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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Einstellen eines
Sensors, der verwendet wird, um eine Position einer in einem variablen
Ventilmechanismus angeordneten und durch einen Aktor angetriebenen
mechanischen Last zu erfassen, um die Öffnungscharakteristik
eines Ventils einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung
mit der Position der mechanischen. Last variabel zu ändern.
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Aus
JP 2005-299578-A ist
ein variabler Ventilmechanismus bekannt, bei dem der Hubbetrag eines
Einlassventils einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung
mit der Drehposition einer Steuerwelle des variablen Ventilmechanismus
stufenlos geändert wird, wobei sich die Welle als mechanische
Last verhält.
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Ferner
ist aus der oben genannten Veröffentlichung eine Technik
bekannt, bei der eine Ausgangscharakteristik eines Sensors zum Erfassen
einer Drehposition der Steuerwelle anhand eines Ausgangs des Sensors
in einem Zustand, in dem die Steuerwelle zu einer Drehung angetrieben
wird, gelernt wird, um so den Hubbetrag des Maschinenventils minimal
zu machen.
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In
dem Fall, in dem eine Montageposition des Sensors bei einem Austausch
des Sensors in Bezug auf die korrekte Position fehlerhaft ist, wird
der Ausgang des Sensors wahrscheinlich einen tolerierbaren Eingangsbereich
einer Verarbeitungsschaltung überschreiten.
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Sobald
der Sensorausgang den tolerierbaren Eingangsbereich der Verarbeitungsschaltung überschreitet,
kann die Drehposition der Steuerwelle anhand des Sensorausgangs
selbst dann nicht korrekt erfasst werden, wenn der Sen sorausgang,
wie oben beschrieben wurde, zum Zeitpunkt des minimalen Hubbetrags
des Maschinenventils gelernt wird.
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Solange
der Sensorausgang größer als der tolerierbare
Eingangsbereich der Verarbeitungsschaltung ist, ist es daher unbedingt
notwendig, eine Einstellung der Montageposition des Sensors vorzunehmen.
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Der
variable Ventilmechanismus, der aus der oben genannten Veröffentlichung
bekannt ist, ist jedoch mit keinerlei Mitteln wie etwa einer Rückstellfeder
oder dergleichen ausgerüstet, um eine automatische Rückstellung
der Steuerwelle in eine spezifizierte Position zu erreichen, weshalb
die Drehposition der Steuerwelle unsicher sein kann, wenn die Maschine
angehalten wird und der Aktor die Steuerwelle nicht mehr antreibt.
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Bei
dem oben beschriebenen variablen Ventilmechanismus stellt sich daher
das Problem, dass es schwierig ist, die Montageposition des Sensors zum
Erfassen der Drehposition der Steuerwelle genau einzustellen.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Ausgang eines
Sensors anhand des Ausgangs des Sensors, der in einem Zustand erhalten
wird, in dem sich die mechanische Last in einer vorgegebenen Position
befindet, selbst in einem variablen Ventilmechanismus, der mit keinerlei
Mitteln zum automatischen Rückstellen der mechanischen Last
in eine spezifizierte Position ausgerüstet ist, genau einzustellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zum Einstellen eines Sensors nach Anspruch 1 bzw.
durch ein System zum Einstellen eines Sensors nach Anspruch 18.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird
die mechanische Last durch einen Aktor in eine Referenzposition
bewegt, gefolgt von einer Beurteilung, ob die mechanische Last in
die Referenzposition bewegt worden ist oder nicht, wobei, nachdem
die mechanische Last in die Referenzposition bewegt worden ist,
beurteilt wird, ob der Sensorausgang innerhalb eines Referenzbereichs
liegt, und wobei dann, wenn dies nicht der Fall ist, der Sensorausgang
auf den Referenzbereich eingestellt wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die
auf die Zeichnungen Bezug nimmt; worin:
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1 eine
diagrammartige Ansicht ist, die einen Fahrzeugmotor gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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2 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen variablen Hubmechanismus
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
veranschaulicht;
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3 eine
Querschnittsansicht ist, die einen variablen Hubmechanismus gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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4 ein
Ablaufplan ist, der ein Sensoreinstellverfahren gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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5 ein
Zeitablaufplan ist, der die Korrelation zwischen dem Sensorausgang
und dem Aktordrehmoment in dem Einstellverfahren gemäß der ersten
Ausführungsform veranschaulicht;
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6 ein
Ablaufplan ist, der ein Sensoreinstellverfahren gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
und
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7 ein
Zeitablaufplan ist, der die Korrelation zwischen dem Sensorausgang
und dem Aktordrehmoment in dem Einstellverfahren gemäß der zweiten
Ausführungsform veranschaulicht.
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1 zeigt
ein Systemdiagramm einer in einem Fahrzeug 100 montierten
Maschine 101.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besitzt die Brennkraftmaschine 101 ein
Einlassrohr 102, in dem eine elektronisch gesteuerte Drosseleinheit 104 angeordnet
ist, die einen Drosselmotor 103a und eine Drosselklappe 103b umfasst.
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Luft
wird in die Brennkammer 106 des Motors 101 durch
die elektronisch gesteuerte Drosseleinheit 104 und durch
Einlassventile 105 eingeleitet.
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Außerdem
ist in einem Einlasskanal 130, der sich stromaufseitig
von den Einlassventilen 105 jedes Zylinders befindet, ein
Kraftstoffeinspritzventil 131 angeordnet.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt Kraftstoff in einer
Menge ein, die zu einer Einspritzimpulsbreite eines von einer Steuereinheit 114 gesendeten Einspritzimpulssignals
proportional ist.
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Der
in die Brennkammer 106 eingeleitete Kraftstoff wird durch
einen Funken von einer Zündkerze (in 1 nicht
gezeigt) gezündet und verbrannt.
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Das
Verbrennungsabgas in der Brennkammer 106 wird durch ein
Auslassventil 107 ausgestoßen und danach durch
einen vorderen katalytischen Umsetzer (108) und einen hinteren
katalytischen Umsetzer 109 gereinigt und an die Atmosphäre
abgegeben.
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Das
Auslassventil 107 wird unter Beibehaltung eines vorgegebenen
Ventilhubbetrags, eines vorgegebenen Ventilbetätigungswinkels
und eines vorgegebenen Ventilzeitverlaufs mittels eines Nockens 111,
der an einer Auslassnockenwelle 110 angeordnet ist, geöffnet/geschlossen.
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Andererseits
besitzt ein Einlassventil 105 Öffnungscharakteristiken
(Ventilhubbetrag, Ventilbetätigungswinkel und Ventilzeitverlauf),
die durch einen variablen Hubmechanismus 12 und einen variablen
Ventilzeiteinstellmechanismus 113 variabel geändert
werden können.
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Der
variable Hubmechanismus 112 ist ein Mechanismus zum stufenlosen Ändern
des Ventilhubbetrags und des Ventilbetätigungswinkels der Einlassventile 105.
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Auch
der variable Ventilzeitverlaufmechanismus 113 ist ein Mechanismus
zum stufenlosen Ändern der Mittelphase des Ventilbetätigungswinkels der
Einlassventile 105 durch Ändern der Drehphase einer
Einlassnockenwelle 3 in Bezug auf eine Kurbelwelle 120.
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Als
variabler Ventilzeiteinstellmechanismus 113 kann beispielsweise
ein hydraulischer Mechanismus, der einen Schieber verwendet, zum
Einsatz kommen.
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In
dem hydraulischen variablen Ventilzeiteinstellungsmechanismus, der
wie oben beschrieben einen Schieber besitzt, ist der an einer Einlassnockenwelle 3 unterstützte
Schieber in einem Gehäuse enthalten, das an einem Nocken zahn
unterstützt ist, wodurch beiderseits des Schiebers eine
Voreilungshydraulikkammer bzw. eine Nacheilungshydraulikkammer gebildet
werden. Durch Anlegen und Entlasten des Öldrucks an die
bzw. von der Voreilungshydraulikkammer und an die bzw. von der Nacheilungshydraulikkammer
wird der Winkel des Schiebers in Bezug auf den Nockenzahn geändert,
wodurch die Drehphase der Einlassnockenwelle 3 in Bezug
auf die Kurbelwelle 20 geändert wird.
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Die
Steuereinheit 114, in die ein Mikrocomputer eingebaut ist,
setzt eine Kraftstoffeinspritzrate, einen Zündzeitpunkt,
eine Solleinlassluftmenge und einen Solleinlassluft-Saugdruck durch
arithmetische Operationen in Übereinstimmung mit einem
im Voraus gespeicherten Programm und gibt anhand dieser Daten ein
Steuersignal an ein Kraftstoffeinspritzventil 131, einen
Leistungstransistor für die Zündspule, die elektronisch
gesteuerte Drosseleinheit 104, den variablen Hubmechanismus 112 und
den variablen Ventilzeiteinstellmechanismus 113 aus.
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Der
variable Hubmechanismus 112 und der variable Ventilzeiteinstellmechanismus 113 können alternativ
durch eine von der Steuereinheit 114 getrennte Steuereinheit
gesteuert werden.
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Die
elektronisch gesteuerte Drosseleinheit 104 soll hauptsächlich
einen Einlasssaugdruck erzeugen, während die Einlassluftmenge
des Motors 101 durch Ändern der Öffnungscharakteristik
der Einlassventile 105 durch den variablen Hubmechanismus 112 und
den variablen Ventilzeiteinstellmechanismus 113 gesteuert
wird.
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Die
Steuereinheit 114 empfängt Signale von verschiedenen
Sensoren.
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Die
verschiedenen Sensoren umfassen einen Luftdurchflussmengensensor 115 zum
Erfassen der Menge der in den Motor 101 eingeleiteten Luft,
einen Beschleunigungssensor 116b zum Erfassen des Winkels
der Stellung eines Fahrpedals 116a eines Fahrzeugs 100,
einen Kurbelwinkelsensor 117 zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals
bei jeder Referenzdrehposition der Kurbelwelle 120, einen
Drosselsensor 118 zum Erfassen des Öffnungsgrades TVO der
Drosselklappe 103b, einen Wassertemperatursensor 119 zum
Erfassen der Temperatur des Kühlwassers des Motors 101,
einen Nockensensor 132 zum Ausgeben eines Nockensignals
bei jeder Referenzdrehposition der Einlassnockenwelle 3 und
einen Winkelsensor 133 zum Erfassen der Drehposition der
Steuerwelle 13 (der mechanischen Last) des variablen Hubmechanismus 112.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des variablen Hubmechanismus 112 zeigt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, enthält der Motor 101 ein
Paar Einlassventile 105 für jeden Zylinder. An einer
Position über den Einlassventilen 105 ist eine Einlassnockenwelle 3,
die durch die Kurbelwelle 120 rotatorisch angetrieben wird,
in Richtung der Zylinderanordnung drehbar unterstützt.
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An
der Einlassnockenwelle 3 sind Schwingnocken 4,
die so ausgebildet sind, dass sie mit Ventilstößeln 105a von
Einlassventilen 105 in Kontakt sind und dadurch die Einlassventile 105 öffnen/schließen
können, von außen relativ drehbar angebracht.
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Zwischen
der Einlassnockenwelle 3 und den Schwingnocken 4 ist
ein variabler Hubmechanismus 12 zum stufenlosen Ändern
des Ventilbetätigungswinkels und des Ventilhubbetrags der
Einlassventile 105 angeordnet.
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Außerdem
ist an einem Ende der Einlassnockenwelle 3 ein variabler
Ventilzeiteinstellmechanismus 113 zum stufenlosen Ändern
der Mittelphase des Betätigungswinkels von Einlassventilen 105 durch Ändern
der Drehphase der Einlassnockenwelle 3 in Bezug auf die
Kurbelwelle 120 angeordnet.
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Der
variable Hubmechanismus 112 wie in den 2 und 3 gezeigt
umfasst einen kreisförmigen Antriebsnocken 11,
der an der Einlassnockenwelle 3 exzentrisch befestigt ist,
ein ringförmiges Verbindungsglied 12, das von
außen an dem Antriebsnocken 11 relativ drehbar
angebracht ist, eine Steuerwelle 13, die sich in Richtung
der Zylinderanordnung und im Wesentlichen parallel zu der Einlassnockenwelle 3 erstreckt,
einen kreisförmigen Steuernocken 14, der an der
Steuerwelle 13 exzentrisch befestigt ist, einen Kipphebelarm 15,
der an der Außenseite des Steuernockens 14 relativ
drehbar angebracht ist und ein Ende besitzt, das mit dem vorderen
Ende des ringförmigen Verbindungsgliedes 12 gekoppelt
ist, und ein stabförmiges Verbindungsglied 16,
das mit dem anderen Ende des Kipphebelarms 15 und des Schwingnockens 4 gekoppelt
ist.
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In
der Steuerwelle 13, die über einen Getriebezug 18 durch
einen Motor (Aktor) 17 rotatorisch angetrieben wird, gelangt
ein Anschlag 13a auf der festen Seite, der mit dem äußeren
Umfang der Steuerwelle 13 einteilig ausgebildet ist und
hiervon vorsteht, mit einem (nicht gezeigten) Anschlag auf der festen Seite,
der in dem Zylinderkopf angeordnet ist, in Kontakt, um dadurch eine
weitere Drehung in Richtung der Verringerung des Hubbetrags bei
einer der im Voraus festgelegten minimalen Hubposition entsprechenden
Winkelposition zu verhindern.
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Ein
Anschlagmechanismus, der den Anschlag auf der beweglichen Seite
und den Anschlag auf der festen Seite umfasst, kann an einer Position, die
den minimalen Hub begrenzt, und an einer Position, die den maximalen
Hub begrenzt, angeordnet sein.
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In
dieser Konfiguration wird dann, wenn die Drehung der Einlassnockenwelle 3 mit
der Kurbelwelle 120 in einer funktional verriegelten Beziehung steht,
ein ringförmiges Verbindungsglied 12 im Wesentlichen
parallel durch den Antriebsnocken 11 bewegt. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Kipphebelarm 15 um die Achse des Steuernockens 14 geschwenkt und
werden die Schwingnocken 4 durch das stangenähnliche
Verbindungsglied 16 geschwenkt, um dadurch Einlassventile 105 zu öffnen/zu
schließen.
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Außerdem
wird durch Ändern der Drehposition der Steuerwelle 13 (der
mechanischen Last) durch Steuern des Motors 17 (Aktor)
die axiale Position des Steuernockens 14, der das Schwingzentrum des
Kipphebelarms 15 bildet, geändert, wodurch die Position
der Schwingnocken 4 geändert wird.
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Im
Ergebnis werden der Betätigungswinkel und der Hubbetrag
der Einlassventile 105 stufenlos geändert, während
die Mittelphase des Betätigungswinkels der Einlassventile 105 im
Wesentlichen konstant bleibt.
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Es
kann übrigens ein variabler Hubmechanismus 112 verwendet
werden, bei dem die Mittelphase des Ventilbetätigungswinkels
sich mit der Änderung des Betätigungswinkels und
des Hubbetrags der Einlassventile 105 ändert.
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Die
Steuereinheit 114 empfängt ein Ausgangssignal
des Winkelsensors 133 zum Erfassen des Drehwinkels der
Steuerwelle 13. Um die Steuerwelle 13 in eine
Solldrehposition zu drehen, die einem Sollhubbetrag entspricht,
werden die Richtung und die Größe des Stroms des
Motors 17 durch Rückkopplung auf der Grundlage
der Differenz zwischen der Drehposition, die aus dem Ausgangssignal des
Winkelsensors 133 berechnet wird, und der Sollwinkelposition
gesteuert.
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Der
Winkelsensor
133 ist ein kontaktloser Winkelsensor. Insbesondere
ist aus
JP 2003-194580-A ein
derartiger Winkelsensor bekannt, der einen Magneten, der an einem
Ende einer Steuerwelle
13 angebracht ist, und ein magnetoelektrisches
Umsetzungsmittel, das gegenüber der äußeren
Umfangsoberfläche des Magneten angeordnet ist und die Änderung
der magnetischen Flüsse während der Drehung der
Steuerwelle
13 erfasst, enthält.
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Der
Winkelsensor 133 ist jedoch nicht auf den kontaktlosen
Typ eingeschränkt, sondern kann auch ein Winkelsensor des
Kontakttyps sein, der beispielsweise ein Potentiometer verwendet.
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In
dem Fall, in dem die Montageposition des Winkelsensors 133 zum
Zeitpunkt des Austausches des Winkelsensors 133 in einer
Wartungsanlage fehlausgerichtet bleibt, könnte der Winkelsensor 133 beispielsweise
einen Ausgang erzeugen, der den tolerierbaren Eingangsbereich einer
Eingangsschaltung zum Empfangen eines Ausgangssignals des Winkelsensors 133,
die in der Steuereinheit 114 angeordnet ist, überschreiten.
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Wenn
der Ausgang des Winkelsensors 133 den tolerierbaren Eingangsbereich
der Eingangsschaltung überschreitet, kann die Erfassungsgenauigkeit
der Drehposition der Steuerwelle 13 nicht aufrechterhalten
werden, gleichzeitig stellt sich das Problem, dass die Beurteilung
einer Fehlfunktion des Winkelsensors 133 fehlerhaft sein
kann.
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Um
die Fehlausrichtung der Montageposition des Winkelsensors 133 auszugleichen,
wird daher die im Folgenden beschriebene Einstelloperation ausgeführt.
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Zunächst
wird in dem Fall, in dem die Einstelloperation ausgeführt
wird, wenn der Winkelsensor 133 ausgetauscht wird, ein
Endgerät 151 als Einstellvorrichtung mit der Steuereinheit 114 über
ein Kommunikationskabel 152 verbunden.
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Das
Endgerät 151 ist eine kleine tragbare Vorrichtung,
die einen Flüssigkristallbildschirm, eine Tastatur und
dergleichen besitzt.
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Die
Bedienungsperson in der Wartungsanlage kann durch Betätigen
der Tastatur des Endgeräts 151 die Steuereinheit 114 dazu
veranlassen, ein Einstellanforderungssignal auszugeben.
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Das
Einstellanforderungssignal ist ein Befehl, um die Steuerwelle 13 (mechanische
Last) zwangsläufig in eine dem minimalen Ventilhubbetrag zugeordnete
Position zu bewegen, um die Operation des Einstellens der Montageposition
des Winkelsensors 133 auszuführen.
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Die
Steuereinheit 114 und das Endgerät 151 können
so konfiguriert sein, dass sie durch Funkkommunikation miteinander
kommunizieren.
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Es
wird eine bestimmte Einstelloperation ausgeführt, deren
Ablauf im Ablaufplan von 4 veranschaulicht ist.
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Zunächst
beurteilt die Steuereinheit 114, dass die Steuerbedingungen
erfüllt sind, falls ein Einstellanforderungssignal vom
Endgerät 151 empfangen wird und die Ma schine 101 angehalten
ist und/oder das Fahrzeug 100 in Ruhe ist.
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Die
Bedingung, dass die Maschine 101 angehalten ist und/oder
das Fahrzeug 100 in Ruhe ist, ist eine Bedingung, bei der
der Vorgang selbst dann nicht nachteilig beeinflusst wird, wenn
der Hubbetrag der Einlassventile 105 minimal ist.
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Wenn
die Steuereinheit 114 beurteilt, dass die Steuerbedingungen
erfüllt sind, steuert sie den Motor 17 und dreht
die Drehwelle 13 in einer Richtung, in der der Ventilhubbetrag
verlängert wird, und dreht die Drehwelle 13 zwangsläufig
in die minimale Hubposition (Referenzposition), in der die Drehung der
Steuerwelle 133 durch einen Anschlag beschränkt
ist (Schritt S2).
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Die
Antriebssteuerung zum Verringern des Ventilhubbetrags kann durch
allmähliches bzw. graduelles Ändern der Solldrehposition
in einer Richtung, in der der Ventilhubbetrag verringert wird, durch Rückkopplungsregelung
anhand des Fehlers zwischen der Soll-Drehposition und der durch
den Winkelsensor 133 erfassten Ist-Drehposition der Steuerwelle 13 erzielt
werden.
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Der
Ventilhubbetrag kann auch durch eine Vorwärtsregelung zum
allmählichen bzw. graduellen Erhöhen des Betätigungsbetrags
(Strom- oder Spannungswert) des Motors 17, um die Steuerwelle 13 in einer
Richtung zu drehen, in der der Ventilhubbetrag verringert wird,
zwangsläufig verringert werden.
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Ferner
beurteilt die Steuereinheit 114, ob die Steuerwelle 13 vollständig
in die minimale Hubposition (Referenzposition) bewegt worden ist
(Schritt S3).
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Die
Tatsache, ob die Steuerwelle 13 vollständig in
die minimale Hubposition (Referenzposition) bewegt worden ist oder
nicht, wird anhand der Tatsache beurteilt, ob der Arbeitsbetrag
(Strom- oder Spannungswert) des Motors 17 einen bestimmten Wert
erreicht hat oder nicht.
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Beispielsweise
versucht die Steuerwelle 13, sich weiter zu drehen, wenn
die Solldrehposition für die Rückkopplungsregelung
allmählich bzw. graduell in einer Richtung zum Verringern
des Ventilhubbetrags geändert wird und wenn sich die Soll-Drehposition ändert,
selbst nachdem die Steuerwelle 13 auf den Anschlag trifft
und sich nicht weiter drehen kann. Daher unterliegt der Arbeitsbetrag
des Motors 17 einer großen Änderung.
Somit kann die Ankunft an der minimalen Hubposition (Referenzposition)
aus der Änderung des Arbeitsbetrags bestimmt werden.
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Andererseits
kann im Fall der Vorwärtsregelung durch allmähliches
bzw. graduelles Erhöhen des Arbeitsbetrags (Strom- oder
Spannungswert) des Motors 17 die Tatsache, dass die Steuerwelle 13 auf den
Anschlag trifft, zu dem Zeitpunkt geschätzt werden, zu
dem der Arbeitsbetrag des Motors 17 um einen bestimmten
Pegel zunimmt.
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Der
Arbeitsbetrag des Motors 17 wird außerdem auf
einem bestimmten Wert gehalten, nachdem der besondere bestimmte
Wert erreicht worden ist, wobei nach Verstreichen einer Haltedauer,
die nicht kürzer als T ist, die vollständige Bewegung
der Steuerwelle 13 in die minimale Hubposition festgestellt wird.
Dann ist eine genauere Beurteilung möglich, da die Arbeitsverzögerung
der Steuerwelle 13 berücksichtigt wird (siehe 5).
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Wenn
ferner der Sensorausgang stabil einen konstanten Wert selbst in
dem Fall anzeigt, in dem die durch den Winkelsensor 133 ausgeführte
Winkelerfassung eine geringe Genauigkeit besitzt, kann beurteilt
werden, dass die Steuerwelle 13 in einem stationären
Zustand ist, d. h. dass der Anschlag getroffen worden ist.
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In
dem Fall, in dem der Arbeitsbetrag des Motors 17 einen
bestimmten Wert erreicht und der Ausgang des Winkelsensors 133 stabil
und unveränderlich ist, kann daher beurteilt werden, dass
die Bewegung der Steuerwelle 13 in ihre minimale Hubposition
abgeschlossen ist. Auch in dem Fall, in dem eine bestimmte Zeit
T oder mehr verstrichen ist, seit der Arbeitsbetrag des Motors 17 einen
bestimmten Wert erreicht hat und der Ausgang des Winkelsensors 13 stabil
und nicht veränderlich ist, kann beurteilt werden, dass
die Bewegung der Steuerwelle 13 in ihrer minimalen Hubposition
abgeschlossen ist.
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Wenn
die Steuereinheit 114 beurteilt, dass die Steuerwelle 13 vollständig
in die minimale Hubposition bewegt worden ist, gibt sie ein Signal
(Bewegungsabschlusssignal), das angibt, dass sich die Steuerwelle 13 vollständig
in die minimale Hubposition (Referenzposition) bewegt hat, zusammen
mit dem Signal des Winkelsensors 133 an das Endgerät 151 aus,
um die Montageposition des Sensors unter dieser Bedingung einzustellen.
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Das
Endgerät 151, das das Bewegungsabschlusssignal
empfangen hat, zeigt auf seinem Bildschirm an, dass die Bewegung
der Steuerwelle 13 in die minimale Hubposition abgeschlossen
ist, d. h. eine Nachricht, die der Bedienungsperson meldet, dass
eine Einstellung möglich ist. Gleichzeitig wird der Ausgangswert
(Ausgangsspannung) des Winkelsensors 133, der von der Steuereinheit 114 gesendet wird,
angezeigt (Schritt S4).
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Es
ist wünschenswert, dass das Endgerät 151 ferner
eine Funktion zum Speichern und Anzeigen eines Referenzsaus gangswertes
des Winkelsensors 133 in der minimalen Hubposition hat.
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Die
Bedienungsperson, die auf dem Bildschirm des Endgeräts 151 bestätigt
hat, dass die Steuerwelle 13 in der minimalen Hubposition
ist, vergleicht den aktuellen Sensorausgang mit dem Referenzausgangswert
und beurteilt so, ob die Montageposition des Winkelsensors 133 fehlausgerichtet
ist oder nicht (Schritt S5).
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Falls
eine Fehlausrichtung vorhanden ist, wird die Montageposition des
Winkelsensors 133 manuell eingestellt, so dass der Sensorausgang
in einen vorgegebenen Bereich (tolerierbaren Bereich), der den Referenzausgangswert
enthält, eintritt (Schritt S6).
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Solange
der Sensorausgang von dem Referenzausgangswert verschieden ist,
wird die Einstellung der Montageposition wiederholt, wobei zu dem Zeitpunkt,
zu dem der Sensorausgang und der Referenzausgangswert im Wesentlichen
miteinander übereinstimmen, der Vorgang des Einstellens
der Montageposition beendet ist (Schritt S7).
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Wenn
der Montageposition-Einstellvorgang abgeschlossen ist, wird die
Soll-Drehposition der Steuerwelle 13 auf den normalen Wert
zurückgestellt und wird der Motor 17 abgeschaltet,
so dass der Steuerbetriebszustand der Steuerwelle 13, der
bei der Einstellung verwendet wird, wieder in den normalen Zustand
zurückgestellt wird. Wenn in der oben erwähnten
Konfiguration die Steuerwelle (mechanische Last) des variablen Hubmechanismus 112 (variabler
Ventilmechanismus) in einer durch den Anschlag definierten Referenzposition
ist, wird der Einstellvorgang in der Weise ausgeführt,
dass der Sensorausgang zu diesem Zeitpunkt als der Referenzausgangswert
gesetzt wird. Dadurch wird ein genauer Einstellvorgang ermöglicht.
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Da
außerdem die Steuerwelle 13 durch den Motor 17 (Aktor)
zwangsläufig in die durch den Anschlag definierte Referenzposition
bewegt wird, wird es möglich, eine Einstellung unter einer
Bedingung auszuführen, unter der sich die Steuerwelle 13 selbst dann
an der Referenzposition befindet, wenn der variable Hubmechanismus 112 nicht
mit einer Rückstellfeder zum zwangsläufigen Rückstellen
der Anschlagposition ausgerüstet ist.
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Der
Ablaufplan von 6 zeigt ein weiteres Beispiel
des Einstellvorgangs.
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Bei
Beginn des Einstellvorgangs besteht, wie bereits oben beschrieben
wurde, der erste Schritt darin, das Endgerät 151 mit
der Steuereinheit 114 zu verbinden und ein Einstellanforderungssignal
von dem Endgerät 151 an die Steuereinheit 114 zu übertragen.
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Die
Steuereinheit 114 beurteilt, dass die Steuerbedingungen
zum Bewegen der Steuerwelle 13 in die minimale Hubposition
erfüllt sind, um den Ausgang des Winkelsensors 133 einzustellen,
wenn das Einstellanforderungssignal vom Endgerät 151 empfangen
wird und die Maschine 101 angehalten ist und/oder das Fahrzeug 100 in
Ruhe ist (Schritt S21) In dem Fall, in dem die Steuerbedingungen
erfüllt sind, wird beurteilt, ob festgestellt wird, dass
die Bewegung der Steuerwelle 13 in die minimale Hubposition
(Referenzposition) abgeschlossen worden ist (Schritt S22).
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In
dem Fall, in dem der Abschluss der Bewegung nicht festgestellt wird,
wird der Motor 17 so gesteuert, dass die Steuerwelle 13 in
Richtung der Verringerung des Hubbetrags gedreht wird, so dass die Steuerwelle 13 zwangs läufig
in die minimale Hubposition bewegt wird, in der die Drehung der
Steuerwelle 13 durch den Anschlag beschränkt ist
(Schritt S23).
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Die
oben erwähnte Bewegungssteuerung wird auf ähnliche
Weise wie im Schritt S2 ausgeführt.
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Dann
beurteilt die Steuereinheit 114, ob die Bewegung der Steuerwelle 13 in
die minimale Hubposition (Referenzposition) abgeschlossen ist oder nicht
(Schritt S24).
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Diese
Beurteilung erfolgt auf eine Weise ähnlich wie im Schritt
S3.
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Wenn
beurteilt wird, dass die Bewegung der Steuerwelle 13 in
die minimale Hubposition (Referenzposition) abgeschlossen ist, wird
eine Bestimmung des Abschlusses der Bewegung ausgeführt (Schritt
S25), gefolgt von dem nachfolgenden Prozess vom Schritt S22 zum
Schritt S26.
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Wenn
festgestellt wird, dass die Bewegung der Steuerwelle 13 abgeschlossen
ist, wird der Motor 17 abgeschaltet, um das Motordrehmoment
auf Null zu verringern (Schritt S26).
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Durch
Abschalten des Motors 17 kann verhindert werden, dass der
Anschlag durch das Motordrehmoment verlagert wird und dass der Sensorausgang
basierend auf der fehlerhaften Annahme, dass die aus der ursprünglichen
Anschlagposition verlagerte Position eine Referenzposition sei,
eingestellt wird.
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Wenn
der Motor 17 abgeschaltet wird, wird das Motordrehmoment
nicht schrittweise, sondern allmählich bzw. graduell auf
Null verringert. Folglich kann verhindert werden, dass die Steuerwelle 13 aus der
minimalen Hubposition durch eine plötzliche Rückstellung
der Verlagerung verlagert wird (siehe 7).
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Ferner
wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das Motordrehmoment allmählich
bzw. graduell auf das bestimmte Drehmoment verringert wird, das
Drehmoment gehalten, wobei unter einem vorgegebenen Drehmoment der
Sensorausgang eingestellt werden kann.
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Falls
die Steuerwelle 13 mit einem geeigneten Drehmoment gegen
den Anschlag gedrückt wird, kann die Steuerwelle 13 stabil
in der Referenzposition (minimalen Hubposition) gehalten werden,
ferner kann verhindert werden, dass sie aus der Referenzposition
(der Position mit minimalem Hub) während des Einstellvorgangs
ungeeignet verlagert wird.
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Durch
Ausführen des Prozesses des Verringerns des Motordrehmoments
auf Null wird an das Endgerät 151 ein Signal (Bewegungsabschlusssignal),
das angibt, dass die Bewegung der Steuerwelle 13 in die
minimale Hubposition (Referenzposition) abgeschlossen ist, zusammen
mit dem Signal des Winkelsensors 133 ausgegeben (Schritt
S27).
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Das
Endgerät 151, das das Bewegungsabschlusssignal
empfangen hat, zeigt auf seinem Bildschirm eine Nachricht an, die
der Bedienungsperson meldet, dass sich die Steuerwelle 13 vollständig
in die minimale Hubposition bewegt hat, wobei gleichzeitig der Ausgangswert
des Winkelsensors 133, der von der Steuereinheit 114 gesendet
wird, angezeigt wird (Schritt S27).
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Die
Bedienungsperson, die auf dem Bildschirm des Endgeräts 151 bestätigt
hat, dass die Steuerwelle 13 in ihrer minimalen Hubposition
ist, vergleicht den Sensorausgang zu diesem Zeitpunkt mit dem Referenzausgangswert,
um dadurch beurteilen zu können, ob die Montageposition
des Winkelsensors 133 fehlausgerichtet ist oder nicht (Schritt S28).
In dem Fall, in dem die Position fehlausgerichtet ist, stellt die
Bedienungsperson die Montageposition des Winkelsensors 133 manuell
ein, so dass der Sensorausgang mit dem Referenzausgangswert zur Übereinstimmung
kommen kann (Schritt S29).
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Solange
der Sensorausgang und der Referenzausgangswert voneinander verschieden
sind, wird die Einstellung der Montageposition wiederholt, wobei
zu dem Zeitpunkt, zu dem der Sensorausgang und der Referenzausgangswert
im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, der Einstellvorgang
beendet ist (Schritt S30).
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Wenn
der Einstellvorgang abgeschlossen ist, wird die Soll-Drehposition
der Steuerwelle 13 wieder auf den normalen Wert zurückgestellt
und wird der Motor 17 abgeschaltet, so dass die Steueroperation
der Steuerwelle 13 vom Einstellzustand in den normalen
Zustand zurückkehrt.
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Da
der oben beschriebene Einstellvorgang in der Weise ausgeführt
wird, dass der Sensorausgang als Referenzausgangswert gesetzt wird,
wenn sich die Steuerwelle 13 bei der Referenzposition befindet, die
mechanisch durch den Anschlag festgelegt ist, ist es möglich,
eine genaue Einstellung vorzunehmen.
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Da
außerdem die Steuerwelle 13 durch den Motor 17 zwangsläufig
in die Referenzposition, die durch den Anschlag mechanisch bestimmt
ist, bewegt wird, ist eine Einstellung mit der Steuerwelle 13, die
sich in der Referenzposition befindet, selbst dann möglich,
wenn kein Mechanismus mit Rückstellfeder, um die Steuerwelle 13 zwangsläufig
in die Anschlagposition zurückzustellen, ausgerüstet
ist, wie dies etwa bei dem variablen Hubmechanismus 112 der Fall
ist.
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Da
ferner die Steuerwelle 13 genau in die minimale Hubposition
bewegt wird, die durch den Anschlag begrenzt ist, während
das Motordrehmoment gleichzeitig und vor Beginn des Einstellvorgangs
verringert wird, wird eine Abnahme der Einstellgenauigkeit durch
die Anschlagverlagerung, die durch das Motordrehmoment hervorgerufen
werden könnte, verhindert.
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Der
oben beschriebene Einstellvorgang wird in der Weise ausgeführt,
dass der Sensorausgang an der minimalen Hubposition durch Einstellen
der Montageposition des Winkelsensors 133 eingestellt wird, falls
der Sensorausgang an der minimalen Hubposition von dem Referenzausgangswert
verschieden ist. Alternativ kann durch Einstellen des charakteristischen
Wertes einer in den Winkelsensor 133 eingebauten Ausgangseinstellvorrichtung
der Sensorausgang auf den Referenzausgangswert gesetzt werden. Ferner
kann nach einer Grobeinstellung durch Einstellen der Montageposition
eine Feineinstellung durch Einstellen des charakteristischen Wertes
(elektrische Charakteristik) der Ausgangseinstellvorrichtung vorgenommen
werden.
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Die
oben genannte Einstellung der charakteristischen Werte der Ausgangseinstellvorrichtung umfasst
beispielsweise die Volumeneinstellung, um den Ausgangspegel (den
Widerstandswert der Ausgangsschaltung) des Winkelsensors 133 zu ändern.
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Außerdem
können die Montageposition und/oder die elektrische Charakteristik
nicht nur manuell durch die Bedienungsperson, sondern auch automatisch
unter Verwendung einer automatischen Einstellvorrichtung eingestellt
werden, um die Montageposition und die elektrischen Charakteristiken
automatisch einzustellen.
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Obwohl
ferner das Einstellanforderungssignal von der automatischen Einstellvorrichtung
direkt zu der Steuereinheit 114 ausgegeben werden kann, können
Daten auch zwischen der Steuereinheit 114 und der automatischen
Einstellvorrichtung durch die Endgerätvorrichtung 151 gesendet/empfangen
werden.
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Ferner
wird das Endgerät 151 nicht nur zum Einstellen
des Sensorausgangs verwendet, sondern es kann auch die Funktion
des Anzeigens einer Fehlerdiagnose-Historie, die aus der Steuereinheit 114 ausgelesen
wird, und/oder des Zurücksetzens der Fehlerdiagnose-Historie
der Steuereinheit 114 besitzen.
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Außerdem
kann der Sensorausgang in dem Fall, in dem die maximal Hubposition
durch den Anschlagmechanismus in dem variablen Hubmechanismus 112 begrenzt
ist, eingestellt werden, nachdem die Steuerwelle 13 in
die maximale Hubposition bewegt worden ist, wobei die maximale Hubposition
als Referenzposition dient.
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Der
variable Ventilmechanismus ist nicht auf den variablen Hubmechanismus 112 eingeschränkt, statt
dessen ist die Erfindung offensichtlich auch auf andere variable
Ventilmechanismen mit anderen Strukturen anwendbar.
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Weiterhin
ist als Referenzposition nicht unbedingt der Maximalwert oder der
Minimalwert des Einstellbereichs der Öffnungscharakteristik
des variablen Ventilmechanismus erforderlich. Alternativ ist bei
Vorhandensein eines Verriegelungsmechanismus, um die mechanische
Last in einer Zwischenstellung zu fixieren, eine bestimmte Zwischenposition, die
durch den Verriegelungsmechanismus fixiert ist, als Referenzposition
möglich. In einem variablen Ventilmechanismus wie etwa
bei einem elektromagnetisch angetriebenen Ventil mit Zwischen-Hubposition
als Stan dardposition kann die Standardposition beispielsweise als
eine Referenzposition gesetzt sein.
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Die
durch den Aktor in dem variablen Ventilmechanismus angetriebene
mechanische Last ist nicht auf eine durch den Aktor rotatorisch
angetriebene Last eingeschränkt, sondern kann auch eine durch
den Aktor linear bewegte Last umfassen.
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Der
gesamte Inhalt von
JP
2007-033720-A , eingereicht am 14. Februar 2007, ist hiermit
durch Literaturhinweis als Ganzes eingefügt.
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Oben
sind lediglich ausgewählte Ausführungsformen beschrieben
worden, um die Erfindung zu veranschaulichen, dem Fachmann auf dem
Gebiet wird jedoch anhand dieser Offenbarung deutlich, dass verschiedene Änderungen
und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche
definiert ist, abzuweichen.
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Die
obige Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der
Erfindung dient lediglich der Erläuterung und hat nicht
den Zweck einer Beschränkung der Erfindung, die nur durch
die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente
definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-299578-
A [0002]
- - JP 2003-194580- A [0051]
- - JP 2007-033720- A [0112]