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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Ventilzeitpunktsteuervorrichtung, um den Winkelphasenunterschied
zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine
zu steuern.
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Im Allgemeinen ist der Ventilzeitpunkt
bei einer Verbrennungskraftmaschine durch einen durch Nockenwellen
angetriebenen Mechanismus in Übereinstimmung
mit entweder einer Charakteristik oder einer Spezifikation der Verbrennungskraftmaschine. Da
sich der Zustand der Verbrennungskraftmaschine in Reaktion auf die
Drehzahl des Motors ändert,
ist es schwierig, über
den gesamten Drehzahlbereich einen optimalen Ventilzeitpunkt zu
erhalten. Deswegen sind Ventilzeitpunktsteuervorrichtungen wünschenswert,
die den Zeitpunkt in Reaktion auf den Zustand der Verbrennung ändern.
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Stand der
Technik
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Die Schrift
US 4,858,572 offenbart einen auf einer
Nockenwelle befestigten Rotor und ein drehbar auf der Nockenwelle
befestigtes Antriebsteil, das den Rotor umgibt. Das Antriebsteil
ist durch das von der Kurbelwelle bereitgestellte Drehmoment angetrieben.
Zwischen dem Antriebsteil und dem Rotor sind Kammern vorgesehen,
wobei jede Kammer ein Paar in Umfangsrichtung gegenüberliegender
Wände aufweist.
Ruf dem Rotor sind Flügelräder befestigt
und erstrecken sich nach außen
in radialer Richtung in die Kammern, um jede in eine erste Druckkammer und
eine zweite Druckkammer zu teilen. Zwischen den Flügelrädern und
dem Rotor sind Spiralfedern angeordnet und erstrecken sich in radialer
Richtung nach außen.
Die Flüssigkeit
und der Druck werden in Reaktion auf den Laufzustand der Verbrennungskraftmaschine
zu einer ausgewählten
ersten Druckkammer und zweiten Druckkammer zugeführt, und ein Winkelphasenunterschied
zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle wird gesteuert, um
so den Ventilzeitpunkt im Verhältnis
zur Kurbelwelle nach zu beschleunigen oder zu verzögern. Die
Flüssigkeit und
der Druck werden durch eine Ölpumpe
geliefert. Die Vorrichtung ist in der maximal beschleunigten Stellung,
wenn die Flügelräder eine
der gegenüberliegenden
Wände der
Kammern berühren.
Die Vorrichtung ist in der maximal verzögerten Stellung, wenn die Flügelräder die
anderen gegenüberliegenden
Wände der
Kammern berühren.
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In der obigen Vorrichtung ist das
Antriebsteil zylindrisch. Der Rotor, der zylindrisch ist, befindet sich
innerhalb des Antriebsteils. Die Spiralfedern sind in Löchern in
dem Flügelrad
angeordnet. Das Loch ist das innere Ende des Flügelrads und erstreckt sich von
dort nach innen. Die Länge
der Spiralfeder ist länger
als die Länge
des Lochs, so dass die Spiralfeder das Flügelrad in Richtung des Antriebsteils schiebt.
Wenn die Ventilzeitpunktsteuervorrichtung zusammengebaut wird, wird
als erstes der Rotor an der Nockenwelle befestigt, als zweites werden
die Spiralfedern in das Loch des Flügelrads eingefügt, als
drittes werden die Flügelräder gegen
die Kraft der Spiralfedern angepasst, und dann wird der Rotor mit den
Flügelrädern in
das Antriebsteil eingebaut. Bei diesen Schritten muss jedoch der
Rotor sehr langsam und vorsichtig in das Antriebsteil eingefügt werden,
um ein Verdrehen der Spiralfedern zu vermeiden.
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In der Schrift
EP 0323275 wird die Anwendung von
bekannten Blattfedern vorgeschlagen, um die Flügelräder das erste Mal vorzuspannen,
bis durch den Motor ausreichender Öldruck entwickelt ist, wobei
danach der Öldruck
verwendet wird, um die Flügelräder vorzuspannen.
Die Bereitstellung von Öldurchtritten
zum Grund jedes Flügelrads
verkompliziert einerseits die Herstellung und Betätigung und erhöht andererseits
die Ausgaben.
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Die Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist eine Ventilzeitpunktsteuervorrichtung
vorgesehen mit einem Rotor zum Befestigen auf einer Nockenwelle
eines Motors, einem drehbar auf der Nockenwelle befestigten Gehäuse, das
den Rotor umgibt, einer Kammer zwischen dem Gehäuse und dem Rotor, die ein
Paar in Umfangsrichtung gegenüberliegender
Wände aufweist,
einem auf dem Rotor befestigten Flügelrad, das sich von dort in
radialer Richtung nach außen
in die Kammer erstreckt, um so die Kammer in eine erste Druckkammer
und eine zweite Druckkammer zu teilen, eine zwischen dem Rotor und
dem Flügelrad vorgesehene
Blattfeder, um das Flügelrad
radial nach außen
zu schieben, und eine Flüssigkeitsliefervorrichtung,
um zumindest eine ausgewählte
Kammer, nämlich
die erste Druckkammer oder die zweite Druckkammer zu versorgen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Feder ein Paar von gegenseitig
beabstandeten übergebogenen
Abschnitten aufweist. Die übergebogenen
Abschnitte werden gebildet, indem die Blattfeder oder ein Abschnitt
der Blattfeder auf sich selbst zurückgebogen wird, wie allgemein
in den Zeichnungen gezeigt und im Folgenden beschrieben. Mit dieser
Anordnung ist die Vorrichtung leichter zusammenzubauen.
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Zeichnungen
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1 ist
ein Querschnitt durch eine Ventilzeitpunktsteuervorrichtung, angewendet
auf einen Doppelüberkopfnockenwellenmotor,
wie durch den Stand der Technik beschrieben;
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2 ist
ein Querschnitt entlang der Linie II-II in 1;
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3 ist
ein Querschnitt in einem vergrößerten Maßstab eines
Abschnittes der Blattfeder aus 1;
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4 ist
ein vergrößerter Querschnitt
eines Abschnitts einer veränderten
Blattfeder gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
ein Detail einer anderen modifizierten Blattfeder gemäß der Erfindung;
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6 ist
ein vergrößerter Abschnitt
einer weiteren anderen abgeänderten
Blattfeder gemäß der Erfindung;
und
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7 und 8 sind detaillierte Ansichten von
weiteren anderen veränderten
Blattfedern gemäß der Erfindung.
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1 bis 3 zeigen eine auf einen Motor
des DOHC(Doppelüberkopfnockenwellen)-Typ
angewendete Ventilzeitpunktsteuervorrichtung.
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Gemäß 1 sind eine Abgabenockenwelle 34 und
eine Ansaugnockenwelle 36 drehbar auf einem Zylinderkopf 32 eines
Motors befestigt und miteinander durch Zahnräder 38 und 40 verbunden.
Das Zahnrad 38 ist drehbar auf der Abgabenockenwelle 34 und
das Zahnrad 40 ist drehbar auf der Ansaugnockenwelle 36 befestigt.
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Ein Ende der Abgabenockenwelle 34 ragt aus
dem Zylinderkopf 32 und eine Zeitpunktriemenscheibe 42 ist
am herausragenden Ende der Abgabenockenwelle 34 mit einem
Bolzen 44 befestigt. Ein Stoppbolzen 46 ist an
dem herausragenden Ende der Abgabenockenwelle 34 befestigt
und in eine auf der Zeitpunktriemenscheibe 42 ausgebildete
Kerbe eingepasst, so dass die relative Drehung zwischen der Zeitpunktriemenscheibe 42 und
der Abgabenockenwelle 34 verhindert ist. Das Drehmoment
wird mittels eines Keilriemens 41 von einer durch den Motor
gedrehten Kurbelwelle 43 zur Zeitpunktriemenscheibe 42 übertragen.
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Ein zylindrischer Abschnitt 45 der
Abgabenockenwelle 34 erstreckt sich in den Zylinderkopf 32 und
ist mit einem männlichen
Schraubenabschnitt 47 vorgesehen, auf dem eine männliche
Schraube ausgebildet ist. Ein Zapfenabschnitt 49 weist
einen größeren Durchmesser
auf, als der des Zylinderabschnitts 45 ist. Auf dem Zapfenabschnitt 49 ist
das Zahnrad 38 drehbar befestigt, das drei weibliche Schraubenlöcher aufweist,
die in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen durchgebohrt
sind.
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Auf dem zylindrischen Abschnitt 45 der
Abgabenockenwelle 34 ist ein Ventilzeitpunktsteuermechanismus 30 befestigt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält der Ventilzeitpunktsteuermechanismus 30 einen
Rotor 64, fünf
Flügelräder 68,
ein Gehäuseteil 50,
eine kreisförmige
Vorderplatte 48 und eine kreisförmige Rückplatte 52. Der Rotor 64 hat
zylindrische Form und ist fest auf dem zylindrischen Abschnitt 45 der
Abgabenockenwelle 34 befestigt. Das Gehäuseteil 50 hat zylindrische
Form mit einer inneren Bohrung 50a und ist drehbar auf
der äußeren Umfangsoberfläche des
Rotors 64 befestigt, um so den Rotor 64 zu umgeben.
Das Gehäuseteil 50 weist
dieselbe axiale Länge
auf, wie der Rotor 64 und ist mit fünf Nuten 60 versehen,
die sich von einer inneren Bohrung 50a in radialer Richtung
nach außen
erstrecken und in regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung beabstandet sind. Das Gehäuseteil 50 ist ebenfalls
mit drei Löchern
versehen, die in axialer Richtung durchgebohrt sind, und in Umfangsrichtung
in regelmäßigen Abständen beabstandet
sind. Die Rückplatte 52 ist
drehbar auf dem Zapfenabschnitt 49 befestigt und zwischen
dem Zahnrad 38 und einer Seitenfläche des Gehäuseteils 50 und des
Rotors 64 angeordnet. Die Rückplatte 52 ist mit
drei Löchern
versehen, die in axialer Richtung durchgebohrt sind und in Umfangsrichtung
in den gleichmäßigen Abständen beabstandet
sind. Die Vorderplatte 48 ist angeordnet der anderen Seitenfläche des
Gehäuses 50 und
des Rotors 64 gegenüberzuliegen.
Die Vorderplatte 48 ist mit drei Löchern versehen, die in axialer
Richtung durchgebohrt sind und in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen beabstandet
sind. Drei Bolzen 54 sind in die Löcher der Vorderplatte 48,
des Gehäuseteils 50 und
der Rückplatte 52 eingepasst
und in die weiblichen Schraubenlöcher
des Zahnrads 38 eingeschraubt. Die Vorderplatte 48 ist
flüssigkeitsdicht
auf die Seitenfläche
des Gehäuseteils
50 gedrückt und
die Rückplatte 52 ist
flüssigkeitsdicht
auf die andere Seitenfläche
des Gehäuseteils 50 gedrückt. Eine
Seitenfläche
des Rotors 64 ist mit einem gestuften Abschnitt 49a des
Zapfenabschnitts 49 in Berührung und bei diesem Zustand
wird eine Mutter 65 auf den männlichen Schraubenabschnitt 47 der Abgabenockenwelle 34 geschraubt,
um so den Rotor 64 zum Zapfenabschnitt 49 zu drücken. Dabei
wird der Rotor 64 mit der Abgabenockenwelle 34 in
einem Gehäuse
fixiert.
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Fünf
Kammern 60, die in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen vorgesehen
sind, und wobei jede ein Paar von in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Wänden 60a, 60b aufweist,
sind unter dem Rotor 64, dem Gehäuseteil 50, der Vorderplatte 48 und
der Rückplatte 52 definiert.
Bei dem äußeren Umfangsabschnitt
des Rotors 64 sind fünf
Nuten 70, die von dort nach innen ragen in radialer Richtung und
in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen beabstandet
sind, ausgebildet. Die fünf
Flügelräder 68,
die sich in radialer Richtung nach außen in die Kammer 60 erstrecken,
sind entsprechend in den Nuten 70 angebracht. Dabei wird
jede von den Kammern 60 in eine erste Druckkammer 76 und
in eine zweite Druckkammer 78 geteilt, wobei beide flüssigkeitsdicht
voneinander getrennt sind. Wie in 3 gezeigt,
hat die Innenfläche
jedes Flügelrads 68 eine Nut 72,
in die eine Blattfeder 74 eingefügt ist. Die Blattfeder 74 enthält einen
gebogenen Abschnitt 74b in der Mitte der Blattfeder 74.
Beide Enden 74a und 74c der Blattfeder 74 sind
an dem Flügelrad 68 angebracht
und der gebogene Abschnitt 74b der Blattfeder 74 ist
am Rotor 64 angebracht. Dabei werden die Flügelräder 68 in
radialer Richtung nach außen
vom Rotor 64 geschoben.
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Das Gehäuseteil 50 hat ein
Loch 62 das sich von dort in radialer Richtung nach innen
erstreckt und ist in radialer Richtung durchbohrt. Das untere Ende des
Lochs 62 hat einen kleinen Lochabschnitt 63. Der kleine
Lochabschnitt 63 nimmt einen Bolzen 104 auf, der
durch eine Spiralfeder 106 zum Rotor 64 gezwängt ist.
Der Bolzen 104 hat einen großen Durchmesserabschnitt 104a,
der in das Loch 62 eingreift und einen kleinen Durchmesserabschnitt 104b.
Die Spiralfeder 106 ist in dem Loch 62 durch eine
Klammer 102 gestützt.
Andererseits weist der Rotor 30 auf der äußeren Umfangsfläche ein
Loch 108 auf, das sich von dort in radialer Richtung nach
innen erstreckt und in das der kleine Durchmesserabschnitt 104b des
Bolzens 104 eingefügt
werden kann.
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Der Rotor 64 ist mit sechs
ersten Durchtritten 80 und fünf zweiten Durchtritten 82 versehen.
Ein Ende von jedem ersten Durchtritt 80 ist entweder mit der
ersten Druckkammer 76 oder dem Loch 64 verbunden.
Das andere Ende jedes ersten Durchtritts 80 ist mit einem
ersten Hauptdurchtritt 80a verbunden, der auf der Abgabenockenwelle 34 im
axialen Mittelpunkt gebildet ist. Andererseits ist ein Ende jedes zweiten
Durchtritts 82 mit einer zweiten Druckkammer 78 verbunden.
Das andere Ende jedes zweiten Durchtritts 82 ist mit einem
zweiten Hauptdurchtritt 82a verbunden, der in der Abgabenockenwelle 34 gebildet
ist, um in einem koaxialen Kreis um den axialen Mittelpunkt der
Abgabenockenwelle 34 angeordnet zu sein. Der zweite Hauptdurchtritt 82a erstreckt
sich parallel zum ersten Hauptdurchtritt 80a in axialer
Richtung.
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Eine Flüssigkeitsliefervorrichtung 91 besteht aus
einem Wechselventil 90, einer Steuerung 92 und einer Flüssigkeitspumpe 96.
Das Wechselventil 90 ist ein elektromagnetisches Ventil
des 4-Öffnungen-3-Stellungen-Typs. Die Flüssigkeitspumpe 96 wird
durch den Motor angetrieben und gibt die Flüssigkeit (Öl) ab, das zum Schmieren des
Motors verwendet sein kann. Die Stellung des Wechselventils 90 wird
ausgewählt
durch die Steuerung 92 gesteuert, so dass sich in das Ventil 90 einem
ersten Zustand in einer Stellung 90a befindet, wobei die
abgegebene Flüssigkeit
der Pumpe 96 in den ersten Hauptdurchtritt 80a geliefert
und der zweite Hauptdurchtritt 82a mit einem Tank 94 verbunden
ist, bei einem zweiten Zustand befindet sich das Ventil 90 in
einer Stellung 90b, wobei die Verbindung zwischen den Hauptdurchtritten 80a, 82a und
der Pumpe 96 beziehungsweise dem Tank 94 unterbrochen
ist und die abgegebene Flüssigkeit
von der Pumpe 96 zum Tank 94 geliefert wird, und
bei einem dritten Zustand befindet sich das Ventil 90 in
einer Stellung 90c, wobei die abgegebene Flüssigkeit
von der Pumpe 96 zum zweiten Hauptdurchtritt 82a geliefert
wird und der erste Hauptdurchtritt 80a mit dem Tank 94 verbunden
ist. Die Steuerung 92 steuert die obigen Stellungen des
Wechselventils 90 ausgehend von Parametersignalen die sein
können
Motorgeschwindigkeit, Menge der Öffnung
eines (nicht gezeigten) Drosselventils und so weiter.
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Die Betätigung der die obige Struktur
aufweisende Ventilzeitpunksteuervorrichtung wird nun beschrieben.
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Wenn der Motor startet, wird die
Abgabenockenwelle 34 durch die Zeitpunktriemenscheibe 42 in 1 im Uhrzeigersinn gedreht.
Dabei werden (nicht gezeigte) Abgabeventile geöffnet und geschlossen. Gleichzeitig
wird der Rotor 64 und das Zahnrad 38 durch die
Flügelräder 68,
das Gehäuseteil 50 und
die Bolzen 54 gedreht. Die Drehung des Zahnrads 38 wird
zum Zahnrad 40 übertragen
und die Ansaugnockenwelle 36 wird gedreht, so dass die
(nicht gezeigten) Ansaugventile geöffnet und geschlossen werden.
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Das Zahnrad 38 ist drehbar
auf dem Zapfenabschnitt 49 der Abgabenockenwelle 34 befestigt. Deswegen
werden, wenn die Druckflüssigkeit über den
zweiten Hauptdurchtritt 82a und die zweiten Druckdurchtritte 82 von
der Pumpe 96 zur zweiten Druckkammer 78 geliefert
wird, wobei das Wechselventil 90 in die dritte Stellung
gebracht wird, das Gehäuseteil 50,
die Vorderplatte 48 und die Rückplatte 52 im Uhrzeigersinn
zusammen mit dem Zahnrad 38 relativ zur Abgabenockenwelle 34 in 2 gedreht. Dabei befindet
sich der Zeitpunktsteuermechanismus 30 in der Stellung
des maximal beschleunigten Zustands, wobei die Ventile 68 mit
den Wänden 60b der
Kammer 60 in Berührung
sind. Die Winkelphase der Ansaugnockenwelle 36 wird relativ
zu der der Abgabenockenwelle 34 (der Kurbelwelle 43)
durch das Maximalventil beschleunigt. Zum selben Zeitpunkt wird
der kleine Durchmesserabschnitt 104b des Bolzens 104 in
das Loch 108 des Rotors durch die Spiralfeder 106 eingefügt.
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Bei diesem Zustand zwängt die
Druckflüssigkeit
den Bolzen 104 vollständig
in das Loch 52 des Gehäuseteils 50,
wenn die Druckflüssigkeit
von der Pumpe 96 über
den ersten Hauptdurchtritt 80a und die ersten Druckdurchtritte 80 in
die erste Druckkammer 76 geliefert wird, wobei das Wechselventil 90 in den
ersten Zustand gebracht wird. Das Gehäuseteil 50, die Vorderplatte 48 und
die Rückplatte 52 werden mit
dem Zahnrad 38 relativ zur Abgabenockenwelle 34 in 2 gegen den Uhrzeigersinn
gedreht. Dabei befindet sich der Zeitpunktsteuermechanismus 30 in der
Stellung des maximal zurückgezogenen
Zustands, wobei die Ventile 68 mit den Wänden 60a der Kammern 60 in
Berührung sind.
Die Winkelphase der Ansaugnockenwelle 36 ist relativ zu
der der Abgabenockenwelle 34 (der Kurbelwelle 43)
durch das Maximalventil von dem oben erwähnten maximal beschleunigten
Zustand verzögert.
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Abhängig von der Art und Weise
in der die Steuerung des Wechselventils 90 ausgeführt ist,
können
die Flügelräder 68 in
jeder Stellung (mittelbeschleunigte Stellung) zwischen der maximal
beschleunigten Stellung und der maximal verzögerten Stellung gestoppt werden.
Dies erfordert, dass der Flüssigkeitsdruck
der ersten Druckkammer 76 und der Flüssigkeitsdruck der zweiten
Druckkammer 78 ausgeglichen ist, wenn die Flügelräder 68 in
einer beliebigen Stellung sind. Die Größe der Beschleunigung kann
deswegen auf jeden Wert zwischen einem Null-Niveau und einem Maximal-Niveau
gesetzt sein.
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Wie zuvor erwähnt ist der Öffnungs-
und Schließzeitpunkt
der (nicht gezeigten) Einlassventile, die durch die Ansaugnockenwelle 36 angetrieben sind,
angepasst und der Winkelphasenunterschied zwischen der Kurbelwelle 43 und
der Ansaugnockenwelle 34 ist angepasst.
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In 4 sind
die selben Teile wie in 3 mit
den selben Bezugszeichen aus 3 bezeichnet.
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Eine Blattfeder 110 gemäß der Erfindung enthält zwei übergebogene
Abschnitte 112, 114 wie in 5 gezeigt, so dass jedes Ende 116, 118 der Blattfeder 110 am
Rotor 64 angebracht ist, und die flache Fläche zwischen
den übergebogenen
Abschnitten 112, 114 der Blattfeder 110 ist
an dem Flügelrad 68 angebracht.
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6 bis 8 stellen zwei weitere abgeänderte Versionen
der Blattfedern 120 und 130 dar. In 6 sind die selben Teile
wie in 3 mit den selben
Bezugszeichen aus 3 bezeichnet.
Bei dieser abgeänderten
Ausführungsform
weist die Innenfläche
jedes Flügelrads 68 eine
flache Oberfläche
anstelle der Nut 72 auf. Die Blattfedern 120 (130)
enthalten zwei gebogene Abschnitte 122, 126 (132, 136),
die zwei übergebogene
Abschnitte erzeugen und die selbe Biegerichtung aufweisen, wie in 7 und 8 gezeigt ist. Wie in 7 gezeigt ist, enthält die Blattfeder 120 den
ersten übergebogenen
Abschnitt 124 und den zweiten übergebogenen Abschnitt 128.
Der erste übergebogene
Abschnitt 124 ist auf dem zweiten übergebogenen Abschnitt 128 befestigt.
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Die zwei Enden 124a und 128a der
Blattfeder 120 sind am Rotor 64 angebracht und
die flache Fläche
der Blattfeder 120 ist am Flügelrad 68 angebracht.
Wie in 8 gezeigt, enthält die Blattfeder 130 den
ersten übergebogenen
Abschnitt 134 und den zweiten übergebogenen Abschnitt 138.
Der erste übergebogene
Abschnitt 134 und der zweite übergebogene Abschnitt 138 sind
parallel zueinander angeordnet. Die zwei übergebogenen Abschnitte 134 und 138 sind
an dem Rotor 64 angebracht und die flache Fläche der
Blattfeder 130 ist am Flügelrad 68 angebracht.