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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Die Angaben in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und bilden nicht den Stand der Technik.
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Im Allgemeinen werden Ventile, die eine Brennkammer einer Kraftmaschine, die Leistung erzeugt, zu einem angemessenen Zeitpunkt öffnen und schließen, durch eine Ventil-Öffnungs- und Schließeinrichtung geöffnet und geschlossen, die mit einer Kurbelwelle verbunden ist, und die Kraftmaschine ist in eine Kraftmaschine mit einzelner obenliegender Nockenwelle (nachstehend als SOHC (engl. single overhead camshaft) bezeichnet) und eine Kraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen (nachstehend als DOHC (engl. double overhead camshaft) bezeichnet) unterteilt. Bei der SOHC-Kraftmaschine werden alle Ventile durch eine einzelne Nockenwelle geöffnet und bei der DOHC-Kraftmaschine werden Einlass- bzw. Auslassventile durch zwei Nockenwellen anhängig von einer Weise zum Antreiben der Ventile geöffnet.
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Die DOHC-Kraftmaschine weist eine komplizierte Struktur auf, um zwei Einlassventile und zwei Auslassventile pro Zylinder zu betätigen, erzeugt großen Lärm und verbraucht im Vergleich zu der SOHC-Kraftmaschine eine größere Leistungsmenge, um die jeweiligen Ventile anzutreiben. Bei der DOHC-Kraftmaschine sind jedoch die zwei Einlassventile und die zwei Auslassventile in jedem Zylinder installiert und werden durch eine Nockenwelle für den Einlass bzw. eine Nockenwelle für den Auslass gleichzeitig betätigt, so dass eine Einlassleistungsfähigkeit und Auslassleistungsfähigkeit in der Brennkammer verbessert werden können.
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Bei der DOHC-Kraftmaschine, die oben beschrieben wurde, überträgt eine der Nockenwellen (d.h. eine Nockenwelle für entweder den Einlass oder den Auslass) Leistung direkt, während die andere Nockenwelle die von der einen Nockenwelle übertragene Leistung empfängt. Zu diesem Zweck verwendet ein Antriebssystem zwischen den Nocken ein Zahnrad. Das Antriebssystem zwischen den Nocken weist jedoch eine Beschränkung beim Reduzieren eines Klappergeräusches, das unweigerlich durch ein Zahnspiel erzeugt wird, das ein Spiel zwischen einem antreibenden Zahnrad und einem angetriebenen Zahnrad ist, durch Verbessern des Eingriffs zwischen den Zähnen aufgrund von Eingriffscharakteristiken auf.
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Daher verwendet das Antriebssystem zwischen den Nocken ein Nockenzahnrad und ein Scherenzahnrad, die Zahnspiel-Ausgleichszahnräder unter Verwendung der Scherenfederkraft bzw. Scherenzahnradfederkraft sind, um das zwischen den gezahnten Zahnrädern erzeugte Zahnspiel zu verringern.
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Eine Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug, die bei der verwandten Technik verwendet wird, wird in Bezug auf 1 detailliert beschrieben werden. Die Nockenwelleneinheit 101 für ein Fahrzeug enthält eine Nockenwelle 110 mit einem auf einem Umfang derselben ausgebildeten Nocken 115, ein Nockenzahnrad 120 und ein Scherenzahnrad 130, die mittels einer Welle mit einem Ende der Nockenwelle 110 verbunden sind und mit einer Scherenfeder bzw. Scherenzahnradfeder 135 relativ gedreht werden, die zwischen denselben angeordnet ist, und eine Wellenfeder 140, eine Scheren-Unterlegscheibe 145 bzw. Scherenzahnrad-Unterlegscheibe 145 und einen Sprengring 150, die der Reihe nach zusammengefügt werden, so dass das Scherenzahnrad 130 dicht an dem Nockenzahnrad 120 anhaftet, um das Scherenzahnrad 130 und das Nockenzahnrad 120 in einer axialen Richtung zusammenzuhalten.
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Eine Nabe 121, mit der die Nockenwelle 110 zu verbinden ist, steht von der Mitte des Nockenzahnrads 120 hervor und ein Stift 122, der mit dem Scherenzahnrad 130 zu verbinden ist, ist auf einer Plattenfläche des Nockenzahnrads 120 ausgebildet.
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Das Scherenzahnrad 130 wird durch die Federkraft der Scherenzahnradfeder 135 in einem Zustand gehalten, in dem sich dasselbe mit dem Nockenzahnrad 120, das an der Nockenwelle 110 fixiert ist, immer in Kontakt befindet, so dass ein Zahnspiel „0“ wird, und folglich wird während des Antreibens kein Klappergeräusch erzeugt. In diesem Fall ist ein Verbindungsabschnitt 131, in den die Nabe 121 des Nockenzahnrads 120 eingeführt wird und mit dem dieselbe verbunden wird, in der Mitte des Scherenzahnrads 130 vorgesehen und ein Stift 132 zum Fixieren der Scherenzahnradfeder 135 auf einer Plattenfläche des Scherenzahnrads 130 ausgebildet.
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Die Wellenfeder 140 weist eine Wellenform auf, haftet dicht an einer Innenfläche des Verbindungsabschnitts 131 an und presst bzw. drückt das Scherenzahnrad 130 in Richtung des Nockenzahnrads 120 in axialer Richtung.
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Die Scherenzahnrad-Unterlegscheibe 145 ist mit der Innenfläche des Verbindungsabschnitts 131 verbunden und dient dazu, das Scherenzahnrad 130 in Richtung des Nockenzahnrads 120 in axialer Richtung zusammen mit der Wellenfeder 140 anhaften zu lassen.
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Der Sprengring 150 dient zum Fixieren der Wellenfeder 140 und der Scherenzahnrad-Unterlegscheibe 145, so dass die Wellenfeder 140 und die Scherenzahnrad-Unterlegscheibe 145, die mit dem Verbindungsabschnitt 131 verbunden sind, nicht von der Nockenwelle 110 getrennt werden.
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Bei der Nockenwelleneinheit 101 für ein Fahrzeug nach der verwandten Technik werden jedoch viele Bauteile an der Nockenwelle 110 montiert, so dass Arbeitsstunden zur Montage erhöht werden und dadurch Herstellungskosten ansteigen lassen.
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Die als die verwandte Technik beschriebenen Inhalte wurden nur zum Unterstützen des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt und sind nicht zu betrachten, der verwandten Technik zu entsprechen, die jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung liefert eine Nockenwelleneinheit eines Fahrzeugs, die eine reduzierte Anzahl von Bauteilen zum Verringern der Herstellungskosten verwendet.
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Bei einer Form der vorliegenden Offenbarung enthält eine Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug Folgendes: ein Nockenzahnrad, das mittels einer Welle mit einem Ende einer Nockenwelle verbunden ist; ein Scherenzahnrad, das auf einer ersten Seite des Nockenzahnrads angeordnet ist, während dasselbe die Nockenwelle als eine konzentrische Achse aufweist, und konfiguriert ist, um sich relativ zu dem Nockenzahnrad zu drehen; eine Schraubenfeder, die zwischen dem Nockenzahnrad und dem Scherenzahnrad vorgesehen ist und ein erstes Ende, das an einer ersten Seitenfläche des Nockenzahnrads fixiert ist, und ein zweites Ende aufweist, das an einer zweiten Seitenfläche des Scherenzahnrads fixiert ist; und einen Sprengring, der in einer Nut installiert ist, die in einer ersten Seitenfläche des Scherenzahnrads ausgebildet ist, und konfiguriert ist, um eine Trennung des Scherenzahnrads in einer axialen Richtung zu unterbinden. Die Schraubenfeder ist zum Übertragen eines Drehmoments des Nockenzahnrads zu dem Scherenzahnrad in Abhängigkeit von einer Drehung des Nockenzahnrads konfiguriert.
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Bei einer Form ist die Schraubenfeder zum Versorgen des Scherenzahnrads mit einer Federkraft in einer Drehrichtung konfiguriert, so dass das Scherenzahnrad durch das Nockenzahnrad gedreht wird, und zum Versorgen des Scherenzahnrads mit einer Federkraft in der axialen Richtung konfiguriert, um zu unterbinden, dass das Scherenzahnrad durch eine relative Bewegung zwischen dem Nockenzahnrad und dem Scherenzahnrad getrennt wird.
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Eine Nabe kann von einem mittleren Abschnitt des Nockenzahnrads in Richtung des Scherenzahnrads derart hervorstehen, dass die Nockenwelle mit derselben verbunden wird, die Nabe kann in einen Verbindungsabschnitt des Scherenzahnrads eingeführt werden, in dem die Nut ausgebildet ist, und die Schraubenfeder kann ausgebildet sein, um eine äußere Umfangsfläche der Nabe zu umgeben.
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Spannstifte können zwischen einer Oberfläche des Nockenzahnrads und einer Oberfläche des Scherenzahnrads angeordnet sein und die Oberflächen des Nockenzahnrads und des Scherenzahnrads weisen zueinander und sind mit zumindest einem Spannstift der Spannstifte versehen und das erste und zweite Ende der Schraubenfeder können in eine radiale Richtung von einer Wicklungsrichtung der Schraubenfeder gebogen werden und durch die Spannstifte in Eingriff genommen werden bzw. an denselben fixiert werden.
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Die Spannstifte können zwischen beiden Enden (d.h., das erste und zweite Ende) der Schraubenfeder vorgesehen sein und die Schraubenfeder kann vorgesehen sein, um eine Federkraft in eine Richtung zu übertragen, in der beide Enden der Schraubenfeder einander näher kommen.
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Bei einer Form ist ein hervorstehender Abschnitt jeweils auf einer Oberfläche des Nockenzahnrads und des Scherenzahnrads einstückig ausgebildet und die Oberflächen des Nockenzahnrads und des Scherenzahnrads weisen zueinander und das erste und zweite Ende der Schraubenfeder können in eine radialen Richtung gebogen werden und durch die hervorstehenden Abschnitte in Eingriff genommen werden bzw. an denselben fixiert werden.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit werden anhand der hierin gelieferten Beschreibung offensichtlich werden. Es sollte klar sein, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung vorgesehen sind und den Bereich der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken sollen.
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Figurenliste
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Damit die Offenbarung wohlverstanden werden kann, werden nun verschiedene Formen derselben beschrieben werden, die als Beispiel aufgeführt sind, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
- 1 eine auseinandergezogene Perspektivsansicht ist, die eine Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug in der verwandten Technik veranschaulicht;
- 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht ist, die eine Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug in einer Form der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
- 3 eine Seitenansicht der 2 ist, die ein mit einer Schraubenfeder montiertes Nockenzahnrad veranschaulicht.
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung und sollen den Bereich der vorliegenden Offenbarung keineswegs beschränken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Art und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen nicht beschränken. Es sollte klar sein, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugsnummern ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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2 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die eine Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug in einer Form der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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In Bezug auf 2 kann die Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug ein Nockenzahnrad 20, das mit einem Ende einer Nockenwelle 10 mittels einer Welle verbunden ist; ein Scherenzahnrad 40, das auf einer Seite des Nockenzahnrads 20 angeordnet ist, während dasselbe die Nockenwelle 10 als eine konzentrische Achse aufweist, und konfiguriert ist, um sich relativ zu dem Nockenzahnrad 20 zu drehen; eine Schraubenfeder 30, die zwischen dem Nockenzahnrad 20 und dem Scherenzahnrad 40 vorgesehen ist; und einen Sprengring 50 enthalten, der in einer Nut 44 installiert ist, die in einer Seitenfläche des Scherenzahnrads 40 ausgebildet ist, und eine Trennung des Scherenzahnrads 40 in einer axialen Richtung verhindert. Die Schraubenfeder 30 weist ein Ende, das an einer Seitenfläche des Nockenzahnrads 20 fixiert ist, und das andere Ende auf, das an der anderen Seite des Scherenzahnrads 40 fixiert ist, und überträgt folglich ein Drehmoment des Nockenzahnrads 20 zu dem Scherenzahnrad 40, während dieselbe in Abhängigkeit von einer Drehung des Nockenzahnrads 20 elastisch zurückgebracht wird.
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Das Nockenzahnrad 20 ist mit der Nockenwelle 10 direkt verbunden, aber das Scherenzahnrad 40 ist mit der Nockenwelle 10 nicht direkt verbunden. Das Scherenzahnrad 40 ist nur mit dem Nockenzahnrad 20 über die Schraubenfeder 30 verbunden und das Nockenzahnrad 20 und das Scherenzahnrad 40 drehen sich um eine konzentrische Achse herum.
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Daher dient das Scherenzahnrad 40 zum Beseitigen eines Zahnspiels eines Zahnrads, während dasselbe in Bezug auf das Nockenzahnrad 20 relativ gedreht wird.
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Die Schraubenfeder 30 verbindet das Nockenzahnrad 20 und das Scherenzahnrad 40 miteinander und kann durch das Drehmoment des Nockenzahnrads 20 verformt werden und dann das Drehmoment zu dem Scherenzahnrad 40 übertragen, während dieselbe elastisch zurückgebracht wird, wobei dadurch ermöglicht wird, dass das Scherenzahnrad 40 in Bezug auf das Nockenzahnrad 20 relativ gedreht wird.
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Die Schraubenfeder 30 erstreckt sich in einer Schraubenform von einem Ende derselben in eine Längenrichtung und findet sich an dem anderen Ende derselben ein.
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Aufgrund solch einer Gestalt bzw. Form kann die Schraubenfeder 30 das Scherenzahnrad 40 mit einer Federkraft in einer Drehrichtung versorgen, so dass das Scherenzahnrad 40 durch die Drehung des Nockenzahnrads 20 relativ gedreht wird, und kann das Scherenzahnrad 40 mit einer Federkraft in der axialen Richtung versorgen, um zu unterbinden oder zu verhindern, dass das Scherenzahnrad 40 durch eine relative Bewegung zwischen dem Nockenzahnrad 20 und dem Scherenzahnrad 40 in der axialen Richtung getrennt wird.
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Detailliert steht eine Nabe 24 von einem mittleren Abschnitt des Nockenzahnrads 20 in Richtung des Scherenzahnrads 40 derart hervor, dass die Nockenwelle 10 mit derselben verbunden wird. Die Nabe 24 wird in einen Verbindungsabschnitt 44 des Scherenzahnrads 40 eingeführt, in dem die Nut 44 ausgebildet ist, und die Schraubenfeder 30 wird ausgebildet, um eine äußere Umfangsfläche der Nabe 24 zu umgeben.
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Das heißt, die Nockenwelle 10 wird mit der Nabe 24 verbunden, um mit dem Nockenzahnrad 20 direkt verbunden zu sein, und die Nabe 24 des Nockenzahnrads 20 wird in den Verbindungsabschnitt 44 des Scherenzahnrads 40 eingeführt.
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Die Schraubenfeder 30 weist eine Form auf, bei der dieselbe die äußere Umfangsfläche der Nabe 24 umgibt, um die Federkraft in der Drehrichtung bereitzustellen und die Federkraft in der axialen Richtung bereitzustellen.
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Beispielsweise ist ein Ende der Schraubenfeder 30 an einer Seitenfläche des Nockenzahnrads 20 fixiert und das andere Ende der Schraubenfeder 30 an der anderen Seitenfläche des Scherenzahnrads 40 fixiert. Wenn das Nockenzahnrad 20 in eine Richtung gedreht wird, wird daher ein Ende der Schraubenfeder 30 zusammen mit dem Nockenzahnrad 20 in eine Richtung gedreht.
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Da die Schraubenfeder 30 aus einem elastischen Material ausgebildet ist, wird hier ein Ende der Schraubenfeder zunächst in eine Richtung gedreht und eine gesamte Form der Schraubenfeder 30 mit einem feinen Zeitunterschied in eine Richtung durch eine Federkraft gedreht, die die Schraubenfeder 30 in die ursprüngliche Form derselben zurückbringt.
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Aufgrund einer Wirkung der Kraft, die oben beschrieben wurde, wird das Scherenzahnrad 40 mit einem feinen Zeitunterschied in Bezug auf die Drehung des Nockenzahnrads 20 zum Beseitigen eines Zahnspiels relativ gedreht, das ein Spiel zwischen einem antreibenden Zahnrad und einem angetriebenen Zahnrad ist, wobei dadurch die Erzeugung eines Klappergeräusches verringert oder verhindert wird. Die Schraubenfeder ersetzt eine bestehende Scherenzahnradfeder.
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Zudem überträgt die Schraubenfeder 30 die Federkraft in die axiale Richtung und wird im Wesentlichen mit einer Dicke bzw. Stärke ausgebildet, mit der das Nockenzahnrad 20 und das Scherenzahnrad 40 ausgebildet werden, während dieselben einen angemessenen Abstand zwischen denselben aufweisen.
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In dem Fall, in dem eine Kraft erzeugt wird, durch die sich das Scherenzahnrad 40 dem Nockenzahnrad 20 nähert, während dasselbe relativ gedreht wird, wird, da beide Enden der Schraubenfeder 30 an dem Nockenzahnrad 20 bzw. dem Scherenzahnrad 40 fixiert sind, die Schraubenfeder 30 zusammengedrückt und kann dann die Federkraft, die verhindert, dass das Scherenzahnrad 40 von der ursprünglichen Position desselben getrennt wird, an das Scherenzahnrad 40 anlegen, während dieselbe durch die Rückstellkraft gedehnt wird.
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Andererseits wird in dem Fall, in dem eine Kraft erzeugt wird, durch die sich das Scherenzahnrad 40 von dem Nockenzahnrad 20 entfernt, während dasselbe relativ gedreht wird, da beide Enden der Schraubenfeder 30 an dem Nockenzahnrad 20 bzw. dem Scherenzahnrad 40 fixiert sind, die Schraubenfeder 30 gedehnt und kann dann eine Trennung des Scherenzahnrads 40 verhindern, während dieselbe durch die Rückstellkraft wieder zusammengedrückt wird. Daher kann die Schraubenfeder 30 eine Funktion einer bestehenden Wellenfeder ersetzen.
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Bei einer Form der vorliegenden Offenbarung, die in 2 veranschaulicht ist, sind Spannstifte 22a und 42a mit Oberflächen des Nockenzahnrads 20 bzw. des Scherenzahnrads 40 verbunden, die zueinander weisen, und ein Ende und das andere Ende der Schraubenfeder 30 in einer Wicklungsrichtung können in eine radiale Richtung gebogen werden und durch die Spannstifte 22a und 42a in Eingriff genommen bzw. an denselben fixiert werden.
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In diesem Fall können die Spannstifte 22a und 42a zwischen beiden Enden der Schraubenfeder 30 vorgesehen sein und die Schraubenfeder 30 kann vorgesehen sein, um die Federkraft in eine Richtung zu übertragen, in der beide Enden der Schraubenfeder 30 einander näher kommen.
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Wenn das Nockenzahnrad 20, die Schraubenfeder 30 und das Scherenzahnrad 40 miteinander zusammengefügt werden, wird ein separater Montagestift in das Nockenzahnrad 20 eingeführt und ein Ende und das andere Ende der Schraubenfeder 20 durch den Spannstift 22a bzw. den Montagestift in einem Zustand in Eingriff genommen, in dem die Schraubenfeder 30 gedehnt ist, so dass sich beide Enden der Schraubenfeder 30 voneinander entfernen. In diesem Fall wird der Montagestift in einen Punkt bzw. eine Stelle eingeführt, die im Vergleich zu dem Spannstift 42a des Scherenzahnrads 40 von dem Spannstift 22a des Nockenzahnrads 20 weiter entfernt ist.
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Dann wird das Scherenzahnrad 40 angeordnet, um der Schraubenfeder 30 gegenüberzuliegen und dann wird der Montagestift entfernt, um zu ermöglichen, dass das andere Ende der Schraubenfeder 30 durch den Spannstift 42a des Scherenzahnrads 40 in Eingriff genommen wird, wobei dadurch die Montage des Nockenzahnrads 20, der Schraubenfeder 30 und des Scherenzahnrads 40 vollendet wird.
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Daher kann die elastische Rückstellkraft kontinuierlich in eine Richtung wirken, in der beide Enden der Schraubenfeder 30 einander näher kommen.
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Das heißt, die Schraubenfeder 30 wird durch ein einfaches Verbindungsverhältnis zwischen dem Nockenzahnrad 20 und dem Scherenzahnrad 40 fixiert und überträgt Leistung zu dem Scherenzahnrad 40, so dass das Scherenzahnrad 40 in Abhängigkeit von der Drehung des Nockenzahnrads 20 relativ gedreht wird, wobei dadurch ermöglicht wird, das Zahnspiel zwischen dem antreibenden Zahnrad und dem angetriebenen Zahnrad zu beseitigen.
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Hier werden die Spannstifte 22a und 42a in Einführbohrungen eingeführt und an denselben befestigt, die in das Nockenzahnrad 20 bzw. das Scherenzahnrad 40 gebohrt sind, um mit den jeweiligen Zahnrädern verbunden zu werden.
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3 ist eine Seitenansicht, die eine Form veranschaulicht, bei der ein Nockenzahnrad und eine Schraubenfeder der 2 miteinander verbunden sind.
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Bei einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung, das in 3 veranschaulicht ist, werden das Nockenzahnrad 20 und das Scherenzahnrad 40 derart hergestellt, dass hervorstehende Abschnitte 22b und 42b einstückig mit dem Nockenzahnrad 20 bzw. dem Scherenzahnrad 40 auf Oberflächen des Nockenzahnrads 20 und des Scherenzahnrads 40 ausgebildet werden, die zueinander weisen, und ein Ende und das andere Ende der Schraubenfeder 30 in einer Wicklungsrichtung können in eine radiale Richtung gebogen werden und durch die hervorstehenden Abschnitte 22b und 42b in Eingriff genommen bzw. an denselben fixiert werden.
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Die hervorstehenden Abschnitte 22b und 42b sind zwischen beiden Enden der Schraubenfeder 30 vorgesehen und beide Enden der Schraubenfeder 30 nehmen eine Federkraft in eine Richtung auf, in der dieselben einander näher kommen.
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In diesem Fall wird ein Prozess zum Herstellen und Montieren eines separaten Spannstiftes weggelassen und die hervorstehenden Abschnitte 22b und 42b werden bearbeitet, um mit dem Nockenzahnrad 20 bzw. dem Scherenzahnrad 40 einstückig ausgebildet zu werden, wenn das Nockenzahnrad 20 und das Scherenzahnrad 40 geformt werden, so dass eine zur Herstellung und Montage einer separaten Komponente erforderte Zeit und Kosten verringert werden können.
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Nach der Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug mit der Struktur, die oben beschrieben wurde, können Herstellungskosten, ein Volumen und ein Gewicht der Nockenwelleneinheit für ein Fahrzeug verringert werden, da die verringerte Anzahl an internen Komponenten verwendet wird.
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Zwar wurde die vorliegende Offenbarung in Bezug auf spezifische Formen gezeigt und beschrieben, aber es wird für jemanden mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik offensichtlich sein, dass die vorliegende Offenbarung verschieden modifiziert und geändert werden kann, ohne von dem Wesen und Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
