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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen
Kühlkompressor und insbesondere auf einen
Schiefscheibenkompressor wie ein Taumelscheibenkompressor mit einem
Mechanismus variabler Verdrängung, der geeignet ist zur Benutzung in
einer Kraftfahrzeugklimaanlage.
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Ein Schiefscheibenkühlkompressor mit einem Mechanismus
variabler Verdrängung, der geeignet zur Benutzung in einer
Kraftfahrzeugklimaanlage ist, ist in der JP 1-142277 A offenbart.
Wie dort offenbart ist, kann das Kompressionsverhältnis des
Kompressors durch Ändern des Neigungswinkels der schrägen
Oberfläche der Taumelscheibe gesteuert werden. Der
Neigungswinkel der Tauinelscheibe wird so eingestellt, daß ein
konstanter Ansaugdruck als Reaktion auf Änderungen in dein
Druckdifferential zwischen der Ansaugkammer und der Kurbelkammer
aufrechterhalten wird.
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Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, ein Kompressor 10 enthält
eine zylindrische Gehäuseanordnung 20 mit einem Zylinderblock
21, einer an einem Ende des Zylinderblockes 21 vorgesehenen
vorderen Endplatte 23, einer zwischen dem Zylinderblock 21
und der vorderen Endplatte 23 gebildeten Kurbelkammer 22 und
einer an dem anderen Ende des Zylinderblockes 21 angebrachten
hinteren Endplatte 24. Die vordere Endplatte ist an einem
Ende des Zylinderblockes 21 durch eine Mehrzahl von Schrauben
101 befestigt. Die hintere Endplatte ist an dem
gegenüberliegenden Ende des Zylinderblockes 21 durch eine Mehrzahl von
Schrauben 102 befestigt. Ein Ventilplatte 25 ist zwischen der
hinteren Endplatte 24 und dem Zylinderblock 21 vorgesehen.
Eine Öffnung 231 ist mittig in der vorderen Endplatte 23 zum
Lagern einer Antriebswelle 26 durch ein darin vorgesehenes
Lager 30 gebildet. Der innere Endabschnitt der Antriebswelle
26 ist drehbar durch ein in einer Mittenbohrung 210 des
Zylinderblockes 21 vorgesehenes Lager 31 gelagert. Die Bohrung
210 erstreckt sich zu der hinteren (nach rechts in Fig. 1)
Endoberfläche des Zylinderblockes 21 und enthält einen
Ventilsteuermechanismus 19.
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Ein Nockenrotor 40 ist auf der Antriebswelle 21 durch ein
Zapfenteil 261 befestigt und dreht sich damit. Ein
Drucknadellager 32 ist zwischen der inneren Endoberfläche der
vorderen Endplatte 23 und der benachbarten axialen Endoberfläche
des Nockenrotors 40 vorgesehen. Eine Schiefscheibe so ist
benachbart zu dem Nockenrotor 40 vorgesehen und enthält eine
Öffnung 53, durch die die Antriebswelle 26 geht.
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Es wird zusätzlich auf Figuren 2 und 3 Bezug genommen, die
Schiefscheibe 50 weist einen Arm 51 mit einer ersten und
einer zweiten axialen Endoberfläche 51a und 51b auf. Der
Nockenrotor 40 weist einen Arm 41 mit einem ersten und einem
zweiten zylindrischen Vorsprung 411 und 412 auf, die von den
gegenüberliegenden Endoberflächen eines äußeren
Endabschnittes des Armes axial vorstehen. Ein Loch 413 ist axial durch
den äußeren Endabschnitt des Armes 41 gebohrt. Das Zapfenteil
42 weist einen Wellenabschnitt 42a und einen Kopfabschnitt
42b auf, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des
Wellenabschnittes 42a ist. Der Wellenabschnitt 42a des
Zapfenteiles 42 durchdringt lose einen Schlitz 52 des Armes
51. Das Loch 413 des Armes 41 des Nockenrotoros 40 nimmt fest
den Wellenabschnitt 42a des Zapfenteiles 42 darin durch
zwangsweises Einführen auf. Ein Schnappring 43 ist fest an
einem Endbereich des Wellenbereiches 42a gegenüber dem Kopf
42b befestigt. Das Zapfenteil 42 und der Schlitz 52 des Armes
50 der Schiefscheibe 50 bilden einen
Scharnierverbindungsmechanismus. Das Zapfenteil 42 gleitet in dem Schlitz 52 zum
Ermöglichen der Einstellung der Winkelposition der
Schiefscheibe 50 in Bezug auf die Längsachse der Antriebswelle 26.
Die axiale Bewegung des Armes 51 der Schiefscheibe so ist
durch den Kopfabschnitt 42b des Zapfenteiles 42 und den
zylindrischen Vorsprung 412 des Armes 41 des Rotors 40
begrenzt. Der Arm 41 des Rotors 40 ist aus Gußeisen gemacht.
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Das Zapfenteil 42 und der Arm 51 der Schiefscheibe 50 sind
aus Stahl gemacht.
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Eine Taumelscheibe 60 ist drehbar auf der Schiefscheibe 50
durch Lager 61 und 62 angebracht. Ein gabelförmiges
Gleitstück 63 ist an dem äußeren Umfangsende der Taumelscheibe 60
durch ein Zapfenteil 64 angebracht, und es ist gleitend
verschiebbar auf einer zwischen der vorderen Endplatte 23 und
dem Zylinderblock 21 vorgesehenen Gleitschiene 65 angebracht.
Das gabelförmige Gleitstück 63 verhindert die Drehung der
Taumeischeibe 60. Die Taumelscheibe 60 nutiert entlang der
Schiene 65, wenn sich der Nockenrotor 40 dreht. Der
Zylinderblock 21 enthält eine Mehrzahl von umfangsmäßig angeordneten
Zylinderkammern 70, in denen sich Kolben 71 hin- und
herbewegen. Jeder Kolben 71 ist mit der Taumeischeibe 60 durch eine
entsprechende Verbindungsstange 72 verbunden.
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Ein Paar von nahtlosen, aus Polytetrafluorethylen gemachten
Kolbenringen 73 ist an einer äußeren Umfangsoberfläche des
Kolbens 71 vorgesehen. Die Kolbenringe 73 verhindern die
Abnutzung sowohl des Aluminiumlegierungskolbens 71 als auch des
Aluminiumzylinderblockes 21 aufgrund der Reibung dazwischen,
und sie verhindern jeden direkten Kontakt zwischen dem Kolben
71 und der inneren Oberfläche des Zylinders 70.
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Die hintere Endplatte 24 enthält eine umfangsmäßig
positionierte ringförmige Ansaugkammer 241 und eine mittig
positionierte Ausgabekammer 251. Die Ventilplatte 25 ist zwischen
dem Zylinderblock 21 und der hinteren Endplatte angeordnet
und enthält eine Mehrzahl von mit Ventilen versehenen
Ansaugöffnungen 242, die die Ansaugkammer 241 mit
entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ventilplatte 25 enthält auch
eine Mehrzahl von mit Ventilen versehenen Ausgabeöffnungen
252, die die Ausgabekammer 251 mit entsprechenden Zylindern
70 verbinden. Die Ansaugöffnungen 242 und die
Ausgabeöffnungen 252 sind mit geeigneten Blattventilen versehen, wie in
dem US-Patent 4,011,029 beschrieben ist. Die Ansaugkammer 241
enthält einen Einlaßabschnitt 241a, der mit einem Verdampfer
(nicht gezeigt) eines externen Kühlkreislaufes (nicht
gezeigt) verbunden ist. Die Auslaßkammer 251 ist mit einem
Auslaßabschnitt 251a versehen, der mit einem Kondensator (nicht
gezeigt) des Kühlkreislaufes (nicht gezeigt) verbunden ist.
Dichtungen 27 und 28 sind zwischen dem zylinderblock 21 und
der inneren Oberfläche der Ventilplatte 25 bzw. zwischen der
äußeren Oberfläche der Ventilplatte 25 und der hinteren
Endplatte 24 positioniert. Die Dichtungen 27 und 28 dichten die
zuemandergehörenden Oberflächen des Zylinderblockes 21, der
Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte 24 ab. Die
Dichtungen 27 und 28 der Ventilplatte 25 bilden einen
Ventilplattenanordnung 200.
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Ein die Kurbelkammer 22 und die Ansaugkammer 241 verbindender
erster Verbindungsweg ist in dem Zylinderblock 21 gebildet.
Dieser erste Verbindungsweg enthält den
Ventilsteuermechanismus 19, der ein becherförmiges Gehäuse 191 enthält, das eine
Ventilkammer 292 darin definiert. Ein O-Ring 19a ist zwischen
einer äußeren Oberfläche des Gehäuses 191 und einer inneren
Oberfläche der Bohrung 210 zum Abdichten der zueinander
gehörigen Oberfläche des Gehäuses 191 und des Zylinderblockes 21
vorgesehen. Eine Mehrzahl von Löchern 19b ist an dem
geschlossenen Ende (nach links in Fig. 1) des becherförmigen
Gehäuses 191 gebildet zum Zulassen des Kurbelkammerdruckes in
die Ventilkammer 192 durch eine Lücke 31a, die zwischen dem
Lager 31 und dem Zylinderblock 21 besteht. Eine kreisförmige
Platte 194 mit einem an der Mitte davon gebildeten Loch 194a
ist an dem offenen Ende des becherförmigen Gehäuses 191
befestigt. Ein Balgen 193 ist innerhalb der Ventilkammer 192
vorgesehen und kontrahiert und expandiert in Längsrichtung als
Reaktion auf den Kurbelkammerdruck. Das vordere (nach links
in Fig. 1) Ende des Balgens 193 ist an dem geschlossenen Ende
des Gehäuseteiles 191 befestigt. Ein Ventilteil 193a ist an
dem hinteren (nach rechts in Fig. 1) Ende des Balgens 193 zum
selektiven Steueren des Öffnens und Schließens des Loches
194a angebracht. Die Ventilkammer 192 und die Ansaugkammer
241 sind durch das Loch 194a, einem Mittelabschnitt 211 der
Bohrung 210, einer in dem Zylinderblock 21 gebildeten Leitung
195 und durch ein in der Ventilplattenanordnung 200
gebildetes Loch 196 verbunden. Ein Ventilhalter 15 ist an der
hinteren Endoberfläche der Ventilplattenanordnung 200 durch einen
Bolzen 151 befestigt.
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Ein Verbindungsweg 18, der in Längsrichtung von einer
vorderen Endoberfläche des Zylinderblockes 21 zu einer hinteren
Endoberfläche des Ventilhalters 15 gebohrt ist, ist ein in
dem Zylinderblock zum Verbinden der Ausgabekammer 251 mit der
Kurbelkammer 22 gebildeter zweiter Verbindungsweg. Der
Verbindungsweg 18 steuert den Fluß von Kühlmittelgas von der
Ausgabekammer 251 zu der Kurbelkammer 22. Ein
Leitungsabschnitt 181 großen Durchmessers des Verbindungsweges 18 weist
ein darin vorgesehenes Filtersieb 182 auf. Ein
Kapillarröhrchen 183, das eine Drosselfunktion zum Verringern des Druckes
des Kühlmitteiqases von der Ausgabekammer 151 zu der
Kurbelkammer 22 ausführt, ist innerhalb des Verbindungsweges 18
befestigt und mit dem Filtersieb 182 verbunden.
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Während des Betriebes des Kompressors wird die Antriebswelle
durch den Motor des Fahrzeuges (nicht gezeigt) durch eine
elektromagnetische Kupplung 300 gedreht. Der Nockenrotor 40
wird mit der Antriebswelle 26 gedreht, wodurch bewirkt wird,
daß sich die Schiefscheibe 50 dreht. Die Drehung der
Schiefscheibe 50 bewirkt, daß die Taumeischeibe 60 nutiert. Die
Nutationsbewegung der Taumeischeibe 60 bewegt die Kolben 71
in ihren entsprechenden Zylindern 70 hin und her. Wenn sich
die Kolben 71 hin- und herbewegen, wird Kühlmittelgas, das in
die Ansaugkammer 241 durch den Einlaßabschnitt 241a
eingeführt ist, in die Zylinder 70 durch die Ansaugöffnungen 242
gezogen und daraufhin komprimiert. Das komprimierte
Kühlmittelgas wird von den Zylindern 70 zu der Ausgabekammer 251
durch die entsprechenden Ausgabeöffnungen 252 und dann in den
Kühlkreislauf durch den Auslaßabschnitt 251a ausgegeben. Ein
Teil des ausgegebenen Kühlmittelgases in der Ausgabekammer
251 fließt kontinuierlich in die Kurbelkammer 22 durch die
Leitung 18 mit einem durch das Kapillarröhrchen 183 erzeugten
verringerten Druck. Der Ventilsteuermechanismus 19 ragiert
auf den Druck in der Kurbelkammer 22. Wenn der Druck in der
Kurbelkammer 22 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird
das Loch 194a durch die Kontraktion des Balgens 193 geöffnet.
Die Öffnung des Loches 194a wird durch die Verbindung
zwischen der Kurbelkammer 22 und der Ansaugkammer 241 geöffnet.
Als Resultat wird der Neigungswinkel der Schiefscheibe 50 zum
Maximieren der Verdrängung des Kompressors maximiert. Wenn
jedoch der Druck in der Kurbelkammer 22 kleiner als der
vorbestimmte Wert ist, wird das Loch 194a durch das an dem
Balgen 193 angebrachte Ventilteil 193a geschlossen. Diese
Tätigkeit blockiert die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 22
und der Ansaugkammer 241. Als Resultat wird der
Neigungswinkel der Schiefscheibe 50 durch Änderungen in dem Druck in der
Kurbelkammer 22 zum Variieren der Verdrängung des Kompressors
gesteuert.
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Es wird Bezug genommen auf den
Scharnierverbindungsmechanismus, eine äußere Umfangsoberfläche des Wellenabschnittes 42a
des Zapfenteiles 42 und eine innere Wand des Schlitzes 52 des
Armes 51 gleiten reibungsmäßig aufeinander. Weiter gleiten
die erste axiale Endoberfläche 51a des Armes 51 und die
axiale Endoberfläche des zweiten zylindrischen Vorsprunges
412 des Armes 41 reibungsmäßig aufeinander, und die zweite
axiale Endoberfläche Sib des Armes 51 und eine innere
Endoberfläche des Kopfabschnittes 42b des Zapfenteiles 42
gleiten ebenfalls reibungsmäßig aufeinander.
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Da das Zapfenteil 42 und der Arm 51 der Schiefscheibe 50 aus
Stahl gemacht sind, gleiten die äußere Umfangsoberfläche des
Wellenteiles 42a des Zapfenteiles 42 und die innere Wand des
Schlitzes 52 des Armes 51 reibungsmäßig aufeinander mit einem
reibenden Hart-Hart-Metallkontakt, und die zweite axiale
Endoberfläche 51b des Armes 51 und die innere Endoberfläche des
Kopfabschnittes 42b des Zapfenteiles 42 gleiten ebenfalls
reibungsmäßig aufeinander mit einem reibenden
Hart-Hart-Metallkontakt. Daher kontaktieren das Zapfenteil 42 und der Arm
51 der Schiefscheibe 50 einander reibungsmäßig, ohne
übermäßigen Abrieb auf der reibenden Kontaktoberfläche eines
jeden des Zapfenteiles 42 und Armes 51 zu verursachen. Auf
der anderen Seite gleiten die erste axiale Endoberfläche 51a
des Armes 51 und die axiale Endoberfläche des zweiten
zylindrischen Vorsprunges 412 des Armes 41 reibungsmäßig
aufeinander mit einem reibenden Hart-Weich-Metallkontakt. Während
des Betriebes des Kompressors wird die axiale Endoberfläche
des zweiten zylindrischen Vorsprunges 412 nicht gleichmäßig
abgenutzt, da ein Teil (in Fig. 4 gezeigt) der axialen
Endoberfläche des zweiten zylindrischen Vorsprunges 412 häufiger
reibungsmäßig auf der ersten axialen Endoberfläche 51a des
Armes 51 der Schiefscheibe 50 als der verbleibende Teil der
axialen Endoberfläche des zweiten zylindrischen Vorsprunges
412 gleitet. Daher wird die Dauerhaftigkeit des
Scharnierverbindungsinechanismus zwischen dem Rotor 40 und der
Schiefscheibe 50 unnormal verringert.
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Folglich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen
Schiefscheibenkompressor variabler Kapazität mit einer dauerhaften
Scharnierverbindung zwischen einer Schiefscheibe und einem
Nockenrotor vorzusehen.
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Die JP 1-142277 A offenbart einen Schiefscheibenkompressor
mit einem Kompressorgehäuse, der eine Kurbelkammer, eine
Ansaugkammer und eine Ausgabekammer einschließt; wobei das
Gehäuse einen Zylinderblock mit einer Mehrzahl von dadurch
gebildeten Zylindern aufweist; einem gleitend verschiebbar
innerhalb jeden der Zylinder eingefügten Kolben; einem mit
dem Kolben verbundenen Antriebsmittel zum Hin- und Herbewegen
der Kolben innerhalb des Zylinders, wobei das Antriebsmittel
eine drehbar in dem Gehäuse gelagerte Antriebswelle, einen
fest mit der Antriebswelle verbundenen Nockenrotor, ein
Verbindungsmittel zum antriebsmäßigen Verbinden des
Nockenrotors mit dem Kolben derart aufweist, daß Drehbewegung des
Nockenrotors in Hin- und Herbewegung des Kolbens umgewandelt
wird, das Verbindungsmittel eine Schiefscheibe mit einer in
einer Neigung relativ zu einer ebenen senkrecht zu der
Antriebswelle vorgesehenen Oberfläche aufweist, der
Neigungswinkel der Schiefscheibe einstellbar zum Variieren der
Kapazität des Kompressors ist; und einem Kapazitätssteuermittel
zum Einstellen des Neigungswinkels, das ein in dem Gehäuse
gebildeten Durchgang aufweist, der die Kurbelkammer und die
Ansaugkammer in Fluidkommunikation verbindet; wobei der
Nockenrotor mit der Schiefscheibe mittels einem
Scharniermechanismus so verbunden ist, daß die neigende Bewegung der
Schiefscheibe ermöglicht ist, der Scharniermechanismus einen
auf dem Nockenrotor gebildeten ersten Armabschnitt aus
Gußeisen und einen zweiten auf der Schiefscheibe gebildeten
Armabschnitt aus Stahl aufweist, der zweite Abschnitt einen
Schlitz aufweist, durch den ein Stahlzapfenteil geht, und das
Zapfenteil entlang des Schlitzes gleitend verschiebbar und
fest mit dem ersten Armabschnitt verbunden ist, und solch ein
Kompressor ist gekennzeichnet durch ein ringförmiges
zylindrisches Teil, das lose um das Zapfenteil angebracht ist
und lose in dem Schlitz aufgenommen ist, wobei das
ringförmige zylindrische Teil einen sich so radial von einem axialen
Ende davon erstreckenden ringförmigen Flansch aufweist, daß
er lose zwischen dein ersten und dem zweiten Armabschnitt zum
Verhindern des Abriebes davon vorgesehen ist.
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In den begleitenden Zeichnungen:
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Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines
Taumelscheibenkühlkompressors mit einem Mechanismus variabler
Verdrängung gemäß einer Ausführungsform nach dem Stand
der Technik.
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Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines
Scharnierverbindungsmechanismus zwischen einem Nockenrotor und einer
Schiefscheibe, die in Fig. 1 gezeigt sind.
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die entlang
der Linie 3-3 von Fig. 2 genommen ist.
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Fig. 4 ist eine diagrammartige teilweise Draufsicht eines in
Fig. 1 gezeigten Scharnierverbindungsmechanismus.
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Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 3, die einen
wesentlichen Teil eines Taumelscheibenkühlkompressors
mit einem Mechanismus variabler Verdrängung gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig. 6 ist eine Ansicht der Fig. 4, die den in Fig. 6
gezeigten Scharnierverbindungsmechanismus zeigt.
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Fig. 5 stellt einen wesentlichen Abschnitt eines Kompressors
gemäß der vorliegenden Erfindung dar. In der Zeichnung werden
die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen entsprechender in
Fig. 1 bis 4 gezeigter Elemente benutzt, so daß eine
Erläuterung davon weggelassen wird.
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Es wird Bezug genommen auf Fig. 5, ein Bund 45 mit einem
radialen ringförmigen Flansch 45a ist lose um den
Wellenabschnitt 42a des Zapfenteiles 42 angebracht. Der Bund 45
durchdringt lose den Schlitz 52 des Armes 51 der
Schiefscheibe 50. Der ringförmige Flansch 45a ist lose zwischen der
axialen Endoberfläche des zweiten zylindrischen Vorsprunges
412 des Armes 41 des Nockenrotors 40 und der ersten axialen
Endoberfläche 51a des Armes 51 der Schiefscheibe 50
vorgesehen. Daher kann sich der Bund 45 um das Zapfenteil 42 drehen.
Ein äußerer Umfang des ringförmigen Flanschen 45a erstreckt
sich radial über den äußeren Umfang des zweiten zylindrischen
Vorsprunges 412 des Armes 41 des Rotors 40 hinaus. Eine
axiale Bewegung des Armes 51 der Schiefscheibe so ist durch
den Kopfabschnitt 42b des Zapfenteiles 42 und den Arm 41 des
Rotors 40 begrenzt.
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Während des Betriebes des Kompressors gleitet eine
Endoberfläche des ringförmigen Flansches 47a des Bundes 45
gleichmäßig reibend auf der axialen Endoberfläche des zweiten
zylindrischen Vorsprunges 412, da sich der Bund 45 um das
Zapfenteil 42 drehen kann. Daher wird die gesamte axiale
Endoberfläche des zweiten zylindrischen Vorsprunges 412 des
Armes 41 des Nockenrotors 40 gleichmäßig ein wenig abgenutzt,
wie durch B in Fig. 6 gezeigt ist. Folglich kann eine
unnormale Verringerung der Dauerhaftigkeit des
Scharnierverbindungsinechanismus zwischen dem Rotor 40 und der Schiefscheibe
50 effektiv verhindert werden.