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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung zum Ändern einer Ventilzeitabstimmung von zumindest entweder einem Einlassventil oder einem Auslassventil bei einem Verbrennungsmotor.
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Herkömmlicherweise ist eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung der Flügelbauart bekannt, bei der eine Nockenwelle über eine Riemenscheibe oder ein Kettenritzel angetrieben wird, die synchron mit einer Kurbelwelle eines Motors synchron drehbar ist, und bei der die Ventilzeitabstimmung entweder eines Einlassventils oder eines Auslassventils hydraulisch gemäß einer Phasendifferenz auf der Grundlage einer Relativdrehung zwischen der Riemenscheibe oder dem Kettenritzel und der Nockenwelle gesteuert wird.
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Die Druckschrift
JP H01-92 504 A offenbart eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung, bei der eine Relativdrehung zwischen einem Antriebswellensystem, wie z. B. einer Riemenscheibe oder einem Kettenritzel, und einem Abtriebswellensystem, wie z. B. einer Nockenwelle, beschränkt wird, wenn beide Systeme jeweils an einer vorbestimmten Relativdrehungsposition sind. Wenn gemäß der in
JP H01-92 504 A offenbarten Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung ein Flügel an dem Abtriebswellensystem an einer vorbestimmten Relativdrehungsposition bezüglich eines Rotors an dem Antriebswellensystem ist, ist es einem Stoßstift, der an der Flügelseite vorgesehen ist, gestattet, in eines von zwei Löchern einzutreten, die an dem Rotor ausgebildet sind, um die Relativdrehung zwischen dem Rotor und dem Flügel zurückzuhalten. Wenn jedoch bei der Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung ein geeigneter Zwischenraum zwischen jedem der zwei an dem Rotor ausgebildeten Löchern und dem Stoßstift nicht vorhanden ist, kann der Stoßstift nicht in die Löcher passen oder ein Schlaggeräusch kann beim Anpassen der beiden auftreten. Ebenso kann es ein Problem dahingehend geben, dass der Zwischenraum zwischen einem der Löcher und dem Stoßstift aufgrund einer Reibung zwischen dem Loch und dem Stoßstift immer kleiner werden kann.
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Die Druckschrift
US 5 823 152 A offenbart eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung, um das Problem zu lösen. Gemäß der dort offenbarten Vorrichtung ist ein Passabschnitt zwischen einem Anschlagkolben entsprechend dem vorstehend genannten Stoßstift und ein Anschlagloch als ein abgeschrägter Abschnitt ausgebildet, um eine durch die sich ergebende Keilwirkung starke Beschränkungskraft bzw. Haltekraft sicherzustellen. Das Auftreten eines Schlaggeräuschs beim Anpassen des Anschlagkolbens und des Anschlaglochs wird verhindert und eine Änderung einer Relativdrehungsbeschränkungsposition, die einer Änderung oder Abweichung des Zwischenraums zwischen dem Anschlagkolben und dem Anschlagloch zuzuschreiben ist, wird verhindert.
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Jedoch sind gemäß der in der Druckschrift
US 5 823 152 A offenbarten Vorrichtung ein Flügel, der mit dem Anschlagkolben versehen ist, und ein Gehäuse, das mit dem Anschlagloch versehen ist, durch einen Anstoß von geneigten Seiten, die zu einer Richtung nicht senkrecht sind, in die der Flügel sich relativ bezüglich des Gehäuses dreht, begrenzt. Somit kann der Anschlagkolben aus dem Anschlagloch herausrutschen, wobei es damit unmöglich wird, eine Relativdrehung zwischen einer Riemenscheibe oder einem Kettenritzel und einer Nockenwelle zu beschränken, wenn ein großer Verzerrungsfaktor an einem Berührabschnitt zwischen dem Anschlagkolben und einer Wandfläche des Anschlaglochs wirkt, oder wenn ein Reibungskoeffizient des Berührabschnitts extrem klein wird.
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Ferner ist aus der
DE 699 23 417 T2 eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, eine Relativdrehung zwischen einem Antriebswellensystem und einem Abtriebswellensystem bei einer vorbestimmten Winkelposition zu beschränken, und das in der Lage ist, das Auftreten eines Schlaggeräuschs zum Zeitpunkt des Beschränkens der Relativdrehung zwischen den beiden Systemen zu unterdrücken.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Loch zum Halten bzw. Sperren eines Sperrstifts durch ein gerades Loch mit einer Achse, die senkrecht zu der Richtung einer Relativdrehung eines Flügelelements bezüglich eines Gehäuseelements ist, und ein verjüngtes bzw. konisches Loch ausgebildet, das an einer tiefen Seite des geraden Lochs ausgebildet ist und das an seiner tiefen Seite hinsichtlich des Durchmessers reduziert ist.
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Mit einer durch das konische Loch und den Sperrstift induzierten Keilwirkung ist es möglich, eine Relativdrehung zwischen dem Antriebswellensystem und dem Abtriebswellensystem an einer vorbestimmten Winkelposition zu sperren bzw. zurückzuhalten und das Auftreten eines Schlaggeräuschs zu unterdrücken. Sogar wenn der Sperrstift aus dem konischen Loch unter dem Einfluss einer Störung oder einer Verringerung des Reibungskoeffizienten zurückgezogen wird, kann der Sperrstift in dem geraden Loch zurückgehalten werden, wobei ein vertikaler Widerstand durch eine Wandfläche des geraden Lochs an der Außenwandfläche des Sperrstifts ausgeübt wird, so dass eine Relativdrehung zwischen dem Antriebswellensystem und dem Abtriebswellensystem in einem vorbestimmten Winkelbereich zurückgehalten bzw. gesperrt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Sperrstift, der in ein gerades Loch vorgeschoben wird, das eine Achse hat, die senkrecht zu der Richtung einer Relativdrehung eines Flügelelements bezüglich eines Gehäuseelements ist, mit einem ersten zylindrischen Abschnitt und einem zweiten zylindrischen Abschnitt ausgebildet, die hinsichtlich der Dicke voneinander verschieden sind. Eine Relativdrehung von dem Flügelelement bezüglich des Gehäuseelements wird stufenweise sicher zurückgehalten. Genauer gesagt wird eine Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements in einem vorbestimmten Winkelbereich durch Vorschieben des ersten zylindrischen Abschnitts, der hinsichtlich des Durchmessers kleiner als der zweite zylindrische Abschnitt ist, in das gerade Loch zurückgehalten. Während sich somit das Flügelelement relativ bezüglich des Gehäuseelements in dem Winkelbereich aufgrund einer Änderung der auf die Abtriebswelle aufgebrachten Last dreht, kann der zweite zylindrische Abschnitt, der hinsichtlich des Durchmessers größer als der erste zylindrische Abschnitt ist, leicht in das gerade Loch vorgeschoben werden. Als die erste Stufe kann daher eine Phasendifferenz in einem vorbestimmten Bereich sicher zwischen dem Antriebssystem und dem Abtriebssystem in einem gewissermaßen zulässigen Zustand der Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements festgesetzt werden. Als die zweite Stufe kann eine Sollphasendifferenz zwischen dem Antriebssystem und dem Abtriebssystem festgesetzt werden, und es ist ebenso möglich, einen Zwischenraum zwischen dem zweiten zylindrischen Abschnitt und dem geraden Loch klein festzusetzen, um das Auftreten eines Schlaggeräuschs zu unterdrücken. Sogar bei dem Vorfall, wenn ein großer Störungsfaktor an dem Berührabschnitt zwischen dem Sperrstift und der Wandfläche des geraden Lochs wirkt, oder sogar wenn der Reibungskoeffizient des Berührabschnitts extrem klein ist, kann darüber hinaus eine Phasendifferenz gesteuert werden, da der Sperrstift in dem geraden Loch mit einem Widerstand zurückgehalten wird, den die Wandfläche des geraden Lochs an dem ersten und dem zweiten zylindrischen Abschnitt ausübt.
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Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Sperrstift, der in ein Loch vorgeschoben wird, das eine Achse hat, die senkrecht zu der Richtung einer Relativdrehung eines Flügelelements bezüglich eines Gehäuseelements ist, mit einem Vorderendabschnitt und einem Basisendabschnitt ausgebildet, die hinsichtlich der Dicke voneinander verschieden sind. Eine gestufte Außenwandfläche ist durch Außenwände des Vorderendabschnitts und des Basisendabschnitts ausgebildet, wodurch die Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements sicher zurückgehalten wird. Genauer gesagt wird eine Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements in einem vorbestimmten Winkelbereich durch Vorschieben des Vorderendabschnitts, der kleiner hinsichtlich des Durchmessers als der Basisendabschnitt ist, in das Loch zurückgehalten, während sich dann das Flügelelement relativ bezüglich des Gehäuseelements in dem Winkelbereich aufgrund einer Änderung der auf die Abtriebswelle aufgebrachten Last dreht, wobei der Basisendabschnitt, der hinsichtlich des Durchmessers größer als der Vorderendabschnitt ist, einfach in das Loch vorgeschoben werden kann. Daher kann als die erste Stufe eine Phasendifferenz in einem vorbestimmten Bereich sicher zwischen dem Antriebssystem und dem Abtriebssystem in einem gewissermaßen zulässigen Zustand der Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements festgesetzt werden. Als die zweite Stufe kann eine Sollphasendifferenz zwischen dem Antriebssystem und dem Abtriebssystem festgesetzt werden und es ist ebenso möglich, einen Zwischenraum zwischen dem Basisendabschnitt und dem Loch klein festzusetzen, um das Auftreten eines Schlaggeräuschs zu unterdrücken. Des Weiteren kann durch Anwenden der Differenz des Durchmessers der Zwischenraum zwischen dem Vorderendabschnitt des Stifts und des Lochs groß festgesetzt werden, um ein einfaches Vorschieben des Vorderendabschnitts in das Loch zu gestatten. Da darüber hinaus ein gestufter Abschnitt zwischen dem Vorderendabschnitt und dem Basisendabschnitt des Sperrstifts vorgesehen ist, sind die Einsetztiefe des Sperrstifts in das Loch zum Zeitpunkt des Zurückhaltens der Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements in dem vorbestimmten Winkelbereich und die Einsetztiefe des Sperrstifts in das Loch zum Zeitpunkt des Zurückhaltens der Relativdrehung des Flügelelements bezüglich des Gehäuseelements auf einer vorbestimmten Winkelposition durch Herstellungsabweichungen schwierig änderbar.
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Die Aufgabe und zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung von ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen leichter erkennbar.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung zeigt (erstes Ausführungsbeispiel);
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2 ist eine Draufsicht, die einen Flügelrotor und ein Backengehäuse zeigt (erstes Ausführungsbeispiel);
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3A ist eine schematische Ansicht zum Erklären eines an einer Nockenwelle aufgebrachten Lastdrehmoments (erstes Ausführungsbeispiel);
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3B ist eine Grafik zum Erklären eines an einer Nockenwelle aufgebrachten Lastdrehmoments (erstes Ausführungsbeispiel);
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4 ist eine Teilquerschnittsansicht, die die Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung zeigt (erstes Ausführungsbeispiel);
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5A und 5B sind schematische Ansichten zum Erklären der Position eines Passlochs an der Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung (erstes Ausführungsbeispiel);
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6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Anschlagkolben und ein Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens zeigt (zweites Ausführungsbeispiel);
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7 ist eine Querschnittsansicht, die den Anschlagkolben und das Loch zum Zuruckhalten des Anschlagkolbens zeigt (zweites Ausführungsbeispiel);
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8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Anschlagkolben und ein Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens zeigt (drittes Ausführungsbeispiel);
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9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Anschlagkolben und ein Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens zeigt (viertes Ausführungsbeispiel); und
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10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Anschlagkolben und ein Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens zeigt (Abwandlung).
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. obwohl die folgende Beschreibung hauptsächlich auf eine Ventil zeitabstimmungseinstellvorrichtung für ein Auslassventil gerichtet ist, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung für ein Einlassventil anwendbar.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 zeigt eine Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung 1 für einen Verbrennungsmotor in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung 1 ist eine hydraulische Steuerbauart, die die Ventilzeitabstimmung eines Auslassventils steuert.
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Eine Gehäuseabdeckung 10, die eine Seitenwand eines Gehäuseelements ist, ist mit einer Riemenscheibe 18 durch Schrauben 20 gekoppelt. Die Riemenscheibe 18 ist synchron mit einer Kurbelwelle als eine Antriebswelle eines (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors drehbar. Einer Nockenwelle 2 als eine Abtriebswelle wird eine Antriebskraft von der Riemenscheibe 18 zugeführt und diese betätigt ein (nicht dargestelltes) Einlassventil in Öffnungs- und Schließrichtungen. Die Nockenwelle 2 ist mit einer vorbestimmten Phasendifferenz bezüglich der Riemenscheibe 18 drehbar.
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Die Gehäuseabdeckung 10 und die Nockenwelle 2 drehen sich in Uhrzeigerrichtung, wenn sie in eine Richtung eines Pfeils X in 1 betrachtet werden. Es ist hier definiert, dass diese Drehrichtung eine Vorstellrichtung ist.
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Eine Zwischenplatte 17, die als eine dünne Platte ausgebildet ist, ist zwischen die Gehäuseabdeckung 10 und ein Backengehäuse 12 ebenso wie ein Flügelrotor 15 zum Verhindern des Auslaufens von Öl dazwischen gesetzt. Die Gehäuseabdeckung 10, das Backengehäuse 12 und die Zwischenplatte 17 bilden ein Gehäuseelement als ein antriebsseitiger Rotor aus und sind koaxial durch Schrauben 20 befestigt.
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Das Backengehäuse 12 hat eine Umfangswand 13 und eine Vorderplatte 14 als die andere Seitenwand des Gehäuseelements und ist einstückig oder getrennt ausgebildet. Wie in 2 gezeigt ist, hat das Backengehäuse 12 die Backen 12a, 12b, 12c und 12d, die alle trapezförmig an im Wesentlichen gleichen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Sektorbehälterkammern 50 zum Einbauen von Flügeln 15a, 15b, 15c und 15d als Flügelelemente sind jeweils in vier Räumen ausgebildet, die in der Umfangsrichtung durch die Backen 12a, 12b, 12c und 12d definiert sind. Innere Umfangsflächen der Backen 12a, 12b, 12c und 12d sind mit einem Bogen im Querschnitt ausgebildet.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat der Flügelrotor 15 als ein Flügelelement die Flügel 15a, 15b, 15c und 15d an im Wesentlichen gleichen Abständen in Umfangsrichtung. Die Flügel 15a, 15b, 15c, 15d sind jeweils innerhalb der Behälterkammern 50 drehbar untergebracht. Jeder Flügel 15a–15d teilt die damit verknüpfte Behälterkammer 50 in eine Verzögerungsölkammer und eine Vorstellölkammer.
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Die Pfeile, die eine Verzögerungsrichtung und eine Vorstellrichtung in 2 andeuten, stellen Verzögerungs- und Vorstellrichtungen des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 dar. Wie in 1 gezeigt ist, sind der Flügelrotor 15 und eine Distanzscheibe bzw. Scheibe 22 einstückig an der Nockenwelle 2 durch eine Schraube 21 befestigt und bilden einen abtriebsseitigen Rotor. Die Positionierung in Drehrichtung des Flügelrotors 15 bezüglich der Nockenwelle 2 wird durch einen Stift 23 durchgeführt.
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Ein Lastdrehmoment, dem die Nockenwelle 2 unterliegt, wenn sie ein Auslassventil betätigt, variiert sowohl zu der positiven als auch zu der negativen Seite, wie in 3B gezeigt ist. Ein positivseitiges Lastdrehmoment spannt den Flügelrotor 15 zu der Verzögerungsseite bezüglich des Backengehäuses 12 vor, und ein negativseitiges Lastdrehmoment spannt den Flügelrotor 15 zu der Vorstellseite bezüglich des Backengehäuses 12 vor. Ein Durchschnitt des Lastdrehmoments wirkt an der positiven Seite, insbesondere an der Verzögerungsseite. Die Vorspannkraft einer Feder 24 wirkt als ein Drehmoment zum Drehen des Flügelrotors 15 zu der Vorstellseite bezüglich des Backengehäuses 12. Das Drehmoment in der Vorstellrichtung, das durch die Feder 24 an dem Flügelrotor 15 ausgeübt wird, ist maximal, wenn der Flügelrotor 15 an der am weitesten verzögerten Position ist, und wird allmählich geringer, wenn sich der Flügelrotor 15 in die Vorstellrichtung dreht.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Führungsring 30 pressgepasst und an einer Innenwand des Flügels 15a einschließlich eines Behälterlochs 38 gehalten und ein Anschlagkolben 31 als ein Sperrstift ist innerhalb des Führungsrings 30 untergebracht, um in der Drehachsenrichtung der Nockenwelle 2 gleitfähig zu sein. Der Führungsring 30 bildet ein Element, das den Anschlagkolben 31 so stützt, dass der Anschlagkolben 31 gleiten und sich hin- und herbewegen kann. Der Anschlagkolben 31 gelangt in ein an der Vorderplatte 14 ausgebildetes Loch 14d und aus diesem heraus.
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Wie in 1 und 4 gezeigt ist, liegt der Anschlagkolben 31 in der Gestalt einer gestuften Säule mit einem Abschnitt 31b kleinen Durchmessers, einem Abschnitt 31c mittleren Durchmessers und einem Abschnitt 31d großen Durchmessers sukzessive von der Seite der Vorderplatte 14 vor. Wie in 4 gezeigt ist, sind der Abschnitt 31d großen Durchmessers und der Abschnitt 31c mittleren Durchmessers gleitfähig innerhalb der inneren Umfangswand des Führungsrings 30 gestützt.
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Ein Außendurchmesser des Abschnitts 31c mittleren Durchmessers ist größer als ein maximaler Innendurchmesser des Lochs 14d, sodass der Abschnitt 31b mittleren Durchmessers nicht in das Loch 14d gelangt. Ein Außendurchmesser des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers ist kleiner als der maximale Innendurchmesser des Lochs 14d und größer als ein minimaler Innendurchmesser des Lochs 14d. Ein Vorderendabschnitt des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers ist abgeschrägt, um eine konische Fläche 31a auszubilden, so dass der Abschnitt 31b kleinen Durchmessers sanft in das Loch 14d gelangen kann.
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Das Loch 14d ist sowohl aus einer zylindrischen Wandfläche 14c als auch einer konischen Wandfläche 14b der Vorderplatte 14 ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Loch 14d durch Wandflächen der Vorderplatte 14 definiert. Alternativ kann eine ringförmige Scheibe in der Vorderplatte 14 eingebettet sein und das Loch kann durch eine innere Umfangswand der Scheibe bzw. Distanzscheibe ausgebildet sein. Die zylindrische Wandfläche 14c bildet ein gerades Loch bei der vorliegenden Erfindung, und eine konische Wandfläche 14b bildet ein konisches Loch bei der vorliegenden Erfindung. Die geraden und konischen Löcher, die durch die zylindrischen und konischen Wandflächen 14c bzw. 14b ausgebildet sind, sind zueinander koaxial und die jeweiligen Achsen sind parallel zu den Drehachsen der antriebs- und abtriebsseitigen Rotoren. Das heißt, dass die Achsen der geraden und konischen Löcher senkrecht zu der relativen Drehrichtung des Flügelrotors 15 sind.
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Eine Phase, die die Relativdrehung zwischen dem antriebsseitigen Rotor und dem abtriebsseitigen Rotor zurückhält, wird durch eine Umfangsposition des Lochs 14d in der Vorderplatte 14 bestimmt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zum Einstellen der Ventilzeitabstimmung des Auslassventils zum Verkürzen eines Öffnungsüberlappungszeitraums zwischen dem Auslassventil und dem Einlassventil zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors, wie in 5A gezeigt ist, eine Umfangsposition des Lochs 14d so gebildet, dass eine Außenwandfläche des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers in Anstoß gegen die konische Wandfläche 14b gelangt, wenn der Anschlagkolben 31 in das Loch 14d bei der am weitesten vorgestellten Position gelangt, wenn der Flügel 15a an den Backen 12a anstößt. Mit einer Keilwirkung zwischen dem Anschlagkolben 31 und dem Loch 14d wird ein Flügelrotor 15 bezüglich des Backengehäuses 12 an der Position zurückgehalten, an der der Flügel 15a in Anstoß gegen den Backen 12a gelangt.
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Für den Fall des Einstellens der Ventilzeitabstimmung des Einlassventils zum Verkürzen des Öffnungsüberlappungszeitraums zwischen dem Auslass- und dem Einlassventil zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors genügt es, den Flügelrotor bezüglich des Backengehäuses an einer mittleren Position zwischen der am weitesten vorgestellten Position und der am weitesten verzögerten Position zurückzuhalten. Für den Fall des Zurückhaltens des Flügelrotors bezüglich des Backengehäuses an einer mittleren Position zwischen der am weitesten vorgestellten Position und der am weitesten verzögerten Position, wie in 5B gezeigt ist, wird der Flügelrotor 15 bezüglich des Backengehäuses 12 an einer Position zurückgehalten, an der die Achse des Anschlagkolbens 31 und diejenige des Rückhaltelochs 14d gemeinsam koaxial übereinander gelegt sind. Zu diesem Zeitpunkt wird die Relativdrehung des Flügelrotors 15 durch eine zwischenraumfreie Passung aufgrund einer Keilwirkung zwischen dem Anschlagkolben 31 und dem Rückhalteloch 14d zurückgehalten.
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Die Länge d der zylindrischen Wandfläche 14c in Tiefenrichtung des Lochs 14 liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,2 mm bis 10 mm, weitergehend vorzuziehen ist ungefähr 1,5 mm. Das liegt daran, dass, wenn die Länge d zu groß ist, der Abstand einer Bewegung des Anschlagkolbens 31, die zum Herausziehen des Anschlagkolbens 31 aus dem Loch 14d notwendig ist, lang wird und es nicht mehr möglich ist, das Einsetzen und das Herausziehen des Anschlagkolbens 31 rasch zu steuern. Des Weiteren liegt das daran, dass, wenn der Kolbenbewegungsabstand zu kurz ist, der Teilabschnitt, an dem der Anschlagkolben 31 einen vertikalen Widerstand von der konischen Wandfläche 14b aufnimmt, kurz wird und es wird einfacher, dass der Anschlagkolben 31 aufgrund eines Störungsfaktors aus dem Loch 14d herauskommt.
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Der Konuswinkel der konischen Wandfläche 14b liegt vorzugsweise in dem Bereich von 2° bis 20°, weiter vorzuziehen sind ungefähr 15°. Das liegt daran, dass, wenn der Konuswinkel zu klein ist, eine Abweichung der Einsetztiefe des Anschlagkolbens 31, die durch eine Positionsmaßabweichung zwischen dem Anschlagkolben 31 und dem Loch 14d verursacht wird, groß wird. Wenn unterdessen der Konuswinkel zu groß ist, wird eine Kraftkomponente einer Störung, die in einer Richtung wirkt, um den Anschlagkolben 31 in dem Loch 14d zu lassen, groß und die Einsetztiefe des Anschlagkolbens 31 ist veränderlich.
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Eine Ölkammer 42 ist ringförmig durch Außenwandflächen des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers und des Abschnitts 31c mittleren Durchmessers des Anschlagkolbens 31, der zylindrischen Wandfläche 14c, der konischen Wandfläche 14b und der inneren Umfangswandfläche des Führungsrings 30 ausgebildet. Die Ölkammer 42 steht in Verbindung mit einer Verzögerungsölkammer 51 durch einen in 2 gezeigten Öldurchgang 57. Eine Ölkammer 41 ist ringförmig durch die Außenwandflächen des Abschnitts 31c mittleren Durchmessers und des Abschnitts 31d großen Durchmessers des Anschlagkolbens 31 und die innere Umfangswandfläche des Führungsrings 30 ausgebildet. Die Ölkammer 41 steht in Verbindung mit einer Vorstellölkammer 54 durch einen in 2 gezeigten Öldurchgang 58.
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Eine Druckaufnahmefläche des Anschlagkolbens 31, die einen Öldruck von der Ölkammer 42 aufnimmt, ist festgesetzt, so dass sie größer als diejenige des Anschlagkolbens 31 ist, die einen Öldruck von der Ölkammer 41 aufnimmt. Mit welcher von der Vorstellölkammer 54 oder der Verzögerungsölkammer 51 die Ölkammern 41 und 42 zu verbinden sind, wird gemäß einer Relation zwischen der Druckaufnahmefläche des Anschlagkolbens 31, die den Öldruck der Ölkammer 42 aufnimmt, und derjenigen des Anschlagkolbens ermittelt, die den Öldruck der Ölkammer 41 aufnimmt.
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Der Anschlagkolben 31 wird in Richtung der Vorderplatte 14 durch eine Kompressionsschraubenfeder 37 vorgespannt, von der ein Ende im Anstoß gegen den Flügelrotor 15 liegt. Die durch das Hydraulikol in den Ölkammern 41 und 42 induzierte Kraft wirkt in einer Richtung, um den Anschlagkolben 31 aus dem Loch 14d gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 37 herauszuziehen.
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Wenn die Kraft, die der Anschlagkolben 31 von dem Hydrauliköl in den Hydraulikkammern 41 und 42 aufnimmt, größer als die Vorspannkraft der Schraubenfeder 37 ist und sich der Anschlagkolben 31 aus dem Loch 14d zurückzieht, wobei es dem Flügelrotor 15 gestattet ist, sich von der am weitesten vorgestellten Position zu der Verzögerungsseite bezüglich des Backengehäuses 12 zu drehen, tritt eine Positionsmaßabweichung in Umfangsrichtung zwischen dem Anschlagkolben 31 und dem Loch 14d auf, so dass der Anschlagkolben 31 nicht mehr in das Loch 14d gelangen kann.
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Als Nächstes wird der Betrieb der Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung 1 im Folgenden erklärt.
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Hydrauliköl wird von einer (nicht dargestellten) Pumpe in die Verzögerungsölkammer und die Vorstellölkammer gefördert, und die Öldrücke in den beiden Kammern werden durch ein Steuerventil gesteuert, das durch eine (nicht dargestellte) Verbrennungsmotorsteuereinheit (ECU) gesteuert wird. Eine relative Drehposition des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 hängt von einem Gleichgewicht bzw. einem Ausgleich zwischen den Öldrucken in den Verzögerungs- und Vorstellölkammern, der Vorspannkraft der Feder 24 und einem an der Nockenwelle 2 aufgebrachten Lastdrehmoment ab. Eine Rückführregelung wird auf eine geeignete Position durch die ECU gemäß den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors durchgeführt.
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Wenn der Flügelrotor 15 sich an der am weitesten vorgestellten Position bezüglich des Backengehäuses 12 befindet und die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 an der Position zurückgehalten werden soll, werden die Öldrücke in der Verzögerungsölkammer 51 und der Vorstellölkammer 54 geregelt, um den Anschlagkolben 31 in Richtung der Vorderplatte 14 gegen den Druck des Hydrauliköls bewegen zu lassen. Wenn der Flügel 15a in Anstoß gegen den Backen 12a gesetzt wird, ist der Flügelrotor 15 an der am weitesten vorgestellten Position bezüglich des Backengehäuses 12. Sogar wenn der Flügelrotor 15 an einer etwas verzögerten Seite von der am weitesten vorgestellten Position gelegen ist, kann der Anschlagkolben 31 in das Loch 14d gelangen, wenn nur der Innendurchmesser des geraden Lochs, das durch die zylindrische Wandfläche 14c ausgebildet ist, ausreichend größer als der Außendurchmesser des Anschlagkolbens 31 festgesetzt ist. Da des Weiteren der Vorderendabschnitt des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers abgeschrägt ist, kann der Anschlagkolben 31 sanft in das Loch 14d gelangen.
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Wenn, wie in 4 gezeigt ist, der Anschlagkolben 31 in das Loch 14d bis zu der Position fortschreitet, bei der der Abschnitt 31b kleinen Durchmessers in Anstoß gegen die zylindrische Wandfläche 14c gelangt, wird auch mit einem Störungsfaktor, der wirkt, um zu verursachen, dass sich der Flügelrotor 15 relativ bezüglich des Backengehäuses 12 dreht, die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 innerhalb des Bereichs des Zwischenraums zwischen der zylindrischen Wandfläche 14c und dem Abschnitt 31b kleinen Durchmessers aufgrund des Durchzugs zurückgehalten, die die zylindrische Wandfläche 14c senkrecht zu der relativen Drehrichtung an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers ausübt. Des Weiteren steht die zylindrische Wandfläche 14c der äußeren Umfangswandfläche des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers in der relativen Drehrichtung gegenüber. Auch bei Vorhandensein eines Störungsfaktors, der wirkt, um den Flügelrotor 15 relativ bezüglich des Backengehäuses 12 zu drehen, oder sogar wenn der Reibungskoeffizient zwischen der zylindrischen Wandfläche 14c und der äußeren Umfangswandfläche des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers gering ist, gelangt der Anschlagkolben 31 nicht vollständig aus dem Loch 14d heraus.
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Während sich der Flügelrotor 15 relativ bezüglich des Backengehäuses 12 innerhalb des Bereichs des Zwischenraums zwischen der zylindrischen Wandfläche 14c und des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers aufgrund einer Änderung des Lastdrehmoments, das an die Nockenwelle 2 aufgebracht wird, dreht, bewegt sich der Anschlagkolben 31 allmählich zu der tiefen Seite des Lochs 14d entlang der konischen Wandfläche 14b. Wie in 5A gezeigt ist, wird dann die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 vollständig durch eine Keilwirkung zwischen der konischen Wandfläche 14b und dem Anschlagkolben 31 zurückgehalten. Folglich kann durch Verursachen, dass der Anschlagkolben 31 in das Loch 14d eintritt, die Nockenwelle 2 mit einer genauen Phasendifferenz bezüglich der Kurbelwelle gedreht werden, und es ist möglich, ein Schlaggeräusch zu unterdrücken, dass zum Zeitpunkt des Zurückhaltens der Relativdrehung erzeugt wird.
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Wenn die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 von dem zurückgehaltenen Zustand gelöst werden soll, um den Flügelrotor 15 zu der Vorstellseite relativ zu dem Backengehäuse 12 bewegen zu lassen, wird der Öldruck entweder in der Verzögerungsölkammer 51 oder der Vorstellölkammer 54 zu einer Seite eines hohen Drucks geregelt, wobei verursacht wird, dass der Anschlagkolben 31 sich aus dem Loch 14d unter dem Druck des Hydrauliköls in den Ölkammern 41 und 42 zurückzieht. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich die äußere Wandfläche des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers des Anschlagkolbens 31 in die Rückziehrichtung von ihrem gegen die konische Wandfläche 14b angestoßenen Zustand, wobei der Anschlagkolben 31 die konische Wandfläche 14b nicht aushöhlt bzw. ausarbeitet. Wenn sich in ähnlicher Weise der Anschlagkolben 31 aus dem Loch 14d zu einer Position zurückzieht, an der der Vorderendabschnitt des Abschnitts 31b kleinen Durchmessers das gerade Loch erreicht, höhlt der Anschlagkolben 31 die zylindrische Wandfläche 14c nicht aus, da es einen ausreichend großen Zwischenraum zwischen dem Abschnitt 31b kleinen Durchmessers und der zylindrischen Wandfläche 14c gibt.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Die Ventilzeitabstimmungseinstellvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Gestalt eines Anschlagkolbens und diejenige eines Lochs zum Zurückhalten des Anschlagkolbens gegenüber denen des ersten Ausführungsbeispiels abgewandelt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die anderen Punkte als die Gestalten des Anschlagkolbens und des Lochs die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
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Wie in 6 gezeigt ist, ist ein Anschlagkolben 61 in der Gestalt eines gestuften mit einem Boden versehenen Zylinder ausgebildet, der einen Abschnitt 61a kleinen Durchmessers als einen ersten zylindrischen Abschnitt, einen Abschnitt 61b mittleren Durchmessers als einen zweiten zylindrischen Abschnitt und einen Abschnitt 61c großen Durchmessers sukzessive von der Seite der Vorderplatte 14 hat. Ein Vorderendabschnitt des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers ist abgeschrägt und eine konische Wandfläche 61d ist an einem Randabschnitt des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers ausgebildet. Ein Loch 65, das den Anschlagkolben 61 zurückhält, ist in der Gestalt eines zweistufigen geraden Lochs sowohl durch die konische Wandfläche 63 als auch die zylindrische Wandfläche 62 ausgebildet. Eine konische Wandfläche 61e, die zwischen dem Abschnitt 61b mittleren Durchmessers und dem Abschnitt 61c großen Durchmessers des Anschlagkolbens 61 ausgebildet ist, und die konische Wandfläche 63 der Vorderplatte 14 gelangen gegeneinander in Anstoß. Der Eintritt des Anschlagkolbens 61 in das Loch 65 ist begrenzt. Die zylindrische Wandfläche 64 bildet ein gerades Loch bei der vorliegenden Erfindung. Eine ringförmige Scheibe bzw. Distanzscheibe für eine Gleitberührung mit dem Anschlagkolben 61 kann an der Vorderplatte 14 eingebettet sein und ein Loch 65 kann an der Scheibe bzw. der Distanzscheibe ausgebildet sein.
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Der Innendurchmesser des geraden Lochs, das durch die zylindrische Wandfläche 64 ausgebildet ist, ist größer als die Außendurchmesser des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers und des Abschnitts 61b mittleren Durchmessers gesetzt, so dass der Anschlagkolben 61 in das Loch 65 bis zu der Position des Anstoßes zwischen den konischen Wandflächen 63 und 61e gelangen kann. Wenn der Anschlagkolben 61 den tiefsten Abschnitt des Lochs 65 erreicht hat, ist ein sehr kleiner Zwischenraum zwischen der zylindrischen Wandfläche 64 und der Außenwand des Abschnitts 61b mittleren Durchmessers ausgebildet. Der Innendurchmesser des geraden Lochs, das durch die zylindrische Wandfläche 62 ausgebildet ist, ist größer als der Außendurchmesser des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die konischen Wandflächen 61d und 63 an der Seite des Anschlagkolbens 61 bzw. der Seite der Vorderplatte 14 ausgebildet, wobei dadurch dem Anschlagkolben 61 gestattet ist, ruhig bzw. gleichmaßig in die tiefe Seite des Lochs 65 zu gelangen.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in den 6 und 7 gezeigt ist, wird eine Einsetztiefe des Anschlagkolbens 61 durch Anstoß von zwei konischen Wandflächen bestimmt. Es kann jedoch eine derartige Abwandlung angenommen werden, wie in 8 gezeigt ist, bei der eine von jeglichem gestuften Abschnitt freie zylindrische Wandfläche 64 als eine Wandfläche ausgebildet ist, die ein Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens 61 definiert, und eine Einsetztiefe des Anschlagkolbens 61 ist durch Anstoß zwischen einer Bodenfläche 64a des Lochs und einer Vorderendseite des Anschlagkolbens 61 festgelegt. Da für diesen Fall die Bodenfläche 64a des Lochs und die Vorderendseite des Anschlagkolbens 61 über einen breiten Bereich bzw. eine breite Fläche in Anstoß gebracht werden können, kann ein starker Widerstand gegen Abtragung und Verformung sichergestellt werden, und es ist möglich, eine dauerhafte Änderung der Einsetztiefe des Anschlagkolbens 61 zu unterdrücken, die durch eine Abtragung verursacht wird. Des Weiteren kann die Innenwand des Lochs mit einer einfachen Gestalt mit einfacher Bearbeitung ausgebildet werden.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Wie in 9 gezeigt ist, kann des Weiteren der Außendurchmesser des Anschlagkolbens 61 kleiner als an einem Abschnitt festgesetzt werden, der in das Loch eindringt, als an seinem Abschnitt, der an dem Führungsring 30 gleitet, so dass sogar dann, wenn eine Außenwand des Abschnitts 61b mittleren Durchmessers gepresst und durch die zylindrische Wandfläche 64 verformt wird, das keinen Einfluss auf die Gleitbewegung des Anschlagkolbens 61 bezüglich des Führungsrings 30 ausübt.
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Wenn der Flügelrotor 15 sich nahe der am weitesten vorgestellten Position bezüglich des Backengehäuses 12 befindet und eine resultierende Kraft der Vorspannkraft der Kompressionsschraubenfeder 37 und der durch den Druck des Hydrauliköls induzierten Kraft den Anschlagkolben 61 in Richtung der Vorderplatte 14 vortreibt, kann der Anschlagkolben 61 einfach in das Loch 65 gelangen, da der Innendurchmesser des geraden Lochs, das durch die zylindrische Wandfläche 64 ausgebildet ist, ausreichend größer als der Außendurchmesser des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers ist. Da des Weiteren der Vorderendabschnitt des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers abgeschrägt ist, gelangt der Anschlagkolben 61 sanft bzw. gleichmäßig in das Loch 65. Wenn der Anschlagkolben 61 in das Loch 65 bis zu der Position vorschreitet, an der die äußere Umfangswand des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers und die zylindrische Wandfläche 64 in Anstoß gegeneinander gelangen, wird auch dann, wenn eine Kraft für die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 an dem Flügelrotor 15 wirkt, die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 innerhalb des Bereichs eines Zwischenraums zwischen der zylindrischen Wandfläche 64 und dem Abschnitt 61a kleinen Durchmessers aufgrund einer Widerstandskraft zurückgehalten, die die zylindrische Wandfläche 64, die senkrecht zu der relativen Drehrichtung ist, an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 61 kleinen Durchmessers ausübt, die ebenso senkrecht zu der relativen Drehrichtung ist. Des Weiteren stehen die zylindrische Wandfläche 64 und die äußere Umfangswandfläche des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers einander in der relativen Drehrichtung gegenüber. Auch bei dem Vorhandensein eines Störungsfaktors, der wirkt, um den Flügelrotor 15 bezüglich des Backengehäuses 12 zu drehen, oder auch wenn der Reibungskoeffizient zwischen der zylindrischen Wandfläche 64 und der äußeren Umfangswandfläche des Abschnitts 61a kleinen Durchmessers klein ist, ist es nicht wahrscheinlich, dass der gesamte Anschlagkolben 61 das Loch 65 vollständig verlassen wird.
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Während sich der Flügelrotor 15 relativ innerhalb des Bereichs des Zwischenraums zwischen der zylindrischen Wandfläche 64 und dem Abschnitt 61a kleinen Durchmessers aufgrund einer Änderung des Lastdrehmoments dreht, das an die Nockenwelle 2 aufgebracht wird, bewegt sich der Anschlagkolben 61 zu der tiefen Seite in dem Loch 65 entlang der konischen Wandfläche 63. Die Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 wird fast vollständig an der Position des Anstoßes der konischen Wandflächen 63 und 61e zurückgehalten, d. h. an der Position, an der die äußere Umfangswandfläche des Abschnitts 61b mittleren Durchmessers und der zylindrischen Wandfläche 64 einander über einen sehr kleinen Zwischenraum gegenüberstehen. Daher kann durch Verursachen, dass der Anschlagkolben 61 in das Loch 65 bis zu der tiefsten Position eintritt, die Nockenwelle 2 innerhalb einer genauen Phasendifferenz bezüglich der Kurbelwelle gedreht werden. Da darüber hinaus der Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangswandfläche des Abschnitts 61b mittleren Durchmessers und der zylindrischen Wandfläche 64 sehr klein ist, ist es möglich, ein Schlaggeräusch zu unterdrücken, dass zum Zeitpunkt des Zurückhaltens der Relativdrehung des Flügelrotors 15 bezüglich des Backengehäuses 12 erzeugt wird.
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Des Weiteren kann gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Tiefe des Anschlagkolbens 61 ungeachtet eines Störungsfaktors außer dem Teilabschnitt genau geregelt werden, an dem die konischen Wandflächen 63 und 61d gegeneinander angestoßen sind. Das liegt daran, dass ein Störungsfaktor in einer Richtung zum Drehen des Flügelrotors 15 relativ bezüglich des Backengehäuses 12 wirkt, aber eine Kraftkomponente in einer Richtung, um den Anschlagkolben 61 das Loch 65 verlassen zu lassen, wird nicht durch den Störungsfaktor entwickelt, da der Anschlagkolben 61 und die Vorderplatte 14 gegeneinander über jeweilige Flächen angestoßen sind, die senkrecht zu der relativen Drehrichtung sind, außer dem Teilabschnitt, an dem sich die konischen Wandflächen 63 und 61d in Anstoß gegeneinander befinden.
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Bei dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel ist das Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens 61 als ein gerades Loch ausgebildet, und der Abschnitt des Anschlagkolbens 61, der in das gerade Loch gelangt, ist zylindrisch ausgebildet. Es ist jedoch nicht ständig notwendig, den Anschlagkolben 61 und das Loch auszubilden, um aneinander an jeweiligen Wandflächen anzustoßen, die zu der relativen Drehrichtung senkrecht sind. Zum Beispiel kann ein Aufbau angenommen werden, wie er in 10 gezeigt ist, bei dem das Loch zum Zurückhalten des Anschlagkolbens 61 als ein konisches Loch 67 ausgebildet ist und bei dem der Anschlagkolben 61 mit einem zylindrischen Vorderendabschnitt 61f und einem Basisendabschnitt 61g ausgebildet ist. Es ist vorzuziehen, dass die Konuswinkel θ1 und θ2 in dem Bereich von 2° bis 15° liegen, wie vorstehend beschrieben ist. Eine gestufte Außenwandfläche ist durch Außenwandflächen von sowohl dem Vorderendabschnitt 61f als auch dem Basisendabschnitt 61g ausgebildet, und dieser gestufte Aufbau bewirkt einen merklichen Unterschied bei dem Außendurchmesser zwischen dem Vorderendabschnitt 61f und dem Basisendabschnitt 61g. Somit variiert die Einsetztiefe des Anschlagkolbens 61 in das konische Loch 67 kaum aufgrund von Herstellungsabweichungen. Bei dem gestuften Aufbau ist darüber hinaus der Vorderendabschnitt 61f beträchtlich kleiner hinsichtlich des Durchmessers als der Basisendabschnitt 61g. Somit kann im Vergleich mit einem stufenlosen konischen Anschlagkolben der gestufte Anschlagkolben 61 leicht in das konische Loch 67 gelangen. Da des Weiteren der gestufte Aufbau gestattet, dass der Vorderendabschnitt 61f recht klein hinsichtlich des Durchmessers im Vergleich mit dem Basisendabschnitt 61g gehalten werden kann, können die Konuswinkel θ1 und θ2 kleiner als bei dem stufenlosen Anschlagkolben festgesetzt werden.
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Somit besteht das Rückhalteloch 14d zum Zurückhalten des Anschlagkolbens 31 aus dem geraden Loch 14c, das die zu der Richtung einer Relativdrehung eines Flügelrotors 15 bezüglich eines Backengehäuses 12 senkrechte Achse hat, und dem konischen Loch 14b, das an der tiefen Seite des geraden Lochs 14c ausgebildet ist und hinsichtlich des Durchmessers an einer tiefen Seite davon reduziert ist. Gemäß diesem Aufbau kann aufgrund der Keilwirkung zwischen dem konischen Loch 14b und dem Anschlagkolben 31 die Relativdrehung zwischen dem Antriebswellensystem und dem Abtriebswellensystem an einer vorbestimmten Winkelposition zurückgehalten werden, und es ist möglich, das Auftreten eines Schlaggeräuschs zu unterdrücken.
