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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Ventilzeitsteuervorrichtung, die die Öffnungs- und
Schließzeit
von Ansaug- oder Auslassventilen eines Verbrennungsmotors steuert.
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Eine bekannte Vorrichtung dieser
Bauart ist zum Beispiel in der japanischen, offengelegten Patentveröffentlichung
Nr. 11-101107 offenbart. Diese Vorrichtung ist zwischen einer Kurbelwelle
eines Verbrennungsmotors und einer Nockenwelle zum Öffnen und
Schließen
von Ansaug- oder Auslassventilen vorgesehen, und steuert die Öffnungs-
und Schließzeit
von Ansaug- oder Auslassventilen unabhängig von der Drehung der Kurbelwelle.
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Diese Vorrichtung hat einen Zeitzahnkranz, der
sich mit der Kurbelwelle in einem Körper dreht, ein Gehäuse, das
mit dem Zeitzahnkranz in einem Körper
dreht, einen Rotor, der sich relativ zu dem Gehäuse dreht und der die Nockenwelle
betätigt,
und ein Flügelrad,
das eine zwischen dem Rotor und dem Gehäuse ausgebildete Fluidkammer
in eine Vorlaufwinkeldruckkammer und eine Nachlaufwinkeldruckkammer
unterteilt und das das Ausmaß der
relativen Drehung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch die Berührung mit
Endoberflächen
eines auf dem Gehäuse
ausgebildeten Schuhabschnitts reguliert. Das Flügelrad ist in eine Flügelradnut
eingepasst, die in der radialen Richtung auf dem Rotor ausgebildet
ist und mit dem Rotor in einem Körper dreht.
Berührungsabschnitte
sind zwischen einem Bodenabschnitt und einem ihrer offenen Enden
auf der Flügelradnut
ausgebildet, wobei die Drehkraft von dem Flügelrad durch die Berührungsabschnitte auf
den Rotor übertragen
wird, wenn der Druckunterschied zwischen der Vorlaufwinkeldruckkammer
und der Nachlaufwinkeldruckkammer erzeugt wird. Ein konkaver Abschnitt
ist auf einem radialen inneren Endabschnitt des Flügelrads
ausgebildet, und eine Flügelradfeder
ist zwischen dem konkaven Abschnitt und dem Bodenabschnitt der Flügelradnut
vorgesehen. Die Flügelradfeder
zwingt das Flügelrad
in radialer Richtung nach außen,
so dass ein radiales, äußeres Ende
des Flügelrads
auf einer inneren Wand der Fluidkammer gleitet.
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Jedoch ist bei der oben beschriebenen
Vorrichtung ein Berührungsbereich
zwischen dem Flügelrad
und einem Berührungsabschnitt
der Flügelradnut
durch den konkaven Abschnitt des Ventils verringert. Wenn das Flügelrad mit
dem Motor wegen des Druckunterschiedes zwischen der Vorlaufwinkeldruckkammer
und der Nachlaufwinkeldruckkammer dreht, wird eine Antriebskraft
wegen des Druckunterschiedes auf das Flügelrad angewendet, und eine der
Antriebskraft entsprechende Last wird auf den Berührungsabschnitt
der Flügelradnut
ausgeübt. Wenn
außerdem
das Flügelrad
die relative Drehung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse durch
die Berührung
mit dem Endoberflächen
der Schuhabschnitte reguliert, wird eine Reaktionskraft auf das
Flügelrad
angewendet und eine der Reaktionskraft entsprechende Last wird auf
den Berührungsabschnitt
der Flügelradnut
ausgeübt.
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Deswegen erhöht sich der Oberflächendruck des
Berührungsabschnitts
in dem Fall, dass eine radiale Länge
zwischen dem Bodenabschnitt der Flügelradnut und dem radialen,
inneren Ende des Berührungsabschnittes
kleiner ist als eine radiale Länge zwischen
dem Bodenabschnitt der Flügelradnut
und dem konkaven Abschnitt, und es besteht die Gefahr, dass die
Berührungsabschnitte
verschlissen werden.
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Es ist deswegen eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, den obigen Missstand zu überwinden.
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Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung eine Ventilzeitsteuervorrichtung bereit,
die ein Drehteil zum Öffnen
und Schließen
von Ventilen, ein drehbar auf dem Drehteil befestigtes Drehübertragungsteil,
eine zwischen dem Drehteil und dem Drehübertragungsteil definierte Fluidkammer,
ein in eine auf dem Drehteil oder dem Drehübertragungsteil ausgebildete
Flügelradnut
eingepasstes Flügelrad,
um so die Fluidkammer in eine Vorlaufwinkeldruckkammer und eine
Nachlaufwinkeldruckkammer zu unterteilen, hat, wobei die Flügelradnut
einen Berührungsabschnitt
aufweist, der mit dem Flügelrad
und einem zwischen dem Flügelrad und
dem Drehteil oder dem Drehübertragungsteil vorgesehenen
elastischen Teil in Berührung
ist, wobei die radiale Länge
zwischen dem Bodenabschnitt der Flügelradnut und einem Bodenabschnittseitenendabschnitt
des Berührungsabschnitts
größer ist
als eine radiale Länge
zwischen dem Bodenabschnitt der Flügelradnut und einem Eingreifabschnitt
des mit dem elastischen Teil in Eingriff befindlichen Flügelrads.
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Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher und
genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verstanden, die in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen erfasst wird, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
einer Ventilzeitsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 eine
Vorderansicht der Ausführungsform
unter dem Zustand zeigt, bei dem eine Vorderplatte entfernt ist;
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3 eine
vergrößerte Vorderansicht
einer Flügelradnut
der Ausführungsform
zeigt;
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Flügelradnut
der Ausführungsform
zeigt; und
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5(a) und 5(b) Diagramme des Befestigungszustands
der Flügelradfeder
der Ausführungsform
zeigt.
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Ausführliche
Beschreibung der vorliegenden Erfindung
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Mit Bezug auf 1 und 2 hat
eine Ventilzeitsteuervorrichtung ein Drehteil, das einen Rotor 20 aufweist,
der fest auf einem oberen Endabschnitt einer Nockenwelle 10 befestigt
ist, die drehbar auf einem Zylinderkopf 100 eines Verbrennungsmotors
gelagert ist, ein Drehübertragungsteil,
das ein Gehäuse 30 aufweist,
das auf dem Rotor 20 so befestigt ist, dass es relativ
zu dem Rotor 20 innerhalb eines vorbestimmten Winkels drehen
kann, eine Vorderplatte 40, eine Rückplatte 50 und einen
Zeitzahnkranz 31, die einstöckig auf dem Gehäuse 30 ausgebildet
sind, vier auf dem Rotor 20 befestigte Flügelräder 70 und einen
in dem Gehäuse 30 vorgesehenen Sperrschlüssel 80.
Das Drehmoment wird über
einen Kurbelzahnkranz und eine Zeitkette (nicht gezeigt) von einer
Kurbelwelle (nicht gezeigt) im Uhrzeigersinn in 2 zu dem Zeitzahnkranz 31 übertragen.
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Die Nockenwelle 10 hat Nocken,
die Ansaug- oder Auslassventile (nicht gezeigt) öffnen und schließen. Ein
Vorlaufwinkeldurchtritt 11 und ein Nachlaufwinkeldurchtritt 12,
die sich in der axialen Richtung erstrecken, sind in der Nockenwelle 10 ausgebildet. Der
Vorlaufwinkeldurchtritt 11 ist mit einer ersten Verbindungsöffnung 201 eines Überwechselventils 200 über einen
Verbindungsdurchtritt 16 verbunden. Der Nachlaufwinkeldurchtritt 12 ist
mit einer zweiten Verbindungsöffnung 202 des Überwechselventils 200 über einen
Verbindungsdurchtritt 15 verbunden. Das Überwechselventil 200 hat
eine gut bekannte Konstruktion, in der eine Spule 204 durch
das Anwenden von Strom auf ein Solenoid 203 gegen eine
Feder (nicht gezeigt) bewegt wird. Wenn das Überwechselventil 200 nicht
ausgelöst
ist, ist eine mit einer durch den Verbrennungsmotor angetriebene Ölpumpe 205 verbundene
Zufuhröffnung 206 mit
der zweiten Verbindungsöffnung 202 in
Verbindung, wobei die erste Verbindungsöffnung 201 mit einer
Entleerungsöffnung 207 in
Verbindung ist. Außerdem
ist die Zufuhröffnung 206 mit
der ersten Verbindungsöffnung 201 verbunden
und die zweite Verbindungsöffnung 202 ist
mit der Entleerungsöffnung 207 verbunden,
wenn das Überwechselventil 200 ausgelöst ist,
wie aus 1 ersichtlich
ist. Dabei wird die Druckflüssigkeit von
der Ölpumpe 205 zu
dem Nachlaufwinkeldurchtritt 12 zugeführt, wenn das Überwechselventil 200 nicht
ausgelöst
ist, und die Druckflüssigkeit
von der Ölpumpe 205 wird
zu dem Vorlaufwinkeldurchtritt 11 zugeführt, wenn das Überwechselventil 200 ausgelöst ist.
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Der Rotor 20 ist durch einen
einzelnen Bolzen 91 an der Nockenwelle 10 befestigt
und hat vier Flügelradnuten 21,
eine Sperrschlüsselnut 22,
vier Radialvorlaufwinkeldurchtritte 23, vier Radialnachlaufwinkeldurchtritte 24 und
einen Durchtritt 25, der sich in der Umfangsrichtung auf
dem äußeren Umfang
des Rotors 20 erstreckt. Ein Kopfabschnitt des Sperrschlüssels 80 ist
in die Sperrschlüsselnut 22 eingepasst,
wenn die relative Stellung zwischen dem Rotor 20 und dem
Gehäuse 30 eine
in 2 gezeigte vorbestimmte
relative Phase wird (stärkste
Nachlaufwinkelstellung). Die Betriebsflüssigkeit wird aus dem Vorlaufwinkeldurchtritt 23 über den
Durchtritt 25 zu der Sperrschlüsselnut 22 zugeführt. Die
Flügelräder 70 werden
in die Flügelradnuten 21 eingepasst, um
sich so in der radialen Richtung bewegen zu können. Berührungsabschnitte 21b sind
auf der Flügelradnut 21 zwischen
einem Bodenabschnitt 21a und einem ihrer Öffnungsenden
ausgebildet und die Drehkraft wird von dem Flügelrad 70 durch die
Berührungsabschnitte 21b zu
dem Rotor 20 übertragen, wenn
die Flügelräder 70 und
der Rotor 20 sich relativ zu dem Gehäuse 30 drehen. Ein
Paar von vorspringenden Abschnitten 70a sind auf beiden
axialen Enden eines bodenseitigen Endabschnitts (eines radialen,
inneren Endabschnitts) von jedem Flügelrad 70 ausgebildet
bzw. ist ein konkaver Abschnitt 70b zwischen den vorspringenden
Abschnitten 70a ausgebildet. Eine Flügelradfeder (elastisches Teil) 73 in
Form einer flachen Platte ist zwischen dem Bodenabschnitt 70a bzw.
einem auf einer Bodenoberfläche
des konkaven Abschnitts 70b ausgebildeten Eingriffabschnitt 70c vorgesehen.
Die Flügelradfedern 73 zwingen
die Flügelräder 70 in
der radialen Richtung nach außen, so
dass die radialen, äußeren Enden
der Flügelräder 70 mit
der inneren Umfangsfläche
des Gehäuses 30 in
Berührung
sind. Die vorspringenden Abschnitte 70a verhindern, dass
die Flügelradfedern 73 mit
der Vorderplatte 40 und der Rückplatte 50 in Berührung sind.
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Wie aus 3 und 4 ersichtlich
ist, ist die radiale Länge
(A) zwischen dem Bodenabschnitt 21a der Flügelradnut
21 und
einem Bodenabschnittseitenendabschnitt 21c des Berührungsabschnitts 21b größer als
eine radiale Länge
(B) zwischen dem Bodenabschnitt 21a der Flügelradnut 21 und
dem Eingreifabschnitt 70c des Flügelrads 70. Dabei
wird der Oberflächendruck
der Berührungsabschnitte 21b verringert
und der Verschleiß der
Berührungsabschnitte 21b wird
verhindert, da die Berührungsfläche zwischen
jedem Flügelrad 70 und
Rotor 20 vergrößert werden
kann.
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Bei dieser Ausführungsform weist der Bodenabschnitt 21a der
Flügelradnut 21 eine
flache Oberflächenform
auf. Dabei wird die Berührung
zwischen dem Bodenabschnitt 21a und der Flügelradfeder 73 eine
Linienberührung
oder eine Oberflächenberührung und
das Abtragen des Bodenabschnitts 21a und der Flügelradfeder 73 kann
verhindert werden. Wie aus 5 ersichtlich
ist, ist außerdem
eine Befestigungslänge
H der Flügelradfeder 73 (eine
radiale Länge
zwischen dem Bodenabschnitt 21a der Flügelradnut 21 und dem
Eingreifabschnitt 70c) kleiner als eine Breite L der Flügelradfeder 73.
Wenn die Befestigungslänge
H größer als
die Breite L ist, verschlechtert sich die Haltung der Flügelradfeder 73 bei der
Befestigung. Zum Beispiel wird Taumeln erzeugt, und folglich ist
es nicht möglich,
dass die radialen, äußeren Enden
der Flügelräder 70 den
inneren Umfang des Gehäuses 30 mit
ausreichender Last berühren.
Wie oben erwähnt,
kann bei dieser Ausführungsform
die Last der Flügelradfedern 73 stabilisiert
werden, da die Befestigungslänge
H kleiner eingestellt ist als die Breite L.
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Das Gehäuse 30 ist in dem äußeren Umfangsbereich
des Rotors 20 befestigt, um so in der Lage zu sein, relativ
zu dem Rotor 20 innerhalb eines vorbestimmten Winkels zu
drehen. Die kreisförmige Vorderplatte 40 und
die kreisförmige
Rückplatte 50 sind
an beiden Enden des Gehäuses 30 durch vier Schrauben 92 befestigt.
Vier Schuhabschnitte 33 sind in dem inneren Umfangsbereich
des Gehäuses 30 ausgebildet.
Die innere Umfangsbereichsoberfläche
des Schuhabschnitts 33 berührt die äußere Umfangsbereichsoberfläche des
Rotors 20, um so in der Lage zu sein, in Umfangsrichtung
zu gleiten. Dabei ist das Gehäuse 30 drehbar
auf dem Gehäuse
(Rotor) gelagert. In einem der Schuhabschnitte 33 ist eine
Sperrschlüsselaufnahmenut 34,
in der der Sperrschlüssel 80 vorgesehen
ist, und eine Nut 35, in der eine Feder 81 vorgesehen
ist, die den Sperrschlüssel 80 in
die radiale Richtung zwingt, und die mit der Aufnahmenut 34 in
Verbindung ist, ausgebildet.
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Eine Torsionsfeder 60 ist
zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 vorgesehen.
Ein Ende der Torsionsfeder 60 ist mit der Vorderplatte 40 in Eingriff
und ihr anderes Ende ist mit dem Rotor 20 in Eingriff.
Die Torsionsfeder 60 zwingt den Rotor 20 immer
relativ zu dem Gehäuse 30 in
die Vorlaufwinkelrichtung, der Vorderplatte 40 und der
Rückplatte 50, und
verbessert die Reaktion auf die Betätigung des Rotors 20 zu
der Vorlaufwinkelrichtung.
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Vier Fluidkammern R0 sind durch den
Rotor 20, das Gehäuse 30,
die Vorderplatte 40 und die Rückplatte 50 ausgebildet.
Jedes Flügelrad 70 teilt die
Fluidkammer R0 in eine Vorlaufwinkeldruckkammer R1 bzw. eine Nachlaufwinkelkammer
R2. Das Ausmaß der
Relativdrehung zwischen dem Rotor 20 und dem Gehäuse 30 hängt von
der Umfangsbreite (Winkel) der Fluidkammer R0 ab. Bei der stärksten Vorlaufwinkelstellung
ist das Flügelrad 70A in
Berührung
mit einer Umfangsoberfläche
des Schuhabschnitts 30A und die Drehung des Rotors 20 relativ zu
dem Gehäuse 30 in
der Vorlaufwinkelrichtung ist beschränkt. Bei der stärksten Nachlaufwinkelstellung berührt das
Flügelrad 70B eine
Umfangsoberfläche des
Schuhabschnitts 33B und die Drehung des Rotors 20 relativ
zu dem Gehäuse 30 in
der Nachlaufwinkelrichtung ist beschränkt. In der stärksten Nachlaufwinkelstellung
ist der Kopfabschnitt des Sperrschlüssels 80 in die Sperrschlüsselnut 22 eingepasst,
wie aus 2 ersichtlich
ist, und die relative Drehung zwischen dem Rotor 20 und
dem Gehäuse 30 ist
gesperrt.
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Die Betätigung der Ventilzeitsteuervorrichtung
mit der obigen Konstruktion wird nun beschrieben. Wenn die relative
Einschaltdauer des dem Solenoid 203 des Überwechselventils 200 zugeführten Stroms
erhöht
wird und die Position der Spule 204 geändert wird, wird das von der Ölpumpe 205 zugeführte Betriebsfluid
(hydraulischer Druck) über
die Zuführöffnung 206,
die Verbindungsöffnung 201,
den Verbindungsdurchtritt 16, den Vorlaufwinkeldurchtritt und
den Durchtritt 23 zu den Vorlaufwinkeldruckkammern R1 zugeführt. Außerdem wird
das von der Ölpumpe 205 zugeführte Betriebsfluid
(hydraulischer Druck) von dem Durchtritt 23 zu der Sperrschlüsselnut 22 zugeführt. Andererseits
wird das Betriebsfluid (hydraulischer Druck) in den Nachlaufwinkeldruckkammern
R2 aus der Entleerungsöffnung 207 des Überwechselventils 200 über den
Durchtritt 24, den Nachlaufwinkeldurchtritt 12,
den Verbindungsdurchtritt 15 und die Verbindungsöffnung 202 abgegeben. Zu
dieser Zeit bewegt sich der Sperrschlüssel 80 gegen die
Feder 81 und sein Kopfabschnitt kommt aus der Sperrschlüsselnut 22 heraus.
Dabei wird der Sperrzustand zwischen dem Rotor 20 und dem
Gehäuse 30 gelöst. Außerdem werden
der Rotor 20 und jedes Ventil 70 relativ zu dem
Gehäuse 30 und
den Platten 40, 50 zu der Vorlaufwinkelrichtung
(im Uhrzeigersinn) gedreht.
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Bei dem Zustand, bei dem der Sperrschlüssel 80 aus
der Sperrschlüsselnut 22 herauskommt, wenn
die relative Einschaltdauer des auf das Solenoid 203 des Überwechselventils 200 angewendeten Stroms
verringert wird, kann das Betriebsfluid auf die Nachlaufwinkeldruckkammern
R2 angewendet werden, und das Betriebsfluid in den Vorlaufwinkeldruckkammern
R1 kann abgegeben werden. Dementsprechend ist es möglich, die
Position des Rotors 20 und jedes Flügelrads 70 relativ
zu dem Gehäuse 30 und den
Platten 40, 50 fortlaufend in jede Stellung zwischen
der stärksten
Vorlaufwinkelstellung und der stärksten
Nachlaufwinkelstellung einzustellen, wie aus 2 ersichtlich ist.
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Wie oben erwähnt wird, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung der Oberflächendruck
der Berührungsabschnitte
verringert und der Verschleiß der Berührungsabschnitte
verhindert, da die Berührungsflächen zwischen
jedem Flügelrad
und dem Rotor vergrößert werden
können.
Da außerdem
das Ausfließen
des Fluids über
einen Zwischenraum zwischen der Flügelradnut und dem Flügelrad durch
das Vergrößern der
Berührungsfläche verringert
wird, kann das Eindringen von harten Partikeln in dem Fluid in den
Zwischenraum verhindert werden und der Verschleiß der Flügelräder und Flügelradnuten ist verhindert.
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Eine Ventilzeitsteuervorrichtung
hat ein Drehteil zum Öffnen
und Schließen
von Ventilen, ein Drehübertragungsteil,
das drehbar auf dem Drehteil befestigt ist, eine zwischen dem Drehteil
und dem Drehübertragungsteil
definierte Fluidkammer, ein in eine auf dem Drehteil oder dem Drehübertragungsteil ausgebildete
Flügelradnut
eingepasstes Flügelrad, um
so die Fluidkammer in eine Vorlaufwinkeldruckkammer und eine Nachlaufwinkeldruckkammer
zu unterteilen, wobei die Flügelradnut
Berührungsabschnitte
aufweist, die mit dem Flügelrad
und einem zwischen dem Flügelrad
und dem Drehteil oder dem Drehübertragungsteil
vorgesehenen elastischen Teil in Berührung sind, wobei die radiale
Länge zwischen dem
Bodenabschnitt der Flügelradnut
und einem Bodenabschnittseitenendabschnitt des Berührungsabschnitts
größer ist
als eine radiale Länge
zwischen dem Bodenabschnitt der Flügelradnut und einem Eingriffabschnitt
des mit dem elastischen Teil in Eingriff befindlichen Flügelrads.