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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine variable Ventiltaktungssteuerungs-
und Regelungseinrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
zum Steuern und Regeln einer Öffnungs- und Schließtaktung
eines Einlassventils und eines Ablassventils eines Verbrennungsmotors.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
bekannte variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
ist in der
japanischen offengelegten
Patentveröffentlichung
Nr. 2002-295208 beschrieben. Diese variable Ventiltaktungssteuerungs-
und Regelungseinrichtung enthält ein
Schuhgehäuse
(ein die Rotation übertragendes Element),
das mit entweder einer Antriebswelle oder einer angetriebenen Welle
drehbar ist, und einen Schieberrotor, der zusammen mit dem anderen
Element aus der Antriebswelle und der angetriebenen Welle drehbar
ist und einen Schieber aufweist, der einen konkaven Bereich, der
in dem Schuhgehäuse ausgebildet
ist, in eine Kammer vorauseilenden Winkels und eine Kammer nacheilenden
Winkels teilt. Die variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
enthält
auch eine Torsionsschraubenfeder, deren eines Ende in Eingriff mit
dem Schuhgehäuse
oder einem Element, das als Einheit mit dem Schuhgehäuse drehbar
ist, ist, und deren anderes Ende in Eingriff mit dem Schieberrotor
zum Vorbelasten des Schieberrotors auf die Seite eines vorauseilenden
Winkels oder die Seite eines nacheilenden Winkels relativ zu dem
Schuhgehäuse
ist. Ein Endbereich der Torsionsschraubenfeder, die in Eingriff
mit dem Schieberrotor ist, ist derart vorgesehen, dass er senkrecht
zur Axialrichtung des Schieberrotors ist. Der Schieberrotor enthält einen
Hakenkanal, der in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Schieberrotors
gebildet ist und mit dem der Endbereich der Torsionsschraubenfeder
in Eingriff ist.
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Gemäß der offenbarten
variablen Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung wird
ein Spalt um im wesentlichen den gesamten äußeren Umfang des Endbereich
der Torsionsschraubenfeder gebildet, wenn der Endbereich der Torsionsschraubenfeder
in Eingriff mit dem Hakenkanal des Rotors ist. Daher bewirken die
Vibration eines Verbrennungsmotors und eines Kettensystems die Pulsation des
Fluiddrucks, die Reibung der Nocken und eine resultierende Kraft
daraus, dass die Torsionsschraubenfeder in der Axialrichtung, der
vertikalen Richtung und der Rotationsrichtung über den Spalt vibriert, wodurch
Resonanz der Torsionsschraubenfeder unter einer vorgegebenen Frequenz
erzeugt wird. Aufgrund dieser Resonanz kann ein geeignetes Drehmoment
zum Vorbelasten des Schieberrotors auf die Seite vorauseilenden
Winkels oder die Seite nacheilenden Winkels durch die Torsionsschraubenfeder nicht
sichergestellt werden, und somit kann möglicherweise ein schlechtes
Leistungsbild der variablen Ventiltaktung hervorgerufen werden.
Zusätzlich
können
Probleme, wie zum Beispiel die Entwicklung von Abnutzung in jedem
Kontaktbereich von jedem der Elemente oder ein Ermüdungsbruch
der Torsionsschraubenfeder an sich auftreten.
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Somit
besteht die Notwendigkeit für
eine variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung,
die Vibrationen der Torsionsschraubenfeder verhindern kann.
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Die
nachveröffentlichte
DE 103 39 669 A1 betrifft
eine Ventilzeitabstimmungssteuerungsvorrichtung, bei welcher eine
Torsionsfeder zwischen einer Drehwelle und einem die Rotation übertragenden Element,
das um die Drehwelle angeordnet ist, dass es sich relativ dazu dreht,
angebracht ist. Die Torsionsfeder erzeugt eine Federkraft, wenn
sich die Drehwelle relativ zu dem die Rotation übertragenden Element dreht.
Die Torsionsfeder hat ferner Vorspannkraft, die die Drehwelle relativ
zu dem die Rotation übertragenden
Element in einer Umfangsrichtung vorbelastet.
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Auch
aus der
DE 102 12
606 A1 ist eine ähnliche
Anordnung bekannt, bei welcher eine Schraubenfeder ein Drehelement
relativ zu einem die Rotation übertragenden
Element vorbelastet.
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Die
DE 298 17 140 U1 beschreibt
schließlich Drehfedern
für Riemenspanner,
die sowohl Längs- als auch Drehschwingungen
schnell dämpfen,
indem mehrere Windungen ein- oder beidseitig am Federende und/oder
in der Mitte des Federkörpers
im unbelasteten oder vorgespannten Zustand ohne Windungsabstand
und/oder mit Vorspannung und/oder mit innerer Vorspannung ausgeführt sind.
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Darstellung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine variable Ventiltaktungssteuerungs-
und Regelungseinrichtung zum Steuern und Regeln einer Öffnungs- und Schließtaktung
eines Einlassventils und eines Auslassventils eine Drehwelle, die
drehbar an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebracht
ist, ein die Rotation übertragendes
Element, das um die Drehwelle derart vorgesehen ist, dass es sich
relativ dazu innerhalb eines vorgegebenen Bereichs dreht, und das
eine Rotationskraft von einer Kurbelwelle aufnimmt, und einen Schieber,
der an entweder der Drehwelle oder dem die Rotation übertragenden
Element vorgesehen ist. Die variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
enthält
auch eine Fluiddruckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem die Rotation übertragenden
Element definiert ist und in eine Kammer nacheilenden Winkels und
eine Kammer vorauseilenden Winkels durch den Schieber geteilt ist,
einen Fluiddurchlass, durch den ein Arbeitsfluid selektiv an die
Kammer vorauseilenden Winkels oder die Kammer nacheilenden Winkels
zugeführt oder
daraus abgegeben wird, und eine Torsionsschraubenfeder zum konstanten
Vorbelasten der Drehwelle in eine Richtung vorauseilenden Winkels relativ
zu dem die Rotation übertragenden
Element. Die Torsionsschraubenfeder ist zwischen der Drehwelle und
dem die Rotation übertragenden
Element in einem Zustand angebracht, dass die Torsionsschraubenfeder
aus einer freien Länge
in eine vorgegebene Länge
komprimiert ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine variable Ventiltaktungssteuerungs-
und Regelungseinrichtung zum Steuern und Regeln einer Öffnungs-
und Schließtaktung
eines Einlassventils und eines Auslassventils eine Drehwelle, die
drehbar an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebracht
ist, ein die Rotation übertragendes
Element, das um die Drehwelle derart angebracht ist, dass es sich
relativ dazu innerhalb eines vorgegebenen Bereichs dreht, und das eine
Rotationskraft von einer Kurbelwelle aufnimmt, und einen Schieber,
der an entweder der Drehwelle oder dem die Rotation übertragenden
Element angebracht ist. Die variable Ventiltaktungssteuerungs- und
Regelungseinrichtung enthält
auch eine Fluiddruckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem die
Rotation übertragenden
Element definiert ist und durch den Schieber in eine Kammer nacheilenden Winkels
und eine Kammer vorauseilenden Winkels geteilt ist, einen Fluiddurchlass,
durch den ein Arbeitsfluid selektiv der Kammer vorauseilenden Winkels
oder der Kammer nacheilenden Winkels zugeführt oder abgegeben wird, und
eine Torsionsschraubenfeder, um die Drehwelle in eine Richtung vorauseilenden
Winkels relativ zu dem die Rotation übertragenden Element vorzubelasten.
Die Torsionsschraubenfeder enthält
einen Wicklungsbereich und Hakenbereiche, die sich von beiden Enden
des Wicklungsbereichs aus erstrecken und mit der Drehwelle und dem
die Rotation übertragenden
Element jeweils in Eingriff sind. Eine Wicklung von zumindest einer
Endseite des Wicklungsbereichs und der Hakenbereiche der Torsionsschraubenfeder
enthält
jeweils eine ebene Fläche,
die in einer axial auswärts
liegenden Richtung des Wicklungsbereichs und in einer Richtung senkrecht
zu einer Axialrichtung des Wicklungsbereichs gebildet sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine variable Ventiltaktungssteuerungs-
und Regelungseinrichtung zum Steuern und Regeln einer Öffnungs-
und Schließtaktung
eines Einlassventils und eines Auslassventils eine Drehwelle, die
drehbar an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebracht
ist, ein die Rotation übertragendes
Element, das um die Drehwelle derart angeordnet ist, dass es sich
relativ dazu innerhalb eines vorgegebenen Bereichs dreht, und das eine
Rotationskraft von einer Kurbelwelle aufnimmt, und einen Schieber,
der an der Drehwelle oder dem die Rotation übertragenden Element angebracht
ist. Die variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
enthält
ferner eine Fluiddruckkammer, die zwischen der Drehwelle und dem
die Rotation übertragenden
Element definiert ist und in eine Kammer nacheilenden Winkels und
eine Kammer vorauseilenden Winkels durch den Schieber geteilt ist, einen
Fluiddurchlass, durch den ein Arbeitsfluid selektiv an die Kammer
vorauseilenden Winkels oder die Kammer nacheilenden Winkels zugeführt oder daraus
abgegeben wird, und eine Torsionsschraubenfeder zum konstanten Vorbelasten
der Drehwelle in einer Richtung vorauseilenden Winkels relativ zu dem
die Rotation übertragenden
Element, die zwischen der Drehwelle und dem die Rotation übertragenden
Element in einem Zustand angeordnet ist, dass die Torsionsfeder
auf eine vorgegebene Länge aus
einer freien Länge
komprimiert ist. Die Torsionsschraubenfeder enthält einen Wicklungsbereich und Hakenbereiche,
die sich von beiden Enden des Wicklungsbereichs ausgehend erstrecken
und mit der Drehwelle und dem die Rotation übertragenden Element jeweils
in Eingriff sind. Eine Wicklung von zumindest einer Endseite des
Wicklungsbereichs und der Hakenbereiche der Torsionsschraubenfeder
enthält
jeweils eine ebene Fläche,
die in einer axial auswärts
liegenden Richtung des Wicklungsbereichs und senkrecht zu einer
Axialrichtung des Wicklungsbereichs geformt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
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Die
vorhergehenden und zusätzliche
Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die unter Verweis
auf die beigefügten Zeichnungsfiguren
zu sehen ist, in denen gleiche Referenzziffern funktionsgleiche
Elemente bezeichnen, und wobei:
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1 eine
Längsquerschnittsansicht
einer variablen Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Vorderansicht der variablen Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung aus 1 ist,
wobei eine Frontplatte entfernt ist;
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3 eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III aus 1 ist;
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4 eine
Hintersicht der variablen Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
aus 1 ist, wobei eine rückwärtige Platte entfernt ist;
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5a eine
Vorderansicht einer Torsionsfeder ist, deren Hakenbereich, der an
einem Wicklungsbereich geformt ist, sich nach außen relativ zu einem äußeren Durchmesser
der Torsionsschraubenfeder gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erstreckt;
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5b eine
Querschnittsansicht der Torsionsfeder aus 5a ist;
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6a eine
Vorderansicht der Torsionsfeder ist, deren Hakenbereich, der am
Wicklungsbereich geformt ist, sich nach innen relativ zu einem inneren Durchmesser
der Torsionsfeder gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erstreckt;
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6b eine
Querschnittsansicht der Torsionsfeder aus 6a ist;
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7a eine
Vorderansicht der Torsionsfeder ist, deren Endbereich des Wicklungsbereichs
mit einem Biegebereich versehen ist;
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7b eine
Draufsicht auf die Torsionsfeder aus 7a ist;
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8 eine
Vorderansicht der variablen Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
ist, die mit der Torsionsfeder aus 5a und 5b versehen
ist, wobei die Frontplatte entfernt ist; und
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9 eine
Vorderansicht der variablen Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
ist, die mit der Torsionsfeder aus 6 ausgerüstet ist, wobei
die Frontplatte entfernt ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
erklärt.
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Eine
in 1 und 2 dargestellte variable Ventiltaktungssteuerungs-
und Regelungseinrichtung enthält
eine Drehwelle, die aus einer Nockenwelle 10 besteht, die
Nocken aufweist, die drehbar auf einem (nicht dargestellten) Zylinderkopf
eines Verbrennungsmotors zum Öffnen
oder Schließen
eines Ventils gelagert sind, und einen Rotor 20, der integral
an einem vorderen Endbereich der Nockenwelle 10 befestigt
ist. Die variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
enthält
auch ein die Rotation übertragendes
Element, das aus einem Gehäuse 30,
einer Frontplatte 40 und einer rückwärtigen Platte 50 besteht,
die um den Rotor 20 derart angeordnet sind, dass sie sich
relativ dazu innerhalb eines vorgegebenen Winkels drehen, und einen
Taktungszahnkranz 31, der integral an einem äußeren Umfang
des Gehäuses 30 geformt
ist. Die variable Ventiltaktungssteuerungs- und Regelungseinrichtung
enthält
ferner eine Torsionsfeder (Torsionsschraubenfeder) 60,
die zwischen dem Rotor 20 und der Frontplatte 40 angeordnet
ist, vier Schieber 70, die an dem Rotor 20 angebracht
sind, einen Arretierkeil 80, der an dem Gehäuse 30 angebracht
ist, etc.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist das Gehäuse 30 an dem äußeren Umfang
des Rotors 20 derart angeordnet, dass es sich relativ dazu
innerhalb des vorgegebenen Winkels dreht. Beide Seitenbereiche des Gehäuse 30 in
seiner Axialrichtung sind integral an der Frontplatte 40 und
der Rückplatte 50 jeweils über fünf Verbindungsschrauben 94 befestigt.
Der Taktungszahnkranz 31 ist integral auf dem äußeren Umfang
des Gehäuses 30 auf
der Rückseite
geformt, d. h. auf der Seite, an der die rückwärtige Platte 50 befestigt
ist. Ein Übertragungselement,
wie zum Beispiel eine Taktungskette (nicht dargestellt) und ein Taktungsriemen
(nicht dargestellt) ist zwischen dem Taktungszahnkranz 31 und
einem Zahnkranz einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors
angebracht. Wenn die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zusammen
mit ihrem Zahnkranz angetrieben wird, wird der Taktungszahnkranz 31 über das Übertragungselement,
wie zum Beispiel die Taktungskette oder den Taktungsriemen, gedreht.
Dann dreht sich das Gehäuse 30 mit
der Frontplatte 40 und der rückwärtigen Platte 50,
wodurch der Rotor 20 und die Nockenwelle 10, die
integral an den Rotor 20 angeschlossen ist, gedreht werden.
Schließlich
drücken die
Nocken der Nockenwelle 10 nach oben, um das Ventil des
Verbrennungsmotors zu öffnen
oder zu schließen.
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Wie
in 2 und 3 dargestellt ist, sind vier
vorspringende Bereiche 33 in dem Gehäuse 30 in vorgegebenen
Intervallen in der Umfangsrichtung derart geformt, dass sie in der
Richtung radial einwärts
vorstehen. Jede innere Umfangsfläche
von jedem vorspringenden Bereich 33 ist in Gleitkontakt
mit einer äußeren Umfangsfläche des
Rotors 20. Das heißt,
das Gehäuse 30 wird
auf dem Rotor 20 drehbar gelagert. Jede Fluiddruckkammer
R0 wird durch die vorspringenden Bereiche 33 definiert,
die nebeneinander liegen, und durch die äußere Umfangsfläche des
Rotors 20. Einer der vorspringenden Bereiche 33A der
vorspringenden Bereiche 33 ist mit einer Rückzugsnut 34,
die den Arretierkeil 80 und eine Feder 81 zum
Vorbelasten des Arretierkeils 80 aufnimmt, und mit einer
Verbindungsnut 35 zum Verbinden der Rückzugsnut 34 zur Umgebung
versehen. Der vorspringende Bereich 33A besitzt eine größere Breite
in der Umfangsrichtung im Vergleich zu den anderen vorspringenden
Bereichen 33, so dass die Steifigkeit in der Umfangsrichtung
des Gehäuses 30 sichergestellt
werden kann.
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Der
Rotor 20 ist integral an der Nockenwelle 10 über eine
einzige Befestigungsschraube 93 befestigt und enthält Schieberkanäle 21,
um die Schieber 70 jeweils derart zu halten, dass sich
jeder Schieber 70 in der Radialrichtung des Rotors 20 bewegen kann.
Zusätzlich
enthält
der Rotor 20 eine Aufnahmebohrung 22, in die ein
vorderer Bereich des Arretierkeils 80, der eine Plattenform
aufweist, eine vorgegebene Menge eingeführt ist, wenn der Rotor in
einem in 2 und 3 dargestellten
Zustand ist, d. h. wenn eine relative Phase zwischen dem Rotor 20 und
dem Gehäuse 30 einer
vorgegebenen Phase entspricht (d. h. der Phase des am weitesten
nacheilenden Winkels). Der Rotor 20 enthält auch
einen Durchlass 23, durch den Arbeitsfluid in die Aufnahmebohrung 22 durch
Umfangsnuten 26 zugeführt oder
abgeführt
werden kann. Die Umfangsnuten 26, die sich in der Umfangsrichtung
des Rotors 20 erstrecken, sind in jeweiligen Bereichen
angrenzend an den äußeren Umfang
gebildet, axial auf beiden Seiten des Rotors 20. Der Rotor 20 enthält ferner
einen Fluiddurchlass des nacheilenden Winkels (Fluiddurchlass) 25,
durch den das Arbeitsfluid einer Kammer R2 nacheilenden Winkels
zugeführt
oder daraus abgegeben wird, die durch den Schieber 70 definiert wird,
und einen Fluiddurchlass vorauseilenden Winkels (Fluiddurchlass) 24,
durch den das Arbeitsfluid einer Kammer R1 vorauseilenden Winkels
zugeführt oder
daraus abgeführt
wird, die durch den Schieber 70 definiert wird. Jeder Schieber 70 ist
in der Richtung radial nach außen
durch jede Schieberfeder 71 vorbelastet, die in einem Bodenbereich
des Schieberkanals 21 untergebracht ist.
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Wie
es in 4 dargestellt ist, ist ein Kanal 27 am
Schieberkanal 21 des Rotors 20 auf der Seite der
Nockenwelle 10 gebildet, um den Schieberkanal 21 und
die Kammer vorauseilenden Winkels R1 zu verbinden. Das Arbeitsfluid
(Druck), das für
die Kammer R1 vorauseilenden Winkels vorgesehen ist, wird dem Schieberkanal 21 über den
Kanal 27 zugeführt. Das
dem Schieberkanal 21 zugeführte Arbeitsfluid unterstützt die
Schieberfeder 71, um den Schieber 70 in der Richtung
radial nach außen
vorzubelasten, so dass der vordere Endbereich von jedem Schieber 70 und
die innere Umfangsfläche
des Gehäuses 30 daran
gehindert werden, sich voneinander zu trennen. Zusätzlich belastet
das Arbeitsfluid, das dem Schieberkanal 21 zugeführt wird,
den Rotor 20 auf die Seite der Frontplatte 40 derart
vor, dass der Rotor 20 und die rückwärtige Platte 50, die
aus dem gleichen Material sind, daran gehindert werden, aneinander aufgrund
des Gleitens dazwischen zu haften. Ferner wird der Gleitbereich
zwischen dem Rotor 20 und der rückwärtigen Platte 50 durch
das dem Kanal 27 zugeführte
Fluid geschmiert. In diesem Fall wird der Rotor 20 auf
die Seite der Frontabdeckung 40 durch das dem Kanal 27 zugeführte Fluid
vorbelastet und somit soll die Torsionsfeder 60, die zwischen
dem Rotor 20 und der Frontplatte 40 angebracht
ist, die aus Aluminium gefertigt ist, eine größere Kompressionslast aufweisen,
um ein Rutschen zwischen dem Rotor 20 und der Frontplatte 40 zu
verhindern. Ferner ist es effektiv, eine Torsionsfeder 60 mit
unregelmäßiger Wendelung
einzusetzen. Die Federkonstante der Torsionsfeder 60 im
Fall der komprimierten Torsionsfeder 60 kann erhöht werden,
wodurch die Leistung der Torsionsfeder 60 bezüglich Resonanz
verbessert wird.
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Die
Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform wird im folgenden
erklärt.
Wenn der Verbrennungsmotor anhält,
ist der Rotor 20 in der Phase des am weitesten nacheilenden
Winkels relativ zu dem Gehäuse 30 positioniert,
wie es in 2 und 3 gezeigt
ist. Ein Schieber 70a der mehreren Schieber 70 ist
in Kontakt mit einer Endfläche 33a des
vorspringenden Bereichs 33, auf den der Schieber 70a gerichtet
ist, und arbeitet daher als Anschlag in der Richtung des nacheilenden
Winkels um zu verhindern, dass sich der Rotor 20 in der
Richtung des nacheilenden Winkels dreht. In diesem Fall ist zusätzlich der
vordere Bereich des Arretierkeils 80 in der Aufnahmebohrung 22 positioniert,
um dadurch die Bewegung des Rotors 20 zu begrenzen. Der
Arretierkeil 80 arbeitet als Anschlag in der Richtung vorauseilenden
Winkels. Daher kann sich der Rotor 20 nicht in der Richtung
des vorauseilenden Winkels oder der Richtung des nacheilenden Winkels
relativ zu dem Gehäuse 30 drehen
und seine Bewegung ist beschränkt.
Es wird gewünscht,
dass der Verbrennungsmotor in einem derartigen Zustand startet, dass
die Bewegung des Rotors 20 wie oben beschrieben begrenzt
ist. Zum Zeitpunkt des Starts des Verbrennungsmotors ist der Fluiddruck
des Verbrennungsmotors nicht ausreichend stabil. Dann ist es wahrscheinlich,
dass sich der Schieber 70 in der Umfangsrichtung des Rotors 20 bewegt
und jede Endfläche
des angrenzenden vorspringenden Bereichs 33 trifft. Da
jedoch die Funktion der Anschläge
in der Richtung des vorauseilenden Winkels und der Richtung des
nacheilenden Winkels wie oben erwähnt effektiv ist, kann verhindert
werden, dass der Schieber 70 die Endfläche des angrenzenden Bereichs 33 zu einem
Zeitpunkt unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors trifft.
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Wenn
der Fluiddruck des Verbrennungsmotors nach Ablauf einer vorgegebenen
Zeit vom Starten des Verbrennungsmotors stabil wird, wird das Arbeitsfluid
an die Aufnahmebohrung 22 über den Durchlass 23,
der auf dem Rotor 20 ausgebildet ist, zugeführt, wodurch
der vordere Bereich des Arretierkeils 80 gedrückt wird.
Dann wird der Arretierkeil 80 in die Richtung radial nach
außen
versetzt und der Rotor 20 zur Bewegung gelöst. Wenn
die Funktion des Arretierkeils 80 als Anschlag somit deaktiviert
ist, wird die Relativrotation des Rotors 20 bezüglich des Gehäuses 30 ermöglicht und
dann kann die Rotationsphase der Nockenwelle 10 relativ
zu derjenigen der Kurbelwelle in der Richtung des nacheilenden Winkels
oder der Richtung des vorauseilenden Winkels justiert werden.
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Wenn
in diesem Fall das Arbeitsfluid aus der Kammer R2 nacheilenden Winkels über den
Fluiddurchlass 25 nacheilenden Winkels abgeführt wird und
gleichzeitig zur Kammer R1 vorauseilenden Winkels über den
Fluiddurchlass 24 vorauseilenden Winkels zugeführt wird,
dreht sich der Rotor 20 zusammen mit den Schiebern 70 in
der Richtung vorauseilenden Winkels relativ zu dem Gehäuse 30,
so dass die Kapazität
der Kammer R1 vorauseilenden Winkels erhöht wird und die Kapazität der Kammer
R2 nacheilenden Winkels verkleinert wird. In der am weitesten vorauseilenden
Winkelphase des Rotors 20 relativ zu dem Gehäuse 30 ist
ein Schieber 70b der mehreren Schieber 70 in Berührung mit
einer Endfläche 33b des
vorspringenden Bereichs 33, auf den der Schieber 70b gerichtet
ist, und wirkt daher als Anschlag in der Richtung vorauseilenden
Winkels, um den Rotor 20 an einer Rotation in der Richtung
vorauseilenden Winkels zu hindern.
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Wenn
das Arbeitsfluid der Kammer R2 nacheilenden Winkels über den
Fluiddurchlass 25 nacheilenden Winkels zugeführt wird
und gleichzeitig aus der Kammer R1 vorauseilenden Winkels über den Fluiddurchlass 24 vorauseilenden
Winkels abgeführt wird,
wenn der Arretierkeil 80 nicht als Anschlag wirkt, dreht
sich dabei der Rotor 20 zusammen mit den Schiebern 70 in
der Richtung nacheilenden Winkels relativ zu dem Gehäuse 30,
so dass die Kapazität
der Kammer R2 nacheilenden Winkels erhöht wird und die Kapazität der Kammer
R1 vorauseilenden Winkels verringert wird.
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Gemäß der in 1 dargestellten
vorliegenden Ausführungsform
ist ein Aufnahmeraum 90 zum Aufnehmen der Torsionsfeder 60 ringförmig und
koaxial durch die Frontplatte 40 und den Rotor 20 definiert.
Der Aufnahmeraum 90 enthält eine erste ringförmige Aufnahmenut 91,
die in der Frontplatte 40 gebildet ist, und sich von einer
Endfläche
davon, die in Berührung
mit dem Rotor 20 ist, öffnet,
und eine ringförmige
zweite Aufnahmenut 92, die in dem Rotor 20 geformt
ist und sich von einer Endfläche
davon in Kontakt mit der Frontplatte 40 öffnet.
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Die
erste Aufnahmenut 91 der Frontplatte 40 enthält einen
ersten Eingriffsbereich 91a, der zahnartig in der Richtung
radial nach außen
aus einer Fläche
der ersten Aufnahmenut 91 vorspringt. Die zweite Aufnahmenut 92 enthält einen
zweiten Eingriffsbereich 92a, der in der Richtung radial
nach außen
aus einer Fläche
der Aufnahmenut 92 zahnartig vorsteht.
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Wie
es in 1 dargestellt ist, ist die Torsionsfeder 60 in
dem Aufnahmeraum 90 derart aufgenommen, dass sie im wesentlichen
koaxial zu dem Rotor 20 ist. Gemäß der Darstellung in 1, 5 bis 7, ist
die Torsionsfeder 60 durch Biegen von metallischen Drähten mit
einem kreisförmigen
Querschnitt in die Gestalt einer Spule geformt. Die Torsionsfeder 60 enthält einen
Wicklungsbereich 63, der ein axiales Zentrum entlang eines
axialen Zentrums des Rotors 20 aufweist, einen ersten Hakenbereich 61,
der sich in der Richtung radial nach außen aus dem Wicklungsbereich 63 von
einem ersten Ende 65, das in der Richtung axial nach außen des
Wicklungsbereichs 63 positioniert ist, erstreckt, und einen
zweiten Hakenbereich 62, der sich in der Richtung radial
nach außen
des Wicklungsbereichs 63 von einem zweiten Ende 66,
das in der Richtung axial nach außen des Wicklungsbereichs 63 liegt,
erstreckt. Der erste Hakenbereich 61 ist in Eingriff mit
dem ersten Eingriffsbereich 91a, während der zweite Hakenbereich 62 mit
dem zweiten Eingriffsbereich 91b in Eingriff ist.
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Gemäß der in 1, 5a und 5b gezeigten
vorliegenden Ausführungsform
ist die Torsionsfeder 60 zwischen der Frontplatte 40 und
dem Rotor 20 in einem Zustand angeordnet, in dem sie auf
eine vorgegebene Länge
aus ihrer freien Länge komprimiert
ist. Daher kann die Einbauposition der Torsionsfeder 60 aufrechterhalten
werden und die Vibration der Torsionsfeder 60 in der Axialrichtung,
der Vertikalrichtung und der Rotationsrichtung verhindert werden.
Ferner kann das geeignete Drehmoment zum Vorbelasten des Rotors 20 durch
die Torsionsfeder 60 zusätzlich zu einer Abnahme der
Abnutzung des Kontaktbereichs zwischen der Frontplatte 40, dem
Rotor 20 und der Torsionsfeder 60 sichergestellt werden.
Ferner sind flache Ebenen auf im wesentlichen einer Windung des
ersten Endes 65 und des ersten Hakenbereichs 61,
der sich davon erstreckt und mit der Frontplatte 40 in
Eingriff ist, geformt. Jede flache Ebene ist in einer Richtung axial
auswärts
des Wicklungsbereichs 63 geformt, das heißt auf einem Bereich,
auf dem eine Rippenlinie 69a auf der axialen ersten auswärts liegenden
Seite des Wicklungsbereichs 63 positioniert ist. Auf die
gleiche Weise sind flache Ebenen auf im wesentlichen einer Windung des
zweiten Endes 66 und dem zweiten Hakenbereich 62,
der sich davon erstreckt und in Eingriff mit dem Rotor 20 ist,
geformt. Jede flache Ebene ist in einer axial auswärts liegenden Richtung
des Wicklungsbereichs 63 gebildet, das heißt in einer
Position, in der eine Rippenlinie 69b auf der axialen zweiten auswärtigen Seite
des Wicklungsbereichs 63 angeordnet ist. Die auf dem ersten
und dem zweiten Ende 65 und 66 gebildeten flachen
Ebenen und der erste und der zweite Hakenbereich 61 und 62 sind
senkrecht zur Axialrichtung des Wicklungsbereichs 63. Daher
kann die Einbauposition der Torsionsfeder 60 stabil aufrechterhalten
werden. Ferner sind die flachen Ebenen, die jeweils auf dem ersten
und dem zweiten Ende 65 und 66 geformt sind, und
die Bodenflächen
der ersten und der zweiten Aufnahmenut 91 und 92 der
Frontplatte 40 beziehungsweise des Rotors 20 und
des ersten und des zweiten Eingriffsbereichs 91a und 92a,
mit denen die ebenen Flächen, die
auf dem ersten und dem zweiten Hakenbereich 61 und 62 gebildet
sind, jeweils in Kontakt sind, senkrecht zur Axialrichtung des Wicklungsbereichs 63. Somit
können
vereinfachte Formwerkzeuge, eine ausgeglichene Raumfüllung, eine
verringerte Länge in
der Axialrichtung und eine verringerte Masse der Frontplatte 40 und
des Rotors 20 erreicht werden. Da jeder Windungsabstand
auf der Seite des ersten Endes 65 und der Seite des zweiten
Endes 66 unregelmäßig ist,
das heißt
nicht gleich zu den anderen, kann die Federkonstante erhöht werden,
wenn die Torsionsfeder 60 komprimiert ist, wodurch ihr
Verhalten gegenüber
Resonanz verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform können sich
der erste Hakenbereich 61 und der zweite Hakenbereich 62 nach
außen
relativ zu einem äußeren Durchmesser 68 des
Wicklungsbereichs 63, wie es in 5a, 5b und 8 gezeigt
ist, erstrecken, wenn die auf dem ersten und dem zweiten Ende 65 und 66 und
dem ersten und dem zweiten Hakenbereich 61 und 62 geformten
flachen Ebenen derart spezifiziert sind, dass sie senkrecht zur
Axialrichtung des Wicklungsbereichs 63 sind. Entsprechend
kann die Herstellbarkeit der Torsionsfeder 60 verbessert
werden.
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Zusätzlich können sich
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der erste Hakenbereich 61 und der zweite Hakenbereich 62 nach
innen relativ zu einem inneren Durchmesser 67 des Wicklungsbereichs 63 erstrecken,
wie es in 6 und 9 dargestellt
ist, wenn die flachen Ebenen, die auf dem ersten und dem zweiten
Ende 65 und 66 und dem ersten und dem zweiten
Hakenbereich 61 bzw. 62 geformt sind, derart festgelegt
werden, dass sie senkrecht zur Axialrichtung des Wicklungsbereichs 63 sind.
Die Herstellbarkeit der Torsionsfeder 60 kann entsprechend
verbessert werden.
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Ferner
kann gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
eine Biegebereich 64 auf zumindest einem Endbereich des
Wicklungsbereichs 63 gebildet sein, wie es in 7 dargestellt ist, wenn die flachen Ebenen,
die auf dem ersten und dem zweiten Ende 65 und 66 und
dem ersten und dem zweiten Hakenbereich 61 und 62 geformt
sind, derart definiert werden, dass sie senkrecht zur Axialrichtung
des Wicklungsbereichs 63 sind. Die Struktur der ersten
Aufnahmenut 91 und der zweiten Aufnahmenut 92 kann entsprechend
vereinfacht werden.
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Die
Torsionsfeder 60 belastet den Rotor 20, der die
Schieber 70 hält,
in der Richtung im Uhrzeigersinn gemäß 2 relativ
zum Gehäuse 30 konstant
vor. Die Torsionsfeder 60 wird eingesetzt, da eine auf
den Rotor 20 aufgebrachte Kraft zum Drehen auf der Seite
des nacheilenden Winkels relativ zum Gehäuse 30 (das heißt eine
Kraft zum Verhindern, dass sich der Rotor 20 in der Richtung
vorauseilenden Winkels relativ zum Gehäuse 30 dreht) durch
das Fluktuationsdrehmoment hervorgerufen wird, das auf die Nockenwelle 10 während des
Betriebs des Verbrennungsmotors aufgebracht wird. Die Torsionsfeder 60 belastet
den Rotor 20 konstant in der Richtung vorauseilenden Winkels
relativ zu dem Gehäuse 30 vor,
wodurch das Ansprechverhalten des Rotors 20 für den Betrieb
in der Richtung vorauseilenden Winkels verbessert wird.
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Die
Prinzipien, die bevorzugte Ausführungsform
und die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wurden in der vorhergehenden
Beschreibung beschrieben. Die Erfindung, die geschützt werden soll,
ist jedoch nicht als auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
anzusehen. Ferner sollen die hier beschriebenen Ausführungsformen
als veranschaulichend statt als einschränkend angesehen werden. Variationen
und Veränderungen
können durch
andere vorgenommen werden und Äquivalente eingesetzt
werden, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Entsprechend wird ausdrücklich
beabsichtigt, dass alle derartigen Variationen, Veränderungen
und Äquivalente,
die in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen, wie er in den
Ansprüchen
definiert ist, durch sie umfasst sind.
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Es
wird explizit festgehalten, dass alle in der Beschreibung und/oder
den Ansprüchen
offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander für den Zweck
der ursprünglichen
Offenbarung ebenso wie für
den Zweck des Einschränkens
der beanspruchten Erfindung angesehen werden sollen, unabhängig von
den Merkmalsverbindungen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen. Es wird
explizit festgehalten, dass alle Wertebereiche oder Angaben von
Gruppen von Einheiten jeden möglichen
Zwischenwert oder jede Zwischeneinheit für den Zweck der ursprünglichen
Offenbarung ebenso wie für
den Zweck des Einschränkens
der beanspruchten Erfindung mitoffenbaren.