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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung zum
Steuern einer Öffnungs- und Schließtaktung
von Ventilen von Verbrennungsmotoren für einen Fahrzeugmotor oder Ähnliches.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung ist bekannt, die nach Bedarf
eine Öffnungs-
und Schließtaktung
eines Ventils justiert und optimale Fahrbedingungen durch einen
Versatz einer Relativrotationsphase zwischen einem Rotationselement der
Antriebsseite, das sich synchron zu einer Kurbelwelle dreht, und
einem Rotationselement der angetriebenen Seite, das sich synchron
zu einer Nockenwelle dreht, erzielt. Eine bekannte Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
ist in der
JP 2002-097912
A (siehe Seiten 2-3,
2-
5)
offenbart.
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Die
offenbarte Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung enthält ein Gehäuse, einen
Rotor und einen Schieber. Das Gehäuse dreht sich synchron mit
der Kurbelwelle, der Rotor ist relativ drehbar in Eingriff mit dem
Gehäuse
zum Bilden einer Fluiddruckkammer zwischen dem Gehäuse und
dem Rotor und synchron mit der Nockenwelle drehbar, und der Schieber ist
am Gehäuse
oder am Rotor vorgesehen zum Abteilen der Fluiddruckkammer in eine
Kammer nacheilenden Winkels und eine Kammer vorauseilenden Winkels.
Die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung enthält weiter einen ersten Durchlass
zum Betreiben einer Relativrotationsphase zwischen dem Gehäuse und
dem Rotor innerhalb eines Bereichs von einer Phase am weitesten
nacheilenden Winkels zu einer Phase am weitesten vorauseilenden
Winkels, ein Arretierelement zum Arretieren der Relativrotationsphase
in einer Zwischenphase innerhalb eines Bereichs von der Phase am
weitesten nacheilenden Winkels zu der Phase am weitesten vorauseilenden Winkels,
eine Feder zum Betätigen
des Arretierelements in einer Arretierrichtung und einen Relativrotationssteuermechanismus,
der einen Arretierfluiddurchlass enthält, zum Betätigen des Arretierelements
in einer Freigaberichtung gegen einen vorbelastende Kraft der Feder.
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Gemäß dieser
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des
Motors erhöht
wird, auf Grund einer Zentrifugalkraft, die auf das Arretierelement
aufgebracht wird, das Arretierelement gegen eine vorbelastende Kraft der
Feder gelöst.
Im Hinblick auf die obenstehenden Überlegungen, damit das Arretierelement
weniger wahrscheinlich durch die Zentrifugalkraft auf Grund einer
Rotation des Motors hervorgerufen entriegelt wird, führt die
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung, wenn die Relativrotationsphase
zwischen dem Gehäuse
und dem Rotor in einer vorbestimmten Zwischenphase arretiert ist,
Fluid in entweder die Kammer nacheilenden Winkels oder die Kammer
vorauseilenden Winkels zu und lässt
Fluid aus der anderen Kammer aus den Kammern nacheilenden Winkels und
vorauseilenden Winkels ab, und somit erzeugt das Arretierelement
eine Reibwiderstandskraft (d.h. einen Widerstand in der Freigaberichtung).
Entsprechend wird mit der Konstruktion der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung,
die in der
JP 2002-097912
A offenbart ist, eine vorbelastende Kraft in einer einzigen
Richtung auf den Schieber aufgebracht, da ein Fluiddruck der einen
Kammer aus den Kammern nacheilenden Winkels und vorauseilenden Winkels auf
den Schieber aufgebracht wird. Folglich werden in einem Zustand,
in dem die Relativrotationsphase arretiert ist, das Arretierelement
und eine dazu passende Wandoberfläche relativ gedrückt und
eine Reibung dazwischen wird erhöht.
Entsprechend wird die Widerstandskraft erhöht und es ist daher weniger wahrscheinlich,
dass sich das Arretierelement in einer Zentrifugalrichtung verschiebt.
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Gemäß der in
der
JP 2002-097912
A offenbarten Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung wird zum
Verhindern, dass das Arretierelement entriegelt wird, der Fluiddruck
notwendiger Weise in die eine Kammer aus den Kammern nacheilenden
Winkels und vorauseilenden Winkels zugeführt. Da jedoch der Fluiddruck
mittels einer Pumpe bereitgestellt wird, die durch eine Abtriebskraft
eines Motors aktiviert wird, kann unmittelbar nach einem Anlassen
eines Motors der Fluiddruck von der Pumpe nicht eine aus der Kammer
nacheilenden Winkels und der Kammer vorauseilenden Winkels erreichen,
so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
einen ausreichenden Fluiddruck an die eine aus den Kammern nacheilenden Winkels
und vorauseilenden Winkels zuführt.
Daher wird die Zentrifugalkraft auf das Arretierelement aufgebracht,
ehe die Reibkraft zwischen dem Arretierelement und der dazu passenden
Wandoberfläche
erhöht
ist, wenn eine Steuerung zum raschen Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit
des Motors unmittelbar nach dem Anlassen des Motors durchgeführt wird,
da der Fluiddruck noch nicht ausreichend in die eine Kammer aus
den Kammern nacheilenden Winkels und vorauseilenden Winkels zugeführt ist,
und dadurch kann das Arretierelement möglicherweise ohne Schwierigkeit
entriegelt werden.
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Es
besteht somit ein Bedarf für
eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung, die selbst in einem Zustand,
in dem der ausreichende Fluiddruck noch nicht der Ventiltaktungssteuerungseinrichtung
unmittelbar nach dem Motorstart zugeführt ist, verhindert, dass der
Arretiermechanismus in einem Freigabezustand auf Grund der Zentrifugalkraft,
die durch eine Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit des Motors hervorgerufen
ist, ist.
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Darstellung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
zum Steuern einer Öffnungs-
und Schließtaktung
eines Ventils eines Verbrennungsmotors ein Rotationselement der
Antriebsseite, das synchron zu einer Kurbelwelle gedreht wird, ein
Rotationselement der angetriebenen Seite, das koaxial zu dem Rotationselement
der Antriebsseite vorgesehen ist und synchron zu einer Nockenwelle
gedreht wird, eine Fluiddruckkammer, die an zumindest einem aus
dem Rotationselement der Antriebsseite und dem Rotationselement
der angetriebenen Seite geformt ist, wobei die Fluiddruckkammer
in eine Kammer vorauseilenden Winkels und eine Kammer nacheilenden
Winkels geteilt ist, eine Phasensteuerungsvorrichtung, die die Zufuhr
und Abgabe eines Arbeitsfluids relativ zu einer der Kammern oder
beiden Kammern vorauseilenden Winkels und nacheilenden Winkels steuert, zum
Verschieben einer Relativrotationsphase zwischen dem Rotationselement
der Antriebsseite und dem Rotationselement der angetriebenen Seite,
einen Arretiermechanismus, der ein bewegliches Element hat, das
in einer Radialrichtung des Rotationselements der Antriebsseite
und des Rotationselements der angetriebenen Seite bewegbar ist,
wobei der Arretiermechanismus in einem Arretierzustand zum Begrenzen
eines Verschiebens der Relativrotationsphase ist, wenn das bewegbare
Element sich in der Radialrichtung nach innen bewegt, und der Arretiermechanismus
in einem nicht arretierenden Zustand zum Ermöglichen des Verschiebens der
Relativrotationsphase ist, wenn das bewegbare Element sich in der
Radialrichtung nach außen
bewegt, ein Beurteilungsmittel zum Beurteilen eines Zufuhrzustands
des Arbeitsfluids relativ zu der Fluiddruckkammer und ein Steuermittel
zum Steuern, nachdem der Verbrennungsmotor angelassen ist, einer
Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle auf weniger als eine vorgegebene
Rotationsgeschwindigkeit oder gleich zu einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit,
bis das Beurteilungsmittel beurteilt, dass das Arbeitsfluid in die
Fluiddruckkammer zugeführt
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einem Zustand, in dem noch nicht ausreichend Druck des
Arbeitsfluids relativ zu der Fluiddruckkammer unmittelbar nach dem
Anlassen eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
eine Zunahme der Zentrifugalkraft, die auf das bewegbare Element
des Arretiermechanismus auf Grund einer Rotation des Rotationselements
der Antriebsseite und der Rotation des Rotationselements der angetriebenen
Seite aufgebracht wird, verhindern. Daher kann die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
verhindern, dass der Arretiermechanismus in dem Freigabezustand
auf Grund der Zentrifugalkraft ist. Entsprechend kann eine Zuverlässigkeit
eines Begrenzens der Verschiebung der Relativrotationsphase durch
den Arretiermechanismus zum Zeitpunkt des Anlassens des Verbrennungsmotors
verbessert werden und das Anlassverhalten des Verbrennungsmotors
kann verbessert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorhergehenden und zusätzliche
Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen zu sehen ist, deutlicher, wobei:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung ist,
die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Relativrotationsphase in
einer Arretierphase ist und ein Arretiermechanismus in einem Arretierzustand
ist, wobei die Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus 1 genommen
ist;
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3 eine
Querschnittsansicht der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung ist,
die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Relativrotationsphase in
der Arretierphase ist und ein Arretiermechanismus in einem nicht
arretierten Zustand ist, wobei die Querschnittsansicht entlang der
Linie III-III aus 1 genommen ist;
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4 eine
Querschnittsansicht der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung ist,
die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Relativrotationsphase
in einer Phase am weitesten vorauseilenden Winkels ist, wobei die
Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV aus 1 genommen
ist;
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5 eine
Querschnittsansicht der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung ist,
die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Relativrotationsphase
in einer Phase am weitesten nacheilenden Winkels ist, wobei die
Querschnittsansicht entlang der Linie V-V aus 1 genommen
ist;
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6 eine
Ansicht zum Erklären
einer Beziehung zwischen einem Hubgrad einer Spule und Betriebszuständen eines
Steuerventils gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 ein
Blockdiagramm ist, das eine elektrische Verbindungsstruktur einer
Steuereinheit gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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8 ein
Ablaufdiagramm ist, das eine Betriebssteuerung der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
nach dem Anlassen eines Motors veranschaulicht;
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9 ein
Taktungsdiagramm ist, das Variationen einer Oszillation eines Verschiebens
der Relativrotationsphase der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
zeigt;
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10 ein
Taktungsdiagramm ist, das eine Beziehung zwischen einem Druck eines
Arbeitsfluids und einer Rotationsgeschwindigkeit einer Kurbelwelle
der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung veranschaulicht;
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11 ein
Beispiel einer Temperaturkorrekturfaktortabelle ist, die auf eine
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden
Erfindung angewendet wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden anschließend unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen erklärt.
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Wie
es in 1-3 dargestellt ist, enthält eine
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung einen äußeren Rotor 2 (d.h.
ein Rotationselement der Antriebsseite) und einen inneren Rotor 1 (d.h.
ein Rotationselement der angetriebenen Seite). Der äußere Rotor 2 dreht
sich synchron zu einer Kurbelwelle eines Motors (nicht dargestellt),
und der innere Rotor 1 ist koaxial zu dem äußeren Rotor 2 vorgesehen
und dreht sich synchron zu einer Nockenwelle 3.
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Der
innere Rotor 1 ist integral an einem Endbereich der Nockenwelle 3 montiert,
die eine Rotationswelle eines Nockens zum Steuern einer Öffnungs-
und Schließtaktung
eines Einlassventils und eines Auslassventils des Motors bildet.
Die Nockenwelle 3 ist drehbar an einem Zylinderkopf eines
Motors montiert.
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Relativ
zu dem inneren Rotor 1 ist der äußere Rotor 2 extern
angebracht, und relativ innerhalb eines vorbestimmten Relativrotationsphasenbereichs drehbar.
Der äußere Rotor 2 ist
integral an einer Seite, an der die Nockenwelle 3 angeschlossen
ist, mit einer Rückplatte 23 versehen
und ist integral an der anderen Seite mit einer Frontplatte 22 versehen.
Ferner ist der äußere Rotor 2 integral
an einem äußeren Umfang
mit einem Zahnriemenrad 20 versehen. Ein Übertragungselement 24,
wie z.B. eine Zahnkette, ein Zahnriemen oder Ähnliches, wird über das
Zahnriemenrad 20 und einen Zahnkranz, der an der Kurbelwelle
des Motors montiert ist, geführt.
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Wenn
die Kurbelwelle des Motors gedreht wird, wird eine Rotationskraft
an das Zahnriemenrad 20 durch das Übertragungselement 24 übertragen, dann
dreht sich der äußere Rotor 2 in
einer Rotationsrichtung S, wie es in 2 dargestellt
ist. Folglich dreht sich der innere Rotor 1 in der Rotationsrichtung S,
dann dreht sich die Nockenwelle 3 und dann drückt der
an der Nockenwelle 3 vorgesehene Nocken das Einlassventil
oder das Abgabeventil des Motors nach unten zum Öffnen des Ventils.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, ist der äußere Rotor 2 mit einer
Mehrzahl von vorspringenden Bereichen 4 entlang einer Rotationsrichtung
so angeordnet, dass sie von einander getrennt sind. Jeder vorspringende
Bereich 4 (d.h. ein Schuh) steht in einer Radialrichtung
vor. Zwischen jeweils benachbarten vorspringenden Bereichen 4 des äußeren Rotors 2 ist
eine Fluiddruckkammer 40, die durch den äußeren Rotor 2 und
den inneren Rotor 1 definiert ist, vorgesehen. Gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung sind vier Fluiddruckkammern 40 vorgesehen.
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Der
innere Rotor 1 ist an einem Teil eines äußeren Umfangsbereichs, der
auf die Fluiddruckkammer 40 gerichtet ist, mit einer Schiebernut 41 geformt.
Ein Schieber 5, der die Fluiddruckkammer 40 in
einer Relativrotationsrichtung in eine Kammer 43 vorauseilenden
Winkels und eine Kammer 42 nacheilenden Winkels trennt
(in einer Richtung der Pfeile S1 und S2 in 2), ist
verschiebbar in die Schiebernut 41 in einer Radialrichtung
eingesetzt. Wie es in 1 gezeigt ist, ist der Schieber
in Richtung einer inneren Wandoberfläche w der Fluiddruckkammer 40 durch
eine Feder 51 vorbelastet, die an einer Seite eines Innendurchmessers
des Schiebers 5 vorgesehen ist.
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Die
Kammer 43 vorauseilenden Winkels der Fluiddruckkammer 40 steht
in Verbindung mit einem Durchlass 11 vorauseilenden Winkels,
der in dem inneren Rotor 1 geformt ist, die Kammer 42 nacheilenden
Winkels steht in Verbindung mit einem Durchlass 10 nacheilenden
Winkels, der in dem inneren Rotor 1 geformt ist, und sowohl
der Durchlass 10 nacheilenden Winkels als auch der Durchlass 11 vorauseilenden
Winkels sind mit einem Fluiddruckkreis 7 verbunden. Durch
Zuführen
oder Abführen
des Arbeitsfluids durch den Fluiddruckkreis 7 relativ zu
einer oder beiden aus der Kammer 43 vorauseilenden Winkels
und der Kammer 42 nacheilenden Winkels wird eine vorbelastende
Kraft erzeugt. Die vorbelastende Kraft verschiebt eine Relativrotationsphase
zwischen dem inneren Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 innerhalb eines
Bereichs von einer am weitesten vorauseilenden Phase zu einer am
weitesten nacheilenden Phase oder hält die Relativ rotationsphase
zwischen dem inneren Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 auf
einer vorgegebenen Phase.
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Wie
es in 1 dargestellt ist, ist zwischen dem inneren Rotor 1 und
der Frontplatte 22 des äußeren Rotors 2 eine
Torsionsfeder 27, die als ein Vorbelastungsmechanismus
dient, vorgesehen, die die Relativrotationsphase zwischen dem inneren
Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 in
der Richtung vorauseilenden Winkels vorbelastet. Insbesondere bringt
die Torsionsfeder 27 ein Drehmoment auf, das den inneren
Rotor 1 und den äußeren Rotor 2 normal
in einer Richtung vorbelastet, in der der Schieber 5 in
der Richtung vorauseilenden Winkels verschoben wird (einer Richtung
S2 in 2).
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Ferner
ist zwischen dem inneren Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 der
Arretiermechanismus 6 vorgesehen, der die Relativrotation
des inneren Rotors 1 und des äußeren Rotors 2 in
einem Zustand begrenzt, in dem die Relativrotationsphase in einer vorbestimmten
Arretierphase ist (einer in 2 dargestellten
Phase), die zwischen die Phase am weitesten vorauseilenden Winkels
und die Phase am weitesten nacheilenden Winkels gesetzt ist. Der
Arretiermechanismus 6 enthält einen Arretierbereich 6A nacheilenden
Winkels und einen Arretierbereich 6B vorauseilenden Winkels,
die beide am äußeren Rotor 2 vorgesehen
sind. Der Arretiermechanismus 6 enthält weiter eine als Vertiefung
geformte Arretierkammer 62, die an einem Teil des äußeren Umfangsbereichs
des inneren Rotors 1 vorgesehen ist. Die Arretierkammer 62 ist
in Verbindung mit einem Arretierdurchlass 63, der im inneren
Rotor 1 gebildet ist, und der Arretierdurchlass 63 ist
mit dem Fluiddruckkreis 7 verbunden.
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Jeder
aus dem Arretierbereich 6A nacheilenden Winkels und dem
Arretierbereich 6B vorauseilenden Winkels enthält ein Arretierelement 60 und eine
Feder 61. Das Arretierelement 60 wird durch eine
Führungsnut 64 geführt, die
am äußeren Rotor 2 vorgesehen
ist, und ist entlang der Führungsnut 64 in
der Radialrichtung des äußeren Rotors 2 und
des inneren Rotors 1 verschiebbar. Die Feder 61 belastet das
Arretierelement 60 nach innen in der Radialrichtung vor.
In Abhängigkeit
von verschiedenen Anwendungen kann das Arretierelement 60 verschiedene Gestalten
einnehmen, wie z.B. eine Plattengestalt und eine Stiftgestalt. Entsprechend
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellt das Arretierelement 60 ein
bewegbares Element dar. Man ist jedoch nicht auf eine Struktur beschränkt, bei der
das bewegbare Element selbst von entweder dem inneren Rotor 1 oder
dem äußeren Rotor 2 vorsteht
oder zurückgezogen
ist zu dem anderen aus dem inneren Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2.
Alternativ oder zusätzlich
kann ein Bauteil, das in der Radialrichtung in dem inneren Rotor 1 oder
dem äußeren Rotor 2 in
Verbindung mit dem Arretierelement 60 bewegbar ist, als
das bewegbare Element eingesetzt werden. Ferner ist man nicht darauf
beschränkt,
dass sich das bewegbare Element in der Radialrichtung bewegt, und
ein Bewegungsweg des bewegbaren Elements muss nicht unbedingt die
Radialrichtung sein. Es ist möglich,
solange das bewegbare Element gestaltet ist, sich in der Radialrichtung
des Rotationselements der Antriebsseite und des Rotationselements
der angetriebenen Seite als Ergebnis zu bewegen.
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Der
Arretierbereich 6A nacheilenden Winkels verhindert, dass
sich der innere Rotor 1 relativ in der Richtung nacheilenden
Winkels relativ zu dem äußeren Rotor 2 bewegt,
indem das Arretierelement 60 nach innen in der Radialrichtung
betätigt
wird und in die Arretierkammer 62 vorstehend gemacht wird. Im
Gegensatz dazu verhindert der Arretierbereich 6B vorauseilenden
Winkels, dass sich der innere Rotor 1 relativ in der Richtung
vorauseilenden Winkels relativ zu dem äußeren Rotor 2 bewegt,
indem das Arretierelement 60 nach innen in der Radialrichtung
betätigt wird
und in die Arretierkammer 62 vorstehend gemacht wird. Insbesondere
wird durch vorstehen Lassen von einem aus dem Arretierbereich 6A nacheilenden
Winkels und dem Arretierbereich 6B vorauseilenden Winkels
in die Arretierkammer 62 ein Verschieben der Relativrotationsphase
in eine aus der Richtung nacheilenden Winkels und der Richtung vorauseilenden
Winkels begrenzt, und das Verschieben der Relativrotationsphase
in die andere Richtung aus der Richtung nacheilenden Winkels und
der Richtung vorauseilenden Winkels ist erlaubt. Der Vorgang des vorstehen
Lassens des Arretierelements 60 in die Arretierkammer 62 wird
durchgeführt
durch eine vorbelastende Kraft der Feder 61 in einem Ablasszustand, in
dem das Arbeitsfluid nicht in die Arretierkammer 62 zugeführt wird.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, wird in einem Zustand, in dem
das Arretierelement 60 des Arretierbereichs 6A nacheilenden
Winkels und das Arretierelement 60 des Arretierbereichs 6B vorauseilenden Winkels
nach innen in der Radialrichtung betätigt sind und in die Arretierkammer 62 vorstehen,
ein Arretierzustand erzielt zum Begrenzen des Verschiebens der Relativrotationsphase
zwischen dem inneren Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 an der
vorbestimmten Arretierphase, die zwischen die Phase am weitesten
vorauseilenden Winkels und die Phase am weitesten nacheilenden Winkels
gesetzt ist. Im Hinblick auf eine Ventilöffnungs- und -schließtaktung
des Motors ist die Arretierphase gesetzt zum Erzielen eines gleichmäßigen Anlassverhaltens
des Motors, und der Arretiermechanismus 6 ist gestaltet
zum Erzielen des Arretierzustands, bei dem die Relativrotationsphase
in der Arretierphase begrenzt ist durch Ankurbeln für das Anlassen
des Motors.
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Das
Arretierelement 60 wird aus der Arretierkammer 62 durch
Zuführen
des Arbeitsfluids in die Arretierkammer 62 durch den Arretierdurchlass 63 zurückgezogen.
Insbesondere wird, wenn die Arretierkammer 62 mit dem Arbeitsfluid
befüllt
ist, auf Grund eines Drucks des Arbeitsfluids in der Arretierkammer 62 eine
vorbelastende Kraft, die in einer Richtung aufgebracht wird, in
der das Arretierelement 60 in dem äußeren Rotor 2 aufgenommen
wird (einer Richtung, in der das Arretierelement 60 aus der
Arretierkammer 62 zurückgezogen
wird), erzeugt. In einem Zustand, in dem die vorbelastende Kraft,
die durch den Druck des Arbeitsfluids erzeugt wird, größer wird
als die vorbelastende Kraft der Feder 61, die in einer
Richtung aufgebracht wird, in der das Arretierelement 60 in
die Arretierkammer 62 vorsteht, wird das Arretierelement
nach außen
in der Radialrichtung betätigt
und aus der Arretierkammer 62 zurückgezogen, wie es in 3 dargestellt
ist. Entsprechend erzielt der Arretiermechanismus 6 einen Freigabezustand,
der das Verschieben der Relativrotationsphase zwischen dem inneren
Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 ermöglicht.
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Der
Fluiddruckkreis 7 enthält
eine Ölpumpe 70,
ein Steuerventil 76 und eine Ölwanne 75. Die Ölpumpe 70 führt das
Arbeitsfluid relativ zu dem Steuerventil 76 durch eine
Antriebskraft des Motors zu, das Steuerventil 76 steuert
die Zufuhr und Abgabe des Arbeitsfluids an einer Mehrzahl von Öffnungen durch
eine Steuerung der Steuereinheit 9 (d.h. einer ECU: Electric
Control Unit), und die Ölwanne 75 speichert
in ihr das Arbeitsfluid. Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird ein Ventil mit elektromagnetischer
Spule als das Steuerventil 76 verwendet, das eine Spule 76b gegen
eine Feder 76g durch Energetisierung von der Steuereinheit 9 an
ein Solenoid 76a verschiebt.
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Eine
erste Öffnung 76c des
Steuerventils 76 ist mit dem Durchlass 11 vorauseilenden
Winkels, der in Verbindung mit der Kammer 43 vorauseilenden Winkels
ist, verbunden, eine zweite Öffnung 76d des Steuerventils 76 ist
mit dem Durchlass 10 nacheilenden Winkels, der mit der
Kammer 42 nacheilenden Winkels in Verbindung ist, verbunden,
und eine dritte Öffnung 76e des
Steuerventils 76 ist mit dem Arretierdurchlass 63 verbunden,
der in Verbindung mit der Arretierkammer 62 ist. Ferner
ist eine Ablassöffnung 76f des
Steuerventils 76 in Verbindung mit der Ölwanne 75.
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Durch
die Steuerung der Steuereinheit 9 steuert das Steuerventil 76 durch
den Durchlass 11 vorauseilenden Winkels und den Durchlass 10 nacheilenden
Winkels die Zufuhr und Abgabe des Arbeitsfluids in Bezug auf eine
Kammer oder beide Kammern aus der Kammer 43 vorauseilenden
Winkels und der Kammer 42 nacheilenden Winkels und variiert
die Relativposition des Schiebers 5 in der Fluiddruckkammer 40 und
steuert dabei den Versatz der Relativrotationsphase zwischen dem äußeren Rotor 2 und
dem inneren Rotor 1 innerhalb des Bereichs von der Phase
am weitesten vorauseilenden Winkels (einer Phase, in der ein Volumen
der Kammer 43 vorauseilenden Winkels maximiert ist), wie
sie in 4 dargestellt ist, zur Phase am weitesten nacheilenden Winkels
(einer Phase, in der ein Volumen der Kammer 42 nacheilenden
Winkels maximiert ist), wie sie in 5 dargestellt
ist. Entsprechend stellen das Steuerventil 76 und die Steuereinheit 9 zum
Steuern des Steuerventils 76 beide eine Phasensteuerungsvorrichtung 71 gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar.
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Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dient das Steuerventil 76 auch
als eine Arretiersteuerungsvorrichtung, die einen Ablauf zum Variieren
einer Position des Arretiermechanismus 6 zwischen dem Arretierzustand
und dem nicht arretierten Zustand steuert. Insbesondere steuert durch
die Steuerung der Steuereinheit 9 das Steuerventil 76 die
Zufuhr und Abgabe des Arbeitsfluids relativ zur Arretierkammer 62 durch
den Arretierdurchlass 63 und steuert den Vorgang des Vorspringens und
Zurückziehens
des Arretierelements 60 relativ zu der Arretierkammer 62.
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Wie
es in 6 dargestellt ist, steuert durch die Steuerung
einer von der Steuereinheit 9 an das Solenoid 76a zugeführten Menge
Elektrizität
das Steuerventil 76 des Fluiddruckkreises 7 ein
Maß eines
Hubs der Spule 76b und variiert eine Spulenposition von
der Position W1 zur Position W5 und schaltet dabei Vorgänge der
Zufuhr, Abgabe (Ablass) und des Stoppens (Schließen) des Arbeitsfluids relativ
zu der Kammer 43 vorauseilenden Winkels, der Kammer 42 nacheilenden
Winkels und der Arretierkammer 62. Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird eine Steuerung für
die Menge Elektrizität,
die dem Solenoid 76a zugeführt wird, durch Variieren eines
Lastwerts (%) des Stroms für die
Zufuhr an den Solenoid 76e durchgeführt. Das Maß des Hubs der Spule 76b ist
proportional zu der an den Solenoid 76e zugeführten Menge
Elektrizität (zu
dem Lastwert des Stroms). Steuervorgänge des Steuerventils 76 an
jeder vorbestimmten Spulenposition werden unter Bezug auf 6 erklärt. Der
Steuervorgang ist jedoch nicht beschränkt auf das unten Beschriebene
und Variationen und Änderungen
können
durch Andere vorgenommen werden.
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In
einem Zustand, in dem die Spulenposition an der Position W1 ist,
führt das
Steuerventil 76 das Arbeitsfluid in die Arretierkammer 62 zu
und bringt den Arretiermechanismus 6 in den nicht arretierten Zustand.
Ferner führt
das Steuerventil 76 einen Verschiebevorgang der Richtung
nacheilenden Winkels zum Verschieben der Relativrotationsphase zwischen
dem äußeren Rotor 2 und
dem inneren Rotor 1 in einer Richtung S1 nacheilenden Winkels
durch, indem das Arbeitsfluid in die Kammer 42 nacheilenden
Winkels zugeführt
wird, während
es aus der Kammer 43 vorauseilenden Winkels abgelassen wird.
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In
einem Zustand, in dem die Spulenposition in der Position W2 ist,
stoppt das Steuerventil 76 die Zufuhr und Abgabe des Arbeitsfluids
relativ zu sowohl der Kammer 43 vorauseilenden Winkels
als auch der Kammer 42 nacheilenden Winkels (schließt die erste Öffnung 76c und
die zweite Öffnung 76d) und
führt einen
Phasenhaltevorgang zum Halten der Relativrotationsphase zwischen
dem äußeren Rotor 2 und
dem inneren Rotor 1 zu einer gegebenen Zeit in einer gegebenen
Position durch.
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In
einem Zustand, in dem die Spulenposition in der Position W3 ist,
führt das
Steuerventil 76 das Arbeitsfluid in die Arretierkammer 62 zu
und bringt den Arretiermechanismus in den nicht arretierten Zustand.
Ferner führt
durch Zuführen
des Arbeitsfluids in die Kammer 43 vorauseilenden Winkels
und gleichzeitiges Abführen
des Arbeitsfluids aus der Kammer 42 nacheilenden Winkels
das Steuerventil 76 einen Verschiebevorgang zum Verschieben
der Relativrotationsphase zwischen dem äußeren Rotor 2 und
dem inneren Rotor 1 in einer Richtung S2 vorauseilenden
Winkels durch.
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In
einem Zustand, in dem die Spulenposition in der Position W4 ist,
lässt das
Steuerventil 76 das Arbeitsfluid aus der Arretierkammer 62 ab,
und wenn die Relativrotationsphase die Arretierphase wird, bringt
das Steuerventil 76 den Arretiermechanismus 6 in
eine arretierbare Position. Ferner führt das Steuerventil 76 das
Arbeitsfluid in die Kammer 43 vorauseilenden Winkels zu,
während
es das Arbeitsfluid aus der Kammer 42 nacheilenden Winkels
abführt.
Dadurch führt
das Steuerventil 76, wenn die Relativrotationsphase in
der Arretierphase ist, einen Vorbelastungsvorgang vorauseilenden
Winkels zum Vorbelasten der Relativrotationsphase in die Richtung
S2 vorauseilenden Winkels in einem Zustand, in dem der Arretiermechanismus 6 in
dem Arretierzustand ist, durch. Bis ein Aufwärmvorgang des Motors abgeschlossen
ist, wird der vorher beschriebene Betrieb durchgeführt, indem
eine Reibkraft zwischen dem Arretierelement 60 und einer
Seitenwandoberfläche
der Arretierkammer 62 des Arretiermechanismus 6 erhöht wird,
um zu verhindern, dass der Arretiermechanismus 6 im nicht
arretierten Zustand auf Grund eines Zurückziehens des Arretierelements 60 aus
der Arretierkammer 62 auf Grund der Zentrifugalkraft ist.
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In
einem Zustand, in dem die Spulenposition in der Position W5 ist,
wird ein Ablassvorgang durchgeführt
zum Herstellen eines Zustands, in dem das Arbeitsfluid der Kammer 43 vorauseilenden
Winkels, der Kammer 42 nacheilenden Winkels und der Arretierkammer 62 zur Ölwanne abgegeben
werden kann. Auf Grund dieses Vorgangs stehen die erste Öffnung 76c,
die zweite Öffnung 76d und
die dritte Öffnung 76e des
Steuerventils 76 alle mit der Ablassöffnung 76f in Verbindung.
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Wie
es in 7 dargestellt ist, enthält die Steuereinheit 9 eine
zentrale Verarbeitungseinheit 91 (d.h. eine CPU) zur Berechnung,
einen Speicher 92 zum Speichern von vorbestimmten Programmen, Datentafeln
oder Ähnlichem,
und eine Eingabe/Ausgabe Schnittstelle 93 (Input/Output
Interface). Die Steuereinheit 9 empfängt Signale, die durch verschiedene
Sensoren, wie z.B. einen Nockenwinkelsensor 101 zum Erfassen
einer Nockenwellenphase, einen Kühlmitteltemperatursensor 103 zum
Erfassen einer Kühlwassertemperatur
des Motors (d.h. Kühlfluid),
einen Fluidtemperatursensor 104 zum Erfassen einer Temperatur
des Arbeitsfluids, einen Rotationsgeschwindigkeitssensor 105 zum
Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle (d.h. einer Rotationsgeschwindigkeit
des Motors), einen Drosselwinkelsensor 106 zum Erfassen
eines Drosselklappenwinkels oder Ähnlichem erfasst werden. Auf Grundlage
der durch die verschiedenen Sensoren erfassten Signale erfasst die
Steuereinheit 9 Betriebszustände des Motors. Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellt entweder der Fluidtemperatursensor 104 oder
der Kühlmitteltemperatursensor 105 oder
beide zusammen ein Fluidtemperaturerfassungsmittel 110 dar.
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Die
Steuereinheit ist neben dem Steuerventil 76 mit verschiedenen
Steuervorrichtungen zum Steuern jedes Bauteils des Motors versehen,
wie z.B. mit einer elektronischen Drosselsteuervorrichtung 141 zum
Steuern eines Drosselwinkels des Motors, einer Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung 142 zum Steuern
des Einspritzens von Kraftstoff, einer Zündtaktungssteuervorrichtung 143 zum
Steuern einer Zündtaktung
usw.
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Auf
der Grundlage einer Phase der Nockenwelle 3, die durch
den Nockenwinkelsensor 101 erfasst wird, und einer Phase
der Kurbelwelle, die durch den Kurbelwinkelsensor 102 erfasst
wird, kann die Steuereinheit 9 eine Relativrotationsphase
zwischen dem der Nockenwelle 3 und der Kurbelwelle (d.h.
die Relativrotationsphase zwischen dem inneren Rotor 1 und
dem äußeren Rotor 2 der
Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung) ermitteln. In entsprechender
Weise kann der Versatz der Relativrotationsphase zwischen dem inneren
Rotor 1 und dem äußeren Rotor 2 erhalten
werden. Entsprechend stellen sowohl der Nockenwinkelsensor 101 als
auch der Kurbelwinkelsensor 102 ein Erfassungsmittel 120 für die Relativrotationsphase
gemäß der Erfindung
dar.
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Auf
der Grundlage der Betriebszustände
des Motors, wie z.B. einer Temperatur eines Motorfluids, einer Rotationsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Drosselwinkel usw.,
die durch verschiedene Sensoren erfasst werden, steuert die Steuereinheit 9 die
Elektrizitätsmenge,
die dem Steuerventil 76 zugeführt wird. Dadurch steuert die
Steuereinheit 9 die Zufuhr und Abgabe des Arbeitsfluids
relativ zu der Kammer 43 vorauseilenden Winkels, der Kammer 42 nacheilenden
Winkels und der Arretierkammer 62 durch das Steuerventil 76.
Entsprechend variiert die Steuereinheit 9 nach Bedarf die
Relativrotationsphase zwischen dem inneren Rotor 1 und
dem äußeren Rotor 2 und
Zustände
des Arretiermechanismus 6, so dass sie für die Betriebszustände des
Motors zu diesem Zeitpunkt geeignet sind.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beurteilt die Steuereinheit 9 auf
der Basis der durch den Nockenwinkelsensor 101 und den
Kurbelwinkelsensor 102 (d.h. durch das Relativrotationsphasenerfassungsmittel 120)
erfassten Ergebnisse einen Zufuhrzustand des Arbeitsfluids relativ
zu der Fluiddruckkammer 40. Daher stellt die Steuereinheit 9 ein
Beurteilungsmittel 130 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung dar. Da die Steuereinheit 9 einen Steuerbefehl
relativ zu beispielsweise der elektronischen Drosselsteuervorrichtung 141 ausgibt
und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors (d.h. eine Rotationsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle) steuert, stellt die Steuereinheit 9 ferner
ein Steuermittel 150 gemäß den Ausführungsformen der Erfindung
dar. Alternativ oder zusätzlich kann
zum Begrenzen der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle die Steuereinheit 9 einen
Steuerbefehl an die Zündtaktungssteuerungsvorrichtung 143 zum
Steuern der Zündtaktung
ausgeben. Ferner können
alternativ oder zusätzlich
das Beurteilungsmittel 130 und das Steuermittel 150 in
einer individuellen Steuereinheit sein. Arbeitsweisen der Steuereinheit 9 werden
nachfolgend erklärt.
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Bezug
nehmend auf ein in 8 gezeigtes Ablaufdiagramm wird
eine Ablaufsteuerung der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erklärt,
wobei der Schwerpunkt auf eine Steuerung unmittelbar nach dem Anlassen
des Motors gelegt wird. Die anschließend erklärte Ablaufsteuerung wird hauptsächlich durch
die CPU 91 entsprechend verschiedenen Algorithmen oder Ähnlichem,
die in dem Speicher 92 gespeichert sind, durchgeführt.
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Wenn
der Motor angelassen wird (Schritt S1: JA) führt die Steuereinheit 9 eine
Steuerung zum Begrenzen der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle
(d.h. der Rotationsgeschwindigkeit des Motors) auf weniger als eine
vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit R oder gleich zu einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit
R durch (Schritt S2). Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung führt
die Steuereinheit 9 auf der Basis einer Ausgabe des Rotationsgeschwindigkeitssensors 105 die
vorher beschriebene Steuerung durch Ausgabe eines Steuerbefehls
relativ zu der elektronischen Drosselsteuervorrichtung 141 zum
Begrenzen des Drosselwinkels so, dass die Rotationsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle niedriger als oder gleich zu der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit
R wird, durch. Auf Grund des Kurbelns (cranking) zum Zeitpunkt des
Anlassens des Motors hält
der Arretiermechanismus 6 seine Position im Arretierzustand.
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In
einem Zustand, in dem der Arretiermechanismus 6 in dem
Arretierzustand ist, indem das Arretierelement 60 in die
Arretierkammer 62 vorsteht, ist die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit
R niedriger als eine Rotationsgeschwindigkeit festgelegt, bei der
das Arretierelement 60 nach außen in der Radialrichtung des äußeren Rotors 2 und
des inneren Rotors 1 betätigt wird auf Grund einer Zentrifugalkraft auf
Grund der Rotation des äußeren Rotors 2 und des
inneren Rotors 1, so dass der Arretiermechanismus in den
nicht arretierten Zustand gelangt. Dabei nimmt man an, dass das
Arbeitsfluid nicht in die Kammer 43 vorauseilenden Winkels
oder die Kammer 42 nacheilenden Winkels zugeführt wird.
Insbesondere wird die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit R auf
der Grundlage von beispielsweise einem Gewicht des Arretierelements 60,
der vorbelastenden Kraft der Feder 61 zum Vorbelasten des
Arretierelements 60 in der Radialrichtung nach innen und
einem Reibkoeffizienten zwischen dem Arretierelement 60 und der
Führungsnut 64,
die am äußeren Rotor 2 vorgesehen
ist, festgesetzt. Ein Maximalwert der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit
R ist eine Rotationsgeschwindigkeit, die in einem Zustand festgelegt ist,
in dem die Zentrifugalkraft, die auf das Arretierelement 60 als
Antwort auf eine Rotationsgeschwindigkeit des inneren Rotors 1 und
des äußeren Rotors 2 aufgebracht
wird, und auch in Abhängigkeit
von dem Gewicht des Arretierelements 60, entsprechend der
vorbelastenden Kraft der Feder 61 und einer Reibkraft der
Führungsnut 64 ist.
In der Praxis variiert jedoch auf Grund einer Herstellungsqualität des Arretierelements 60 oder
der Führungsnut 64 oder
auf Grund von Fehlern in den Federlasten der Feder 61 der
Maximalwert der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit R mit jeder
Herstellung. Daher gilt dies solange die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit R
durch ein statistisches Verfahren auf eine höchste Rotationsgeschwindigkeit
gesetzt ist, bei der der Arretiermechanismus 6 nicht in
den nicht arretierten Zustand gelangt, selbst wenn man die vorher
erwähnten Fehler
berücksichtigt.
Beispielsweise wird die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung gut
betätigt,
indem die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit R auf ungefähr 2000
U/min in einem Zustand gesetzt wird, in dem das Gewicht des Arretierelements 60 4,9g
beträgt
und die Last der Feder 61 2,39N ist. Entsprechend kann
die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung verhindern, dass der Arretiermechanismus
auf Grund der Zentrifugalkraft im nicht arretierten Zustand ist, ohne
die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle mehr als nötig zu begrenzen.
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Die
Steuereinheit 9 führt
den Vorbelastungsvorgang des vorauseilenden Winkels durch Variieren der
Spulenposition des Steuerventils 76 in die Position W4
durch und führt
das Arbeitsfluid in die Kammer 43 vorauseilenden Winkels
zu, während
sie das Arbeitsfluid aus der Kammer 42 nacheilenden Winkels ablässt (Schritt
S3). In der Position W4 hält
der Arretiermechanismus 6 seine Position im Arretierzustand, da
das Arbeitsfluid der Arretierkammer 62 ebenfalls abgelassen
ist. Gemäß dem Vorbelastungsvorgang vorauseilenden
Winkels des Steuerventils 76 wird in dem Arretierzustand
des Arretiermechanismus 6, in dem das Arretierelement 60 in
die Arretierkammer 62 vorsteht, wie es in 2 gezeigt
ist, da das Arbeitsfluid nur in die Kammer 42 vorauseilenden
Winkels zugeführt
wird, eine vorbelastende Kraft aufgebracht zum Verschieben der Relativrotationsphase
in der Richtung vorauseilenden Winkels. Dabei wird eine Seitenwandoberfläche des
Arretierelements 60 gegen die Seitenwandoberfläche der
Arretierkammer 62 gedrückt,
so dass eine Reibkraft zwischen ihnen erhöht wird. Daher wird das Arretierelement 60 nicht leicht
aus der Arretierkammer 62 zurückgezogen. Als Folge kann in
einem Zustand, in dem der Vorbelastungsvorgang vorauseilenden Winkels
nach Bedarf durchgeführt
wird, ein unbeabsichtigter nicht arretierter Zustand des Arretiermechanismus 6 auf
Grund einer Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle
verhindert werden. Alternativ oder zusätzlich kann zum Erzielen der
erwähnten
Effekte das Steuerventil 76 einen Vorbelastungsvorgang
nacheilenden Winkels zum Zuführen
des Arbeitsfluids nur in die Kammer 42 nacheilenden Winkels,
während das Arbeitsfluid
aus der Kammer 43 vorauseilenden Winkels und der Arretierkammer 62 abgeführt wird, durchführen.
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Unmittelbar
nach dem Anlassen des Motors kann jedoch der vorher beschriebene
Vorbelastungsvorgang vorauseilenden Winkels nicht richtig durchgeführt werden,
da das Arbeitsfluid von der Ölpumpe 70,
die durch den Motor aktiviert wird, die Kammer 43 vorauseilenden
Winkels noch nicht erreicht hat. Entsprechend führt zum Begrenzen der Rotationsgeschwindigkeit
der Kurbelwelle auf weniger als oder gleich zu der vorbestimmten
Rotationsgeschwindigkeit R (Schritt S2) die Steuereinheit 9 eine
Steuerung wie oben beschrieben durch, bis das Arbeitsfluid von der Ölpumpe 70 in
die Kammer 43 vorauseilenden Winkels zugeführt ist.
Dadurch verhindert die Steuereinrichtung 9, dass der Arretiermechanismus 6 im nicht
arretierten Zustand auf Grund einer Betätigung des Arretierelements 60 in
einer Radialrichtung nach außen,
hervorgerufen durch die Zentrifugalkraft auf Grund der Rotation
des inneren Rotors 1 und des äußeren Rotors 2 ist.
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Die
Steuereinheit 9 beurteilt, ob das Arbeitsfluid in die Kammer 43 vorauseilenden
Winkels zugeführt
ist (Schritt S4). Gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird diese Beurteilung auf der Basis
der durch den Nockenwinkelsensor 101 und den Kurbeiwinkelsensor 102 (d.h.
das Erfassungsmittel für
die Relativrotationsphase 120) durchgeführt. Während der Motor in Betrieb
ist, kann durch eine Drehmomentfluktuation, die auf die Nockenwelle 3 zum
Zeitpunkt des Öffnens
und des Schließens
des Ventils, selbst im Arretierzustand, aufgebracht wird, der Arretiermechanismus 6 um
die Menge eines Raums zwischen der Seitenoberfläche des Arretierelements 60 und
der Seitenwand der Arretierkammer 62 oszilliert werden.
Daher wird der Versatz der Relativrotationsphase als eine oszillierende
Wellenform durch die Steuereinheit 9 erfasst. Dabei ist,
wie es in 9 dargestellt ist, eine Oszillation
des Versatzes der Relativrotationsphase in einem größeren Maß in einem
Zustand in dem das Arbeitsfluid nicht in die Kammer 43 vorauseilenden Winkels
zugeführt
wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Arbeitsfluid in die Kammer 43 vorauseilenden
Winkels zugeführt
wird, da die vorbelastende Kraft zum Verschieben der Relativrotationsphase
in der Richtung vorauseilenden Winkels durch einen Druck des Arbeitsfluids
aufgebracht wird, die Seitenoberfläche des Arretierelements 60 gegen
die Seitenwandoberfläche
des Arretierelements 60 gegen die Seitenwandoberfläche der
Arretierkammer 62 gedrückt,
und die Oszillation der Verschiebung der Relativrotationsphase fällt rasch
ab. Entsprechend kann auf der Basis der durch den Nockenwinkelsensor 101 und
den Kurbelwinkelsensor 102 erfassten Ergebnisse durch Erfassen
eines Abfalls der Oszillation der Ver schiebung der Relativrotationsphase
die Steuereinheit 9 korrekt erfassen, ob das Arbeitsfluid in
die Kammer 43 vorauseilenden Winkels zugeführt ist
oder nicht. Daher kann die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung verhindern,
dass die Steuereinheit 9 die Rotationsgeschwindigkeit der
Kurbelwelle für eine übermäßige Zeit
begrenzt. Die Drehmomentfluktuation, die auf die Nockenwelle 3 während des Kurbelns
aufgebracht wird, wird durch beispielsweise einen Widerstand der
Ventilfeder in einem Zustand erzeugt, in dem der an der Nockenwelle 3 vorgesehene
Nocken einen Öffnungs-
und Schließvorgang
des Motorventils gegen die Ventilfeder durchführt.
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In
einem Zustand, in dem die Steuereinheit 9 beurteilt, dass
das Arbeitsfluid nicht in die Kammer 43 vorauseilenden
Winkels zugeführt
ist (Schritt S4: NEIN), kehrt das Verfahren zu Schritt S2 zurück und führt die
Steuerung zum Begrenzen der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle
auf weniger als oder gleich zu der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit
R fort. Wenn im Gegensatz dazu die Steuereinheit 9 beurteilt,
dass das Arbeitsfluid in die Kammer 43 vorauseilenden Winkels
zugeführt
ist (Schritt S4: JA), beendet die Steuereinheit 9 die Steuerung
zum Begrenzen der Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle auf weniger
als oder gleich zu der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit R
(Schritt S5). Dann gibt die Steuereinheit 9 den Steuerbefehl
relativ zu der elektronischen Drosselsteuerungsvorrichtung 141 zum
Steuern der Rotationsgeschwindigkeit des Motors in Abhängigkeit
vorn einer Drosselbetätigung durch
den Fahrer aus. Insbesondere führt
die Steuereinheit 9 gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung, wie es in 10 dargestellt
ist, bis der Druck des Arbeitsfluids in der Kammer 43 vorauseilenden Winkels
erhöht
ist, die Steuerung zum Begrenzen der Rotationsgeschwindigkeit der
Kurbelwelle auf weniger als oder gleich zu der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit
R durch. Im Gegensatz dazu wird, nachdem der Druck des Arbeitsfluids
in der Kammer 43 vorauseilenden Winkels erhöht ist,
die Rotationsgeschwindigkeit des Motors gesteuert, dass sie der Drosselbetätigung des
Fahrers entspricht.
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In
einem Zustand, in dem der Aufwärmvorgang
des Motors abgeschlossen ist (Schritt S6: JA), beendet die Steuereinheit 9 den
Vorbelastungsvorgang vorauseilenden Winkels des Steuerventils 76 (angelassen
in Schritt S3) und beginnt eine Steuerung unter einem normalen Fahrtzustand
zum Verschieben der Relativrotationsphase in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen
(Schritt S7). Insbesondere führt
die Steuereinheit 9 eine Steuerung zum Verschieben der
Spulenposition des Steuerventils 76 innerhalb der Positionen
W1 bis W3 durch. Die Steuerung unter normalen Fahrtbedingungen (Schritt S7)
wird durchgeführt,
bis der Motor gestoppt wird, und wenn der Motor gestoppt wird (Schritt
S8: JA), wird die Ablaufsteuerung der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
beendet.
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird anschließend erklärt. Entsprechend der ersten
Ausführungsform
beurteilt auf der Basis der Ergebnisse, die durch den Nockenwinkelsensor 101 und
den Kurbelwinkelsensor 102 (d.h. das Erfassungsmittel für die Relativrotationsphase) erfasst
werden das Beurteilungsmittel 130 (d.h. die Steuereinheit 9),
ob das Arbeitsfluid in die Fluiddruckkammer (die Kammer 43 vorauseilenden
Winkels) zugeführt
ist oder nicht. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Alternativ oder zusätzlich
kann das Beurteilungsmittel 130 auf der Basis der Ergebnisse, die
von entweder dem Fluidtemperatursensor 104 oder dem Kühlmitteltemperatursensor 105 oder
beiden (d.h. dem Fluidtemperaturerfassungsmittel 110) erfasst
werden, beurteilen, ob das Arbeitsfluid in die Fluiddruckkammer 40 zugeführt ist
oder nicht. Insbesondere beurteilt das Beurteilungsmittel 130,
nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, die durch Verbessern
einer vorbestimmten Standard-Auslegezeit T0 berechnet wird, dass
das Arbeitsfluid in die Fluiddruckkammer 40 zugeführt ist.
Ein Beurteilungsvorgang des Beurteilungsmittels 130 auf
der Grundlage der durch den Kühlmitteltemperatursensor 105 erfassten
Ergebnisse wird anschließend
erklärt.
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In
einem Zustand, in dem eine Viskosität des Arbeitsfluids in dem
Motor einschließlich
der Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung, und einem Zustand, in dem
der Fluiddruckraum 40 und Fluiddurchlässe mit dem Arbeitsfluid gefüllt sind,
bestimmte Standardbedingungen sind, kann die vorher erwähnte Standard-Auslegezeit
T0 als eine Zeit vom Anlassen des Motors bis zu einem vollständigen Zuführvorgang
des Arbeitsfluids in die Fluiddruckkammer 40 (eine Arbeitsfluidzufuhrzeit
T) festgesetzt werden. Ferner nimmt man eine allgemeine Standard-Kühlwassertemperatur H in einem
Zustand, in dem die vorbestimmte Standard-Auslegezeit T0 als die
Arbeitsfluidzufuhrzeit T festgelegt ist, als die Standard-Temperatur
H0 an. Dabei kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur
der Umgebungsluft und einer Temperatur des Kühlwassers als die Kühlwassertemperatur
H verwendet werden. Ferner kann auch eine absolute Temperatur als
die Kühlwassertemperatur
H verwendet werden. Die Standard-Temperatur H0 kann durch den statistischen Vorgang
auf der Basis von Ergebnissen, die durch einen Test unter Verwendung
eines tatsächlichen
Motors erhalten werden, berechnet werden. Auf Grundlage des Tests
wird eine Korrelation zwischen der Kühlwassertemperatur H und einer
Variationsrate der Fluidzufuhrzeit T, die relativ zu der Standard-Auslegezeit
T0 in Abhängigkeit
von Variationen der Kühlwassertemperatur
H variiert, experimentell und statistisch abgeschätzt. Dann wird,
wie es in 11 dargestellt ist, eine Temperatur – Korrekturfaktor
Tabelle erzeugt. Dabei nimmt man an, die Variationsrate der Fluidzufuhrzeit
T ein Korrekturfaktor a ist. Ferner ist ein Wert des Korrekturfaktors
a entsprechend der Standard-Temperatur H0 1. Diese Temperatur – Korrekturfaktor
Tabelle wird in dem Speicher 92 der Steuereinheit 9 gespeichert.
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Dabei
fällt,
wenn eine abgelaufene Zeit nach einem Anhalten des Motors verlängert wird,
die Kühlwassertemperatur
H des Motors ab. Die Viskosität des
Arbeitsfluids ist in Beziehung zu der Temperatur des Arbeitsfluids,
und die Temperatur des Arbeitsfluids steht in bestimmter Beziehung
zur Kühlwassertemperatur
H. Daher kann eine bestimmte Korrelation zwischen der Kühlwassertemperatur
H, der abgelaufenen Zeit nach dem Anhalten des Motors und der Viskosität des Arbeitsfluids
abgeschätzt
werden. Wenn die abgelaufene Zeit nach dem Anhalten des Motors verlängert ist,
nimmt ferner die Rate des Arbeitsfluids, das aus der Fluiddruckkammer 40 und den
damit in Verbindung stehenden Fluiddurchlässen ausströmt, zu, und somit ist die Arbeitsfluidzufuhrzeit T
verlängert.
Entsprechend kann eine bestimmte Korrelation zwischen der Kühlwassertemperatur
H und der Variationsrate der Fluidzufuhrzeit T, die relativ zu der
Standard-Auslegezeit
T0 variiert, entsprechend den Variationen der Kühlwassertemperatur H, abgeschätzt werden.
Daher kann durch Verwendung der Temperatur – Korrekturfaktor Tabelle,
die die Korrelation zwischen der Kühlwassertemperatur H und der
Variationsrate der Fluidzufuhrzeit T definiert, eine abgeschätzte Zeit
für die
Arbeitsfluidzufuhrzeit T mit einer bestimmten Zuverlässigkeit
auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur
H abgeschätzt
werden.
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Entsprechend
der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung schätzt
die Steuereinheit 9 auf der Basis der Kühlwassertemperatur H, die durch
den Kuhlmitteltemperatursensor 105 erfasst wird, und auf
der Basis der Temperatur – Korrekturfaktor
Tabelle die abgeschätzte
Zeit für
die Arbeitsfluidzufuhrzeit T ab. Dann beurteilt die Steuereinheit 9, dass
der Fluiddruckkammer 40 das Arbeitsfluid zugeführt ist,
wenn die abgeschätzte
Zeit der Arbeitsfluidzufuhrzeit abgelaufen ist. Entsprechend kann
die Ventiltaktungssteuerungseinrichtung verhindern, dass die Steuereinrichtung 9 die
Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle während einer übermäßig langen
Zeit beschränkt.
Wenngleich die Beurteilung des Beurteilungsmittels 130 auf
der Grundlage der durch den Kühlmitteltemperatursensor 105 erfassten Ergebnisse
erklärt
ist, kann auch auf eine identische Weise die Beurteilung auf der
Grundlage des Fluidtemperatursensors 104 durchgeführt werden.
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Gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann in einem Zustand, in dem ein ausreichender
Druck des Arbeitsfluids noch nicht relativ zu der Fluiddruckkammer
unmittelbar nach dem Start eines Verbrennungsmotors zugeführt ist,
die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung eine Zunahme der Zentrifugalkraft,
die auf das bewegbare Element des Arretiermechanismus auf Grund
einer Rotation des Rotationselements der Antriebsseite und des Rotationselements
der angetriebenen Seite aufgebracht wird, verhindern. Daher kann
die Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung verhindern, dass der Arretiermechanismus
auf Grund der Zentrifugalkraft in dem nicht arretierten Zustand
ist. Entsprechend kann eine Zuverlässigkeit einer Begrenzung des
Verschiebens der Relativrotationsphase durch den Arretiermechanismus
zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors verbessert werden
und das Anlassverhalten des Verbrennungsmotors kann verbessert werden.
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Es
wird explizit festgehalten, dass alle in der Beschreibung und/oder
den Ansprüchen
offenbarten Merkmale getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck
der ursprünglichen
Offenbarung ebenso wie für
den Zweck des Beschränkens
der beanspruchten Erfindung offenbart sein sollen, unabhängig von
der Zusammensetzung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen. Es wird
explizit festgehalten, dass alle Wertebereiche oder Angaben von
Gruppen von Einheiten jeden möglichen
Zwischenwert oder jede Zwischeneinheit für den Zweck der ursprünglichen
Offenbarung ebenso wie für
den Zweck des Beschränkens
der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere im Hinblick
auf Grenzen von Wertebereichen.