dem oben beschriebenen normalen Kurbelwinkelsensor und dem oben beschriebenen normalen Nockenwinkelsensor. Insbesondere erfühlt die Steuereinheit die Zwischenphasen-Position, die für das Anlassen des Motors zweckmäßig ist, anhand eines Zeitpunktes, an dem die Feder-Solllast der Torsionsfeder 51 aufgehoben wird.
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Das heißt, wenn die Nockenwelle 2 in der spätesten Spätwinkel-Position relativ zu dem Steuerkettenrad 1 positioniert ist, wie in 4A gezeigt, so wird die Feder-Solllast der Torsionsfeder 51 an die Nockenwelle 2 durch das angetriebene Element 9 angelegt, wie oben beschrieben. Dementsprechend wirkt die Federkraft in der Frühwinkel-Richtung auf die Nockenwelle 2 ein.
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Dementsprechend, wenn die Nockenwelle 2 durch die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 relativ aus diesem Zustand in die Frühwinkel-Richtung (die linke Drehrichtung in der Zeichnung) gedreht wird, wirkt die Federkraft der Torsionsfeder 51 als Unterstützungskraft. Folglich kann der Elektromotor 12 die Nockenwelle 2 durch die kleine Drehantriebskraft relativ drehen. Das heißt, der kleine Betrag des Stroms wird in die Steuereinheit eingespeist.
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Dann, wenn die Nockenwelle 2 relativ in der Frühwinkel-Richtung in die vorgegebene Zwischenposition gedreht wird, wie in 4B gezeigt, liegt der Endrand 9j des Bogenabschnitts 9i des angetriebenen Elements 9 am zweiten Endabschnitt 51b der Torsionsfeder 51 in der Umfangsrichtung an und wird daran gestützt, um den zweiten Endabschnitt 51b des Endrandes 61g der Eingriffnahmenut 61f zu trennen (zu lösen). Dadurch wird die unterstützende Federkraft der Torsionsfeder 51 zur Nockenwelle 2 in der Frühwinkel-Richtung aufgehoben.
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Dann, wenn die Nockenwelle 2 in der Frühwinkel-Richtung weiter gedreht wird, wird die Antriebslast des Elektromotors 12 ab einen Zeitpunkt groß, an dem die Unterstützungskraft durch die Torsionsfeder 51 aufgehoben wird. Dementsprechend fällt die Geschwindigkeit der relativen Drehung der Nockenwelle 2 sofort ab. Folglich wird der Betrag der Stromzufuhr von der Steuereinheit zu der elektromagnetische Spule 18 erhöht, so dass die Drehantriebskraft schlagartig ansteigt. Die Nockenwelle 2 wird relativ nur durch die Drehantriebskraft des Elektromotors 2 gedreht, bis die Nockenwelle 2 auf die früheste Frühwinkel-Position, die in 4C gezeigt ist, begrenzt wird.
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Im Übrigen ist die Federkraft der Torsionsfeder 51 größer als der Durchschnittswert des alternierenden Drehmoments, das in der Nockenwelle 2 generiert wird.
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5 zeigt eine Änderung der Federkraft der Torsionsfeder 51 während der relativen Drehung der Nockenwelle 2 in der Frühwinkel-Richtung und in der Spätwinkel-Richtung. Die Federkraft der Torsionsfeder 51, die mit der Solllast bereitgestellt wird, wird von der oben beschriebenen spätesten Spätwinkel-Position zur Zwischenphasen-Position ausgeübt. Wenn jedoch die Nockenwelle 2 die Zwischenphasen-Position erreicht, so wird die Solllast aufgehoben, und die Federkraft wird sofort auf null verringert.
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6 zeigt ein Zeitdiagramm der Drehantriebskraft des Elektromotors 2, einen relativen Sollwinkel und einen relativen Ist-Drehwinkel, wenn die Nockenwelle 2 relativ von der spätesten Spätwinkel-Position in die früheste Frühwinkel-Position gedreht wird.
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Wie aus dieser Zeichnung zu ersehen ist, wird, wenn die Steuereinheit den Soll-Phasenwinkel auf die früheste Frühwinkel-Seite an einem Punkt a in 6 einstellt, der Elektromotor 12 mit Energie beaufschlagt, um das angetriebene Element 9 (die Nockenwelle 2) durch den Drehzahlsenkungsmechanismus 8 zu dem Soll-Phasenwinkel anzutreiben und zu drehen. In diesem Moment wird die Drehantriebskraft (der Stromzufuhrbetrag) durch die unterstützende Federkraft der Torsionsfeder 51 extrem klein, obgleich die Reibung der verschiedenen Abschnitte bis zu einem Punkt b in 6 erzeugt wird.
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Dann, wenn die Nockenwelle 2 in der Frühwinkel-Richtung gedreht wird und den Punkt b in 6 erreicht, das heißt, wenn sich die Nockenwelle 2 in der Zwischenphasen-Position befindet, wird die unterstützende Federkraft der Torsionsfeder 51 durch die oben beschriebene Betätigung aufgehoben. Dementsprechend wird die Antriebslast des Elektromotors 12 ab diesem Zeitpunkt groß. Folglich gibt die Steuereinheit den großen Strombetrag ab, und die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 wird schlagartig bis zu einem Punkt c in 6 erhöht.
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Als nächstes wird die Nockenwelle 2 durch die große Drehantriebskraft des Elektromotors 12 relativ zu einem Punkt d in 6 gedreht, der die früheste Frühwinkel-Position ist.
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7 zeigt eine Phasenumwandlung, die dem Fall von 6 entgegengesetzt ist. 7 zeigt einen Fall, in dem die Nockenwelle 2 von der frühesten Frühwinkel-Position zur spätesten Spätwinkel-Position umgekehrt wird. Wenn die Steuereinheit den Soll-Phasenwinkel auf die späteste Spätwinkel-Seite an einem Punkt a' in 7 einstellt, so wird der Elektromotor 12 mit Energie beaufschlagt, um das angetriebene Element 9 (die Nockenwelle 2) durch den Drehzahlsenkungsmechanismus 8 zu dem Soll-Phasenwinkel anzutreiben und zu drehen. In diesem Moment (in diesem Fall) wird die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 durch die Antriebsreibung (das alternierende Drehmoment) der Nockenwelle 2 relativ klein bis zu einen Punkt b' in 7.
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Dann, wenn die Nockenwelle 2 in die Spätwinkel-Richtung gedreht wird und den Punkt b' in 7 erreicht, das heißt, wenn sich die Nockenwelle 2 in der Zwischenphasen-Position befindet, wirkt die Federkraft der Torsionsfeder 51 sofort als die Reaktionskraft. Dementsprechend wird die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 bis einen Punkt c' in 7 schlagartig groß.
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Als nächstes wird die Nockenwelle 2 relativ zu einem Punkt d' in 7, der die späteste Spätwinkel-Position ist, durch die große Drehantriebskraft des Elektromotors 12 entgegen der Federkraft der Torsionsfeder 51 gedreht.
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Die Steuereinheit erfühlt, als die Zwischenphasen-Position, einen Zeitpunkt, an dem die Federkraft der in 5 gezeigten Torsionsfeder 51 über einen weiten Bereich verändert wird, das heißt, einen Zeitpunkt, an dem die Steuereinheit die große Änderung der Drehantriebskraft des Elektromotors 12 von den Punkten b, b' in den 6 und 7 bis zu den Punkten c, c' in den 6 und 7 erfühlt. Das heißt, die Steuereinheit erfühlt den Änderungspunkt der Antriebslast des Elektromotors 12 als die Zwischenphasen-Position.
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Dementsprechend ist es möglich, präzise und schnell die Zwischenphasen-Position der Nockenwelle 2 relativ zu dem Steuerkettenrad 1 zu erfühlen.
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Folglich ist es möglich, das Ansprechen der Ventilsteuerung, insbesondere beim Kaltstart des Motors, zu verbessern und dadurch ein gutes Startverhalten (eine gute Startfähigkeit) zu erhalten. Darüber hinaus ist es möglich, die Kosten in hohem Maße zu reduzieren, da kein Sensor mit hoher Fühlgenauigkeit benötigt wird.
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Im Übrigen erfühlt die Steuereinheit die Zwischenphasen-Position im normalen Antriebszustand des Motors zusätzlich zum Abschalten des Motors oder dem Anlassen des Motors, insbesondere das Durchdrehen während des Kaltstarts des Motors.
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Darüber hinaus ist es beim Anlassen und beim Abschalten des Motors schwierig, die Vorrichtung zum Steuern der Ventile auf der konstanten Phase zu halten, da die in der Nockenwelle 2 erzeugte alternierende Drehmomentänderung groß ist. Jedoch wird in dieser Ausführungsform die Drehantriebskraft angelegt, durch welche die Nockenwelle 2 an der Zwischenphasen-Position nicht in die Spätwinkel-Richtung umgekehrt wird. Dadurch wird die Nockenwelle 2 durch die Federkraft der Torsionsfeder 51 in der Frühwinkel-Richtung und die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 in beide Richtungen gedrückt. Dementsprechend ist es möglich, die Zwischenphasen-Position relativ zu der alternierenden Drehmomentänderung sicher und stabil zu halten.
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[Zweite Ausführungsform]
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Die 8A–8C zeigen eine Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. in dieser zweiten Ausführungsform wird eine Haltestruktur von beiden Endabschnitten 51a und 51b der Torsionsfeder 51 verändert.
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Das heißt, die Halteplatte 61 umfasst zwei erste und zweite Haltestifte 62 und 63, die an der Außenfläche der Halteplatte 61 auf der Seite des Steuerkettenrades 1 so angeordnet sind, dass sie hervorstehen. Die ersten und zweiten Haltestifte 62 und 63 sind dafür angeordnet, die beiden Endabschnitte 51a und 51b der Torsionsfeder 51, die radial nach außen gebogen sind, in der Umfangsrichtung elastisch zu halten.
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Andererseits umfasst das angetriebene Element 9 den Befestigungsendabschnitt 9a, der eine Scheibenform mit einer großen Dicke hat; und ein Bogenloch 9d, das mit dem der ersten Ausführungsform identisch ist und das in dem Befestigungsendabschnitt 9a ausgebildet ist. Beide Endränder 9e und 9f des Bogenlochs 9d des angetriebenen Elements 9 liegen relativ an den beiden Seitenflächen 61d und 61e des erhöhten Endanschlag-Abschnitts 61b der Halteplatte 61 an, um die späteste Spätwinkel-Position und die früheste Frühwinkel-Position der Nockenwelle 2 zu begrenzen.
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Ein dritter Haltestift 64 ist an einem Abschnitt des Befestigungsendabschnitts 9a nahe dem zweiten Haltestift 63 so angeordnet, dass er hervorsteht.
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Die Torsionsfeder 51 umfasst einen ersten Endabschnitt 51, der dauerhaft elastisch am ersten Haltestift 62 in Richtung der spätesten Spätwinkel-Position gestützt wird; und einen zweiten Endabschnitt 51b, der eine Basisendabschnittsseite aufweist, die elastisch am dritten Haltestift 64 in Richtung der frühesten Frühwinkel-Position gestützt wird, während die Nockenwelle 2 relativ aus der spätesten Spätwinkel-Position, wie in 8A gezeigt, in die Zwischenphasen-Position, die in 8B gezeigt ist, gedreht wird, und die elastisch durch den dritten Haltestift 64 und den zweiten Haltestift 63 in der Zwischenphasen-Position der Nockenwelle 2 gestützt wird.
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Darüber hinaus wird, wenn die Nockenwelle 2 relativ aus der Zwischenphasen-Position in die früheste Frühwinkel-Position gedreht wird, wie in 8C gezeigt, der Spitzenendabschnitt des zweiten Endabschnitts 51b der Torsionsfeder 51 nur durch den zweiten Haltestift 63 elastisch gestützt.
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Das heißt, die Torsionsfeder 51 ist so eingestellt, dass sie die Federkraft in der Frühwinkel-Richtung durch das angetriebene Element 9 an die Nockenwelle 2 in einer Region anlegt, in der die Nockenwelle 2 relativ von der spätesten Spätwinkel-Position in die Zwischenphasen-Position gedreht wird, und dass sie die Federkraft in der Zwischenphasen-Position aufhebt, so dass die Federkraft nicht in der Frühwinkel-Richtung auf die Nockenwelle 2 in einer Region einwirkt, in der die Nockenwelle 2 relativ aus der Zwischenphasen-Position in die früheste Frühwinkel-Position gedreht wird, wie in 5 gezeigt, so wie in der ersten Ausführungsform.
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Dementsprechend wird, in dieser zweiten Ausführungsform, die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 durch die unterstützende Federkraft der Torsionsfeder 51 von der spätesten Spätwinkel-Position der Nockenwelle 2 zur Zwischenphasen-Position der Nockenwelle 2, wie in 6 gezeigt, extrem klein. Die Drehantriebskraft des Elektromotors 12 wird schlagartig groß, wenn die Nockenwelle 2 relativ aus der Zwischenphasen-Position in der Frühwinkel-Richtung gedreht wird, wie in 6 gezeigt.
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Darüber hinaus wird, wenn die Nockenwelle 2 relativ aus der frühesten Frühwinkel-Position in die späteste Spätwinkel-Position gedreht wird, die Änderung der Drehantriebskraft des Elektromotors 12 erzeugt, wie in 7 gezeigt. Dementsprechend kann die Steuereinheit schnell und präzise die Zwischenphasen-Position anhand dieser Änderung der Drehantriebskraft des Elektromotors 12 erfühlen.
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Dementsprechend ist es in dieser zweiten Ausführungsform möglich, Auswirkungen und Funktionen zu realisieren, die mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Strukturen gemäß den Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann die Feder-Solllast der Torsionsfeder 51 beliebig gemäß den Spezifikation und der Größe der Vorrichtung zum Steuern der Ventile variieren.
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Darüber hinaus kann die Dicke der Innenwand 47a des Kugellagers mit mittlerem Durchmesser 47 in der Umfangsrichtung wie der Exzenterwellenabschnitt variiert werden, der relativ zu der Wellenmitte des Kugellagers 47 exzentrisch ist. In diesem Fall kann auf den Exzenterwellenabschnitt 39 verzichtet werden, und die Motorabtriebswelle 13 kann so ausgebildet werden, dass sie noch weiter erstreckt. Alternativ kann der Exzenterwellenabschnitt 39 zu einer konzentrischen zylindrischen Form gebildet werden.
- [a] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile des Verbrennungsmotors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Verschiebeelement dafür angeordnet, eine Schiebewirkung in der Frühwinkel-Richtung zwischen der spätesten Spätwinkel-Position und der Zwischenphasen-Position auszuüben.
- [b] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile des Verbrennungsmotors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung berechnet die Steuereinheit die relative Drehzahl anhand eines abgefühlten Wertes eines Kurbelwinkelsensors und eines abgefühlten Wertes eines Nockenwinkelsensors.
- [c] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile des Verbrennungsmotors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung korrigiert die Steuereinheit einen Steuerungswert unter Berücksichtigung der Verschiebekraft des Verschiebeelements aus der einen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position in die Zwischenphasen-Position mit Bezug auf eine Region zwischen der anderen der spätesten Spätwinkel-Position und der frühesten Frühwinkel-Position und der Zwischenphasen-Position.
- [d] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile des Verbrennungsmotors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Nockenwelle relativ zu dem Antriebsrotationselement durch eine Kraft gedreht, die direkt durch ein elektrisches Stellglied erzeugt wird.
- [e] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile des Verbrennungsmotors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfühlt die Steuereinheit die Zwischenphasen-Position bei einem Durchdrehen, wenn der Motor angelassen wird.
- [f] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile des Verbrennungsmotors gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Motor abgeschaltet, nachdem die Steuereinheit eine Steuerung zur Zwischenphasen-Position ausgeführt hat.
- [g] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung überprüft die Steuereinheit beim Durchdrehen des Motors eine Position beim Durchdrehen des Motors durch Anlegen einer Betätigungskraft, die maximal so groß ist wie die Solllast, in einer Richtung entgegen der Verschiebekraft des Verschiebeelements.
- [h] In der Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betätigt die Steuereinheit in der Spätwinkel-Richtung bei der Zwischenphasen-Position beim Durchdrehen, wenn eine Temperatur des Motors mindestens so hoch ist wie eine vorgegebene Temperatur.
Durch die Steuervorrichtung der Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es im Zusammenhang mit dem Anlassen des Motors nach der Aufwärmphase möglich, die Nockenwelle schnell relativ zur Spätwinkel-Seite zu drehen, während das Entstehen einer abnormalen Verbrennung (Frühzündung) unterdrückt wird, und das Startverhalten (Startfähigkeit) zu verbessern.
- [i] In der Steuereinheit der Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führt die Steuereinheit eine Betätigung in Richtung der spätesten Spätwinkel-Seite bei einer maximalen relativen Drehzahl aus, wenn die Nockenwelle beim Durchdrehen aus der Zwischenphasen-Position in der Spätwinkel-Richtung betätigt wird.
Die schnelle relative Drehung erreicht man durch Verstärken der Antriebskraft der relativen Drehung mit Bezug auf die Nockenwelle.
- [j] In der Steuereinheit der Vorrichtung zum Steuern der Ventile gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Verschiebekraft des Verschiebeelements größer als ein Durchschnittswert eines in der Nockenwelle erzeugten alternierenden Drehmoments.
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Die Verschiebekraft des Verschiebeelements überwindet das in der Nockenwelle erzeugte alternierende Drehmoment und dreht dadurch die Nockenwelle sicher relativ in der Umkehrrichtung.
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Der gesamte Inhalt der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-205135 , eingereicht am 19. September 2012, wird durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen.
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Obgleich die Erfindung oben anhand konkreter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Dem Fachmann fallen im Licht der obigen Lehren Modifizierungen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen ein. Der Schutzumfang der Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-156508 [0004]
- JP 2012-205135 [0126]
