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Die
Erfindung bezieht sich auf eine zwischen einer Antriebswelle und
einer Abtriebswelle angeordneten Dreh- oder Winkelphasen-Steuervorrichtung zum
Verstellen der relativen Dreh- oder Winkelphase zwischen der Antriebs-
und Abtriebswelle, eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor zur Verdrehung der Nockenwelle bezüglich der
Kurbelwelle, um die Ventilöffnungs-
oder -schließzeit
des Einlaß-
und/oder Auslaßventils
zu verstellen.
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In
herkömmlichen
Verbrennungsmotoren wird die Drehung der Kurbelwelle mittels eines
Zahnriemens, einer Kette oder eines Zahnrads auf eine Nockenwelle übertragen.
Es sind einige Motoren bekannt, die eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung enthalten,
die zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle angeordnet ist,
um die relative Drehphase zu verstellen, um so die Öffnungs-
oder Schließzeiten des
Einlaßventils
und/oder des Auslaßventils
zu verstellen. Eine derartige Vorrichtung wird auch als VVT bezeichnet.
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Die
US 4,858,572 bzw.
JP 1-92504 A offenbart
eine derartige Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung.
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Bei
dieser herkömmlichen
Vorrichtung ist ein Rotor in einer Steuerzeiten-Riemenscheibe aufgenommen.
Der Rotor ist mit insgesamt sechs Flügeln versehen, die jeweils
einer Hydraulikkammer zugeordnet sind. Von den sechs Hydraulikkammern
sind drei mit einer ersten Ölleitung
und die verbleibenden drei mit in einer anderen Ölleitung verbunden. Diese beiden Ölleitungen
sind im Rotor ausgebildet, um den Hydraulikkammern unter Druck stehendes Öl zuzuführen und
eine Volumenänderung
der Hydraulikkammern zu bewirken. Im Ansprechen auf diese Volumenänderung
der Hydraulikkammern kann die Dreh- oder Winkelphase des Rotors
bezüglich
der Steuerzeiten-Riemenscheibe verstellt werden.
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Ferner
enthält
diese herkömmliche
Vorrichtung zwei Druckstifte, die als Verriegelungsteile dienen.
Wenn der Rotor in der maximalen Frühstellung oder in der maximalen
Spätstellung
positioniert ist, wird der Rotor mit der Steuerzeiten-Riemenscheibe durch
einen der beiden Druckstifte verriegelt.
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Bei
dieser herkömmlichen
Vorrichtung sind die Druckstifte in Radialrichtung verschiebbar
angeordnet. Folglich besteht die Möglichkeit, daß diese Druckstifte
irrtümlicherweise
in Radialrichtung verschoben werden können, wenn sie eine große Zentrifugalkraft
bedingt durch eine Drehung des Rotors erfahren. Gewöhnlich wird
durch die Anordnung der radial verschiebbaren Druckstifte der Gesamtdurchmesser
der Vorrichtung eher vergrößert, wodurch eine
Verkleinerung der Vorrichtung schwierig ist.
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Da
die Druckstifte in der Riemenscheibe angeordnet sind, müssen die
Schrauben zum Schließen
des Gehäuses
des Rotors am radial äußersten Ende
der Vorrichtung angeordnet werden. Dies erschwert es weiter, die
Größe zu reduzieren.
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Jeder
Druckstift ist stabförmig
ausgebildet, bei dem ein problemloser Eintritt in die entsprechende
Kopplungsbohrung möglicherweise
versagt bleibt. Wenn alternativ ein großes Spiel zwischen dem Druckstift
und der Kopplungsbohrung vorgesehen wird, um einen problemlosen
Eintritt sicherzustellen, können
aufgrund des Spiels der Druckstifte Geräusche entstehen.
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Ferner
besteht die Möglichkeit,
daß die Druckstifte
verformt werden können,
wenn sie eine große
Spannung aufnehmen, die in beide Drehrichtungen wirkt.
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Die
Druckstifte werden hydraulisch angetrieben. Wenn die Ventilsteuerzeiten
in einer Zwischenlage oder während
einer Schaltbetätigung
der Druckstifte eingestellt werden, können die Druckstifte an der
Oberfläche
des Rotors reibend gleiten. Dies erhöht den Verschleiß, verringert
die Lebensdauer der reibenden Teile und erhöht den Betätigungswiderstand.
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Wenn
einer der Druckstifte beschädigt
ist, werden die Ventilsteuerzeiten zudem in der maximalen Spätstellung
oder maximalen Frühstellung
fixiert. Wenn die Ventilsteuerzeit versehentlich in der maximalen
Frühstellung
(welche die Ventilsteuerzeit ist, die vorzugsweise für hohe Motorgeschwindigkeiten verwendet
wird, für
den Leerlauf und für
niedrige Motorgeschwindigkeiten aber ungeeignet ist) eingestellt ist
und nicht mehr verstellt werden kann, wird hierdurch das Starten
des Motors erschwert.
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Weiter
sind bei der oben beschriebenen Vorrichtung eine Mehrzahl von Ölleitungen
im Rotor derart ausgebildet, daß sie
sich in Radialrichtungen erstrecken. Weiter ist ist an der äußeren zylindrischen Wandung
des Rotors eine Nut, die als Ölleitung
dient, ausgebildet. Eine derartige Ölleitungsanordnung erfordert
zwangsläufig
eine komplizierte Fertigung der äußeren Oberflächen des
Rotors.
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Weiter
wird die Konfiguration der Vorrichtung durch die vorgesehenen sechs
Flügel
komplizierter. Diesbezüglich
offenbart die
US 5,289,805 einen
Rotor mit zwei Flügeln.
Die herkömmlichen
zweiflügligen
Rotoren bereiten jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich des Erreichens
eines zufriedenstellenden Druckaufnahmebereiches und einer dauerhaften
Gehäusefestigkeit.
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Ausgehend
der von dem eingangs dargestellten Stand der Technik besteht die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Dreh- oder Winkelphasen-Steuervorrichtung
sowie eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung für einen
Verbrennungsmotor mit einer derartigen Dreh- oder Winkelphasen-Steuervorrichtung
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden
an Ausführungsformen
anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Schnitt gemäß der Linie
I-I in 2 darstellt ist;
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2 einen
Querschnitt durch die Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 einen
Längsschnitt
gemäß der Linie III-III
in 2;
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4 einen
Längsschnitt
gemäß der Linie IV-IV
in 2;
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5 einen
Längsschnitt,
der einen Zustand der Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufzeigt, in dem ein Stopperkolben aus
einer Stop perbohrung herausgezogen ist;
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6 einen
Längsschnitt
gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, der einen Zustand aufzeigt, in dem ein
Flügelrotor
in eine Frühstellung
hinsichtlich eines Backengehäuses
gedreht wird;
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7 einen
Querschnitt der Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung im Zustand
gemäß 6;
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8 eine
schematische Ansicht eines Hydraulikdruck-Steuerkreises gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 einen
Längsschnitt
durch eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 einen
Längsschnitt,
der einen Zustand der Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung der zweiten
Ausführungsform
aufzeigt, in dem ein Stopperkolben aus einer Stopperbohrung herausgezogen ist;
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11 einen
Längsschnitt,
der eine Kopplung oder einen Eingriff zwischen einem Stopperstift und
einer Stopperbohrung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufzeigt;
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12 einen
Querschnitt entlang der Linie XII-XII in 11;
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13 einen
Längsschnitt
durch eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14 einen
Längsschnitt,
der einen Zustand einer Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung der vierten
Ausführungsform
aufzeigt, in dem ein Stopperkolben aus einer Stopperbohrung herausgezogen ist;
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15 einen
Querschnitt durch eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß einer
fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der Schnitt gemäß der Linie
XV-XV in 17 verläuft;
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16 einen
Querschnitt gemäß der Linie XVI-XVI
in 17;
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17 einen
Längsschnitt
durch eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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18 eine
schematische Ansicht eines Hydraulikdruck-Steuerkreises gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung näher
erläutert.
Vergleichbare Teile sind dabei in allen Figuren mit gleichen Bezugsnummern
versehen.
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Ausführungsbeispiel
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Erste Ausführungsform
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Eine
Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 1 bis 8 erläutert.
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Ein
Kettenkranz 1, der in 1 gezeigt
ist, nimmt eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle (d. h. einer
Antriebswelle) eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors über eine
nicht dargestellte Kette auf. Der Kettenkranz 1 dreht sich
folglich synchron mit der Kurbelwelle. Eine Nockenwelle 2,
die als Abtriebswelle dient, nimmt eine Antriebskraft vom Kettenkranz 1 auf
und öffnet
oder schließt
ein Einlaßventil
und/oder ein Auslaßventil
(beide nicht dargestellt). Die Nockenwelle 2 kann eine
wechselseitige Drehung bezüglich
des Kettenrads 1 mit einer vorbestimmten Winkelphase bewirken.
Sowohl der Kettenkranz 1 als auch die Nockenwelle 2 drehen
sich, aus der Richtung gemäß dem Pfeil
X in 1 betrachtet, in Richtung des Uhrzeigersinns.
Diese Drehrichtung wird nachfolgend als "Voreilrichtung" bzw. "Frühstellung" bezeichnet.
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Gemäß der Darstellung
in den 1 und 2 wirken der Kettenkranz 1,
ein Backengehäuse 3 und
eine Frontplatte 4 als ein Gehäuseteil zusammen. Sie sind
zuverlässig
und koaxial mittels einer Mehrzahl von Schrauben 14 aneinander
befestigt.
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Der
Kettenkranz 1 weist in seinem Zentrum einen runden Vorsprung 1a auf.
Eine innere zylindrische Wandung des runden Vorsprungs 1a sitzt
drehbar auf einer äußeren zylindrischen
Oberfläche
eines vorderen Endes 2a der Nockenwelle 2. Die
Frontplatte 4 und das Backengehäuse 3 sind mittels
eines Druckstifts 26 fixiert, der diese in einem vorbestimmten
Drehwinkelverhältnis
positioniert. Das Backengehäuse 3 und
der Kettenkranz 1 sind durch einen Druckstift 27 fixiert,
der diese ebenfalls in einem vorbestimmten Drehwinkelverhältnis positioniert.
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Gemäß der Darstellung
in 2 weist das Backengehäuse 3 zwei Backen 3a und 3b auf,
die einander gegenüberliegend
und in trapezförmiger Gestalt
ausgebildet sind. Die gegenüberliegenden
inneren Flächen
der Backen 3a und 3b sind als zylindrische Oberflächen ausgebildet
und weisen einen bogenförmigen
Querschnitt auf. An den umfangsseitigen beiden Seiten der Backen 3a und 3b sind
zwei Sektorfreiräume
definiert. Diese Sektorfreiräume
dienen als Kammern für
die Aufnahme von Flügeln 9a und 9b,
die später
beschrieben werden.
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Gemäß der Darstellung
in 1 und 2 enthält ein Flügelrotor 9 zwei Flügel 9a und 9b,
die sich von einem zylinderförmigen
Vorsprung 9f erstrecken und einstückig mit diesem ausgebildet
sind. Der zylinderförmige
Vorsprung 9f ist im Zentrum des Flügelrotors 9 ausgebildet.
Die Flügel 9a und 9b sind
jeweils in sektorförmiger
Gestalt ausgebildet. Sie erstrecken sich vom zylinderförmigen Vorsprung 9f radial
in gegenüberliegende
Richtungen. Der Flügel 9a ist
in einem umfangsseitigen Sektorfreiraum aufgenommen, der zwischen
den Backen 3a und 3b definiert ist, während der
andere Flügel 9a im
anderen umfangsseitigen Sektorfreiraum aufgenommen ist, der zwischen
den Backen 3a und 3b definiert wird. Folglich
können
die Flügel 9a und 9b hinsichtlich
des Backengehäuses 3 innerhalb
eines vorbestimmten Winkels drehen, der durch die Sektorfreiräume definiert
wird, welche zwischen den Backen 3a und 3b ausgebildet
sind.
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Eine
am hinteren Ende des Flügelrotors 9 ausgebildete
zylinderförmige
Bohrung 9c ist mit dem vorderen Ende 2a der Nockenwelle 2 gekoppelt.
Eine Schraube 15 befestigt den Flügelrotor 9 zuverlässig an
der Nockenwelle 2. Der Flügelrotor 9 und die
Nockenwelle 2 werden durch einen Druckstift 28 fixiert, der
diese in einem vorbestimmten Drehwinkelverhältnis positioniert.
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Ein
zylinderförmiger
Vorsprung 5, der integral am Flügelrotor 9 befestigt
ist, ist drehbar an eine innere zylinderförmige Wandung der Frontplatte 4 gekoppelt.
Wie in 2 deutlich gezeigt ist, ist ein kleiner Zwischenraum 16 zwischen
der äußeren zylinderförmigen Wandung
jedes Flügels 9a und 9b und
der inneren zylinderförmigen
Wandung des Backengehäuses 3 ausgebildet.
Ein kleiner Zwischenraum 17 ist zwischen dem zylinderförmigen Vorsprung 9f und
der zylinderförmigen
Fläche
jedes Backens 3a und 3b ausgebildet. Daher kann
der Flügelrotor 9 eine
Drehung hinsichtlich des Backengehäuses 3 bewirken und
dabei eine hermetische Abdichtung aufrechterhalten.
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Eine
Spätstellungs-Hydraulikkammer 10 ist zwischen
dem Backen 3a und dem Flügel 9a definiert.
Eine weitere Spätstellungs-Hydraulikkammer 11 ist
zwischen dem Backen 3b und dem Flügel 9b definiert.
Eine Frühstellungs-Hydraulikkammer 12 ist zwischen
dem Backen 3a und dem Flügel 9b definiert und
eine weitere Frühstellungs-Hydraulikkammer 13 ist
zwischen dem Backen 3b und dem Flügel 9a definiert.
Die axiale Länge
der Flügel 9a und 9b ist
geringfügig
kürzer
als die des Backengehäuses 3,
welches zwischen der Frontplatte 4 und dem Kettenkranz 1 angeordnet
ist.
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Mit
der oben beschriebenen Anordnungsweise können sich die Nockenwelle 2 und
der Flügelrotor 9 hinsichtlich
des Gehäuseteils
koaxial drehen, d. h. einer Anordnung die aus dem Kettenkranz 1,
dem Backengehäuse 3 und
der Frontplatte 4 besteht.
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Gemäß der Darstellung
in 1 dient ein Stopperkolben 7 als ein Verriegelungsteil
und ist in einem hohlen Freiraum im Flügel 9a des Flügelrotors 9 angeordnet.
Der Stopperkolben 7 enthält einen zylinderförmigen Abschnitt 7a mit
geringerem Durchmesser und einen zylinderförmigen Abschnitt 7b mit
größerem Durchmesser.
Ein vorderer Endabschnitt 7c des Abschnitts 7a mit
geringerem Durchmesser ist an seinem spitzen Ende kegelig bzw. konisch
ausgebildet. Eine Stopperbohrung 20 dient als Gegenstück oder
Verbindungsteil, in welches der Stopperkolben 7 aufgenommen
wird oder in eingreift. In anderen Worten verringert sich der Durchmesser
des vorderen Endabschnitts 7c nach und nach auf die Stopperboh rung 20 zu.
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Der
Abschnitt 7b des Stopperkolbens 7 ist in einer
Aufnahmeöffnung 8 angeordnet,
die im Flügel 9a geöffnet ist.
Der Abschnitt 7b mit größerem Durchmesser
wird durch die innere zylinderförmige
Wandung der Aufnahmeöffnung 8 gehalten
und ist in axialer Richtung der Nockenwelle 2 verschiebbar.
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Eine
Feder 18, die als Vorspann- bzw. Antriebseinrichtung wirkt,
ist in der Aufnahmeöffnung 8 derart
eingefügt,
daß sie
den Stopperkolben 7 elastisch in eine axiale Richtung von
rechts gemäß 1 drängt. Ein
Führungsring 19 ist
lose oder zwangsläufig
mit der inneren Wandung des Flügels 9a gekoppelt,
die die Aufnahmeöffnung 8 definiert.
Der Führungsring 19 ist
ferner lose mit der äußeren Wandung des
Abschnitts 7a des Stopperkolbens 7 gekoppelt. Dementsprechend
ist der Stopperkolben 7 im Flügel 9a derart angeordnet,
daß er
in axialer Richtung der Nockenwelle 2 verschiebbar ist.
Ferner wird der Stopperkolben 7 mittels der Feder 18 federnd
zur Frontplatte 4 gedrückt.
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Gemäß der Darstellung
in 4 ist der Neigungswinkel des vorderen Endabschnitts 7c des Stopperkolbens 7 so
festgesetzt, daß er
identisch mit dem Neigungswinkel der Stopperbohrung 20 ist. Wenn
der Stopperkolben 7 in die Stopperbohrung 20 eingefügt ist,
wird eine vordere Randfläche 7d des Stopperkolbens 7 nicht
in Kontakt mit einer oberen Fläche 20b der
Stopperbohrung 20 gebracht.
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Gemäß der Darstellung
in den 1 und 2 wird kein unter Druck stehendes Öl in die
Hydraulikdruckkammern 23 und 24 zugeführt, wenn
die Lage des Flügelrotors 9 hinsichtlich
des Backengehäuses 3 in
einer maximalen Spätstellung
ist, die als Drehendlage dient. Folglich ist der Stopperkolben 7 mit
der Stopperbohrung 20 durch die federnde Kraft der Feder 18 gekoppelt.
In diesem Fall wird ein Stopperabschnitt 9e, der an Spätstellungsseite
des Flügels 9b ausgebildet
ist, in Kontakt mit der Seitenfläche
des Backens 3a gebracht. Daher nimmt der Flügelrotor 9 unmittelbar
eine Antriebskraft vom Backengehäuse 3 auf.
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Das
Lageverhältnis
zwischen dem Stopperkolben 7 und der Stopperbohrung 20 ist
derart gestaltet, daß das
Backengehäuse 3 und
der Flügelrotor 9 wechselseitig
gegeneinander gepreßt
werden, wenn sie in ihrer maximalen Spätstellung angeordnet sind. In
der maximalen Spätstellung
gemäß 2,
in der der Stopperabschnitt 9e des Flügels 9b in Kontakt
mit der Seitenfläche
des Backen 3a gebracht wurde, ist das axiale Zentrum 100 des
Stopperkolbens 7 versetzt vom axialen Zentrum 101 der
Stopperbohrung 20 in Richtung Frühstellung des Flügelrotors 9 gemäß der Darstellung
in 4.
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Wenn
der Stopperkolben 7 mit der Stopperbohrung 20 gekoppelt
ist, ermöglicht
ein Kontakt der konischen äußeren Wandung
des Stopperkolbens 7 mit der konischen inneren Wandung
der Stopperbohrung 20, daß der Stopperkolben 7 als
ein Keil gegenüber
der Stopperbohrung 20 wirkt.
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Dementsprechend
werden der Flügelrotor 9 und
das Backengehäuse 3 unter
der Vorspann- bzw. Antriebskraft, die in axialer Richtung des Stopperkolbens 7 wirkt,
gegenseitig in die Drehrichtung verschoben.
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In
der ersten Ausführungsform
gemäß der Darstellung
in 4 werden ein Stopperkolben 7 und die
Stopperbohrung 20 mit ihren konischen Oberflächen in
der Voreillage bzw. Frühstellung
in Kontakt gebracht, welche der maximalen Spätstellung gegenüberliegt,
die als Drehendlage dient. Daher wird die Antriebskraft des Stopperkolbens 7,
die in seiner axialen Richtung wirkt, in eine Antriebskraft der
konischen Oberfläche
umgewandelt, die in Drehrichtung wirkt. Der Flügelrotor 9 dreht sich
folglich gemäß 2 entgegen
dem Uhrzeigersinn, während
das Backengehäuse 3 in
Richtung des Uhrzeigersinns gedrängt
wird. Dies bewirkt eine Antriebskraft, die den Stopperabschnitt 9e zur
inneren Fläche
des Backens 3a preßt.
Daher sind das Backengehäuse 3 und
der Flügelrotor 9 fest
gegeneinander gespannt.
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Kurz
gesagt ist der Stopperkolben 7 in Eingriff mit der Stopperbohrung 20 an
ihren jeweiligen geneigten Flächen,
die auf die Drehrichtung zugerichtet sind, so daß eine axiale Antriebskraft
des Stopperkolbens 7 in eine Antriebskraft umgewandelt wird,
die in eine gegenseitige Drehrichtung zwischen dem Backengehäuse 3 und
dem Flügelrotor 9 wirkt, wodurch
eine Antriebskraft zum Pressen des Flügelrotors 9 gegen
das Backengehäuse 3 vorgegeben wird.
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Hinsichtlich
des Lageverhältnisses
zwischen dem Stopperkolben 7 und der Stopperbohrung 20 muß festgestellt
werden, daß der
oben beschriebene Keileffekt auch im Falle herstellungsbedingter
Toleranzen zuverlässig
erreicht werden kann, solange beide an vorbestimmten Seitenflächen in
der Drehrichtung des Flügelrotors 9 in
Kontakt zueinander gebracht werden.
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Gemäß der Darstellung
in 1 ist ein Ablaufloch 21 in der Seitenwandung
des Flügels 9a geöffnet und
erstreckt sich von der Aufnahmeöffnung 8 zum
Kettenkranz 1. Ein Luftloch 22 ist im Kettenkranz 1 geöffnet. Das
Ablaufloch 21 des Flügels 9a trifft
das Luftloch 22 des Kettenkranzes 1, wenn der
Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
ist. Folglich wird der Zwischenraum hinter dem Stopperkolben 7,
der die Feder 18 aufnimmt, in diesem Moment bzw. in dieser
Stellung auf atmosphärischem
Druck gehal ten.
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Gemäß der Darstellung
in 1 ist eine Hydraulikkammer 23 zwischen
dem Führungsring 19 und
dem Abschnitt 7b mit größerem Durchmesser des
Kolbens 7 definiert. Eine Hydraulikkammer 24 ist zwischen
der Stopperbohrung 20 der Frontplatte 4 und dem
Abschnitt 7a mit kleinerem Durchmesser des Stopperkolbens 7 definiert.
Die Hydraulikkammer 24 ist über eine Ölleitung 25 mit der
Frühstellungs-Hydraulikkammer 13 verbunden,
die in der Frontplatte 4 ausgebildet ist.
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Gemäß der Darstellungen
in den 1, 2 und 3 ist der
Flügelrotor 9 mit
zwei Ölleitungen 29 und 30 versehen,
die als gebogene Nuten ausgebildet sind, welche sowohl in Umfangs-
als auch in axialer Richtung versetzt ausgebildet sind. Eine Ölleitung 29 ist
zwischen dem zylinderförmigen Vorsprung 9f und
dem zylinderförmigen
Vorsprung 5 definiert. Die andere Ölleitung 30 ist zwischen
dem zylinderförmigen
Vorsprung 9f und der Nockenwelle 2 definiert.
Die Ölleitung 29 ist
mit den Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 über jeweilige Ölleitungen 31 und 32 verbunden. Überdies
ist die Ölleitung 30 mit
den Frühstellungs-Hydraulikkammern 12 und 13 über jeweiligen Ölleitungen 34 und 35 verbunden.
Die Ölleitung 29 ist
ferner mit einer Ölleitung 36 verbunden,
die mit einer in der Nockenwelle 2 durch die axial aneinanderstoßenden Oberflächen des
Flügelrotors 9 und
der Nockenwelle 2 ausgebildeten Ölleitung 39 verbunden
ist. Die Ölleitung 30 ist
mit einer in der Nockenwelle 2 durch die axial aneinanderstoßenden Flächen des
Flügelrotors 9 und
der Nockenwelle 2 ausgebildeten Ölleitung 38 verbunden.
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Auf
diese Weise sind die Ölleitungen 29 und 30 an
den beiden axialen Enden des zylinderförmigen Vorsprungs 9f ausgebildet.
Durch diese Anordnungsweise kann die Verteilung von unter Druck
stehendem Öl
in jede Hyraulikkammer vereinfacht werden. Ferner ist die Vereinfachung
der Ölleitungsanordnung
nützlich,
um eine Überschneidung
der Ölleitungen
miteinander im zylinderförmigen
Vorsprung 9f zu vermeiden, wie auch dazu, die Größe des zylinderförmigen Vorsprunges 9f zu
reduzieren. Darüber hinaus
kann die Herstellung der Ölleitung
im zylinderförmigen
Vorsprung 9f vereinfacht werden.
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Gemäß der Darstellung
in 1 ist ein Wellenzapfen 42 der Nockenwelle 2 in
einem am Zylinderkopf ausgebildeten Lager 41 drehbar und
axial fest gelagert. Zwei kreisförmige
Nuten oder Ringnuten 43 und 44 sind an der äußeren zylinderförmigen Oberfläche des
Wellenzapfens 42 ausgebildet. Eine Ölzufuhrleitung 47 führt unter
Druck stehendes Öl von
einer Pumpe 46 zu, während
eine Ölablaufleitung 48 Öl in einen Öltank 45 abgibt.
Die Ölzufuhrleitung 47 und
die Ölablaufleitung 48 sind
mit den Ringnuten 43 und 44 durch Verschieben
eines Schaltventils 49 wahlweise verbunden oder nicht verbunden. Die
Pumpe 46 und das Schaltventil 49 bilden zusammenwirkend
eine Hydraulikbetätigungseinrichtung aus.
In dieser Ausführungsform
ist das Schaltventil 49 ein an sich bekanntes Vierwegeleitventil.
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Gemäß der Darstellung
in 3 ist die äußere Nut 43 mit Ölleitungen 37 und 38 verbunden,
die sich hintereinander in der Nockenwelle 2 erstrecken. Das
ferne Ende der Ölleitung 38 ist
mit der Ölleitung 30 verbunden,
die im Flügelrotor 9 quer über die
axial aneinanderstoßenden
Flächen
des Flügelrotors 9 (d. h.
des zylinderförmigen
Vorsprungs 9f) und der Nockenwelle 2 ausgebildet
sind.
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Gemäß der Darstellung
in 1 ist die äußere Nut 44 mit
der Ölleitung 39 verbunden,
die sich in der Nockenwelle 2 erstreckt. Das ferne Ende
der Ölleitung 39 ist
mit der Ölleitung 36 verbunden,
die im Flügelrotor 9 quer über die
axial aneinanderstoßenden
Flächen
des Flügelrotors 9 (d.
h. des zylinderförmigen
Vorsprunges 9f) und der Nockenwelle 2 ausgebildet
sind.
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Durch
diese Ölleitungsanordnungsweise kann
unter Druck stehendes Öl
von der Pumpe 46 über
das Schaltventil 49 wahlweise zu den Ringnuten 43 und 44 zugeführt werden.
Folglich kann unter Druck stehendes Öl von der Pumpe 46 wahlweise
auf die Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 und die
Hydraulikkammer 23 oder die Frühstellungs-Hydraulikkammern 12 und 13 und
die Hydraulikkammer 24 zugeführt werden. Ferner kann Öl von diesen Kammern
zum Öltank 45 abgeführt werden.
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Der
zwischen der äußeren zylinderförmigen Wandung
von jedem Flügel 9a oder 9b und
der inneren zylinderförmigen
Wandung des Backengehäuses 3 vorgesehene
Zwischenraum 16 ist vorzugsweise so klein wie möglich ausgebildet,
da er nützlich
ist, um die Spätstellungs-Hydraulikkammer 10 (oder 11) von
der damit verbundenen Frühstellungs-Hydraulikkammer 13 (oder 12) über einen
relativ langen Zwischenraum 16 im wesentlichen abzutrennen
oder zu isolieren.
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Der
zwischen dem zylinderförmigen
Vorsprung 9f und der zylinderförmigen Fläche jedes Backens 3a oder 3b vorgesehene
Zwischenraum 17 ist relativ kurz. Daher ist ein Dichtungsteil 6 in
einer Nut 9d des Flügelrotors 9 vorgesehen,
um die Abdichtfähigkeit
zu verbessern und eine Verbindung zwischen der Spätstellungs-Hydraulikkammer 10 (oder 11)
zur zugeordneten Frühstellungs-Hydraulikkammer 13 (oder 12) über den
kurzen Zwischenraum 17 zu vermeiden.
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Um
eine Drehung des Flügelrotors 9 im
Backengehäuse 3 zu
ermöglichen,
ist ein Gleitabstand notwendig, der zwischen jeder axialen Endfläche des Flügelrotors 9 und
der inneren Endfläche
des Backengehäuses 3 oder
des Kettenkranzes 1 ausgebildet ist. Um die Möglichkeit
zu beseitigen, daß das Öl von einer
Hydraulikkammer zu einer anderen Hydraulikkammer durch diesen Gleitabstand übertreten kann,
wird der Gleitabstand durch Festsetzen der axialen Breite des Flügelrotors 9 etwas
geringer als die axiale Breite des Backengehäuses 3 vorzugsweise so
gering wie möglich
ausgebildet. Die Flügel 9a und 9b weisen
große
Umfangslängen
auf; daher haben sie breite seitliche Querschnitte, die wirksam
sind, um einen Ölübertritt
zwischen den Hydraulikkammern zu vermeiden. Folglich kann jede Hydraulikkammer
ausreichend auf einem gewünschten
Druckniveau gehalten werden. Daher wird es möglich, eine hochpräzise Steuerung
der Drehung des Flügelrotors 9 hinsichtlich
dem Backengehäuse 3 zu
realisieren. Ferner sind die großen lateralen Querschnitte
der Flügel 9a und 9b nützlich,
um die Aufnahme des Stopperkolbens 7 zu erleichtern.
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Nachfolgend
wird eine Betätigung
der oben beschriebenen Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung erläutert.
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Vor
der Motorstartbetätigung
ist noch kein unter Druck stehendes Öl durch die Pumpe 46 in
die Hydraulikkammern 23 und 24 eingeführt. Zu
diesem Zeitpunkt wird der Flügelrotor 9 gemäß der Darstellung
in den 1 und 2 in der maximalen Spätstellung
hinsichtlich dem Backengehäuse 3 gehalten. Der
Stopperabschnitt 9e des Flügels 9b wird in Kontakt
mit dem Backen 3a auf der Spätstellungsseite gebracht. Folglich
wird die Drehantriebskraft vom Kettenkranz 1 über das
Backengehäuse 3 und
den Flügelrotor 9 zur
Nockenwelle 2 übertragen.
Der durch die Federkraft der Feder 18 vorgespannte Stopperkolben 7 ist
in einem derartigen Eingriff mit der Stopperbohrung 20,
daß die
kegelige Oberfläche des
vorderen Endabschnittes 7c des Stopperkolbens 7 in
Kontakt mit der kegeligen Oberfläche
der Stopperbohrung 20 auf der Voreilseite gebracht ist.
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Durch
diesen Eingriff werden der Flügelrotor 9 und
das Backengehäuse 3 in
die Drehrichtung gedrängt
und fest miteinander verbunden oder verriegelt. Auch wenn ein positives
oder negatives, gegenläufiges
Drehmoment auf die Nockenwelle 2 wirkt, um das Einlaßventil
und/oder das Auslaßventil
zu betätigen,
ist der Flügelrotor 9 dementsprechend
zuverlässig
von einer Bewegung oder einem Verschieben hinsichtlich dem Backengehäuse 3 sowohl
in Nacheil- als auch in Voreilrichtung gehindert. Daher wird es
möglich,
die durch die wechselseitigen Drehungen bewirkten Schwingungen zu
beseitigen, wodurch die Erzeugung von Klopfgeräuschen vermieden wird.
-
Bei
einer Wahl einer Lage 49a des Schaltventils 49 wird
unter Druck stehendes Öl
von der Pumpe 46 gemäß der Darstellung
in 5 über
die Ringnut 44 und die Ölleitungen 39, 36, 29, 31, 32 und 33 zu
den Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 und
der Hydraulikkammer 23 zugeführt. Durch das Zuführen von
unter Druck stehendem Öl
in die Hyraulikkammer 23 nimmt der Stopperkolben 7 eine
Kraft auf, die proportional zum Unterschied zwischen den druckaufnehmenden
Bereichen des Abschnitts 7b mit größerem Durchmesser und des Abschnitts 7a mit
kleinerem Durchmesser des Stopperkolbens 7 ist.
-
Dieser
Hydraulikdruck wirkt auf den Stopperkolben 7 derart, daß dieser
in axialer Richtung der Aufnahmeöffnung 8 zum
Kettenkranz 1 hin gegen die Federkraft der Feder 18 verschoben
wird. Folglich wird der vordere Endabschnitt 7c des Stopperkolbens 7 vollständig herausgezogen
oder außer
Eingriff gebracht aus der Stopperbohrung 20 der Frontplatte 4.
Daher ist der Flügelrotor 9 von
der Einspannung durch das Backengehäuse 3 gelöst. Der
Hydraulikdruck der Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 wirkt
jedoch an Seitenflächen
der Flügel 9a und 9b.
Der Flügelrotor 9 wird
folglich gemäß der Darstellung
in 2 in der maximalen Spätstellung hinsichtlich dem
Backengehäuse 3 gehalten.
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Aus
diesem Grund werden keine Klopfgeräusche zwischen dem Flügelrotor 9 und
dem Backengehäuse 3 erzeugt.
Ein geringes Ausmaß an Öl, welches
von dem Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 zu
den Frühstellungs-Hydraulikkammern 12 und 13 austritt,
wird durch Ölleitungen 34, 35, 30, 38, 37,
die Ringnut 43 und das Schaltventil 49 (Lage 49a) zum Öltank 45 abgeführt.
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Das
Schaltventil 49 kann von einer Lage 49a gemäß 5 in
eine andere Betätigungslage 49c gemäß 6 geschalten
werden. Unter Druck stehendes Öl
wird von der Pumpe 46 über
die Ringleitung 43, die Ölleitungen 37, 38, 30, 34 und 35 zu
den Frühstellungs-Hydraulikkammern 12 und 13 und
durch die Ölleitung 25 auch
zur Hydraulikkammer 24 zugeführt. Andererseits wird in den
Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 und
der Hydraulikkammer 23 gespeichertes Öl zum Öltank 45 abgeleitet.
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Entsprechend
der Verringerung des Öldrucks
in der Hydraulikkammer 23 beginnt der Stopperkolben 7 in
diesem Fall damit, in die Stopperbohrung 20 zurückzukehren,
da die Federkraft der Feder 18 den Öldruck übersteigt. Gemäß der Anordnungsweise
der ersten Ausführungsform
wirkt die Öldruckkraft
der Hydraulikkammer 24 jedoch an der vorderen Endfläche 7d des
Stopperkolbens 7. Daher wird der Stopperkolben 7 in
der Aufnahmeöffnung 8 kontinuierlich
zum Kettenkranz 1 gegen die Federkraft der Feder 18 gedrückt.
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In
diesem Zustand wirkt die Öldruckkraft
der Frühstellungs-Hydraulikkammern 12 und 13 auf
die Seitenflächen
der Flügeln 9a und 9b.
Daher bewirkt der Flügelrotor 9 eine
Drehung in Richtung des Uhrzeigersinns, d. h. in Richtung Frühstellung,
bezüglich des
Backengehäuses 3.
Durch diese Drehung des Flügelrotors 9 im
Uhrzeigersinn kann die Ventilsteuerzeit der Nockenwelle 2 voreilen.
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Nachdem
sich der Flügelrotor 9 bezüglich des
Backengehäuses 3 dreht,
wird der vordere Endabschnitt 7c des Stopperkolbens 7 aus
der Stopperbohrung 20 der Frontplatte 4 in umfangsseitiger
Richtung außer
Eingriff gebracht. Folglich ist der Stopperkolben 7 nicht
länger
im Eingriff mit der Stopperbohrung 20.
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7 zeigt
einen Zustand, in dem der Flügelrotor 9 in
einer maximalen Frühstellung
hinsichtlich des Backengehäuses 3 ist.
Wenn das Schaltventil 49 in einer Lage 49a aus
dem Zustand gemäß 7 geschalten
wird, bewirkt der Flügelrotor 9 eine Drehung
entgegen dem Uhrzeigersinn, d. h. in Richtung Spätstellung, bezüglich des
Backengehäuses 3 aus
einer Sicht gemäß der Richtung "X" in 1. Durch
diese Drehung des Flügelrotors 9 entgegen dem
Uhrzeigersinn kann die Ventilsteuerzeit der Nockenwelle 2 nacheilen.
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Wenn
das Schaltventil 49 eine neutrale Lage 49b in
der Übertragungsperiode
wählt,
in der der Flügelrotor 9 hinsichtlich
dem Backengehäuse 3 in
die Voreil- oder Nacheilrichtung dreht, werden die Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 und
die Frühstellungs-Hydraulikkammern 11 und 12 derart
geschlossen, daß sie
keine Ölzuführung aufnehmen oder
keine Ölabgabe
bewirken. Folglich kann der Flügelrotor 9 willkürlich in
einer Zwischenlage gehalten werden, wodurch eine dazwischenliegende
Ventilsteuerzeit wie gewünscht
realisiert werden kann.
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Wie
oben beschrieben ist der Stopperkolben 7 in Eingriff mit
der Stopperbohrung 20 der Frontplatte 4, wenn
der Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
hinsichtlich dem Backengehäuse 3 bei
keiner Zuführung
von unter Druck stehendem Öl
gehalten wird. Wenn unter Druck stehendes Öl eingeführt wird, wird der Stopperkolben 7 außer Eingriff
mit der Stopperbohrung 20 gebracht.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verbessert die Keilwirkung der konischen
Oberflächen
der Stopperbohrung 20 und des Stopperkolbens 7 die
direkte Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und dem Flügelteil.
Folglich wird es möglich,
das Flügelteil
und das Gehäuseteil in
der Anordnungsweise fest zu verbinden oder zu verriegeln, daß das Gehäuseteil
und das Flügelteil koaxial
angeordnet sind.
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Überdies
ist der vordere Endabschnitt 7c des Stopperkolbens 7 derart
konisch ausgebildet, daß er in
seine axiale Richtung verschiebbar ist. Diese konische Gestaltung
ist nützlich,
um den Lageversatz zwischen dem Stopperkolben 7 und der
Stopperbohrung 20 zu beseitigen, der durch Herstellungsfehler auftreten
kann, und so einen vollständigen
Eingriff zwischen dem Stopperkolben 7 und der Stopperbohrung 20 sicherzustellen.
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Zweite Ausführungsform
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 9 und 10 erläutert. Gemäß der zweiten
Ausführungsform
wird der Stopperkolben 7 der ersten Ausführungsform
durch einen Stopperkolben 50 ersetzt. Ferner wird der Führungsring 19 der
ersten Ausführungsform
durch einen Führungsring 51 ersetzt,
der im Flügel 9a angeordnet
ist.
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9 zeigt
einen Zustand, in dem der Stopperkolben 50 im Eingriff
mit der Stopperbohrung 20 der Frontplatte 4 ist. 10 zeigt
einen Zustand, in dem der Stopperkolben 50 durch Einführen von
unter Druck stehendem Öl
in die Hydraulikkammer 23 herausgezogen oder außer Eingriff
mit der Stopperbohrung 20 ist.
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Der
Stopperkolben 50 enthält
einen Abschnitt 50a mit kleinerem Durchmesser, einen Abschnitt 50b mit
mittlerem Durchmesser und einen Abschnitt 50c mit größerem Durchmesser,
die aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Der
Führungsring 51 enthält einen
Abschnitt 51a mit kleinerem Innendurchmesser und einen
Abschnitt 51b mit größerem Innendurchmesser.
Der Führungsring 51 ist
zwangsläufig
in eine zylindrische Öffnung des
Flügelrotors 9 eingefügt und fest
mit diesem verbunden. Der Stopperkolben 50 kann eine Gleitbewegung
hinsichtlich dem Führungsring 51 bewirken.
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Der
Innendurchmesser des Abschnitts 51a mit dem kleineren Innendurchmesser
ist im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser
des Abschnitts 50a mit kleinerem Durchmesser des Stopperkolbens 50.
Der Innendurchmesser des Abschnitts 51b mit größerem Innendurchmesser
ist im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser
des Abschnitts 50b mit mittlerem Durchmesser des Stopperkolbens 50.
Eine Dämpferkammer 52 mit
ringförmiger
Gestalt ist zwischen der äußeren zylinderförmigen Oberfläche (dem
Abschnitt 50a mit kleinerem Durchmesser und dem Abschnitt 50 mit
mittlerem Durchmesser) des Stopperkolbens 50 und der inneren
zylinderförmigen
Wandung des Führungsringes 51 definiert.
Die Dämpferkammer 52 ist
ein im wesentlichen geschlossener Zwischenraum, der einen als Flüssigkeitsdämpfer wirkenden
hermetischen Zwischenraum schafft.
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Vor
einer Motorstartbetätigung
ist noch kein unter Druck stehendes Öl durch die Pumpe 46 in
die Hydraulikkammern 23 oder 24 eingeführt. In
diesem Zustand gemäß 9 wird
der Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
bezüglich
dem Backengehäuse 3 gehalten.
Der durch die Federkraft der Feder 18 vorgespannte Stopperkolben 50 ist
mit der Stopperbohrung 20 in Eingriff, um den Flügelrotor 9 mit der
Frontplatte 4 fest zu verbinden.
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Bei
Wahl einer Lage 49a im Schaltventil 49 im Zustand
gemäß 9 wird
gemäß 10 unter Druck
stehendes Öl
von der Pumpe 46 zur Hydraulikkammer 23 zugeführt. Durch
das Zuführen
von unter Druck stehendem Öl
in die Hydraulikkammer 23 wird der Stopperkolben 50 herausgezogen
oder außer Eingriff
mit der Stopperbohrung 20 gebracht.
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Die 9 und 10 zeigen
jeweils die Zustände,
in denen der Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
hinsichtlich dem Backengehäuse 3 gehalten
wird. Bei einer Zuführung
von unter Druck stehendem Öl
in die Hydraulikkammer 23 füllt sich der innenliegende
Zwischenraum der Dämpferkammer 52 mit Öl, welches
durch den Kopplungszwischenraum zwischen dem Stopperkolben 50 und
dem Führungsring 51 fließt.
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Um
den Flügelrotor 9 in
Richtung Frühstellung
bezüglich
des Backengehäuses 3 zu
drehen, wählt
das Schaltventil 49 die Lage 49c beim Zustand gemäß 10.
Es besteht eine leichte Zeitverzögerung
bis der Öldruck
der Hydraulikkammer 24 das vorbestimmte Niveau erreicht.
Vor Ablauf dieser Zeitverzögerung
kann der eine Federkraft der Feder 18 aufnehmende Stopperkolben 50 zur
Stopperbohrung 20 verschoben werden. Wenn sich der Stopperkolben 50 jedoch
zur Stopperbohrung 20 verschiebt, ist das Ausmaß des von
der Dämpferkammer 52 durch den
Verbindungszwischenraum abgegebenen Öls somit begrenzt. Folglich
verringert sich die Verschiebungsgeschwindigkeit des Stopperkolbens 50 zur Stopperbohrung 20 wesentlich.
Mit anderen Worten wirkt die Dämpferkammer 52 als
eine Dämpfeinrichtung.
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Dementsprechend
kann der Öldruck
in der Hydraulikkammer 24 das vorbestimmte Niveau frühzeitig
erreichen, bevor der Stopperkolben 50 mit der Stopperbohrung 20 in
Eingriff gelangt. Daher kann die Hydrauliksteuerung in eine Drehung
des Flügelrotors 9 in
eine Früh-
oder Spätstellung
hinsichtlich dem Stopperkolben 50 fortgesetzt werden, ohne
einen Eingriff zwischen dem Stopperkolben 50 und der Stopperbohrung 20 zu
bewirken.
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Wie
oben beschrieben ermöglicht
es die zweite Ausführungsform
zu vermeiden, daß der Stopperkolben 50 während der Übertragungsperiode,
in der der Flügelrotor 9 von
der maximalen Spätstellung
zur Frühstellung
bezüglich
des Backengehäuses 3 voreilt,
zeitweilig in die Stopperbohrung 20 verschoben wird.
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Als
eine mögliche
Abwandlung der ersten und zweiten Ausführungsform ist es möglich, eine Verbindung
zwischen der Hydraulikkammer 23 und den Frühstellungs-Hydraulikkammern 12 und 13 und auch
zwischen der Hydraulikkammer 24 und den Spätstellungs-Hydraulikkammern 10 und 11 herzustellen,
wodurch im wesentlichen die gleichen Effekte erreicht werden.
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Dritte Ausführungsform
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Nachfolgend
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anhand der 11 und 12 erläutert.
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Die
dritte Ausführungsform
ist im wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der
Konfiguration einer Stopperbohrung 60. 11 ist
eine Schnittansicht entlang der Achse der Nockenwelle 2,
die einen Zustand zeigt, in dem der Stopperkolben 7 in
Eingriff mit der Stopperbohrung 60 ist. Wie aus 11 ersichtlich
ist wird die äußere kegelige
Oberfläche
des Stopperkolbens 7 nicht in Kontakt mit der inneren kegeligen
Fläche
der Stopperbohrung 60 gebracht. Statt dessen trifft die äußere kegelige
Oberfläche
des Stopperkolbens 7 die innere kegelige Oberfläche des
Stopperbohrers 60 an einer Seite (d. h. nahe Seite oder
ferne Seite auf der Zeichnung bzw. vor oder hinter der Blattebene).
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Insbesondere
weist die Stopperbohrung 60 gemäß der Darstellung in 12 einen
elliptischen Vertikalquerschnitt auf, der in radialer Richtung verlängert ist
(Auf- und Abrichtung gemäß 12).
Die Stopperbohrung 60 ist nämlich ein Loch, das in der Frontplatte 4 derart
ausgebildet ist, daß es
sich in deren radialer Richtung erstreckt. Daher weist die Stopperbohrung 60 eine
zentrale Achse 60c auf, die sich entlang ihrer Hauptachse
erstreckt. Die Innenfläche der
Stopperbohrung 60 ist als eine konische Fläche ausgebildet.
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Der
als Verriegelungsteil wirkende Stopperkolben 7 weist einen
vorderen Endabschnitt 7c auf, der einen kreisförmigen Querschnitt
hat, dessen Durchmesser mit Erreichen des vorderen Endes abnimmt.
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Die
innere Oberfläche
der Stopperbohrung 60 ist in der gleichen Richtung und
mit dem gleichen Winkel kegelig wie der vordere Endabschnitt 7c des Stopperkolbens 7,
so daß ein
vorbestimmten Spalt zwischen ihnen beibehalten wird.
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Das
Lageverhältnis
zwischen dem Stopperkolben 7 und der Stopperbohrung 60 wird
in der glei chen Weise wie in der ersten Ausführungsform gezeigt. Wenn das
Backengehäuse 3 und
der Flügelrotor 9 nämlich in
der maximalen Spätstellung
(d. h. Beschränkungslage)
sind, werden diese Teile 7 und 60 gegeneinander
gepreßt.
Folglich können
das Backengehäuse 3 und
der Flügelrotor 9 fest
verbunden oder verspannt werden.
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Die
Ausbildung der Stopperbohrung 60 in länglicher Gestalt in radialer
Richtung ist ferner nützlich,
um einen hinreichenden Zwischenraum zwischen dem Stopperkolben 7 und
der Stopperbohrung 60 in radialer Richtung beizubehalten.
Dadurch wird vermieden, daß die
Frontplatte 4 durch den Eingriff der kegeligen Oberflächen mit
Spannung beaufschlagt wird, wenn der Stopperkolben 7 im
Eingriff mit der Stopperbohrung 60 ist. Dies ist nützlich,
um eine Versetzungskraft, die auf den Gleitabschnitt zwischen der
Frontplatte 4 und dem zylinderförmigen Vorsprung 5 aufgebracht
wird, zu vermeiden. Mit anderen Worten wird es möglich, einen sehr geringen Zwischenraum
zwischen der Frontplatte 4 und dem zylinderförmigen Vorsprung 5 auszubilden,
ohne eine Reibungsbeschädigung
hieran zu bewirken.
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In
der gleichen Weise ist es möglich,
das Flügelteil
mit dem Flügelrotor 9 daran
zu hindern, eine radiale Versetzung hinsichtlich dem Gehäuseteil
mit der Frontplatte 4 zu bewirken, wodurch eine Reibungsbeschädigung und
Zerstörung
der Abdichtung verhindert wird.
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Wie
oben beschrieben schafft die dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine sich radial längs
erstreckende Stopperbohrung 60, so daß der kreisförmige Stopperkolben 7 nur
an den der Drehrichtung des Flügelrotors 9 gegenüberliegenden Oberflächen in
Kontakt mit der Stopperbohrung 60 gebracht werden kann.
Dadurch kann das Gehäuseteil
fest mit dem Flügelteil
verbunden werden, während
eine dazwischen auftretende, unerwünschte Kraft in radialer Richtung
bei der Übertragung
vermieden werden kann. Folglich wird es möglich, das Gehäuseteil
und das Flügelteil
koaxial in Linie anzuordnen, während
das Gehäuseteil
mit dem Flügelteil fest
verbunden oder vorgespannt werden kann.
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Vierte Ausführungsform
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Die
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 13 und 14 erläutert.
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Die
vierte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Ableitungsanordnung.
Im Vergleich mit dem Ablaufloch 21 gemäß der ersten Ausführungsform,
welches zur Seitenwandung des Flügels 9a geöffnet ist
und sich zum Kettenkranz 1 erstreckt, ist in der vierten
Ausführungsform
insbesondere ein Ablaufloch 71 an der äußeren zylinderförmigen Wandung
des Flügels 9a geöffnet und
erstreckt sich von der Aufnahmeöffnung 8 zum
Backengehäuse 3.
Im Vergleich mit dem Luftloch 22 gemäß der ersten Ausführungsform,
welches am Kettenkranz geöffnet
ist, ist in der vierten Ausführungsform
ferner ein Luftloch 72 durch eine zylindrische Wandung
des Backengehäuses 3 offen.
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Das
Ablaufloch 71 des Flügels 9a trifft
das Luftloch 72 des Backengehäuses 3, wenn der Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
ist. Folglich verbleibt der Zwischenraum 8a hinter dem
Stopperkolben 7, in dem die Feder 18 aufgenommen
ist, durch die Verbindung des Ablauflochs 71 mit dem Luftloch 72 auf
atmosphärischem
Druck.
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Das
Volumen des Zwischenraums (der Rückdruckkammer) 8a vermindert
sich, wenn sich der Stopperkolben 7 gemäß 13 nach
rechts bewegt (d. h. vorgespannte Freigaberichtung zwischen dem
Backengehäuse 3 und
dem Flügelrotor 9).
Das Volumen des Zwischenraums 8a steigt an, wenn sich der
Stopperkolben 7 gemäß 13 nach
links verschiebt (d. h. vorgespannte Richtung zwischen dem Backengehäuse 3 und
dem Flügelrotor 9).
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Wenn
der Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
hinsichtlich dem Backengehäuse 3 gehalten
und kein unter Druck stehendes Öl
in den Hydraulikkammern 23 und 24 zugeführt wird,
ist der Stopperkolben 7 im Eingriff mit der Stopperbohrung 20 gemäß der Darstellung
in 13. In diesem Zustand trifft das Ablaufloch 71 das
Luftloch 72.
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Sobald
unter Druck stehendes Öl
in die Hydraulikkammer 23 im Zustand gemäß 13 zugeführt wird,
wird der Stopperkolben 7 gemäß der Darstellung in 14 herausgeschoben
oder außer
Eingriff mit der Stopperbohrung 20 gebracht. In diesem Zustand
ist das Ablaufloch 71 durch die äußere Wandung des Abschnitts 7b mit
dem größeren Durchmesser
geschlossen. Folglich ist die Rückdruckkammer 8a von
der Atmosphäre
abgetrennt. Die 13 und 14 zeigen
den Zustand, in dem der Flügelrotor 9 in
der maximalen Spätstellung
hinsichtlich dem Backengehäuse 3 ist.
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Auf
ein Schalten eines Schaltventils (das nicht dargestellt aber im
wesentlichen identisch mit dem Schaltventil 49 in der ersten
Ausführungsform ist)
wird der Flügelrotor 9 aus
dem Zustand gemäß 14 in
die Voreilrichtung hinsichtlich des Backengehäuses 3 gedreht. In
diesem Fall tritt eine leichte Zeitverzögerung auf, bis der Öldruck in
der Hydraulikkammer 24 ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
Vor Durchlauf dieser Zeitverzögerung
kann der eine Federkraft der Feder 18 aufnehmende Stopperkolben 7 zur
Stopperbohrung 20 verschoben werden. Die Rückdruckkammer 8a ist
jedoch geschlossen, wenn sich der Stopperkolben 7 zur Stopperbohrung 20 ver schiebt.
Das Ausmaß des Ölflusses
durch die Kopplungszwischenräume
ist dadurch beschränkt.
Die Verschiebungsgeschwindigkeit des Stopperkolbens 7 zur
Stopperbohrung 20 ist folglich wesentlich verringert. Mit
anderen Worten wirkt die Rückdruckkammer 8a als
eine Dämpfungseinrichtung.
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Dementsprechend
kann der Öldruck
in der Hydraulikkammer 24 das vorbestimmte Niveau frühzeitig
erreichen, bevor der Stopperkolben 7 in Eingriff mit der
Stopperbohrung 20 gelangt. Daher kann eine Hydrauliksteuerung
einer Drehung in eine Frühstellung
des Flügelrotors 9 bezüglich des
Backengehäuses 3 eingeleitet
werden, ohne einen Eingriff zwischen dem Stopperkolben 7 und
der Stopperbohrung 20 zu bewirken.
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Fünfte Ausführungsform
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Die
fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 15 bis 18 erläutert.
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In
dieser fünften
Ausführungsform
ist ein Zahnrad 61 anstelle dem Kettenrad 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
angeordnet. Eine Nockenwelle 62 wird folglich durch Zahnräder angetrieben.
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Gemäß der Darstellung
in den 15 und 16 enthält ein Backengehäuse 63 insgesamt
3 trapezförmige
Backen 63a, 63b und 63c, die gleichmäßig in Umfangsrichtung
entlang der zylindrischen Wandung voneinander beabstandet sind.
Das vordere Ende des Backengehäuses 63 ist
durch die Frontplatte 4 geschlossen, während das hintere Ende des Backengehäuses 63 durch
das Zahnrad 61 geschlossen ist, das als eine Rückplatte
dient. Die drei trapezförmigen
Backen 63a, 63b und 63c weisen hohle
Freiräume
auf, in denen Bolzen 66a, 66b und 66c zum
Fixieren aller Gehäusekomponententeile 4, 63 und 61 eingefügt sind.
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Drei
umfangsseitige Zwischenräume,
von denen einer zwischen den Backen 63c und 63a,
der zweite zwischen den Backen 63a und 63b und
der dritte zwischen den Backen 63b und 63c ausgebildet ist,
sind Sektorfreiräume,
die als Aufnahmekammern für
drei jeweilige Flügel 64a, 64b und 64c dienen.
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Ein
Flügelrotor 64 enthält einen
zylinderförmigen
Vorsprung 65 und drei Flügel 64a, 64b und 64c,
die einstückig
mit dem zylinderförmigen
Vorsprung 65 ausgebildet sind und sich in radialen Richtungen
erstrecken. Die Flügel 64, 64b und 64c sind in
gleichen Intervallen (Winkeln) in der Umfangsrichtung angeordnet.
Ferner sind sie drehbar in den Sektorfreiräumen aufgenommen, die durch
die Backen 63a, 63b und 63c an der zylindrischen
Wandung des Backengehäuses 63 definiert
sind.
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Eine
erste Spätstellungs-Hydraulikkammer 90 wird
zwischen dem Backen 63a und dem Flügel 64a definiert.
Eine zweite Spätstellungs-Hydraulikkammer 91 wird
zwischen dem Backen 63b und dem Flügel 64b definiert.
Und eine dritte Spätstellungs-Hydraulikkammer 92 wird
zwischen dem Backen 63c und dem Flügel 64C definiert.
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Eine
erste Frühstellungs-Hydraulikkammer 93 wird
zwischen dem Backen 63c und dem Flügel 64a definiert.
Eine zweite Frühstellungs-Hydraulikkammer 94 wird
zwischen dem Backen 63a und dem Flügel 64b definiert.
Eine dritte Frühstellungs-Hydraulikkammer 95 wird
zwischen dem Backen 63b und dem Flügel 64c definiert.
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Der
Flügel 64a weist
ein Loch auf, das sich in axialer Richtung zur Nockenwelle 62 erstreckt,
um in sich einen Stopperkolben 80 verschiebbar aufzunehmen.
Der Stopperkolben 80 dient als Verriegelungs- oder Verindungsteil.
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Gemäß der Darstellung
in den 15, 16 und 17 ist
der zylinderförmige
Vorsprung 65 des Flügelrotors 64 an
seinen axialen Enden mit zwei Ölpassagen
bzw. -leitungen 76 und 77 versehen, die als gebogene
Nuten konfiguriert sind, welche in Umfangsrichtung versetzt sind.
Die Ölleitung 76 wird
zwischen dem zylinderförmigen
Vorsprung 65 und der Nockenwelle 62 definiert.
Die äußere Ölleitung 77 wird
zwischen dem zylinderförmigen
Vorsprung 65 und dem zylinderförmigen Vorsprung 5 definiert.
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Gemäß der Darstellung
in 18 ist die Ölleitung 76 über jeweilige Ölleitungen 76a, 76b und 76c mit
den Spätstellungs-Hydraulikkammern 90, 91 und 92 verbunden.
Die Ölleitung 77 ist
jeweils über Ölleitungen 77a, 77b und 77c mit
dem Frühstellungs-Hydraulikkammern 93, 94 und 95 verbunden.
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Die Ölleitung 76 ist
mit einer Ölleitung 73 verbunden,
die in der Nockenwelle 62 durch die axial aneinanderstoßenden Oberflächen des
zylinderförmigen
Vorsprunges 65 und der Nockenwelle 62 ausgebildet
ist. Eine Ölleitung 75 ist
mit einer Ölleitung 74 verbunden,
die in der Nockenwelle 62 durch die axial aneinanderstoßenden Oberflächen des
zylinderförmigen
Vorsprunges 65 und die Nockenwelle 62 ausgebildet
ist. Die Ölleitung 77 ist
mit der Ölleitung 75 durch
die axial aneinanderstoßenden
Oberflächen des
zylinderförmigen
Vorsprunges 65 und des zylinderförmigen Vorsprunges 5 verbunden.
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Die
Bezugsnummern 67a, 67b, 67c, 68a, 68b und 68c bezeichnen
Dichtungsteile.
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Die
Ausgestaltung mit drei Flügeln 64a, 64b und 64c gemäß der fünften Ausführungsform
bringt die folgenden Effekte.
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In
dem Zustand, in dem die Druck aufnehmenden Bereiche an den umfangsseitigen
beiden Bereichen von jedem der Flügel 64a, 64b und 64c identisch
mit den Druck aufnehmenden Bereichen an den umfangsseitigen beiden
Seiten von jedem der beiden Flügel 9a und 9b gemäß der ersten
Ausführungsform
sind, kann der Flügelrotor 64 eine
vergrößerte Kraft
in Umfangsrichtung im Verhältnis
zum bekannten Druck aufnehmenden Bereich aufnehmen. D. h., die von
den Hydraulikkammern auf den Dreiflügelrotor 64 gemäß der dritten
Ausführungsform
wirkende Kraft ist 3/2 mal so groß wie die Kraft, die durch
die Hydraulikkammern des zweiflügligen
Rotors 9 gemäß der ersten
Ausführungsform
bewirkt wird.
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Mit
anderen Worten, wenn eine Hydraulikkraft zum Antrieb des Flügelrotors 64 in
der Umfangsrichtung nur in einer Größe wie in der ersten Ausführungsform
erforderlich ist, wird es möglich,
die Flächen
der umfangsseitigen Seitenflächen
der Flügel 64a, 64b und 64c zu
verringern. Es wird nämlich möglich, die
Größe des Flügelrotors
zu verringern und dabei eine kompakte Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung
zu realisieren.
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Weitere verschiede Anordnungsweisen
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Obwohl
die oben beschriebenen Ausführungsformen
offenbaren, daß der
Stopperkolben im Rotor und die Aufnahmebohrung im Gehäuseteil
angeordnet sind, ist es natürlich
möglich,
den Stopperkolben im Gehäuse
und die Aufnahmebohrung im Rotor aufzunehmen.
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Obwohl
die oben beschriebenen Ausführungsformen
eine kegelige Oberfläche
sowohl am vorderen Endabschnitt des Stopperkolbens als auch an der
Stopperbohrung vorsehen, ist es möglich, die kegelige Oberfläche nur
an einem Teil dieser beiden Teile vorzusehen. Z. B. wird ein Teil
der beiden mit einer kegeligen Oberfläche ausgebildet, während das andere
Teil mit einer kugelförmigen
Oberfläche
ausgebildet wird, die auf dieser kegeligen Oberfläche gleitfähig ist.
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Überdies
ist das Anordnen einer schrägen Oberfläche wichtig,
um durch die Keilwirkung eine Antriebskraft in Drehrichtung zu erzeugen.
Folglich ist es wünschenswert,
die schräge
Oberfläche
zumindest an einer Seite in Drehrichtung (d. h. voreilseitig) der
Stopperbohrung vorzusehen.
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Ferner
zeigen die oben beschriebenen Ausführungsformen Stopperabschnitte 9e,
die in der maximalen Spätstellung
gemäß der Darstellung
in 2 in Kontakt mit der Backe 3a gebracht
werden. Es ist auch möglich,
den Stopperabschnitt 9e an der linken Seite des Flügels 9a in 2 derart
vorzusehen, daß er
in der maximalen Spätstellung
in Kontakt mit der Backe 3b gebracht wird. Es ist bei dieser
Anordnung auch möglich,
eine Kraft zu erreichen, die den Flügelrotor 9 durch den
Eingriff des Stopperkolbens und der Stopperbohrung zum Backengehäuse 3 preßt.
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Ferner
ist es auch möglich,
einen Doppelverriegelungsmechanismus zu schaffen, bei dem der Stopperkolben
und die Stopperbohrung sowohl in der maximalen Spätstellung
als auch in der maximalen Frühstellung
in Kontakt zueinander gebracht werden.
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Obwohl
die oben beschriebenen Ausführungsformen
die einstückige
Ausgestaltung der Flügel
mit den zylinderförmigen
Vorsprüngen
aufzeigen, ist es möglich,
die Flügel
unabhängig
von den zylinderförmigen
Vorsprüngen
auszubilden.
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Ferner
kann die Anzahl der Flügel
auf nur einen reduziert oder auf vier oder mehr erhöht werden, obwohl
in den oben beschriebenen Ausführungsformen
nur Flügelrotoren
mit zwei oder drei Flügeln
offenbart sind.
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Obwohl
der Stopperkolben und die Stopperbohrung an deren gegenüberliegenden
oder ineinander greifenden Oberflächen mit dem gleichen Kegelungswinkel
konisch ausgebildet sind, kann jeder Kegelungswinkel unterschiedlich
sein, solange der Stopperkolben mit der Stopperbohrung in Eingriff
gelangt oder gekoppelt werden kann.
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Obwohl
die oben beschriebenen Ausführungsformen
die Anordnungsweise annehmen, daß der Kettenkranz oder das
Zahnrad synchron mit der Kurbelwelle gedreht werden, um das Backengehäuse integral
mit der Kurbelwelle zu drehen, während der
Flügelrotor
integral mit der Nockenwelle gedreht wird, ist es auch möglich, eine
Anordnungsweise anzunehmen, in der der Kettenkranz integral mit
der Nockenwelle gedreht wird, während
der Flügelrotor integral
mit der Kurbelwelle gedreht wird. In einem derartigen Fall ist der
Flügelrotor
in der maximalen Frühstellung
mittels dem Verriegelungsteil mit dem Backengehäuse verbunden.
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Die
Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtungen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen können auf
einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der zwei parallele Nockenwellen
aufweist, die unabhängig
voneinander zum Öffnen
und Schließen
der Einlaßventile
und der Auslaßventile
verwendet werden. Bei einem derartigen Doppel-Nockenwellen-Motor
kann die Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung zwischen den beiden
Nockenwellen angeordnet sein.
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Eine
Nockenwelle wird z. B. durch die Kurbelwelle über eine Kette synchron mit
der Kurbelwelle mitgenommen. Die andere Nockenwelle wird durch die
eine Nockenwelle über
einen Zahnradzug ange trieben. In diesem Fall kann der Flügelrotor
zusammen mit der einen Nockenwelle gedreht werden, die als Antriebswelle
wirkt, während
das Gehäuseteil zusammen
mit der anderen Nockenwelle gedreht werden kann, die als angetriebene
Welle wirkt, oder umgekehrt.