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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitensteuersystem zum Kontrollieren von Öffnungs/Schließ-Zeiten eines Einlassventils oder eines Auslassventils in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand eines Motors mit Innenverbrennung.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Das
US-Patent Nr. 5 832 887 {äquivalent zur ungeprüften
japanischen Patentschrift Nr. Heisei 10 (1998)-110603 } offenbart ein Ventilzeitensteuersystem (in der obigen Veröffentlichung bezeichnet als „Drehphaseneinstellvorrichtung” zum variablen Steuern von Öffnungs/Schließ-Zeiten eines Einlassventils bzw. eines Auslassventils eines Motors mit Innenverbrennung. Die obige variable Steuerung erfolgt durch Drehen eines Winkels einer Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung (mit einer Synchronriemenscheibe, einem Kettenrad und Ähnlichem, welche synchron mit einer Kurbelwelle des Motors mit Innenverbrennung drehen) relativ zu einer Nockenwelle (mit einem Außenumfang, welcher mit einem Antriebsnocken ausgebildet ist).
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Das im
US-Patent Nr. 5 832 887 offenbarte Ventilzeitensteuersystem umfasst ein Gehäuse auf einer Seite, welche eine Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung definiert. Ein Flügelrotor ist mit einem Ende einer Nockenwelle integriert und in dem Gehäuse untergebracht. Ebenfalls untergebracht in dem Gehäuse sind eine Voreilwinkelkammer und eine Nacheilwinkelkammer. Ein Liefern eines Öldrucks an jede der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer und ein Ablassen des Öldrucks daraus ermöglicht dem Flügelrotor eine Drehung relativ zum Gehäuse, um dadurch eine Drehphase der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung relativ zur Nockenwelle zu ändern. Dadurch werden die Öffnungs/Schließ-Zeiten des Einlassventils bzw. des Auslassventils des Motors mit Innenverbrennung gesteuert.
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Ferner ist zur Verbesserung der Startfähigkeit des Motors mit Innenverbrennung ein Überlappen des Einlassventils mit dem Auslassventil zu verringern. Daher ist das Ventilzeitensteuersystem gemäß dem
US-Patent Nr. 5 832 887 ausgestattet mit einer Sperrvorrichtung, welche während eines Motorstopps den Flügelrotor und das Gehäuse an einem Winkel mechanisch sperrt, an welchem die Überlappung minimal ist (für das Einlassventil ist dieser Winkel der am stärksten nacheilende Winkel, während für das Auslassventil dieser Winkel der am stärksten voreilende Winkel ist).
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Genauer umfasst, wie in 10 dargestellt, ein Flügelrotor 1 einen Flügelabschnitt, welcher versehen ist mit einem Sperrstift 2, der sich vorwärts und rückwärts bewegt (nach links bzw. rechts in 10). Eine Feder 3 spannt den Sperrstift 2 in einer Vorstehrichtung (links in 10) vor. Hingegen ist auf einer Seite mit einem Gehäuse 5 ein Sperrloch 4 definiert, welches mit dem Sperrstift 2 an einer Anfangsposition (wo die Überlappung des Einlassventils mit dem Auslassventil minimal ist) in Eingriff ist. Daher ermöglicht ein Zurückkehren des Flügelrotors 1 zur Anfangsposition während des Motorstopps ein Vorstehen des Sperrstifts 2 mittels einer Vorspannkraft, welche von der Feder 3 auf den Sperrstift 2 ausgeübt wird. Dadurch gelangt ein Kopfende (linkes Ende in 10) des Sperrstifts 2 in Eingriff mit dem Sperrloch 4.
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Ferner ist das Ventilzeitensteuersystem gemäß dem
US-Patent Nr. 5 832 887 versehen mit einer Entsperrvorrichtung zum Entsperren nach dem Start des Motors mit Innenverbrennung des durch die Sperrvorrichtung hergestellten Sperrzustands. Die Entsperrvorrichtung ermöglicht ein Wirken des Öldrucks von jeder der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer auf den Sperrstift
2 für die Entsperrung. Genauer hat auf einer Seite mit dem Flügelrotor
1 ein Stiftloch
6 zur Aufnahme des Sperrstifts
2 die Form eines Zweistufenlochs, das heißt, es besteht aus einem Loch
6a kleinen Durchmessers und einem Loch
6b großen Durchmessers. Hingegen besteht der Sperrstift
2 aus einem Abschnitt
2a kleinen Durchmessers und einem Abschnitt
2b großen Durchmessers. Der Abschnitt
2a kleinen Durchmessers ist am Kopfende (links in
10) des Sperrstifts
2 angeordnet, so dass er in und außer Eingriff mit dem Loch
6a kleinen Durchmessers gelangt. Der Abschnitt
2b großen Durchmessers ist größer als der Abschnitt
2a kleinen Durchmessers und hat die Form eines Flanschs. Der Abschnitt
2b großen Durchmessers wird in dem Loch
6b großen Durchmessers an einem Bodenende (rechts in
10) aufgenommen.
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Der Öldruck der Voreilwinkelkammer oder der Nacheilwinkelkammer wird zur Basis (links in 10) des Sperrlochs 4 geliefert. Im Gegensatz dazu wird der Öldruck der jeweils anderen der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer zu einem ringförmigen Raum 7 geliefert, welcher definiert ist zwischen einer gestuften Fläche {ausgebildet zwischen dem Loch 6b großen Durchmessers und dem Loch 6a kleinen Durchmessers (des Stiftlochs 6)} und dem Abschnitt 2b großen Durchmessers (des Sperrstifts 2).
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Wenn der Öldruck von einer der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer bei Eingriff des Sperrstifts 2 mit dem Sperrloch 4 (Sperrzustand) erhöht wird, so wirkt der Öldruck entgegen der Kraft der Feder 3 in einer derartigen Weise, dass der Sperrstift 2 rückwärts bewegt wird (rechts in 10).
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Bei dem Ventilzeitensteuersystem entsprechend dem
US-Patent Nr. 5 832 887 ist, wenn die Relativdrehung des Flügelrotors
1 und des Gehäuses
5 die Anfangsposition erreicht, der Sperrstift
2 sicher in Eingriff mit dem Sperrloch zu bringen. Es ist jedoch schwierig, das Stiftloch
6 und das Sperrloch
4 vollständig auf einer Achse an der Anfangsposition auszurichten.
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Anders ausgedrückt, werden zur Ausrichtung des Stiftlochs 6 und des Sperrlochs 4 auf der Achse an der Anfangsposition eine Fertigungsgenauigkeit/-präzision und eine Montagegenauigkeit/-präzision des Gehäuses 5 und des Flügelrotors 1 erhöht, ebenso wie die Bearbeitungsgenauigkeit/-präzision und Ähnliches des Stiftlochs 6 und des Sperrlochs 4 erhöht werden. Ein Erhöhen der Genauigkeit/Präzision wie oben beschrieben ist bei der vorliegenden Technologie nicht möglich.
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Daher ist gemäß dem
US-Patent Nr. 5 832 887 das Loch
6a kleinen Durchmessers größer als der Abschnitt
2a kleinen Durchmessers während das Loch
6b großen Durchmessers größer ist als der Abschnitt
2b großen Durchmessers. Ferner ist gemäß dem
US-Patent Nr. 5 832 887 ein Zwischenraum d zwischen dem Sperrstift
2 und dem Stiftloch
6 derart definiert, dass eine Axialverschiebung des Stiftlochs
6 bezüglich des Sperrlochs
4 absorbiert wird.
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Gemäß dem
US-Patent Nr. 5 832 887 ist jedoch der Zwischenraum d hinsichtlich des Maßes für die nachfolgend aufgeführten beiden Fälle gleich:
- 1. zwischen dem Abschnitt 2a kleinen Durchmessers und dem Loch 6a kleinen Durchmessers, und
- 2. zwischen dem Abschnitt 2b kleinen Durchmessers und dem Loch 6b kleinen Durchmessers.
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Daher bewirkt ein Ermöglichen eines Wirkens des Öldrucks (zur Entsperrung) auf den Sperrstift 2 bei Eingriff des Sperrstifts 2 mit dem Stiftloch 6 mit einer Neigung ein Anschlagen einer Kante E des Abschnitt 2b großen Durchmessers an einem Innenumfang des Lochs 6b großen Durchmessers, wie in 10 dargestellt (teilweise vergrößerter Bereich). Der Anschlag der Kante E kann ein Entfernen des Sperrstift 2 aus dem Stiftloch 6 verhindem.
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Aus der
DE 101 49 056 A1 ist eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung mit einem Anschlagkolben zum Blockieren einer Relativbewegung zwischen einem Flügelrotor und einem Backengehäuse bekannt. Der Anschlagkolben ist in einem Führungsring des Flügelrotors axial beweglich aufgenommen, um mit einem Loch des Backengehäuses in Eingriff kommen zu können. Der Anschlagkolben weist einen Abschnitt kleinen Durchmessers auf, der von einem Loch kleinen Durchmessers des Führungsringes geführt ist, und einen Abschnitt großen Durchmessers der in einem Loch großen Durchmessers des Führungsringes geführt ist.
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitensteuersystem für einen Motor mit Innenverbrennung zu schaffen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitensteuersystem mit einem Sperrstift zu schaffen, welcher in sicheren Eingriff gelangt mit einem Sperrloch an einer Anfangsposition (wo eine Überlappung eines Einlassventils mit einem Auslassventil minimal ist), wobei das Ventilzeitensteuersystem eine weiche Entsperrbetätigung ermöglicht.
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Es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, dass das Ventilzeitensteuersystem einen Flügelrotor aufweist, welcher frei ist von einem Erzeugen eines Flatterns an der Anfangsposition, und dass es eine Drehphasenänderung glättet.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilzeitensteuersystem eines Motors mit Innenverbrennung, mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen.
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Insbesondere umfasst das Ventilzeitensteuersystem:
eine Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung, angetrieben durch eine Kurbelwelle des Motors mit Innenverbrennung;
eine Nockenwelle mit einem Außenumfang, welcher mit einem Antriebsnocken zum Antrieben eines Ventils des Motors mit Innenverbrennung ausgebildet ist, wobei die Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung an der Nockenwelle in einer derartigen Weise angebracht ist, dass sie eine Drehung relativ zur Nockenwelle ausführt, wobei die Nockenwelle von der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung eine Antriebskraft aufnimmt, um sich hierdurch zu drehen;
ein Gehäuse, welches einstückig mit der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung oder der Nockenwelle dreht,
ein im Gehäuse untergebrachter Flügelrotor, wobei der Flügelrotor einstückig mit der jeweils anderen der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung bzw. der Nockenwelle dreht;
eine Voreilwinkelkammer und eine Nacheilwinkelkammer, untergebracht in dem Gehäuse, welche den Flügelrotor mittels eines Öldrucks drehen;
eine Öldruckzufuhr/Ablass-Einrichtung zum Zuführen des Öldrucks zu der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer und zum Ablassen des Öldrucks aus der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer, wobei die Druckzufuhr/Ablass-Einrichtung das Zuführen und das Ablassen des Öldrucks wahlweise für die Voreilwinkelkammer und die Nacheilwinkelkammer durchführt;
eine Sperrvorrichtung, ausgebildet mit einem Sperrloch, wobei die Sperrvorrichtung einen Sperrstift mit einem Abschnitt kleinen Durchmessers und einem Abschnitt großen Durchmessers umfasst,
wobei der Sperrstift in einem Stiftloch in einer derartigen Weise aufgenommen wird, dass er auftaucht und eintaucht, wobei das Stiftloch in dem Flügelrotor oder dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Sperrstift ein Kopfende aufweist, welches geeignet ist zum Eingriff mit dem Sperrloch, welches in dem jeweils anderen des Flügelrotors bzw. des Gehäuses ausgebildet ist, und wobei das Kopfende und das Sperrloch, wenn so in Eingriff, eine Relativdrehung des Flügelrotors und des Gehäuses an einem am stärksten nacheilenden Winkel oder einem am stärksten voreilenden Winkel sperren; und
eine Entsperrvorrichtung zum Ausrücken des Sperrstifts aus dem Sperrloch mittels des Öldrucks, welcher von der Voreilwinkelkammer oder der Nacheilwinkelkammer auf eine Druckfläche des Sperrstifts transportiert wird.
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Das Stiftloch umfasst:
eine Kopfseite, auf welcher der Sperrstift mit der Kopfseite, welche ein Loch kleinen Durchmessers bildet, in bzw. außer Eingriff gelangt, und
eine Bodenseite gegenüber der Kopfseite, welche ein Loch großen Durchmessers bildet, welches größer ist als das Loch kleinen Durchmessers.
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Der Sperrstift umfasst:
einen Abschnitt kleinen Durchmessers auf einer Kopfseite des Sperrstifts, wobei der Abschnitt kleinen Durchmessers hin zum Sperrloch angeordnet ist; und
einen Abschnitt großen Durchmessers auf einer Bodenseite des Sperrstifts gegenüber der Kopfseite des Sperrstifts, wobei der Abschnitt großen Durchmessers hinsichtlich des Durchmessers in einer derartigen Weise zunimmt, dass er eine gestufte Fläche relativ zum Abschnitt kleinen Durchmessers bildet.
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Die Druckfläche des Sperrstifts umfasst:
eine auf einer Kopfseite des Abschnitts kleinen Durchmessers definierte Fläche, welche dem Öldruck von der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer ausgesetzt ist, und
die gestufte Fläche des Abschnitts großen Durchmessers, wobei die gestufte Fläche dem Abschnitt kleinen Durchmessers zugewandt ist und dem Öldruck von der jeweils anderen der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer ausgesetzt ist.
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Der Abschnitt großen Durchmessers des Sperrstifts und ein Innenumfang des Stiftlochs definieren einen ersten Zwischenraum, während der Abschnitt kleinen Durchmessers des Sperrstifts und der Innenumfang des Stiftlochs einen zweiten Zwischenraum definieren, so dass der erste Zwischenraum größer ist als der zweite Zwischenraum.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilzeitensteuersystem eines Motors mit Innenverbrennung, mit den Merkmalen des Anspruches 3 vorgesehen.
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Insbesondere umfasst das Ventilzeitensteuerungssystem:
eine Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung, angetrieben durch eine Kurbelwelle des Motors mit Innenverbrennung;
eine Nockenwelle mit einem Außenumfang, welcher mit einem Antriebsnocken zum Antreiben eines Ventils des Motors mit Innenverbrennung ausgebildet ist, wobei die Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung an der Nockenwelle in einer derartigen Weise angebracht ist, dass sie eine Drehung relativ zur Nockenwelle ausführt, wobei die Nockenwelle von der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung eine Antriebskraft aufnimmt, um sich hierdurch zu drehen;
ein Gehäuse, welches einstückig mit der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung oder der Nockenwelle dreht,
ein im Gehäuse untergebrachter Flügelrotor, wobei der Flügelrotor einstückig mit der jeweils anderen der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung bzw. der Nockenwelle dreht;
eine Voreilwinkelkammer und eine Nacheilwinkelkammer, untergebracht in dem Gehäuse, welche den Flügelrotor mittels eines Öldrucks drehen;
eine Öldruckzufuhr/Ablass-Einrichtung zum Zuführen des Öldrucks zu der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer und zum Ablassen des Öldrucks aus der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer, wobei die Druckzufuhr/Ablass-Einrichtung das Zuführen und das Ablassen des Öldrucks wahlweise für die Voreilwinkelkammer und die Nacheilwinkelkammer durchführt;
eine Sperrvorrichtung, ausgebildet mit einem Sperrloch, wobei die Sperrvorrichtung einen Sperrstift mit einem Abschnitt kleinen Durchmessers und einem Abschnitt großen Durchmessers umfasst,
wobei der Sperrstift in einem Stiftloch in einer derartigen Weise aufgenommen wird, dass er auftaucht und eintaucht, wobei das Stiftloch in dem Flügelrotor oder dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Sperrstift ein Kopfende aufweist, welches geeignet ist zum Eingriff mit dem Sperrloch, welches in dem jeweils anderen des Flügelrotors bzw. des Gehäuses ausgebildet ist, und wobei das Kopfende und das Sperrloch, wenn so in Eingriff, eine Relativdrehung des Flügelrotors und des Gehäuses an einem am stärksten nacheilenden Winkel oder einem am stärksten voreilenden Winkel sperren; und
eine Entsperrvorrichtung zum Ausrücken des Sperrstifts aus dem Sperrloch mittels des Öldrucks, welcher von der Voreilwinkelkammer oder der Nacheilwinkelkammer auf eine Druckfläche des Sperrstifts transportiert wird.
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Das Stiftloch umfasst:
eine Kopfseite, auf welcher der Sperrstift mit der Kopfseite, welche ein Loch kleinen Durchmessers bildet, in bzw. außer Eingriff gelangt, und
eine Bodenseite gegenüber der Kopfseite, welche ein Loch großen Durchmessers bildet, welches größer ist als das Loch kleinen Durchmessers.
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Der Sperrstift umfasst:
einen Abschnitt kleinen Durchmessers auf einer Kopfseite des Sperrstifts, wobei der Abschnitt kleinen Durchmessers hin zum Sperrloch angeordnet ist; und
einen Abschnitt großen Durchmessers auf einer Bodenseite des Sperrstifts gegenüber der Kopfseite des Sperrstifts, wobei der Abschnitt großen Durchmessers hinsichtlich des Durchmessers in einer derartigen Weise zunimmt, dass er eine gestufte Fläche relativ zum Abschnitt kleinen Durchmessers bildet.
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Die Druckfläche des Sperrstifts umfasst:
eine auf einer Kopfseite des Abschnitts kleinen Durchmessers definierte Fläche, welche dem Öldruck von der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer ausgesetzt ist, und
die gestufte Fläche des Abschnitts großen Durchmessers, wobei die gestufte Fläche dem Abschnitt kleinen Durchmessers zugewandt ist und dem Öldruck von der jeweils anderen der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer ausgesetzt ist.
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Der Abschnitt großen Durchmessers des Sperrstifts und ein Innenumfang des Stiftlochs definieren einen ersten Zwischenraum, während der Abschnitt kleinen Durchmessers des Sperrstifts und der Innenumfang des Stiftlochs einen zweiten Zwischenraum definieren, so dass der erste Zwischenraum größer ist als der zweite Zwischenraum.
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Der Sperrstift umfasst
einen Sperrstiftkörper, welcher sich ausgehend vom Abschnitt kleinen Durchmessers auf der Kopfseite des Sperrstifts in einer derartigen Weise erstreckt, dass er einen im Wesentlichen geraden und konstanten Außendurchmesser bildet, wobei die Bodenseite des Sperrstift einen mit einer ringartigen Vertriefung ausgebildeten Außenumfang aufweist; und
ein Ringelement, welches an der ringartigen Vertiefung in einer derartigen Weise angebracht ist, dass es einen Abschnitt großen Durchmessers des Sperrstifts bildet, wobei das Ringelement eine Federkraft in einer Richtung zum Vergrößern des Ringelements aufweist und in einer Richtung zum Verringern des Ringelements verformbar ist.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilzeitensteuersystem eines Motors mit Innenverbrennung, mit den Merkmalen des Anspruches 8 vorgesehen.
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Insbesondere umfasst das Ventilzeitensteuersystem:
eine Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung, angetrieben durch eine Kurbelwelle des Motors mit Innenverbrennung;
eine Nockenwelle mit einem Außenumfang, welcher mit einem Antriebsnocken zum Antrieben eines Ventils des Motors mit Innenverbrennung ausgebildet ist, wobei die Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung an der Nockenwelle in einer derartigen Weise angebracht ist, dass sie eine Drehung relativ zur Nockenwelle ausführt, wobei die Nockenwelle von der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung eine Antriebskraft aufnimmt, um sich hierdurch zu drehen;
ein Gehäuse, welches einstückig mit der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung oder der Nockenwelle dreht,
ein im Gehäuse untergebrachter Flügelrotor, wobei der Flügelrotor einstückig mit der jeweils anderen der Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung bzw. der Nockenwelle dreht;
eine Voreilwinkelkammer und eine Nacheilwinkelkammer, untergebracht in dem Gehäuse, welche den Flügelrotor mittels eines Öldrucks drehen;
eine Öldruckzufuhr/Ablass-Einrichtung zum Zuführen des Öldrucks zu der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer und zum Ablassen des Öldrucks aus der Voreilwinkelkammer und der Nacheilwinkelkammer, wobei die Druckzufuhr/Ablass-Einrichtung das Zuführen und das Ablassen des Öldrucks wahlweise für die Voreilwinkelkammer und die Nacheilwinkelkammer durchführt;
eine Sperrvorrichtung, ausgebildet mit einem Sperrloch, wobei die Sperrvorrichtung einen Sperrstift mit einem Abschnitt kleinen Durchmessers und einem Abschnitt großen Durchmessers umfasst,
wobei der Sperrstift in einem Stiftloch in einer derartigen Weise aufgenommen wird, dass er auftaucht und eintaucht, wobei das Stiftloch in dem Flügelrotor oder dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Sperrstift ein Kopfende aufweist, welches geeignet ist zum Eingriff mit dem Sperrloch, welches in dem jeweils anderen des Flügelrotors bzw. des Gehäuses ausgebildet ist, und wobei das Kopfende und das Sperrloch, wenn so in Eingriff, eine Relativdrehung des Flügelrotors und des Gehäuses an einem am stärksten nacheilenden Winkel oder einem am stärksten voreilenden Winkel sperren; und
eine Entsperrvorrichtung zum Ausrücken des Sperrstifts aus dem Sperrloch mittels des Öldrucks, welcher von der Voreilwinkelkammer oder der Nacheilwinkelkammer auf eine Druckfläche des Sperrstifts transportiert wird.
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Das Stiftloch umfasst:
eine Kopfseite, auf welcher der Sperrstift mit der Kopfseite, welche ein Loch kleinen Durchmessers bildet, in bzw. außer Eingriff gelangt, und
eine Bodenseite gegenüber der Kopfseite, welche ein Loch großen Durchmessers bildet, welches größer ist als das Loch kleinen Durchmessers.
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Der Sperrstift umfasst:
einen Abschnitt kleinen Durchmessers auf einer Kopfseite des Sperrstifts, wobei der Abschnitt kleinen Durchmessers hin zum Sperrloch angeordnet ist; und
einen Abschnitt großen Durchmessers auf einer Bodenseite des Sperrstifts gegenüber der Kopfseite des Sperrstifts, wobei der Abschnitt großen Durchmessers hinsichtlich des Durchmessers in einer derartigen Weise zunimmt, dass er eine gestufte Fläche relativ zum Abschnitt kleinen Durchmessers bildet.
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Die Druckfläche des Sperrstifts umfasst:
eine auf einer Kopfseite des Abschnitts kleinen Durchmessers definierte Fläche, welche dem Öldruck von der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer ausgesetzt ist, und
die gestufte Fläche des Abschnitts großen Durchmessers, wobei die gestufte Fläche dem Abschnitt kleinen Durchmessers zugewandt ist und dem Öldruck von der jeweils anderen der Voreilwinkelkammer bzw. der Nacheilwinkelkammer ausgesetzt ist.
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Der Abschnitt großen Durchmessers des Sperrstifts ist in Radialrichtung relativ zum Stiftloch in einem Bereich bewegbar, welcher größer ist als der Bereich in welchem der Abschnitt kleinen Durchmessers des Sperrstifts in Radialrichtung relativ zum Stiftloch bewegbar ist.
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Die anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich hervor.
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Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnung
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1 ist ein Querschnitt eines Ventilzeitensteuersystems 10 längs Linien I-I in 2, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Querschnitt längs Linien II-II in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 ist ein Querschnitt längs Linien III-III in 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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4 ist ein Querschnitt eines Ventilzeitensteuersystems 110 (entsprechend 3) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 ist ein Querschnitt eines Ventilzeitensteuersystems 210 (entsprechend 1) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine perspektivische Ansicht eines Ringelements 62 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
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7 ist ein erster Aspekt eines Querschnitts (entsprechend 3) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
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8 ist ein zweite Aspekt des Querschnitts (entsprechend 3) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
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9 ist ein Querschnitt eines Ventilzeitensteuersystems 210 (entsprechend 1) gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist ein Querschnitt eines Ventilzeitensteuersystems gemäß dem Stand der Technik.
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Genaue Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung genau beschrieben.
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Zur Erleichterung des Verständnisses enthält die nachfolgende Beschreibung verschiedene Richtungsausdrücke, wie etwa links, rechts, oben, unten und ähnliches. Jedoch sind derartige Ausdrücke lediglich in Zusammenhang mit einer Zeichnung bzw. mit Zeichnungen zu verstehen, in welchen das entsprechenden Teile eines Elements dargestellt ist.
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Wie in 1 bis 3 dargestellt, ist ein Ventilzeitensteuersystem 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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In 1 ist eine Nockenwelle 11 eines Motors mit Innenverbrennung dargestellt. Die Nockenwelle ist drehbar an einen Zylinderkopf 12 gelagert. Die Nockenwelle 11 umfasst einen Basisabschnitt mit einem Außenumfang, welcher mit einem (nicht dargestellten) Antriebsnocken zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils des Motors mit Innenverbrennung versehen ist. Das Ventilzeitensteuersystem 10 der vorliegenden Erfindung ist an einem vorderen Ende (links in 1) der Nockenwelle 11 angeordnet.
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Das Ventilzeitensteuersystem 10 ist gebildet aus einem Kettenrad 13 (in den ANSPRÜCHEN bezeichnet als „Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung”), einem Gehäuse 14, einer Nockenwelle 11, einem Flügelrotor 16, einer Öldruck-Zufuhr-Ablass-Einrichtung 17, einer Sperrvorrichtung 18 und einer Entsperrvorrichtung 23.
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Das Kettenrad 13 dient als Antriebskraft-Übertragungsvorrichtung, welche mittels einer (nicht dargestellten) Synchronkette und Ähnlichem mit einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle des Motors mit Innenverbrennung gedreht wird. Das Gehäuse 14 ist mit dem Kettenrad 13 integriert. Die Nockenwelle 11 umfasst ein erstes Ende (links in 1), woran das Gehäuse 14 in einer derartigen Weise angebracht ist, dass das Gehäuse 14 drehen kann, falls dies erforderlich ist. Der Flügelrotor 16 ist mittels eines Nockenbolzens 15 mit dem ersten Ende (linkes Ende in 1) der Nockenwelle 11 verbunden und ist drehbar im d, 14 untergebracht. Mittels eines Öldrucks dreht die Öldruck-Zufuhr-Ablass-Einrichtung 17 den Flügelrotor 16 in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung (entgegensetzt zur ersten Richtung) in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors mit Innenverbrennung. Die Sperrvorrichtung 18 sperrt eine Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 14 und dem Flügelrotor 16, wenn beispielsweise der Motor mit Innenverbrennung gestartet wird. Die Entsperrvorrichtung 23 entsperrt den oben erwähnten (durch die Sperrvorrichtung 18 hergestellten) Sperrzustand des Gehäuses 14 und des Flügelrotors 16.
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Das Gehäuse 14 ist gebildet aus einem Gehäusekörper 19, einer vorderen Abdeckung 20 und einer hinteren Abdeckung 21. Der Gehäusekörper 19 ist im Wesentlichen zylindrisch. Die vordere Abdeckung 20 ist mittels eines Bolzens mit einer vorderen Endfläche (links in 1) des Gehäusekörpers 19 verbunden, während die hintere Abdeckung 21 mittels eines Bolzens mit einer hinteren Endfläche (rechts in 1) des Gehäusekörpers 19 verbunden ist. Wie aus 2 ersichtlich, hat der Gehäusekörper 19 einen Innenumfang, welcher mit vier vorstehenden Trennwänden 22 ausgebildet ist, die jeweils einen Querschnitt bilden, welcher im Wesentlichen zu einem Trapez geformt ist. Vier Trennwände 22 sind in Winkelabständen von im Wesentlichen 90 Grad angeordnet.
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Hingegen ist der Flügelrotor 16 gebildet aus einem Tragabschnitt 24 und vier Flügelabschnitten 25. Der Tragabschnitt 24 ist im Wesentlichen zylindrisch und mittels eines Nockenbolzens 15 mit dem vorderen Ende (links in 1) mit der Nockenwelle 11 verbunden. Wie aus 2 ersichtlich, hat der Tragabschnitt 24 einen Außenumfang, welcher mit vier Flügelabschnitten 25 ausgebildet ist, die in Radialrichtung in Winkelabständen von im Wesentlichen 90 Grad vorstehen. Der Tragabschnitt 24 ist an einer Axialmitte des Gehäuses 14 angeordnet. Jeder der Flügelabschnitte 25 ist zwischen zwei benachbarten Wandabschnitten 22 des Gehäuses 14 angeordnet.
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Eine Voreilwinkelkammer 26 ist zwischen einer ersten Seitenfläche (von jedem der Flügelabschnitte 25) und der Trennwand 22 (gegenüber liegend zur ersten Seitenfläche von jedem der Flügelabschnitte 25) ausgebildet, während eine Nacheilwinkelkammer 27 zwischen einer zweiten Seitenfläche (von jedem der Flügelabschnitte 25) und der Trennwand 22 (gegenüber liegend zur zweiten Seitenfläche von jedem der Flügelabschnitte 25) ausgebildet ist. Dadurch ist das Ventilzeitensteuersystem 10 mit vier Paaren von Voreilwinkelkammern 26 und Nacheilwinkelkammern 27 ausgebildet. Der Flügelabschnitt 25 und die Trennwand 22 weisen ein Kopfende auf, welches mit einem Dichtungselement 28 ausgebildet ist, das durch eine Feder vorgespannt ist, um dadurch eine Flüssigkeitsdichtheit zwischen der Voreilwinkelkammer 26 und der Nacheilwinkelkammer 27, welche nebeneinander liegen, aufrecht zu erhalten.
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Es ist ein Verbindungsloch 29 in der Mitte an einem vorderen Ende (links in 1) des Tragabschnitts 24 des Flügelrotors 16 ausgebildet. Das Verbindungsloch 29 weist einen Bodenabschnitt (rechts in 1) auf, welcher mit einem Kopfabschnitt des Nockenbolzens 15 zum Verbinden des Flügelrotors 16 mit der Nockenwelle 11 versehen ist. Das Verbindungsloch 29 weist einen Innenumfang auf, welcher mit einem Ende eines ersten Radiallochs 30 ausgebildet ist, das mit jeder der Voreilwinkelkammern 26 verbunden ist, und mit einem Ende eines zweiten Radiallochs 31 ausgebildet ist, das mit jeder der Nacheilwinkelkammern 27 verbunden ist.
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Eine Ventilzeitensteuersystemabdeckung 32 ist an einem vorderen Ende (linkes Ende in 1) des Zylinderkopfs 12 angebracht. Die Ventilzeitensteuersystemabdeckung 32 umfasst eine Zufuhr-Ablass-Kanalwelle 33, welche im Wesentlichen zylindrisch ist und derart in das Verbindungsloch 29 des Flügelrotors 16 eingesetzt ist, dass sie eine Relativdrehung ausführt. Mittels der Zufuhr-Ablass-Kanalwelle 33 wird ein Arbeitsöl zu der Voreilwinkelkammer 26 und der Nacheilwinkelkammer 27 zugeführt und von der Voreilwinkelkammer 26 und der Nacheilwinkelkammer 27 abgelassen.
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Wie aus 1 ersichtlich, umfasst die Öldruck-Zufuhr-Ablass-Einrichtung 17 zwei Systeme, das heißt, einen ersten Öldruckkanal 34 und einen zweiten Öldruckkanal 35. Der erste Öldruckkanal 34 liefert den Öldruck mittels eines ersten Innenkanals (der Zufuhr-Ablass-Kanalwelle 33) und des ersten Radiallochs 30 an die Voreilwinkelkammer 26 und lässt den Öldruck von der Voreilwinkelkammer 26 ab. Der zweite Öldruckkanal 35 liefert den Öldruck mittels eines zweiten Innenkanals (der Zufuhr-Ablass-Kanalwelle 33) und des zweiten Radiallochs 31 an die Nacheilwinkelkammer 27 und lässt den Öldruck von dieser ab. Der erste Öldruckkanal 34 und der zweite Öldruckkanal 35 sind mit einem Zufuhrkanal 36 und einem Ablasskanal 37 mittels eines elektromagnetischen Schaltventils zum Schalten eines Öldruckkanals (das heißt, Fall 1: 35 zu 38 zu 36 und 34 zu 38 zu 37; und Fall 2: 35 zu 38 zu 37 und 34 zu 38 zu 36) verbunden.
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Wie ebenfalls in 1 dargestellt, ist eine Ölwanne 39, eine Ölpumpe 40 und eine ECU 41, wobei ECU für „elektrische Steuereinheit” steht. Die ECU 41 empfängt Drehsignale von der Nockenwelle 11 und der (nicht dargestellten) Kurbelwelle sowie weitere Signale, wie etwa Signale zum Anzeigen von Betriebszuständen (Last, Temperatur und Ähnliches) des Motors mit Innenverbrennung.
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Die Sperrvorrichtung 18 ist gebildet aus einem Sperrstift 43, einer Feder 44, einer Haltevorrichtung 45 und einem Sperrloch 46. Der Sperrstift 43 ist bewegbar (vorwärts und rückwärts) in einem Stiftloch 42 aufgenommen, welches in Axialrichtung längs eines Flügelabschnitts 25 des Flügelrotors 16 ausgebildet ist. Die Feder 44 ist im Stiftloch 42 untergebracht und spannt den Sperrstift 43 in einer Richtung hin zur vorderen Abdeckung 20 vor. Die Haltevorrichtung 45 ist im Stiftloch 42 untergebracht und lagert ein Ende (gegenüber liegend zur vorderen Abdeckung 20) der Feder 44. Das Sperrloch 46 ist innerhalb der vorderen Abdeckung 20 angeordnet und ist in Eingriff mit einem Kopfende (links in 1) des Sperrstifts 43, wenn sich der Flügelrotor 16 an einer Anfangsposition befindet (wo sich der Flügelrotor 16 an einem am stärksten nacheilenden Winkel relativ zum Gehäuse 14 befindet).
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Das Stiftloch 42 erstreckt sich ausgehend von der ein erstes Ende (rechts in 1) definierenden hinteren Abdeckung 21 zu einer ein zweites Ende (links in 1) definierenden vorderen Abdeckung 20 in einer derartigen Weise, dass sich dessen Durchmesser stufenweise verringert. Eine gestufte Fläche 49 verbindet ein Loch 47 kleinen Durchmessers (abgelenkt hin zur vorderen Abdeckung 20) mit einem Loch 48 großen Durchmessers (abgelenkt hin zur hinteren Abdeckung 21). Die gestufte Fläche 49 ist derart geneigt, dass sie eine stumpfwinklige Kante und eine stumpfwinklige Ecke an einem Innenumfang bildet, um dadurch eine Verjüngung zu bilden.
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Hingegen ist der Sperrstift 43 gebildet aus einem Abschnitt 50 kleinen Durchmessers und einem Abschnitt 51 großen Durchmessers. Der Abschnitt 50 kleinen Durchmessers ist an einem Kopfende (links in 1) angeordnet und in ein Loch 47 kleinen Durchmessers des Stiftlochs 42 eingesetzt. Der Abschnitt 51 großen Durchmessers ist an einem Basisende (links in 1) des Abschnitts 50 kleinen Durchmessers angeordnet und in ein Loch 48 großen Durchmessers des Stiftlochs 42 eingesetzt. Der Abschnitt 51 großen Durchmessers weist einen größeren Durchmesser auf als der Abschnitt 50 kleinen Durchmessers, wobei er einen Flansch bildet.
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Ferner weist der Abschnitt 50 kleinen Durchmessers ein Kopfende (links in 1) auf, welches mit einem Vorsprung 52 ausgebildet ist, der in ein Sperrloch 46 eingesetzt wir. Der Vorsprung 52 ist im Wesentlichen zu einem Konus geformt, wobei dessen Spitze abgeschnitten ist. Der Sperrstift 43 umfasst zwei Druckflächen, das heißt, eine Kopfendfläche (links in 1) des Vorsprungs 52 und eine gestufte Seitenfläche zwischen dem Abschnitt 51 großen Durchmessers und dem Abschnitt 50 großen Durchmessers. Ein Entsperröldruck ist geeignet, auf die obigen beiden Druckflächen angewandt zu werden.
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Ein Bodenabschnitt des Sperrlochs 46 ist in Verbindung mit der Voreilwinkelkammer 26 mittels eines ersten Entsperrkanals 53. Ein winkelförmiger Raum 54 ist zwischen der gestuften Fläche 49 des Stiftlochs 42 und dem Abschnitt 51 großen Durchmessers des Sperrstift 43 ausgebildet. Der ringförmige Raum 54 ist in Verbindung mit der Nacheilwinkelkammer 27 mittels eines zweiten Entsperrkanals 55. Ausgehend von einem Zustand, in welchem der Sperrstift 43 in Eingriff mit dem Sperrloch 46 ist, kann ein erhöhter Öldruck in der Voreilwinkelkammer 26 auf das Kopfende (links in 1) des Vorsprungs 52 in einer derartigen Weise wirken, dass er den Sperrstift 43 rückwärts (rechts in 1) bewegt. Ferner kann ein erhöhter Öldruck in der Nacheilwinkelkammer 27 auf eine Seitenfläche (links in 1) des Abschnitts 51 großen Durchmessers ebenso in einer derartigen Weise wirken, dass er den Sperrstift 43 rückwärts (rechts in 1) bewegt.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Entsperrvorrichtung 23 gebildet aus dem ersten Entsperrkanal 53, dem ringförmigen Raum 54, dem zweiten Entsperrkanal 55 und Ähnlichem. Wie aus 1 und 3 ersichtlich, ist der erste Entsperrkanal 53 in Verbindung mit dem Bodenabschnitt des Sperrlochs 46; der ringförmige Raum ist definiert zwischen dem Stiftloch 42 und dem Sperrstift 43; und der Entsperrkanal 55 ist in Verbindung mit dem ringförmigen Raum 54. Ferner ist ein Raum auf einer Rückseite (rechts in 1) des Abschnitts 51 großen Durchmessers des Sperrstift 43 ausgebildet. Der Raum ist in Verbindung mit der Atmosphäre mittels einer Ablassvertiefung 56, welche im Flügelrotor 16 ausgebildet ist, wie aus 1 ersichtlich.
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Dabei ist ein vorbestimmter Zwischenraum definiert zwischen einem Innenumfang (des Stiftlochs 42) und dem Sperrstift 43. Mit dem Zwischenraum kann der Sperrstift 43 sicher in Eingriff mit dem Sperrloch 46 gelangen, wenn der Flügelrotor 16 und das Gehäuse 14 sich an der Anfangsposition befinden (wo der Flügelrotor 16 sich an dem am meisten nacheilenden Winkel relativ zum Gehäuse 14 befindet). Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind jedoch verschiedene Zwischenräume definiert. Genauer sind ein erster Zwischenraum d1 zwischen dem Abschnitt 51 großen Durchmessers und einem Innenumfang (des Lochs 48 großen Durchmessers) und ein zweiter Zwischenraum d2 zwischen dem Abschnitt 50 kleinen Durchmessers und einem Innenumfang (des Lochs 47 kleinen Durchmessers) definiert. Wie in einem vergrößerten Kreis in 1 zu sehen, ist der erste Zwischenraum größer als der zweite Zwischenraum d2.
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Nachfolgend wird eine Wirkungsweise des Ventilzeitensteuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Beim Starten des Motors mit Innenverbrennung sperrt der Sperrstift 43 der Sperrvorrichtung 18 mechanisch den Flügelrotor 16 und das Gehäuse 14 in einem Zustand, in welchem sich der Flügelrotor 16 an dem nacheilenden Drehwinkel relativ zum Gehäuse 14 befindet. Eine Drehkraft der (nicht dargestellten) Kurbelwelle wird auf die Nockenwelle 11 in dem obigen Zustand übertragen. Dadurch kann eine Störung, das heißt, ein Flattern des Flügelrotors 16 zum Gehäuse 14 verhindert werden, wobei ein Flattern hervorgerufen werden kann durch eine Drehmomentreaktionskraft, welche dem (nicht dargestellten) Antriebsnocken und einer (nicht dargestellten) Ventilfeder zugerechnet werden kann. Folglich kann die Nockenwelle 11 das Einlassventil zu einem verzögerten Zeitpunkt öffnen und schließen.
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Bei dem derart gestalteten Motor mit Innenverbrennung kann das der Nacheilwinkelkammer 27 zugeführte Arbeitsöl allmählich erhöht werden. Dadurch wird der Druck der Nacheilwinkelkammer 27 auf jeden der Flügelabschnitte 25 des Flügelrotors 16 ausgeübt, um dadurch den Flügelabschnitt 25 in Richtung des verzögerten Winkels zu schieben. Hingegen wird der Druck derselben Nacheilwinkelkammer 27 auch auf den Abschnitt 51 großen Durchmessers des Sperrstifts 43 ausgeübt, um dadurch den Abschnitt 51 großen Durchmessers rückwärts zu bewegen. Dabei wird mindestens der Sperrstift 43 einfach von dem Sperrloch 46 entfernt, obwohl manche Einstellungen ein vollständiges Entfernen des Sperrstifts 43 von dem Sperrloch 46 nicht zulassen.
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Wie in dem vergrößerten Kreis in 1 dargestellt, sind ein erster Zwischenraum d1 und ein zweiter Zwischenraum d2 zwischen dem Innenumfang (des Stiftlochs 42 zur Aufnahme des Sperrstifts 43) und dem Sperrstift 43 definiert. Dadurch ist der Sperrstift 43 in Eingriff mit dem Sperrloch 46 bei einer relativ zueinander ausgebildeten Neigung, die gegebenenfalls auftreten kann. Selbst in diesem Fall jedoch ist eine Kante E des Abschnitt 51 großen Durchmessers frei von einem Anschlagen an den Innenumfang des Stiftlochs 42, wenn der Öldruck auf den Sperrstift 43 zum Entsperren angewandt wird wie aus 3 ersichtlich. Das oben erwähnte „frei von einem Anschlagen” der Kante E ist dem folgenden Aufbau zurechenbar:
Der Zwischenraum d1 {definiert zwischen dem Abschnitt 51 großen Durchmessers und dem Innenumfang (des Lochs 48) großen Durchmessers} ist größer als der Zwischenraum d2 {definiert zwischen dem Abschnitt 50 kleinen Durchmessers und dem Innenumfang (des Lochs 47 kleinen Durchmessers)}, wie in dem vergrößerten Kreis in 1 dargestellt.
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Anders ausgedrückt, wenn der Sperrstift 43 geneigt ist, ermöglicht die Ungleichheit d1 > d2 ein Anschlagen des Abschnitts 50 kleinen Durchmessers des Sperrstifts 43 ein Anschlagen zuerst an dem Innenumfang des Stiftlochs 42 (Loch 47 kleinen Durchmessers), wie in 3 dargestellt, wobei der Abschnitt 51 großen Durchmessers des Sperrstifts 43 frei von einem Anschlag an dem Innenumfang des Stiftlochs 42 bleibt.
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Anschließend wird die Drehzahl des Motors mit Innenverbrennung erhöht. Dann ermöglicht ein Betätigen eines elektromagnetischen Schaltventils 38 eine Verbindung des Zufuhrkanals 36 mit der Voreilwinkelkammer 26 und eine Verbindung des Ablasskanals 37 mit der Nacheilwinkelkammer 27. Dann kann das zur Voreilwinkelkammer 26 transportierte Arbeitsöl (hoher Druck) auf einen Vorsprung 52 am Kopfende (links in 1) des Sperrstifts 43 mittels des ersten Entsperrkanals 53 wirken. Mittels des Arbeitsöls (hoher Druck) kann sich der Sperrstift 43 rückwärts (rechts in 1) im Stiftloch 42 bewegen. Dadurch wird in die mechanische Sperrung (des Gehäuses 14 und des Flügelrotors 16) mittels der Sperrvorrichtung 18 vollständig entsperrt, um dadurch den Flügelrotor 16 hin zu der Voreilwinkelseite zu bewegen, wobei der Druck der Voreilwinkelkammer 26 auf den Flügelrotor 16 angewandt wird. Folglich wird ermöglicht, dass die Nockenwelle 11 das Einlassventil zu einem voreilenden Zeitpunkt öffnet und schließt.
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Anschließend wirkt, wenn der Betrieb des Motors mit Innenverbrennung ausgehend von dem obigen Zustand im Begriff ist zu stoppen, die Drehmomentreaktionskraft, welche dem (nicht dargestellten) Antriebsnocken und der (nicht dargestellten) Ventilfeder zurechenbar ist, derart, dass der Flügelrotor 16 zu dem am stärksten nacheilenden Winkel relativ zum Gehäuse 14 zurückgeführt werden kann. Dadurch spannt die Feder 44 den Sperrstift 43 vor, so dass der Sperrstift 43 in Eingriff mit dem Sperrloch 46 gelangen kann. Folglich wird das Ventilzeitensteuersystem 10 in einem Sperrzustand für das nächste Starten des Motors mit Innenverbrennung gehalten.
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Wenn der Flügelrotor 16 zu dem am stärksten nacheilenden Winkel relativ zum Gehäuse 14 verschoben ist, so ist eine Axialmitte des Stiftlochs 42 nicht vollständig in Übereinstimmung mit einer Axialmitte des Sperrlochs 46. Das obige „nicht vollständig” ist in den meisten Fällen zu beobachten. Selbst in diesem Fall jedoch wird der Sperrstift 43 durch eine Verjüngungsfläche des Sperrlochs 46 geführt und ist richtig bewegbar in einem Bereich des Zwischenraums d2 um eine Axialmitte des Sperrstifts 43. Dadurch kann der Sperrstift 43 sicher in Eingriff mit dem Sperrloch 46 gelangen.
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Nachfolgend sind weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei Teile und Abschnitte, welche im Wesentlichen gleich den Teilen und Abschnitten in 1 bis 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und wiederholte Beschreibungen ausgelassen werden.
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Wie aus 4 ersichtlich, ist ein Ventilzeitensteuersystem 110 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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Das Ventilzeitensteuersystem 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist von dem Ventilzeitensteuersystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten verschieden:
- – Bei dem Ventilzeitensteuersystem 110 ist der Außenumfang des Abschnitts 51 großen Durchmessers des Sperrstifts 43 mit einer ringförmigen Vertiefung 58 ausgebildet. Ein Dichtungsring 59 (in den ANSPRÜCHEN bezeichnet als „Dichtungselement”), bestehend aus Harz, Gummi und Ähnlichem, ist an der ringförmigen Vertiefung 58 in einer derartigen Weise angebracht, dass er dicht auf dem Innenumfang des Stiftlochs 42 aufliegt.
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Grundsätzlich kann das Ventilzeitensteuersystem 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dieselbe Wirkung und dieselbe Wirkungsweise wie das Ventilzeitensteuersystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorweisen. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch kann der Dichtungsring 59 helfen, ein Auslaufen den Arbeitsöls aus einem Umfang des Abschnitts 51 großen Durchmessers des Sperrstifts 43 sicher zu verhindern. Dadurch kann der Sperrstift 43 schneller und sicherer entsperrt werden.
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Wie aus 5 bis 8 ersichtlich, ist ein Ventilzeitensteuersystem 210 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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Grundsätzlich ist das Ventilzeitensteuersystem 210 hinsichtlich des Aufbaus im Wesentlichen gleich dem Ventilzeitensteuersystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Ventilzeitensteuersystem 210 umfasst jedoch einen Sperrstift 243, welcher von dem Sperrstift 43 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel stark verschieden ist.
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Genauer weist der Sperrstift 243 einen Sperrstiftkörper 60 auf. Der Sperrstiftköper 60 besteht aus einem Metallmaterial und weist einen Abschnitt 50 kleinen Durchmessers auf. Der Abschnitt 50 kleinen Durchmessers wird in ein Loch 47 kleinen Durchmessers des Stiftlochs 42 eingesetzt. Der Sperrstiftkörper 60 verläuft ausgehend von dem Abschnitt 50 kleinen Durchmessers zu einem Bodenende (rechts in 5) in einer derartigen Weise, dass er im Wesentlichen einen geraden und konstanten Außendurchmesser bildet. Das Bodenende des Sperrstiftkörpers 60 weist einen Außenumfang auf, welcher mit einer ringförmigen Vertiefung 61 ausgebildet ist. Es ist ein Ringelement 62, bestehend aus Harz, Metall und Ähnlichem, vorgesehen, welcher eine geringe Ausdehnung/Kontraktion aufweist. Das Ringelement 62 ist an der ringförmigen Vertiefung 61 in einer derartigen Weise angebracht, dass es einen Abschnitt großen Durchmessers des Sperrstifts 243 bildet.
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Wie aus 6 ersichtlich, ist das Ringelement 62 teilweise getrennt und ist daher im Wesentlichen zu einem alphabetischen „C” ausgebildet. Ein erstes Ende und ein zweites Ende, welche derart getrennt sind, sind zu einer ersten Eingriffsfläche 63a bzw. zu einer zweiten Eingriffsfläche 63b ausgebildet. Sowohl die erste Eingriffsfläche 63a als auch die zweite Eingriffsfläche 63b sind derart verjüngt, dass sie eine Neigung θ relativ zu einer Fläche senkrecht zu einer Achse des Ringelements 62 bildet. Das Ringelement 62 weist eine Elastizität (Federkraft) in einer Richtung zum Vergrößern des Durchmessers auf. Vor einem Einsetzen in das Stiftloch 42 weist das Ringelement 62 eine erste Eingriffsfläche 63a und eine zweite Eingriffsfläche 63b auf, welche leicht in Abstand zueinander angeordnet sind.
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Durch leichtes öffnen des Raums zwischen der ersten Eingriffsfläche 63a und der zweiten Eingriffsfläche 63b in einer derartigen Weise, dass der Durchmesser des Ringelements 62 vergrößert wird, kann das Ringelement 62 in der ringförmigen Vertiefung 61 des Sperrstiftkörpers 60 angebracht werden. Dadurch können das Ringelement 62 und der Sperrstiftkörper 60 in das Loch 48 großen Durchmessers des Stiftlochs 42 eingesetzt werden. Das derart in das Loch 48 großen Durchmessers eingesetzte Ringelement 62 ist im Durchmesser verringert, so dass die erste Eingriffsfläche 63a und die zweite Eingriffsfläche 63b aneinander anschlagen. In diesem Zustand sind ein Axialzwischenraum da und ein Radialzwischenraum db definiert zwischen dem Ringelement 62 und einem Innenumfang (der ringförmigen Vertiefung 61), wie in 7 dargestellt.
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Wenn der ringförmige Raum 54 einen niedrigen Druck aufweist (anders ausgedrückt, wenn der von der Nacheilwinkelkammer 27 zum ringförmigen Raum 54 mittels des zweiten Entsperrkanals 55 transportierte Öldruck niedrig ist), so kann das Ringelement 62 an den Innenumfang des Lochs 48 großen Durchmessers lediglich durch dessen Radialfederkraft in der Richtung zum Vergrößern des Durchmessers anschlagen.
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Im Gegensatz dazu wird, wenn ein Arbeitsöl mit hohem Druck zu dem ringförmigen Raum 54 transportiert wird, der hohe Druck auf eine Seitenfläche (unten in 7) des Ringelements 62 und einen Innenumfang des Ringelements 62 angewandt). So wird das Ringelement 62 zu einer Seitenwand (oben in 7) der ringförmigen Vertiefung 61 und zu dem Innenumfang des Lochs 48 großen Durchmessers gedrückt. Obige Ausführung lässt sich wie folgt zusammenfassen:
- – Wenn das Arbeitsöl mit hohem Druck von der Nacheilwinkelkammer 27 zum ringförmigen Raum 54 transportiert wird, so kann eine Kraft entsprechend dem Arbeitsöl mit hohem Druck sicher verhindern, dass das Arbeitsöl aus einem Umfang des Ringelements 62 ausläuft. Dadurch kann der Sperrstift 243 schnell und sicher in Richtung einer Entsperrrichtung bewegt werden.
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Ferner kann, obwohl das Ringelement 62 kontinuierlich an dem Innenumfang des Lochs 48 großen Durchmessers anschlägt, das Ringelement 62 im Durchmesser in einem Bereich des Radialzwischenraums db um eine Axialmitte des Ringelements 62 verringert werden. Dadurch wird, wenn der Sperrstift 243 mit dem Sperrloch 46 in Eingriff ist, eine Radialverschiebung des Sperrstifts 243 in einer derartigen Weise ermöglicht, dass eine Axialabweichung des Stiftlochs 42 von dem Sperrloch 46 absorbiert wird.
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Es kann der Fall auftreten, dass der Sperrstift 243 in Eingriff mit dem Sperrloch 46 gelangt, wobei eine Neigung vorliegt, was eine auf einer Kante des Ringelements 62 konzentrierte Spannung bewirkt. Die Spannung kann jedoch sicher vermindert werden durch eine elastische Verformung (in einer Richtung zum Verringern des Durchmessers) des Ringelements 62. Dadurch kann verhindert werden, dass ein hinteres Ende (oben in 7) des Sperrstifts 243 an den Innenumfang des Stiftlochs 42 anschlägt, wobei der Anschlag (Störung) bewirkt werden kann, wenn der Sperrstift 243 rückwärts (aufwärts in 7) bewegt wird.
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Zusammenfassend ausgedrückt, kann gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Sperrstift 243 während eines Entsperrens weich betätigt werden.
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Ferner besteht das Ringelement 62 aus Harz, Metall und Ähnlichem und weist eine geringe Ausdehnung/Kontraktion auf. Dadurch kann, wenn das Arbeitsöl (Druck) von dem ringförmigen Raum 54 auf das Ringelement 62 angewandt wird, das Ringelement 62 die ringförmige Vertiefung 61 und das Loch 48 großen Durchmessers sofort dichten, ohne dass eine Ausdehnung/Kontraktion auftritt. Auch von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet, kann der Sperrstift 243 während eines Entsperrens weich betätigt werden.
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Ferner können, da verjüngt, die erste Eingriffsfläche 63a und die zweite Eingriffsfläche 63b des Ringelements 62 kontinuierlich einen Anschlag aneinander aufrecht erhalten, selbst wenn das Ringelement 62 in Radialrichtung verformt wird. Der obige Anschlag kann sicher verhindern, dass das Arbeitsöl zwischen der ersten Eingriffsfläche 63a und der zweiten Eingriffsfläche 63b ausläuft.
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Genauer umfasst gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wie in 6 dargestellt, das Ringelement 62 die Seitenflächen (oben und unten in 6), von welchen jede eine größere Fläche als der Innenumfang aufweist. Dadurch wirkt der Druck des Arbeitsöls in dem ringförmigen Raum 54 auf das Ringelement 62 stärker als eine Axialdruckkraft, welche auf die Verjüngungen der ersten Eingriffsfläche 63a und der zweiten Eingriffsfläche 63b angewandt wird. So drücken die erste Eingriffsfläche 63a und die zweite Eingriffsfläche 63b in Axialrichtung gegeneinander. Zusammenfassend ausgedrückt, beschleunigt die Axialdruckkraft durch das Arbeitsöl die Verhinderung eines Auslaufens des Arbeitsöls zwischen der ersten Eingriffsfläche 63a und der zweiten Eingriffsfläche 63b.
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Ferner weist das Ventilzeitensteuersystem 210 den folgenden Aufbau auf: Der Sperrstiftkörper 60 verläuft im Wesentlichen gerade von dem Abschnitt 50 kleinen Durchmessers zum Basisende (oben in 7). Der Außenumfang am Basisende des Sperrstiftkörpers 60 ist mit eine ringförmigen Vertiefung 61 ausgebildet, woran das Ringelement 62 (getrennt) angebracht ist. Das so angebrachte Ringelement 62 bildet den Abschnitt großen Durchmessers.
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Zum Ausbilden des Sperrstifts 243 aus dem Metallmaterial während der Herstellung wird beispielsweise die folgende Bearbeitung durchgeführt:
- 1. Vorbereiten eines im Wesentlichen zylindrischen Metallmaterials, welches im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Abschnitt 50 kleinen Durchmessers aufweist.
- 2. Bearbeiten des Metallmaterials, um einen Vorsprung 52 am Kopfende und die ringförmige Vertiefung 61 auszubilden.
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Im Gegensatz dazu werden gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel der Abschnitt 50 kleinen Durchmessers und der Vorsprung 52 ausgebildet durch Bearbeiten des Metallmaterials, welches im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Abschnitt 51 großen Durchmessers aufweist. Verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel weist das dritte Ausführungsbeispiel eine hohe Ausbeute sowie eine leichte Bearbeitbarkeit auf, um dadurch den Sperrstift 243 mit niedrigeren Kosten herzustellen.
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Wie in 9 dargestellt, ist ein Ventilzeitensteuersystem 310 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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Grundsätzlich ist das Ventilzeitensteuersystem 310 hinsichtlich des Aufbaus im Wesentlichen gleich dem Ventilzeitensteuersystem 210 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Das Ventilzeitensteuersystem 310 umfasst jedoch ein Ringelement 362 und eine ringförmige Vertiefung 361 (eines Sperrstifts 343), welche hinsichtlich der Form ein wenig verschieden sind von dem Ringelement 62 bzw. der ringförmigen Vertiefung 361 (des Sperrstifts 243) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
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Genauer weist das Ringelement 363 zwei Seitenflächen auf. Eine ist eine Seitenfläche 70 (in den ANSPRÜCHEN bezeichnet als „Anschlagfläche”), welche gegenüber liegend zu einem ringförmigen Raum 54 angeordnet ist. Die Seitenfläche 70 ist nicht senkrecht zur Achse. Stattdessen ist die Seitenfläche 70 derart ausgeführt, dass sie eine Verjüngung mit einem vorbestimmten Winkel α relativ zu einer Fläche senkrecht zur Achse bindet. Die so durch die Seitenfläche 70 gebildete Verjüngung weist eine derartige Neigung auf, dass sich die Seitenfläche 70 ausgehend vom ringförmigen Raum 54 in Radialrichtung nach außen in einem größeren Abstand befindet. Die ringförmige Vertiefung des Sperrstifts 343 weist eine Seitenfläche 71 (in den ANSPRÜCHEN bezeichnet als „Anschlagfläche” auf), welche derart ausgeführt ist, dass sie einer Verjüngung entsprechend der durch die Seitenfläche 70 des Ringelements 362 gebildeten Verjüngung entspricht.
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Grundsätzlich weist das Ventilzeitensteuersystem 310 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die gleiche Wirkung und die gleiche Wirkungsweise wie das Ventilzeitensteuersystem 210 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel auf. Das Ventilzeitensteuersystem kann jedoch ferner die folgende Wirkung und die folgende Wirkungsweise bei dem oben beschriebenen Aufbau aufweisen.
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Wirkung und Wirkungsweise: das Ventilzeitensteuersystem 310 umfasst eine Seitenfläche 70 (des Ringelements 362) und eine Seitenfläche 71 der ringförmigen Vertiefung 361, welche derart ausgeführt sind, dass sie die Verjüngungen bilden. Dadurch ermöglicht ein Anwenden des Drucks von dem ringförmigen Raum 54 auf das Ringelement 362, so dass das Ringelement 362 auf die Seitenfläche 71 gedrückt werden kann, ein Schieben des Ringelements 362 in Radialrichtung nach außen längs der durch die Seitenfläche 71 gebildeten Verjüngung. Folglich wird das Ringelement 362 fest auf den Innenumfang des Lochs 48 großen Durchmessers gedrückt. Daher kann gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel das Ringelement 362 auf das Loch 48 großen Durchmessers mit einer größeren Kraft als beim dritten Ausführungsbeispiel gedrückt werden, um dadurch sicherer zu verhindern, dass das Arbeitsöl aus einem Umfang des Ringelements 362 ausläuft.
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Obwohl Die vorliegende Erfindung oben unter Bezugnahme auf vier Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen vier Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen und Änderungen der vier oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden Fachleuten auf diesem Gebiet im Lichte der obigen Offenbarung in den Sinn kommen.
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Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche definiert.
