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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wie eine hydraulische
Betätigungsvorrichtung,
die an einem Ende von einer Nockenwelle angebracht ist, welche eine
Zeitfolge für das Öffnen und
Schließen
von beiden oder einem der Einlass- und Auslassventile in Abhängigkeit
der Bedingungen, wenn ein Motor betrieben wird, modifiziert.
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Stand der
Technik
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Eine
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, die mit Flügeln ausgestattet ist oder
mit einem spiralförmigen
Kolben ausgestattet ist, ist als eine herkömmliche hydraulische Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
bekannt. Die Vorrichtung ist zwischen einer Steuerkette oder Kettennuss
und einer Nockenwelle angeordnet, wobei die Steuerkette oder Kettennuss,
die als ein Ventilantriebssystem definiert ist, in Synchronisation
mit einer Kurbelwelle von einem Motor rotiert, um die Nockenwelle
anzutreiben. Von einer Ölpumpe
abgezweigtes Öl
wird der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung kontrolliert zugeführt und nach
außen
abgelassen, mittels eines Öl-Steuerventils (nachstehend
als ein OCV (oil control valve) bezeichnet). Auf diese Art ist es
möglich,
relativ winklige Verschiebungen der Nockenwelle bezüglich denjenigen
der Kurbelwelle zu modifizieren. Wenn die winklige Verschiebung
der Nockenwelle in eine vorgerückte
(advanced) oder zurück
gerückte
(retarded) Richtung variabel gesteuert wird, ist es möglich, die Zeitfolge
für das Öffnen und
Schließen
von einem Einlass- oder Auslassventil zu optimieren, in Abhängigkeit
von der Anzahl der Umdrehungen und Lasten des Motors. Folglich ist
es möglich,
Abgase zu reduzieren, die Leistung zu verbessern und die zurückgelegte
Kilometeranzahl zu erhöhen.
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Eine
Betätigungsvorrichtung,
welche als die hydraulische Ventileinstellungs-Steuervorrichtung bekannt
ist, umfasst die mit Flügeln
ausgestatteten oder mit dem spiralförmigen Kolben ausgestatteten Vorrichtungen.
Bei den mit Flügeln
ausgestatteten Vorrichtungen ist eine Vielzahl von hydraulischen Kammern
von einem mit Flügeln
ausgestatteten Rotor und einem Gehäuseelement umfasst, das den Rotor
aufnimmt und eine Rotation in einem erforderlichen Bereich zulässt. Von
der Ölpumpe
abgezweigtes Öl
wird den hydraulischen Kammern kontrolliert zugeführt und
mittels des OCV nach außen
abgelassen. Auf diese Art wird der hydraulische Druck geändert, um
eine winklige Verschiebung der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle in eine
vorgerückte
oder zurück
gerückte
Position zu schalten bzw. zu verschieben. Auf der anderen Seite
umfasst die mit dem spiralförmigen
Kolben ausgestattete Vorrichtung eine erste spiralförmige Verzahnung,
die an einem hydraulischen Kolben ausgebildet ist, der aufgrund
eines von dem OCV abgezweigten hydraulischen Drucks in eine axiale
Richtung hin- und herbewegt wird, und eine zweite spiralförmige Verzahnung,
die mit der ersten spiralförmigen
Verzahnung im Eingriff ist. Diese Verzahnungen werden in einem erforderlichen
Bereich auf der Basis eines Verdrehens von einer spiralförmigen Zahnwellenverbindung
in einem Gehäuseelement
rotiert. Auf diese Art ist es möglich, eine
winklige Verschiebung der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle in eine
vorgerückte
oder zurück gerückte Position
zu schalten. In jedem Fall wird die Zeitfolge für das Öffnen und Schließen von
einem Einlass- oder Auslassventil aufgrund des hydraulischen Drucks
gesteuert. Zum Beispiel sind JP-A-92504/1989, JP-A-121122/1996, JP-A-60507/1997
und JP-A-280018/1997
als die vorherige mit Flügeln
ausgestattete Ventileinstellungs-Steuervorrichtung bekannt.
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Insbesondere
bei einer Auslassventileinstellungs-Steuervorrichtung übt jedoch eine von einer Kurbelwelle
des Motors abgezweigte Antriebskraft eine Kraft in eine zurück gerückte Richtung
auf eine Nockenwelle aus. Des Weiteren ist zu einem Zeitpunkt, wenn
der Motor gestartet wird und so weiter, eine Pumpe des Motors noch
nicht betätigt,
und der hydraulische Druck funktioniert nicht. Unter den Bedingungen wird
bei der herkömmlichen
Vorrichtung die Nockenwelle in die zurück gerückte Richtung rotiert, wenn
eine normale Vorwärtssteuerung
aufgrund der Kraft in die gleiche Richtung nicht durchgeführt werden
kann. Folglich wird eine Zeitfolge für das Öffnen des Auslassventils verzögert, so
dass sie zu einer Instabilität
des Leerlaufs führt,
wie beispielsweise eine Verschlechterung der Startcharakteristika
des Motors. Um die Probleme zu lösen
ist eine Vorspanneinrichtung in der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
angeordnet. Unter den Bedingungen des Motors, dass der hydraulische
Druck zu dem Zeitpunkt, wenn der Motor gestartet wird, nicht funktioniert, spannt
die Vorspanneinrichtung die Nockenwelle in die vorgerückte Richtung
vor, gegen die Kraft in die zurück
gerückte
Richtung, die auf die Nockenwelle durch die von der Kurbelwelle
abgezweigte Antriebskraft ausgeübt
wird. Auf diese Art wird der Motor mit Stabilität gestartet. Zum Beispiel betreffen JP-A-68306/1998
und JP-A-264110/1997 die obige herkömmliche Vorrichtung.
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Die
frühere
im Amtsblatt veröffentlichte JP-A-68306/1998
offenbart eine Vorrichtung mit einem Rotor, der in Synchronisation
mit einer Nockenwelle rotierbar ist, einer Vorspanneinrichtung,
die den Rotor vorspannt, um eine Nockenwelle in eine vorgerückte Richtung
bezüglich
einer Kurbelwelle zu rotieren, und einem Verriegelungsmechanismus,
der ein Verriegeln des Rotors zulässt. Bei der Vorrichtung ist die
Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung so festgelegt, dass sie größer als
das maximale Drehmoment beim Starten des Motors ist und größer als
ein Durchschnittsdrehmoment ist.
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Die
spätere
im Amtsblatt veröffentlichte JP-A-264110/1997
offenbart eine Vorrichtung mit einem Flügel, der eine Vielzahl von
hydraulischen Kammern bildet, die an inneren Umfangsabschnitten der
Vorrichtung ausgebildet sind, und einer Vorspanneinrichtung, die
eine Nockenwelle vorspannt, um ein Öffnen sowohl des Einlass- als
auch des Auslassventils zur gleichen Zeit zu verhindern. Bei der
Vorrichtung ist die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung so festgelegt,
dass sie kleiner als ein hydraulischer Druck ist, der den hydraulischen Kammern
zugeführt
und von ihnen abgelassen wird. Wenn der hydraulische Druck reduziert
ist, spannt die Vorspanneinrichtung die Nockenwelle auch in eine
vorgerückte Richtung
vor.
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1 ist
eine radiale oder seitliche Querschnittansicht einer inneren Struktur
von einer mit Flügeln
ausgestatteten Vorrichtung, die in der im Amtsblatt veröffentlichten
JP-A-68306/1998
offenbart ist. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 100 ein
mit Backen ausgestattetes Gehäuse, das
als ein Antriebskraft-Übertragungselement
definiert ist, und 101 bezeichnet einen mit Flügeln ausgestatteten
Rotor, der als das Antriebskraft-Übertragungselement definiert
ist, wobei er in einem erforderlichen Bereich des mit Backen ausgestatteten
Gehäuses 100 rotierbar
angeordnet ist. Backen 100a, 100b und 100c,
die nach innen in eine radiale Richtung vorstehen, sind an einem
inneren Umfangsabschnitt des mit Backen ausgestatteten Gehäuses 100 angeordnet.
Flügel 101a, 101b und 101c,
die nach außen
in die radiale Richtung vorstehen, sind an einem äußeren Umfangsabschnitt
des mit Flügeln
ausgestatteten Rotors 101 angeordnet. Die Backen 100a, 100b und 100c und
die Flügel 101a, 101b und 101c unterteilen
einen Raum zwischen dem mit Backen ausgestatteten Gehäuse 100 und
dem mit Flügeln
ausgestatteten Rotor 101 in eine Vielzahl von hydraulischen
Kammern 102, 103 und 104 der Rotor zurück rückenden
Seite und hydraulischen Kammern 105, 106 und 107 der
Rotor vorrückenden
Seite. Aussparungen 108 sind an den Backen 100a, 100b und 100c ausgebildet,
die den hydraulischen Kammern 105, 106 beziehungsweise 107 der
Rotor vorrückenden
Seite zugewandt sind. Aussparungen 109 sind an den Flügeln 101a, 101b und 101c ausgebildet,
die den hydraulischen Kammern 102, 103 beziehungsweise 104 der
Rotor zurück
rückenden
Seite zugewandt sind. In jeder hydraulischen Kammer 105, 106 oder 107 der
Rotor vorrückenden
Seite sind Federelemente 110, die als eine Vorspanneinrichtung
definiert sind, zwischen beiden Aussparungen 108 und 109 angeordnet.
Das mit Backen ausgestattete Gehäuse 100 ist
rotierbar an einer Ablassnockenwelle angebracht, die dem Ablassventil
entspricht, und der mit Flügeln
ausgestattete Rotor 101 ist fest mit einem Ende der Ablassnockenwelle
mit Bolzen verbunden, um in Synchronisation mit der Ablassnockenwelle
rotiert zu werden.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb erklärt.
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Zuerst
wird eine Rotationsantriebskraft, die von einer Kurbelwelle (nicht
gezeigt) des Motors abgezweigt wird, an die Ablassnockenwelle (nicht
gezeigt) mittels einer Steuerkette oder eines Synchronriemens (nachstehend
eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung,
in keinem der Fälle
gezeigt) übertragen,
wobei das mit Backen ausgestattete Gehäuse 100 und der mit
Flügeln
ausgestattete Rotor 101 eine Kettennuss (nicht gezeigt)
oder eine Steuerkette (nicht gezeigt) aufweisen und als ein Antriebskraft-Übertragungselement
definiert sind.
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Wenn
die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung betätigt wird, wird der mit Flügeln ausgestattete Rotor 101 relativ
zu der Kurbelwelle 1 um einen erforderlichen Winkel rotiert,
aufgrund eines von dem OCV (nicht gezeigt) abgezweigten hydraulischen Drucks.
Da die Ablassnockenwelle, die in Synchronisation mit dem mit Flügeln ausgestatteten
Rotor 101 rotiert wird, relativ zu der Kurbelwelle rotiert
wird, ist es auf diese Art möglich
die zeitfolge für
das Öffnen und
Schließen
der Ablassventile (nicht gezeigt) zu steuern.
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Da
die herkömmliche
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung den Aufbau wie oben beschrieben
aufweist, gibt es die folgenden Probleme.
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Das heißt,
wie in der JP-A-68306/1998 offenbart, wird eine Vorspannkraft der
Feder 110, die als die Vorspanneinrichtung definiert ist,
welche die Nockenwelle in die vorgerückte Richtung vorspannt, so
festgelegt, dass sie größer als
das maximale Drehmoment beim Starten des Motors oder ein Durchschnittsdrehmoment
ist. Die Größe der Feder 110,
die eine derartig große
Vorspannkraft erzeugt, muss groß sein.
Es ist deshalb tatsächlich
schwierig die große
Feder 110 in die hydraulische Kammer der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
einzuführen,
die innerhalb eines beengten Raums des Motors angeordnet ist.
- (2) Da die Vorspannkraft in der vorgerückten Richtung sehr groß ist, weist
die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, die als eine Betätigungsvorrichtung
definiert ist, zwei beachtlich unterschiedliche Betriebsgeschwindigkeiten
zwischen in den vorgerückten
und zurück
gerückten Richtungen
auf, was nicht unwesentlich ist. Die Betriebsgeschwindigkeit in
der vorgerückten Richtung
kann aufgrund der übermäßigen Vorspannkraft
in die vorgerückte
Richtung erhöht werden,
aber die Betriebsgeschwindigkeit in der zurück gerückten Richtung ist äußerst verringert. Die
Steuercharakteristik der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wird
schlechter und die übermäßige Vorspannkraft
hat eine Wirkung, welche nicht unwesentlich ist, auf die Leistungsfähigkeiten
der Maschine.
- (3) Da die Vorspannkraft sehr groß ist, ist es des Weiteren
schwierig eine Montagearbeit auszuführen, wobei die Vorspanneinrichtung
in die Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
montiert wird, während
die Vorspannkraft kontrolliert wird. Da ein Rotor, der in Synchronisation
mit der Nockenwelle rotiert wird, der übermäßigen Kraft nach der Montagearbeit
ausgesetzt ist, entstehen Bedenken, dass der Rotor eingezwängt wird.
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Die
Erfindung wurde durchgeführt,
um die vorangehenden Probleme zu lösen. Folglich ist es eine Aufgabe
der Erfindung eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wie folgt
bereitzustellen. Falls eine Einhausung nicht mit einem Rotor im
Eingriff ist, unter den Bedingungen, dass ein Motor angehalten ist,
ist es möglich
den obigen Eingriff an der am meisten vorgerückten Position während einer Drehung
der Nockenwelle beim Anlassen durchzuführen. Auf diese Art ist es
möglich
eine Verschlechterung der Startcharakteristika des Motors zu verhindern.
Gleichzeitig ist es möglich
Ansprechgeschwindigkeits-Differentiale zu verhindern, die durch
die Vorspanneinrichtung auftreten, welche die Nockenwelle in die
vorgerückte
Richtung bei der herkömmlichen
Vorrichtung vorspannt, und den Motor mit Stabilität zu starten.
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Offenbarung
der Erfindung
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Um
die Aufgabe der Erfindung zu erreichen, umfasst eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, die
an einem Ende einer Nockenwelle mit einer Vielzahl von Nocken angebracht
ist, die ein Einlass- oder Auslassventil einer Verbrennungskraftmaschine öffnen und
schließen,
um die Zeitfolge für
das Öffnen und
Schließen
des Einlass- oder Auslassventils mittels eines Stößels zu
modifizieren, einer Vorspanneinrichtung, welche die Nockenwelle
in eine vorgerückte
Richtung mit einer Vorspannkraft vorspannt, die ungefähr gleich
einem Spitzenwert des Reibungsdrehmoments, das zwischen einer Nocke
der Nockenwelle und dem Stößel erzeugt
wird, oder kleiner als dieser ist. Auf diese Art treten Ansprechgeschwindigkeits-Differentiale,
die zwischen den vorgerückten
und zurück
gerückten
Richtungen aufgrund der übergroßen Vorspannkraft
bei der herkömmlichen
Vorrichtung auftreten, nicht auf. Deshalb ist es möglich die
Verschlechterung der Steuercharakteristika der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
zu verhindern.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Vorrichtung per se entsprechend einem
Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine an der Nockenwelle angebracht
sein. Auf diese Art ist es möglich,
die Ablassnockenwelle in die vorgerückte Richtung gegen die Reibungskraft
vorzuspannen, die durch die Rotation der Nocke erzeugt wird.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
so festgelegt sein, dass sie ungefähr gleich dem Reibungsdrehmoment
oder größer als
dieses ist, wenn ein axiales Drehmoment eine Spitze erreicht, wobei
das axiale Drehmoment als ein synthetisches Drehmoment definiert
ist, das aus dem Reibungsdrehmoment und einem Nockendrehmoment,
das durch ein Nockenprofil bestimmt ist, synthetisiert wird. Auf
diese Art ist es möglich,
das Reibungsdrehmoment in dem Kontaktbereich aufzuheben, in dem
der Rotor mit dem Einhausungselement an der am meisten vorgerückten Position
in Kontakt gelangt, und den Kontaktbereich zu verlängern.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
so festgelegt sein, dass sie ungefähr gleich dem Reibungsdrehmoment
oder größer als
dieses ist, wenn ein durch ein Nockenprofil bestimmtes Nockendrehmoment
eine Spitze erreicht. Auf diese Art ist es möglich, das Reibungsdrehmoment
in dem Kontaktbereich aufzuheben, in dem der Rotor mit dem Einhausungselement an
der am meisten vorgerückten
Position in Kontakt gelangt, und den Kontaktbereich zu verlängern.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
so festgelegt sein; dass sie ungefähr gleich einem Spitzenwert
des Reibungsdrehmoments in dem Bereich der Anzahl der Umdrehungen
der Maschine, von gerade nachdem ein Anlassen der Maschine begonnen
wird bis zu einem Laufen im stabilen Leerlauf, oder kleiner als dieser
ist, und ungefähr
gleich dem Reibungsdrehmoment oder größer als dieses festgelegt ist,
wenn ein axiales Drehmoment oder ein Nockendrehmoment eine Spitze
erreicht, wobei das axiale Drehmoment als ein synthetisches Drehmoment
definiert ist, das aus dem Reibungsdrehmoment und dem Nockendrehmoment,
das durch ein Nockenprofil bestimmt ist, synthetisiert ist. Da die
Vorspannkraft in dem Bereich der Anzahl von Umdrehungen des Motors
bestimmt werden kann, wenn das maximale Reibungsdrehmoment erhalten
wird, ist es auf diese Art möglich,
den Kontaktbereich, der vergleichbar zu der am meisten vorgerückten Position
beim Starten des Motors ist, zu verlängern.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Anzahl der Zylinder, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine als Ziel gesetzt wurde,
drei oder weniger sein. Ferner ist die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
so festgelegt, dass sie ungefähr
gleich dem Spitzenwert des Reibungsdrehmoments oder kleiner als
dieser ist, und so festgelegt, dass sie ungefähr gleich dem Reibungsdrehmoment
oder größer als
dieses ist, wenn das axiale oder Nockendrehmoment den Spitzenwert
erreicht. Da die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in Abhängigkeit
von dem Reibungsdrehmoment, dem Nockendrehmoment und dem axialen
Drehmoment bezüglich
einer Nocke bestimmt werden kann, ist es auf diese Art möglich, eine
Vorrichtung zu bauen, die eine Vielseitigkeit bezüglich verschiedener
Motoren aufweist.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Anzahl der Zylinder, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine als Ziel gesetzt wurde,
vier oder fünf
sein. Ferner ist die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung so festgelegt,
dass sie ungefähr
gleich dem Spitzenwert des Reibungsdrehmoments oder kleiner als
dieser ist, und so festgelegt, dass sie ungefähr gleich dem Reibungsdrehmoment
oder größer als
dieses ist, wenn das axiale oder Nockendrehmoment den Spitzenwert
erreicht. Da die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in Abhängigkeit
von dem Reibungsdrehmoment, dem Nockendrehmoment und dem axialen
Drehmoment bezüglich
einer Nocke bestimmt werden kann, ist es auf diese Art möglich, eine
Vorrichtung zu bauen, die eine Vielseitigkeit bezüglich verschiedener
Motoren aufweist.
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Mit
der obigen Anordnung kann die Anzahl der Zylinder, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine als Ziel gesetzt wurde,
sechs sein. Ferner ist die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung
so festgelegt, dass sie ungefähr gleich
dem Spitzenwert des Reibungsdrehmoments oder kleiner als dieser
ist, und so festgelegt, dass sie ungefähr gleich dem Reibungsdrehmoment
oder größer als
dieses ist, wenn das axiale oder Nockendrehmoment den Spitzenwert
erreicht. Da die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in Abhängigkeit
von dem Reibungsdrehmoment, dem Nockendrehmoment und dem axialen
Drehmoment bezüglich
einer Nocke bestimmt werden kann, ist es auf diese Art möglich, eine
Vorrichtung zu bauen, die eine Vielseitigkeit bezüglich verschiedener
Motoren aufweist.
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Mit
der obigen Anordnung kann sie ferner umfassen: ein Gehäuseelement
mit einer Antriebskraft-Übertragungseinrichtung,
die eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine
an die Nockenwelle überträgt; ein
Rotorelement, das an einem Ende der Nockenwelle fest angebracht ist,
so dass es in Synchronisation mit der Nockenwelle gedreht wird,
und wobei es eine Vielzahl von Flügeln aufweist, die nach außen von
einem äußeren Umfangsabschnitt
eines Ansatzes, in einer radialen Richtung des Ansatzes, vorstehen;
und ein Einhausungselement, das an dem Gehäuseelement fest angebracht
ist und eine Vielzahl von Backen aufweist, die nach innen von einem
inneren Umfangsabschnitt der Einhausung vorstehen, wobei die Backen,
in Zusammenwirkung mit den Flügeln
des Rotorelements, eine Vielzahl von hydraulischen Kammern bilden.
Auf diese Art ist es möglich,
eine einfache Vorrichtung zu bauen, verglichen mit der mit Spiral-Kolben
ausgestatteten Vorrichtung und umfassend die Kosten zur Herstellung
der Vorrichtung reduzieren.
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Mit
der obigen Anordnung kann sie ferner zumindest eine Vorspanneinrichtung
umfassen, die innerhalb zumindest einer der hydraulischen Kammern angeordnet
ist, die aus den Flügeln
des Rotorelements und den Backen des Einhausungselements bestehen.
Auf diese Art ist es möglich,
die Vorrichtung in einer kleinen Größe auszuführen und es gibt einen Vorzug,
dass ein Anbringen von ihr an verschiedenen Motoren zugelassen wird.
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Mit
der obigen Anordnung kann sie ferner ein Verriegelungselement umfassen,
welches mit dem Rotorelement während
eines Zeitraums ineinandergreift, wenn das Rotorelement mit dem
Einhausungselement, aufgrund der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung,
an der am meisten vorgerückten
Position in Kontakt gelangt, und welches das Rotorelement an der
am meisten vorgerückten
Position verriegelt. Da der Rotor, gerade nachdem ein Anlassen beim
Starten des Motors begonnen wird, verriegelt wird, ist es auf diese
Art möglich
zu verhindern, dass unnormale Geräusche oder Vibrationen auftreten
und die Startcharakteristika des Motors mit Stabilität sicherzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine radiale oder seitliche Querschnittansicht einer inneren Struktur
von einer herkömmlichen
hydraulischen Ventileinstellungs-Steuervorrichtung.
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2 ist
eine Perspektivansicht von der Vorderseite eines Motors, der mit
einer Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
wie Ausführungsform
1 gemäß der Erfindung
versehen ist.
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3 ist
eine vergrößerte Perspektivansicht der
in 2 gezeigten Nockenwelle.
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4 ist
eine Darstellung von einer Drehmomentenkurve eines Reibungsdrehmoments
oder eines Nockendrehmoments, welche in Bezug auf den Winkel der
Nocke variiert.
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5 ist
eine radiale oder seitliche Querschnittansicht der hydraulischen
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, die an dem in 2 gezeigten
Motor angebracht ist.
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6 ist
eine axiale oder Längs-Querschnittansicht
der in 5 gezeigten hydraulischen Ventileinstellungs-Steuervorrichtung.
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7 ist
eine Darstellung von Drehmomentenkurven des Reibungsdrehmoments
und des axialen Drehmoments, wenn die hydraulische Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
der 2 bis 6 verwendet wird.
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8 ist
eine Vorderansicht von einem fokussierten Bild von Nocken, die an
einer Nockenwelle von einem Motor mit vier Zylindern, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle als Ziel gesetzt wurden, angebracht sind.
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9 ist
eine Darstellung von Drehmomentenkurven des Reibungsdrehmoments
und des axialen Drehmoments des Motors mit vier Zylindern, die zur
Steuerung pro einer Nockenwelle als Ziel gesetzt wurden.
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10 ist
eine Darstellung von Drehmomentenkurven zur Erklärung eines Verfahrens des Festlegens
einer Vorspannkraft von einer Vorspanneinrichtung in einer Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
wie Ausführungsform
2 gemäß der Erfindung.
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11 ist
eine Vorderansicht von einem fokussierten Bild von Nocken, die an
einer Nockenwelle angebracht sind, an welcher eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
wie Ausführungsform
3 gemäß der Erfindung
angebracht ist.
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12 ist
eine Vorderansicht von einem fokussierten Bild von Nocken, die an
einer Nockenwelle angebracht sind, an welcher eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
wie Ausführungsform
4 gemäß der Erfindung
angebracht ist.
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Beste Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Um
die Erfindung ausführlicher
zu erklären, werden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
die besten Wege zur Ausführung
der Erfindung beschrieben.
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Ausführungsform 1
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2 ist
eine Perspektivansicht von der Vorderseite eines Motors, der mit
einer Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
wie Ausführungsform
1 gemäß der Erfindung
versehen ist, und 3 ist eine vergrößerte Perspektivansicht
der in 2 gezeigten Nockenwelle. In diesen Zeichnungen
bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Kurbelwelle von einem
Motor (nicht gezeigt), ein Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Ablassnockenwelle,
und ein Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Einlassnockenwelle.
Ein Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Auslssventileinstellungs-Steuervorrichtung,
die an einem Ende der Auslassnockenwelle 2 mit Bolzen (nicht
gezeigt) fest angebracht ist. Ein Bezugszeichen 5 bezeichnet
eine Einlassventileinstellungs-Steuervorrichtung, die an einem Ende
von der Einlassnockenwelle 3 mit Bolzen (nicht gezeigt)
fest angebracht ist. Ein Bezugszeichen 6 bezeichnet eine
Steuerkette oder einen Synchronriemen (nachstehend als eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung
bezeichnet), die/der eine von der Kurbelwelle 1 abgezweigte
Rotationsantriebskraft an die Ablassnockenwelle 2 und die
Einlassnockenwelle 3 überträgt. Die
Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 6 ist
in eine durch einen Pfeil A von 2 angedeutete
Richtung rotierbar, als Reaktion auf die Rotation der Kurbelwelle 1.
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Mehrere
Nocken 7 sind an der Ablassnockenwelle 2 angebracht,
so dass sie in die Ablassnockenwelle 2 integriert sind.
Was den obigen Punkt betrifft, da die Einlassnockenwelle 3 genau
gleich ist, wird die Ablassnockenwelle 2 als ein repräsentatives Beispiel
erklärt
und die Erklärung
der Einlassnockenwelle 3 wird weggelassen. Jede Nocke 7 umfasst
einen Basiskreisabschnitt 7a, der koaxial an der Ablassnockenwelle 2 angeordnet
ist, und geometrischen Formabschnitt 7b, der an einem Teil
des Basiskreisabschnitts 7a ausgebildet ist. Jede Nocke 7 gelangt
mit einem oberen Flächenabschnitt 8a von einem
Stößel 8 in
Kontakt, einer auf dem anderen mit der Nocke 7. Der Stößel 8 ist
hin- und hergehend in eine vertikale Richtung in Synchronisation
mit einem Auslassventil (nicht gezeigt) bewegbar, mittels einer Ventilfeder
(nicht gezeigt).
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Wenn
die Ablassnockenwelle 2 aufgrund der von der Kurbelwelle 1 abgezweigten
Antriebskraft rotiert wird, drückt
hier die Nocke 7 den Stößel 8 um
einen Ventilhebe-Hub, der in Abhängigkeit
von der Form des geometrischen Formabschnitts 7b erhalten wird,
nach unten. Nachdem der Stößel 8 nach
unten gedrückt
wird, wird die Ventilfeder (nicht gezeigt) zusammengedrückt und
das Ablassventil (nicht gezeigt) wird gegen die Last der Ventilfeder
(nicht gezeigt) geöffnet,
die als Spannung bzw. Belastung bezüglich der obigen Kompressionskraft
definiert ist. Wenn der Basiskreisabschnitt 7a der Nocke 7 mit dem
oberen Flächenabschnitt 8a des
Stößels 8 in Kontakt
gelangt und das Ablassventil (nicht gezeigt) geschlossen wird, erfährt der
Stößel 8 die
Last der Ventilfeder (nicht gezeigt). Zu diesem Zeitpunkt umfasst
die Arbeit (Drehmoment) der Ablassnockenwelle 2, welche
die Last der Ventilfeder erfährt,
tatsächlich
ein Nockendrehmoment (Tc), das durch die geometrische Gesamtform
(Nockenprofil) der Nocke 7 und die Last der Ventilfeder
bestimmt wird, und ein Reibungsdrehmoment (Tm), das durch ein Gleiten der
Nocke 7 über
den Stößel 8 erzeugt
wird. Diese zwei Drehmomentarten werden zum Beispiel durch die folgenden
Gleichungen (I) und (II) angegeben: Tm = uFy (I) Tc = Fx (II)
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In
den Gleichungen (I) und (II) bezeichnet das Zeichen u den Reibungskoeffizienten
zwischen der Nocke und dem Stößel. Das
Zeichen F bezeichnet die Last der Ventilfeder (F = ky'). Das Zeichen y bezeichnet
den Abstand des Punkts der Aufbringung des Reibungsdrehmoments in
einer vertikalen Richtung (y = Rb + y', wobei das Zeichen Rb hier einen Radius
des Basiskreisabschnitts der Nocke bezeichnet). Des Weiteren bezeichnet
das Zeichen x den Abstand des Punkts der Aufbringung des Nockendrehmoments
in einer horizontalen Richtung, das Zeichen k bezeichnet die Ventilfederkonstante
und das Zeichen y' bezeichnet
den Ventilhebe-Hub.
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4 ist
eine Darstellung von Variationen des Reibungsdrehmoments (Tm) und
des Nockendrehmoments (Tc), welche im Allgemeinen zum Beispiel durch
die Gleichungen (I) und (II) angegeben sind, in Bezug auf den Winkel
der Nocke.
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Nachstehend
werden Variationen von jedem Drehmoment aufgrund der Rotation der
Ablassnockenwelle 2 unter Bezugnahme auf 4 erklärt. In der
Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 10 eine Reibungsdrehmoment-Kurve
und ein Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Nockendrehmoment-Kurve.
Ein Abschnitt, an dem der Basiskreisabschnitt 7a der Nocke 7,
der in 2 und 3 gezeigt wird, mit der oberen
Fläche 8a des
Stößels 8 in Kontakt
gelangt, entspricht dem Schließen
des Ablassventils (nicht gezeigt). In dem Zustand ist er so festgelegt,
dass er einen Kontaktdruck zwischen der Nocke 7 und dem
Stößel 8 minimiert.
Da die Nocke 7 fast nicht die Last der Ventilfeder erfährt, sind
deshalb sowohl das Reibungsdrehmoment (Tm) als auch das Nockendrehmoment
(Tc) nahe gleich Null (Drehmoment (Ts) bezüglich der Last wenn die Ventile
an der Vorrichtung angebracht sind). Die Nocke 7 beginnt
dann ein Hinweglaufen auf dem Stößel, wenn die
Ablassnockenwelle 2 weiter rotiert wird. Zu diesem Zeitpunkt
beginnen sowohl das Reibungsdrehmoment (Tm) als auch das Nockendrehmoment
(Tc) sich in eine positive Richtung (die Positionen, die durch 10a auf
der Reibungsdrehmomentenkurve 10 und 11a auf der
Nockendrehmomentenkurve 11 angegeben werden) zu erhöhen. Sowohl
das Reibungsdrehmoment (Tm) als auch das Nockendrehmoment (Tc) erhöhen sich
so, dass sie eine ungefähre
Sinuswelle (die Abschnitte, die durch 10b auf der Reibungsdrehmomentenkurve 10 und 11b auf
der Nockendrehmomentenkurve 11 angegeben werden) erzeugen.
Das Nockendrehmoment (Tc) erreicht einen positiven Spitzenwert P1
in dem Abschnitt 11b. Das Oberteil des geometrischen Formabschnitts 7b der Nocke 7 gelangt
mit dem Stößel 8 in
Kontakt (die Positionen, die durch 10c auf der Reibungsdrehmomentenkurve 10 und 11c auf
der Nockendrehmomentenkurve 11 angegeben werden), um den
maximalen Ventilhebe-Hub des Ablassventils (nicht gezeigt) zu erhalten.
Die Last der Ventilfeder erreicht ebenso auch die Spitze. Das Reibungsdrehmoment
(Tm) erreicht einen Spitzenwert P2 und das Nockendrehmoment (Tc)
wird Null. Wenn ein Teil hinter dem Oberteil des geometrischen Abschnitts 7b der
Nocke 7 beginnt mit dem Stößel 8 (die Abschnitte,
die durch 10d auf der Reibungsdrehmomentenkurve 10 und 11d auf
der Nockendrehmomentenkurve 11 angegeben werden) in Kontakt
zu gelangen, nimmt das Reibungsdrehmoment (Tm) in dem positiven
Bereich (Bereich X1) ab. Auf der anderen Seite gibt das Nockendrehmoment
(Tc) einen negativen Wert an und erreicht einen negativen Spitzenwert
P3 in dem Abschnitt 10d. Dann wird die Nocke 7 außer Kontakt
mit dem Stößel 8 gehalten
und sowohl das Reibungsdrehmoment (Tm) als auch das Nockendrehmoment (Tc)
werden Null (die Positionen, die durch 10e auf der Reibungsdrehmomentenkurve 10 und 11e auf der
Nockendrehmomentenkurve 11 angegeben werden).
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Das
Drehmoment, das auf die Nocke 7 ausgeübt wird wenn die Ablassnockenwelle 2 rotiert
wird, variiert wie oben beschrieben. Ein axiales Drehmoment (Tt),
welches als ein synthetisches Drehmoment definiert ist, das aus
dem Reibungsdrehmoment (Tm) und dem Nockendrehmoment (Tc) synthetisiert
wird, wird das Tatsächliche
beobachtet. Hier ist das axiale Drehmoment (Tt) als ein Lastdrehmoment aufgrund
der Ventilfeder definiert, das durch die folgende Gleichung (III)
angegeben wird. Das heißt, Tt = Tm + Tc + Ts (III)
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Hier
bedeutet das Zeichen Ts ein Drehmoment bezüglich der Last, wenn die Ventile
an der Vorrichtung angebracht sind. Wenn Ts gleich Null ist, wird
das axiale Drehmoment (Tt) durch das synthetische Drehmoment angegeben,
das aus dem Reibungsdrehmoment (Tm) und dem Nockendrehmoment (Tc)
synthetisiert wird, wie oben angegeben. Das synthetische Drehmoment
wird als eine axiale Drehmomentenkurve 12 erzeugt, die
in 4 gezeigt wird.
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5 ist
eine radiale oder seitliche Querschnittansicht der hydraulischen
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung, die an dem in 2 gezeigten
Motor angebracht ist, und 6 ist eine
axiale oder Längs-Querschnittansicht
der in 5 gezeigten hydraulischen Ventileinstellungs-Steuervorrichtung.
In den Zeichnungen bezeichnet ein Bezugszeichen 15 eine
hydraulische Betätigungsvorrichtung, die
eine Zeitfolge für
das Öffnen
und Schließen
des Ablassventils (nicht gezeigt) steuert. Die Betätigungsvorrichtung 15 ist
integriert mit einer Kettennuss oder Steuerkette (nachstehend als
ein Antriebskraft-Übertragungselement
bezeichnet) vorgesehen, die eine Rotationsantriebskraft, welche
durch die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 6 von
der Kurbelwelle 1 abgezweigt wird, an die Ablassnockenwelle 2 überträgt. Die
Betätigungsvorrichtung 15 umfasst ein
Gehäuseelement 16,
ein Einhausungselement 17 und einen Rotor 18.
Das Gehäuseelement 16 ist
an der Ablassnockenwelle 2 rotierbar angebracht. Das Einhausungselement 17 wird
in Synchronisation mit dem Gehäuseelement 16 rotiert
und weist eine Vielzahl von Backen 17a, 17b, 17c und 17d auf,
wobei jede von ihnen von einem inneren Umfang des Einhausungselements 17,
in eine radiale Richtung davon, nach innen vorsteht. Der Rotor 18 ist
an einem Ende der Ablassnockenwelle 2 mit Bolzen fest angebracht
und weist eine Vielzahl von Flügeln 18a, 18b, 18c und 18d auf,
wobei jede von ihnen von einem äußeren Umfang
des Rotors 18, in eine radiale Richtung davon, nach außen vorsteht.
Mehrere hydraulische Kammern 19a, 19b, 19c und 19d der
Rotor vorrückenden
Seite und hydraulische Kammern 20a, 20b, 20c und 20d der
Rotor zurück
rückenden
Seite, sind zwischen den Backen 17a, 17b, 17c und 17d des
Einhausungselements 17 und den Flügeln 18a, 18b, 18c und 18d des
Rotors 18 aufgebaut. Ein von dem OCV (nicht gezeigt) abgezweigter
hydraulischer Druck wird den Kammern zugeführt. Zwei Arten von Aussparungen 21 und 22 sind
an den Backen 17a, 17b, 17c und 17d des
Einhausungselements 17 und den Flügeln 18a, 18b, 18c und 18d des
Rotors ausgebildet, welche die hydraulischen Kammern 19a, 19b, 19c beziehungsweise 19d der
Rotor vorrückenden
Seite bilden. Elastische Elemente 23, welche als die vorgerückten Vorspanneinrichtungen
definiert sind, sind zwischen beiden der Aussparungen 21 und 22 in
einer Umfangsrichtung des Einhausungselements 17 und des
Rotors 18 angeordnet. Beide Enden des elastischen Elements 23 werden
durch einen Halter 24 gestützt, der in den Aussparungen 21 und 22 angeordnet
ist. Bei der Ausführungsform
1 enthält jede
der hydraulischen Kammern 19a, 19b, 19c und 19d der
Rotor vorrückenden
Seite ein elastisches Element 23. Alternativ können mehrere
elastische Elemente 23 in jeder Kammer angeordnet sein.
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Ein
Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Dichtungselement, das an
einem vorderen Ende von jeder Backe des Einhausungselements 17 angeordnet ist
und mit dem äußeren Umfang
des Rotors 18 in Kontakt gelangt, um zwischen angrenzenden
hydraulischen Kammern abzudichten. Ein Bezugszeichen 26 bezeichnet
ein Dichtungselement, das an einem vorderen Ende von jedem Flügel des
Rotors 18 angeordnet ist und mit dem inneren Umfang des
Einhausungselements 17 in Kontakt gelangt, um zwischen
angrenzenden hydraulischen Kammern abzudichten.
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Ein
Bezugszeichen 27 bezeichnet ein Verriegelungselement, das
in einer radialen Richtung in der Backe 17a des Einhausungselements 17 beweglich angeordnet
ist. Ein Bezugszeichen 28 bezeichnet damit zusammenpassendes
Loch bzw.
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Gegenloch,
das an dem äußeren Umfang von
einem Ansatzabschnitt des Rotors 18 ausgebildet ist, um
ein Paaren mit dem Verriegelungselement 27 zuzulassen.
Das Verriegelungselement 27 und das Gegenloch 28 bilden
einen Verriegelungsmechanismus, der eine Rotation des Einhausungselements 17 und
des Rotors 18 verriegelt bzw. sperrt, wenn sich der Rotor 18 an
der am meisten vorgerückten Position
befindet.
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Die
von der Kurbelwelle 1 abgezweigte Rotationsantriebskraft
wird durch die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 6 an
das Gehäuseelement 16,
in der wie oben aufgebauten Ablassventileinstellungs-Steuervorrichtung 4, übertragen.
Auf diese Art ist das Gehäuseelement 16 in
Synchronisation mit der Kurbelwelle 1 rotierbar. Bei der
Ablassventileinstellungs-Steuervorrichtung 4 wird der Rotor 18,
der in Synchronisation mit der Ablassnockenwelle 2 rotierbar
ist, relativ zu der Kurbelwelle 1 in einem erforderlichen
Bereich rotiert, und eine Phasenverschiebung der Ablassnockenwelle 2 bezüglich der
Kurbelwelle 1 tritt auf. Auf diese Art ist es möglich, eine
Zeitfolge für
das Öffnen
und Schließen
des Ablassventils (nicht gezeigt) vorzurücken bzw. vorwärts zu bringen oder
zurück
zu rücken
bzw. zu verzögern.
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Als
nächstes
werden Änderungen
an der in 4 gezeigten axialen Drehmomentenkurve 12 unter
Bezugnahme auf 7 erklärt, in Verbindung mit der Funktion
von jeder Komponente in der in 5 gezeigten
Ventileinstellungs-Steuervorrichtung.
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7 ist
eine Darstellung von Drehmomentenkurven des Reibungsdrehmoments
und des axialen Drehmoments, wenn die hydraulische Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
der 2 bis 6 verwendet wird. In 7 bezeichnet
ein Bezugszeichen 10 die Reibungsdrehmoment-Kurve und das
Bezugszeichen 12 bezeichnet die axiale Drehmoment-Kurve bzw.
die Kurve des axialen Drehmoments. In dem Abschnitt 12a der
axialen Drehmoment-Kurve 12, die sich ändert, während das axiale Drehmoment
den positiven Wert angibt, läuft
die in 3 gezeigte Nocke auf dem Stößel 8, um die Ventilfeder
(nicht gezeigt) zusammenzudrücken.
Die in 2 gezeigte Ablassnockenwelle 2 und der
Rotor 18 in der Ablassventileinstellungs-Steuervorrichtung 4 erfahren,
aufgrund des Reibungsdrehmoments und des Nockendrehmoments, eine
Kraft in der zurück
gerückten Richtung.
Der Rotor 18 gelangt ferner mit den Backen des Einhausungselements 17 in
Kontakt, die steuern, dass der Rotor 18 in einem erforderlichen Winkel
rotierbar ist. Der Kontaktabschnitt 12a ist mit der am
meisten zurück
gerückten
Position des Rotors 18 bezüglich des Einhausungselements 17 vergleichbar.
Als nächstes,
wenn die Ablassnockenwelle 2 weiter rotiert wird und der
Teil hinter dem Oberteil der Nocke 7 mit dem Stößel 8 in
Kontakt gelangt, wird das axiale Drehmoment Null. Das axiale Drehmoment
gibt unmittelbar danach einen negativen Wert an. Die Ablassnockenwelle 2 und
der Rotor 18 in der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung 4 erfahren
die Kraft in die vorgerückte
Richtung und der Rotor 18 beginnt aus der am meisten zurück gerückten Position
in die vorgerückte
Position zu rotieren. Wenn das axiale Drehmoment unter einen negativen
Wert abnimmt, gelangt der Rotor 18 mit dem Einhausungselement 17 an
der am meisten vorgerückten
Position in Kontakt. Der Kontaktabschnitt, der mit der am meisten
vorgerückten
Position vergleichbar ist, wird durch ein Bezugszeichen 12a angegeben,
und der Rotor 18 gelangt mit dem Einhausungselement 17 an der
am meisten vorgerückten
Position nur in Kontakt, wenn das axiale Drehmoment unter einen
negativen Wert abnimmt, wie in den Zeichnungen gezeigt. Wenn der
mit der am meisten vorgerückten
Position vergleichbare Kontaktabschnitt vorbei gegangen ist, beginnt
der Rotor 18 von der am meisten vorgerückten Position in die zurück gerückte Richtung
zu rotieren.
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Der
Rotor 18 in der Ablassventileinstellungs-Steuervorrichtung 4 weist
ein wie oben beschriebenes Verhalten auf, wenn das axiale Drehmoment
variiert. Der mit der am meisten vorgerückten Position vergleichbare
Kontaktabschnitt 12b wird weiter im Detail beschrieben.
In dem Kontaktabschnitt 12b, der mit der am meisten vorgerückten Position
vergleichbar ist, kann sich das axiale Drehmoment (Tt) in das Reibungdrehmoment
(Tm) und das Nockendrehmoment (Tc) zerlegen. Das Nockendrehmoment
(Tc) wirkt in die vorgerückte
Richtung und das Reibungsdrehmoment (Tm) wirkt in die zurück gerückte Richtung.
Deshalb greift das Reibungsdrehmoment (Tm) an der am meisten vorgerückten Position
störend
in den Kontakt zwischen dem Rotor 18 und dem Einhausungselement 17 ein.
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Um
den Motor mit Stabilität
zu starten, was als eine der Aufgaben der Erfindung definiert ist, muss
das Verriegelungselement 27 mit dem Gegenloch 28 des
Rotors 18 bei der Anzahl von Umdrehungen, gerade nachdem
das Anlassen gestartet wurde, während
des obigen Kontaktabschnitts 12b gepaart werden. Der mit
der am meisten vorgerückten
Position vergleichbare Kontaktabschnitt 12b ist jedoch
um einen beträchtlichen
Grad verkürzt,
und der Kontaktabschnitt 12b muss verlängert werden, um sicherzustellen,
dass das Verriegelungselement 27 mit dem Gegenloch 28 des
Rotors 18 gepaart wird. Deshalb ist es notwendig die elastische
Einrichtung 23, die den Rotor 18 vorspannt, und
die Nockenwelle 2 in der vorgerückten Richtung anzuordnen.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Festlegen der Vorspannkraft erklärt.
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Wie
oben beschrieben, wirkt das Reibungsdrehmoment (Tm) in. die zurück gerückte Richtung
in dem Kontaktabschnitt 12b und greift an der am meisten
vorgerückten
Position störend
in den Kontakt zwischen dem Rotor 18 und dem Einhausungselement 17 ein.
Somit ist es notwendig, die Vorspannkraft festzulegen, um die Ablassnockenwelle 2 und
den Rotor 18 in die vorgerückte Richtung vorzuspannen, wodurch
das Reibungsdrehmoment (Tm) in dem Kontaktbereich 12b ausgeglichen
bzw. aufgehoben wird. Das heißt,
die elastische Einrichtung 23 muss zumindest die Arbeit
des Reibungsdrehmoments (Tm) in dem Kontaktbereich 12b ausgleichen.
Die Vorspannkraft der elastischen Einrichtung 23 muss auf
eine Kraft (Bereich X2) festgelegt werden, die größer als
das Reibungsdrehmoment (Tm) ist, wenn das axiale Drehmoment (Tt)
einen Spitzenwert erreicht. Wenn die Vorspannkraft der elastischen
Einrichtung 23 übergroß ist, verschlechtert
sich die Steuerungscharakteristik der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung.
Auf diese Art wird das Maximum der Vorspannkraft auf den Spitzenwert
(Bereich X2) des Reibungsdrehmoments (Tm) festgelegt.
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Es
wird angenommen, dass ein Motor mit vier oder fünf Zylindern, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle des Motors als Ziel gesetzt wurden, verwendet
wird. 8 zeigt ein fokussiertes Bild von Nocken, die
an der Nockenwelle mit vier Zylindern, die zur Steuerung pro einer
Nockenwelle als Ziel gesetzt wurden, angebracht sind. In der Zeichnung
bezeichnen Bezugszeichen 14a bis 14d jeweils eine von
vier Nocken. Bei dem Motor mit vier Zylindern, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle als Ziel gesetzt wurden, läuft die Nocke bei jedem Winkel
von 90 Grad (im Allgemeinen 360 Grad/n; wobei das Zeichen
n die Anzahl der Zylinder des Motors bezeichnet) auf dem Stößel. Wie
man aus dem fokussierten Bild der vier Nocken sieht, die in 8 gezeigt
werden, überlappen
sich die vier Nocken (störend
eingreifen) eine mit der anderen. Wenn eine derartige Nockenwelle
rotiert wird, greifen die in 9 gezeigten
Reibungsdrehmoment-Kurve und axiale Drehmoment-Kurve bezüglich einander
störend
ein. Wenn die Nocke einen Winkel von 120 Grad oder weniger aufweist,
wird hier die Vorspannkraft auf einen Wert festgelegt, der dem Reibungsdrehmoment
entspricht, wenn das axiale Drehmoment einen Spitzenwert erreicht,
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Festlegen der Vorspannkraft. Da der Winkel der Nocke und das
Reibungsdrehmoment, wenn das axiale Drehmoment einen Spitzenwert
erreicht, aufgrund des störenden
Eingreifens der Nocke nicht variieren, kann tatsächlich das Festlegen der Vorspannkraft
lediglich durch eine Drehmomentenkurve für eine Nocke bestimmt werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Nocke einen größeren Winkel als 120 Grad aufweist,
greifen die Drehmomentenkurven aufgrund des störenden Eingreifens der Nocke
bezüglich
einander störend
ein, und die Phasenverschiebung des Winkels der Nocke tritt auf,
wenn das axiale Drehmoment einen Spitzenwert erreicht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Festlegen der Vorspannkraft ist jedoch die Variation des Reibungsdrehmoments
ungefähr
gleich Null, aufgrund der Verschiebung der Spitze des axialen Drehmoments.
In diesem Fall kann ebenso das Festlegen der Vorspannkraft lediglich
durch eine Drehmomentenkurve für
eine Nocke bestimmt werden.
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Eine
Ausgestaltung, wobei der Kontaktdruck zwischen dem Stößel und
dem Basiskreisabschnitt der Nocke nicht unwesentlich ist, wird zum
Beispiel bei solchen wie dem mit einem hydraulischen Hieb-Regler
ausgestatteten Ventilstößel ausgeführt. In
diesem Fall kann das Reibungsdrehmoment in die positive Richtung
durch das Drehmoment oder Drehmoment (Ts) bezüglich der Last versetzt werden, wenn
die Ventile an der Vorrichtung angebracht sind. Ebenso kann das
Verfahren zum Festlegen der Vorspannkraft bestimmt werden.
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Wenn
der Motor eine Anzahl n von Ventilen pro einem Zylinder aufweist,
kann des Weiteren jeder Drehmomentenwert mit den n-Malen multipliziert werden.
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Wie
oben beschrieben ist bei der Ausführungsform 1 die elastische
Einrichtung, welche die Nockenwelle in die vorgerückte Richtung
vorspannt, in der mit Flügeln
ausgestatteten Ventileinstellungs-Steuervorrichtung angeordnet.
Die Vorspannkraft ist so festgelegt, dass sie kleiner als der Spitzenwert
des Reibungsdrehmoments ist und größer als eine Kraft, die dem
Reibungsdrehmoment entspricht, wenn das axiale Drehmoment den Spitzenwert
erreicht. Das Verriegelungselement, das den Rotor an der am meisten
vorgerückten
Position verriegelt, ist in der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
angeordnet. Falls das Einhausungselement nicht mit dem Rotor im
Eingriff ist, unter den Bedingungen, dass der Motor angehalten wird,
ist es auf diese Art möglich, den
obigen Eingriff während
einer Drehung der Nockenwelle beim Anlassen durchzuführen. Auf
diese Art ist es möglich,
eine Verschlechterung der Startcharakteristika des Motors zu verhindern.
Zur gleichen Zeit ist es möglich,
die Vorspannkraft mehr als nötig
festzulegen, ohne die Verschlechterung des Steuercharakteristikums
der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung. Es ist ferner möglich, das
Startcharakteristikum des Motors mit Stabilität sicherzustellen, weil der
mit der am meisten vorgerückten
Position vergleichbare Kontaktabschnitt verlängert wird und das Verriegelungselement
mit dem Rotor, bei der Anzahl von Umdrehungen gerade nachdem ein
Anlassen begonnen wurde, gepaart wird.
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Eine
beträchtliche
Kraft, die durch die Rotation der Nockenwelle erzeugt wird, mit
Ausnahme des Reibungsdrehmoments und des Nockendrehmoments, umfasst
zwei Arten des durch die Rotation der Nockenwelle und durch die
reziproke Bewegung des Stößels erzeugten
Inertial-Trägheitsmoments.
Das erstere Inertial-Trägheitsmoment
der Nockenwelle ist unwesentlich, weil die Nocke in die vorgerückte Richtung
zurückgewiesen
wird, gerade nachdem der Stößel mit
dem Teil hinter dem Oberteil der Nocke in Kontakt gelangt und dann
mit konstanter Geschwindigkeit rotiert. Das letztere Inertial-Trägheitsmoment des
Stößels wird
erzeugt, wenn der Stößel auf
die Bewegung der Nocke nicht reagieren kann, aufgrund der hohen
Umdrehungen der Nockenwelle während der
Hochumdrehungsbedingungen des Motors. Deshalb vernachlässigt die
Erfindung die zwei Arten von Inertial-Trägheitsmoment unter den Bedingungen von äußerst geringen
Umdrehungen und die Erklärung
wird weggelassen.
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Ausführungsform 2
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10 ist
eine Darstellung von Drehmomentenkurven zur Erklärung eines Verfahrens des Festlegens
einer Vorspannkraft von einer vorgerückten Vorspanneinrichtung in
einer Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wie Ausführungsform
2 gemäß der Erfindung.
Komponenten der Ausführungsform
2, die gemeinsam mit den Komponenten der Ausführungsform 1 sind, werden mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine weitere Beschreibung
wird weggelassen. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 10 die
Reibungsdrehmoment-Kurve und das Bezugszeichen 11 bezeichnet
die Nockendrehmoment-Kurve.
In dem Abschnitt, in dem das Nockendrehmoment einen positiven Wert
angibt, erfahren die Ablassnockenwelle und der Rotor eine Kraft
in der zurück
gerückten
Richtung, aufgrund des Nockendrehmoments und des Reibungsdrehmoments, und
der Rotor gelangt mit dem Einhausungselement an der am meisten zurück gerückten Position
in Kontakt. Wenn das Nockendrehmoment ein Nullwert wird und beginnt
einen negativen Wert zu erreichen, erfährt der Rotor die Kraft in
der vorgerückten
Richtung, die eine entgegengesetzte Richtung zu dem Drehmoment ist.
Der Rotor beginnt von der am meisten zurück gerückten Position in die vorgerückte Richtung
zu rotieren, aufgrund der in der vorgerückten Richtung ausgeübten Kraft,
und gelangt mit dem Einhausungselement an der am meisten vorgerückten Position
in einem Abschnitt in Kontakt, in dem das Nockendrehmoment einen
negativen Wert oder weniger erreicht. Der mit der am meisten vorgerückten Position
vergleichbare Abschnitt ist ein Abschnitt, der durch 11d in
der Zeichnung angegeben wird. Wenn der Motor weiter rotiert wird,
wird der Rotor von der am meisten vorgerückten Position in die zurück gerückte Richtung
rotiert.
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Hier,
in dem mit der am meisten vorgerückten
Position vergleichbaren Kontaktabschnitt 11d, wirkt das
Nockendrehmoment in die vorgerückte Richtung
und das Reibungsdrehmoment wirkt in die entgegengesetzte Richtung.
Das Reibungsdrehmoment greift an der am meisten vorgerückten Position störend in
den Kontakt zwischen dem Rotor und dem Einhausungselement ein. Somit
ist bei der Ausführungsform
2 die Vorspanneinrichtung, welche das Reibungsdrehmoment in dem
Kontaktabschnitt 11d ausgleicht, der mit der am meisten
vorgerückten
Position vergleichbar ist, in der Vorrichtung angeordnet. Es ist
ferner möglich,
das Startcharakteristikum des Motors mit Stabilität sicherzustellen,
weil der mit der am meisten vorgerückten Position vergleichbare Kontaktabschnitt 11d verlängert ist,
und das Verriegelungselement verlässlich mit dem Rotor gepaart wird.
Da die Vorspanneinrichtung zumindest die Arbeit des Reibungsdrehmoments
in dem Kontaktabschnitt 11d ausgleichen muss, ist deshalb
die Vorspannkraft auf einen Wert (Bereich X3) festgelegt, der größer als
ein Wert ist, der dem Reibungsdrehmoment entspricht, wenn das Nockendrehmoment einen
Spitzenwert erreicht. Des Weiteren wird, wenn die Vorspannkraft übergroß ist, das
Steuercharakteristikum der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung schlechter. Auf diese
Art wird das Maximum der Vorspannkraft auf den Spitzenwert (Bereich
X3) des Reibungsdrehmoments festgelegt. Folglich ist es möglich den
mit der am meisten vorgerückten
Position vergleichbaren Kontaktbereich zu verlängern, und das Verriegelungselement
mit dem Rotor an der am meisten vorgerückten Position zu paaren.
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Wie
oben beschrieben ist gemäß der Ausführungsform
2 die elastische Einrichtung, welche die Nockenwelle in die vorgerückte Richtung
vorspannt, in der mit Flügeln
ausgestatteten Ventileinstellungs-Steuervorrichtung angeordnet.
Die Vorspannkraft ist so festgelegt, dass sie kleiner als der Spitzenwert
des Reibungsdrehmoments ist und größer als eine Kraft ist, die
dem Reibungsdrehmoment entspricht, wenn das axiale Drehmoment den
Spitzenwert erreicht. Das den Rotor an der am meisten vorgerückten Position
verriegelnde Verriegelungselement ist in der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung angeordnet.
Auf diese Art ist es möglich
die Vorspannkraft mehr als notwendig festzulegen, ohne die Verschlechterung
des Steuercharakteristikums der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung.
Es ist ferner möglich,
das Startcharakteristikum des Motors mit Stabilität sicherzustellen,
weil der mit der am meisten vorgerückten Position vergleichbare
Kontaktabschnitt verlängert
ist, und das Verriegelungselement mit dem Rotor bei der Anzahl von
Umdrehungen, gerade nach dem das Anlassen gestartet wird, gepaart wird.
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Ausführungsform 3
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11 zeigt
ein fokussiertes Bild von Nocken, die an einer Nockenwelle angebracht
sind, an welcher eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wie Ausführungsform
3 gemäß der Erfindung
angebracht ist. In der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 7, 71 beziehungsweise 72 drei
Nocken. Die Anzahl der Zylinder, die zur Steuerung pro einer Nockenwelle
als Ziel gesetzt wurde, beträgt
drei oder weniger. Wenn die Anzahl der Zylinder, die zur Steuerung
pro einer Nockenwelle als Ziel gesetzt wurde, drei oder weniger
beträgt und
jede Nocke einen Winkel von 120 Grad oder weniger aufweist, ist
somit eine Überlappung
bei der Nocke nicht vorhanden. Deshalb ist die Berücksichtigung
von einer Nocke für das
Festlegen der Vorspannkraft gut genug.
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Ausführungsform 4
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12 zeigt
ein fokussiertes Bild von Nocken, die an einer Nockenwelle angebracht
sind, an welcher eine Ventileinstellungs-Steuervorrichtung wie Ausführungsform
4 gemäß der Erfindung
angebracht ist. In der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen 7, 71, 72, 73, 74 beziehungsweise
75 Nocken. Die Anzahl der Zylinder, die zur Steuerung pro einer
Nockenwelle als Ziel gesetzt wurde, beträgt sechs. Wenn die Anzahl der
Zylinder, die zur Steuerung pro einer Nockenwelle als Ziel gesetzt
wurde, sechs oder weniger beträgt
und jede Nocke einen Winkel von 120 Grad oder weniger aufweist,
ist somit eine Überlappung
bei der Nocke nicht vorhanden. Deshalb ist die Berücksichtigung
von einer Nocke für das
Festlegen der Vorspannkraft gut genug.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
oben beschrieben, ist es bei der Ventileinstellungs-Steuervorrichtung
gemäß der Erfindung, falls
eine Einhausung nicht mit einem Rotor unter den Bedingungen in Eingriff
ist, dass ein Motor angehalten ist, möglich, den obigen Eingriff
an der am meisten vorgerückten
Position während
einer Drehung der Nockenwelle beim Anlassen durchzuführen. Auf diese
Art ist es möglich,
eine Verschlechterung der Startcharakteristika des Motors zu verhindern. Gleichzeitig
ist es möglich,
Reaktionsgeschwindigkeitsdifferentiale zu verhindern, die durch
die Vorspanneinrichtung, welche die Nockenwelle in die vorgerückte Richtung
vorspannt, bei der herkömmlichen Vorrichtung
auftreten, und den Motor mit Stabilität zu starten. Da es möglich ist
die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung in Abhängigkeit von dem Reibungsdrehmoment,
Nockendrehmoment oder axialen Drehmoment für jede Nocke zu bestimmen,
weist die Vorrichtung eine Vielseitigkeit bezüglich verschiedener Motoren
auf, bei denen die Anzahl von Zylindern, die zur Steuerung pro einer
Nockenwelle als Ziel gesetzt wurde, drei bis sechs beträgt.