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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuersystem, um eine Zufuhr
von Öl
oder unter Druck stehendem Fluid für ein variables Nockenphaseneinstellungssystem
in einem Motor zu schaffen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
Motoren mit einem oder mehreren Zylindern mit doppelten Nockenwellen,
einer zum Betätigen
der Motor-Einlassventile und einer zweiten Nockenwelle zum Betätigen der
Motor-Auslassventile, kann ein Nockenphasensteller an einer oder
beiden Nockenwellen vorgesehen sein, um die Winkelpositionen oder
Phasen der Nockenwellen relativ zu der Motor-Kurbelwelle in vorbestimmten Bereichen
einzustellen. Ein einzelner Nockenphasensteller kann an der Auslassnockenwelle
des Motors angebracht sein, oder es kann ein System mit doppelter
Nockenphaseneinstellung mit unabhängigen Nockenphasenstellern
an der Auslassnockenwelle bzw. der Einlassnockenwelle verwendet
werden.
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Ein
System mit unabhängiger
doppelter Nockenphaseneinstellung erlaubt eine variable Überlappung
von Einlass- und Auslassventilereignissen und weist daher eine verbesserte
Leistung, ein verbessertes Drehmoment und eine verbesserte Laufruhe
des Motors auf. Ein Steuersystem, wie beispielsweise ein hydraulisches
Steuersystem, aktiviert den Betrieb eines Systems mit unabhängiger doppelter Nockenphaseneinstellung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung (d. h. ein hydraulisches Steuersystem),
um eine Zufuhr von Öl
oder unter Druck stehendem Fluid für ein variables Nockenphaseneinstellungs-
oder -timingsystem in einem Motor zu schaffen, insbesondere einem
Motor mit oben liegenden Ventilen. Die Vorrichtung weist ein Ventilgehäuse auf,
das an einer Vorderabdeckungsbaugruppe des Motors befestigbar ist.
Alternativ kann das Ventilgehäuse
einstückig
mit der Vorderabdeckungsbaugruppe als eine einheitliche Komponente
gebildet werden. Ein erstes Ventil ist in dem Ventilgehäuse installiert
(d. h. in einer ersten Ventilbohrung, die durch das Ventilgehäuse definiert
ist). Das Gehäuse
weist einen Einlassdurchgang auf, der hydraulisch mit dem ersten
Ventil in Verbindung steht, um unter Druck stehendes Fluid aus einer
Fluidquelle zu dem ersten Ventil zu führen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung
weist die Vorderabdeckungsbaugruppe einen ersten und einen zweiten Auslassdurchgang
auf, der mit dem ersten Ventil hydraulisch in Verbindung steht,
um zu erlauben, dass das unter Druck stehende Fluid zu einem Nockenphaseneinstellungssystem
strömt,
das mit dem ersten und dem zweiten Auslassdurchgang wirksam verbunden
ist, wodurch eine Nockenwellenbaugruppe variabel bewegt wird, die
mit dem Nockenphaseneinstellungssystem wirksam verbunden ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird das unter Druck stehend Fluid
von innen aus einem Zylinderblock des Motors heraus geliefert. Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist das erste Ventil ein Solenoidventil,
das bewegbar ist, um die Strömung
des unter Druck stehenden Fluids zu steuern.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung weist ein im Wesentlichen röhrenförmiger Einsatz eine
erste Rille auf, und er ist an der Vorderabdeckungsbaugruppe befestigbar.
Eine Einrichtung zur Fluidverbindung, auch als ein Zapfen bezeichnet,
ist derart in dem Einsatz angeordnet, dass sie in dem Einsatz drehbar
ist. Der Zapfen weist ein erstes und ein zweites Längsloch
auf. Das erste Längsloch
verbindet den ersten Auslassdurchgang hydraulisch mit dem Nockenphaseneinstellungssystem.
Die erste Rille und das zweite Längsloch
verbinden den zweiten Auslassdurchgang hydraulisch mit dem Phaseneinstellungssystem.
Das zweite Längsloch
ist an einem äußeren Ende
des Zapfens zugestopft.
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Es
wird auch eine Vorrichtung geschaffen, um Fluid aus mehreren Durchgängen in
einem stationären
Element an ein rotierendes Element zu übertragen, ohne das Fluid in
jedem Durchgang zu vermischen. Die Vorrichtung weist einen im Wesentlichen röhrenförmigen Einsatz
auf, der an dem stationären Element
und einer drehbaren Fluidverteileinrichtung befestigbar ist, die
auch als ein Zapfen bezeichnet wird und in dem Einsatz geeignet
angeordnet ist, um eine Drehung des Zapfens zu erlauben. Der Zapfen ist
an dem rotierenden Element befestigbar und weist darin ein erstes
Längsloch
auf, um einen ersten Durchgang mit dem rotierenden Element wirksam
zu verbinden. Der Einsatz definiert eine erste Rille, die mit einem
zweiten Längsloch
in dem Zapfen durch eine erste Öffnung
in dem Zapfen verbunden ist. Die erste Rille in dem Einsatz und
das zweite Längsloch in
dem Zapfen verbinden einen zweiten Durchgang wirksam mit dem rotierenden
Element.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung sind mehrere Dichtungen um den Zapfen
herum angeordnet, um die Fluidströmung zu oder von dem ersten
und dem zweiten Längsloch
zu trennen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung definiert die Vorderabdeckungsbaugruppe
auch einen ersten Tankanschlussdurchgang in Hydraulikverbindung
mit dem ersten Ventil, um restliches Fluid von der ersten Ventilbohrung
abzuleiten. Der erste Tankanschlussdurchgang leitet aus der Vorderabdeckungsbaugruppe
heraus zu einem Raum ab, der zwischen der Vorderabdeckungsbaugruppe
und dem Zylinderblock definiert ist. Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung definiert das Ventilgehäuse eine erste Bohrung zur
Installation des ersten Ventils. Die erste Bohrung steht mit dem
ersten Ventil und mit dem ersten und dem zweiten Auslassdurchgang
hydraulisch in Verbindung. Durch das Schaffen eines getrennt befestigbaren
Ventilgehäuses
kann die Fertigung komplexer Bohrungen vermieden werden, die ein
Zustopfen mehrerer Abschnitte erfordern; dadurch wird eine Erleichterung
der Herstellung realisiert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist ein zweites Ventil in dem Ventilgehäuse installiert. Das
zweite Ventil ist ein Solenoidventil, das bewegbar ist, um die Strömung des
unter Druck stehenden Fluids zu steuern. Der Einlassdurchgang steht
mit dem zweiten Ventil in dem Gehäuse hydraulisch in Verbindung,
um das unter Druck stehende Fluid aus der Fluidquelle zu dem zweiten
Ventil zu führen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung weist die Vorderabdeckungsbaugruppe
einen dritten und einen vierten Auslassdurchgang auf, die mit dem zweiten
Ventil hydraulisch in Verbindung stehen, um genügend unter Druck stehendes
Fluid zu dem Nockenphaseneinstellungssystem zu leiten. Das Nockenphaseneinstellungssystem
ist mit dem dritten und dem vierten Auslassdurchgang wirksam verbunden.
Das Ventilgehäuse
definiert eine zweite Bohrung für
die Installation des zweiten Ventils. Die zweite Bohrung steht mit
dem zweiten Ventil und dem dritten und dem vierten Auslassdurchgang
hydraulisch in Verbindung. Gemäß einem anderen
Aspekt der Erfindung weist die Vorderabdeckungsbaugruppe einen zweiten
Tankanschlussdurchgang auf, der mit dem zweiten Ventil hydraulisch
in Verbindung steht, um restliches Fluid aus der zweiten Ventilbohrung
abzuleiten.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung verbinden eine zweite Rille in dem
Einsatz und ein drittes Längsloch
in dem Zapfen den dritten Auslassdurchgang wirksam mit dem Nockenphaseneinstellungssystem.
Eine dritte Rille in dem Einsatz und ein viertes Längsloch
in dem Zapfen verbinden den vierten Auslassdurchgang wirksam mit
dem Nockenphaseneinstellungssystem. Das dritte und das vierte Längsloch
sind an einem äußeren Ende
des Zapfens zugestopft. Die erste, zweite und dritte Rille verbinden
das zweite, dritte bzw. vierte Längsloch
durch eine erste, zweite und dritte Öffnung an der Oberfläche des
Zapfens.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung weist das Nockenphaseneinstellungssystem
einen Einlass-Nockenphasensteller und einen Auslass-Nockenphasensteller
auf. Das Nockenphaseneinstellungssystem weist eine vordere Schaufelplatte,
die mit mehreren Auslassschaufeln einstückig gebildet ist, eine hintere
Schaufelplatte, die mit mehreren Einlassschaufeln einstückig gebildet
ist, und ein Mittelgehäuse
mit mehreren Hohlräumen
auf, die mit den Einlass- und den Auslassschaufeln in Eingriff stehen. Die
Einlass- und die Auslassschaufeln weisen jeweils eine erste und
eine zweite Seite auf. Die Einlass- und die Auslassschaufeln sind
bezüglich
des Mittelgehäuses
durch den Druck, den das unter Druck stehende Fluid auf die ersten
und die zweiten Seiten der jeweiligen Einlass- und Auslassschaufeln
ausübt,
in einer Richtung im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn
drehbar.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung ist das erste Ventil sowohl mit den
ersten als auch mit den zweiten Seiten der Einlassschaufeln wirksam verbunden
und liefert Fluiddruck an diese; und das zweite Ventil ist sowohl
mit den ersten als auch mit den zweiten Seiten der Auslassschaufeln
wirksam verbunden und liefert Fluiddruck an diese.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung moduliert die Bewegung des ersten und
des zweiten Ventils den Druck auf die Einlass- und die Auslassschaufeln
des Nockenphaseneinstellungssystems, was bewirkt, dass sich die
Einlass- und die Auslassschaufeln drehen, wodurch eine Nockenwellenbaugruppe
variabel bewegt wird, die mit dem Nockenphaseneinstellungssystem
wirksam verbunden ist. Es wird auch ein Verfahren geschaffen, um
unter Druck stehendes Fluid einem hydraulischen Steuersystem eines
variablen Nockenphaseneinstellungssystems zuzuführen.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sind anhand der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Weisen, um die Erfindung auszuführen, leicht
offensichtlich, wenn sie mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung
gesetzt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht
eines Ventilgehäuses
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, das an einer Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe befestigbar
ist;
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1B ist
eine schematische, perspektivische Explosionsansicht des Ventilgehäuses und
der Vorderabdeckungs baugruppe von 2;
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2 ist
eine fragmentarische Perspektivansicht des Ventilgehäuses, das
an der in 1A und 1B gezeigten
Vorderabdeckungsbaugruppe befestigt ist;
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3 ist
eine schematische fragmentarische Vorderperspektivansicht der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe,
die in 1A und 1B gezeigt ist,
teilweise aufgeschnitten, um die Komponenten hinter der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe
zu zeigen;
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4 ist
eine schematische, perspektivische, hintere Teilexplosionsansicht
der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe, die in 1 gezeigt
ist;
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5 ist
eine schematische, perspektivische Teilexplosionsansicht eines Nockenphaseneinstellungssystems,
das mit dem Ventilgehäuse
und der Vorderabdeckungsbaugruppe von 1A bis 4 wirksam
verbunden ist; und
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6 ist
eine perspektivische Teilexplosionsansicht einer konzentrischen
Nockenwellenbaugruppe, die mit dem Ventilgehäuse und der Vorderabdeckungsbaugruppe
von 1A bis 4 wirksam verbunden ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1A und 1B sind
vordere, perspektivische Teilansichten einer Vorrichtung 10,
die auch als ein hydraulisches Steuersystem bezeichnet wird, um
eine Ölzufuhr
für ein
variables Nockenphaseneinstellungs- oder -timingsystem in einem
Motor mit oben liegenden Ventilen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zu schaffen. Die Vorrichtung 10 kann, wie
unten beschrieben, auch verwendet werden, um verschiedene Typen
von variablen Nockentimingsystemen in Motoren mit oben liegenden
Ventilen zu aktivieren, wie beispielsweise eine Nur-Einlass-, eine
Nur-Auslass- und
eine doppelt gleiche Nockenphaseneinstellung, wie auch eine doppelt
unabhängige
Nockenphaseneinstellung. Die Vorrichtung 10 kann auch in
einem Motor mit nicht oben liegenden Ventilen verwendet werden.
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2 ist
eine perspektivische Teilansicht der in 1A und 1B gezeigten
Vorrichtung, wobei das Ventilgehäuse 18 an
der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 befestigt ist. Bei allen
Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. 3 ist eine
vordere perspektivische Teilansicht einer auch in 1A und 1B gezeigten
Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12, die teilweise aufgeschnitten ist,
um die Komponenten hinter der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12 zu
zeigen. 4 ist eine perspektivische,
hintere Teilexplosionsansicht der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12,
die in 1A und 1B gezeigt
ist.
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Die
Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12 (gezeigt in 1A, 1B, 3 und 4)
passt im Wesentlichen über
das vordere Ende eines Motors 13 (siehe 3),
vor einem Zylinderblock 14 (siehe 3) des Motors 13.
Ein Einlassdurchgang 15, gezeigt in 1A, 1B und 2,
in der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12 führt unter Druck
ste hendes Fluid aus einer Fluidquelle zu einem getrennten Ventilgehäuse 18,
das an der Seite der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12 befestigt oder
auf andere Weise angebracht ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist das unter Druck stehende Fluid Öl, und eine Ölzufuhr
aus dem Haupt-Speisekanal
(nicht gezeigt) des Zylinderblocks 14 (siehe 3)
ist vorgesehen. Öldruck
und -strömung
werden von einer Motor-Ölpumpe 16 erzeugt
(siehe 3), die von der Kurbelwelle (nicht gezeigt) direkt angetrieben
wird.
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Der
Einlassdurchgang 15 weist einen Abschnitt 17 auf,
der in 2 gezeigt ist. Wie in der hinteren Perspektivansicht
der Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe von 4 gezeigt,
tritt der Einlassdurchgang 15 von 1A, 1B und 2 aus
der hinteren Fläche 12B der
Motor-Vorderabdeckungsbaugruppe 12 bei einem Durchlass 19 aus. Der
Durchlass 19 ist ferner mit der Vorderfläche des Zylinderblocks 14 verbunden
(gezeigt in 3). Alternativ kann ein anderes
unter Druck stehendes Fluid als Öl
verwendet werden, in welchem Fall eine Fluidquelle oder -pumpe des
unter Druck stehenden Fluids an dem Abschnitt 17 des Einlassdurchgangs 15 befestigt
sein würde.
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Zwei Ölsteuerventile
sind in dem Ventilgehäuse 18 installiert.
Wie in 1A und 1B gezeigt,
sind ein erstes Ventil 20 und ein zweites Ventil 22 in
jeweiligen Ventilbohrungen 40, 38 installiert,
die durch das Ventilgehäuse 18 gebildet
oder in diesem gefertigt sind (die Ventile 20 und 22 sind
in fragmentarischer Querschnittsansicht in 2 in den
Bohrungen 40, 38 gezeigt). Bei der bevorzugten
Ausführungsform
sind das erste und das zweite Ventil 20, 22 Solenoidventile,
die sich zwischen verschiedenen Positionen bewegen, um die Ölströmung zu
einem Nockenphaseneinstellungssystem 23 von 3 zu steuern.
Der Einlassdurchgang 15 schafft eine Ölzuführung an beide Ventile 20, 22,
wobei ein Einlassdurchgangs abschnitt 15A (siehe 2) Öl an das erste
Ventil 20 liefert und ein Einlassdurchgangsabschnitt 15B (siehe 2) Öl an das
zweite Ventil 22 liefert.
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Ventilgehäuse
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
definieren die Vorderabdeckungsbaugruppe 12 und das Ventilgehäuse 18 jeweils
verschiedene Abschnitte von vier Auslass-Öldurchgängen, von denen verschiedene
Paare mit dem ersten bzw. dem zweiten Ventil 20, 22 in
Fluidverbindung stehen (was folglich eine Gesamtzahl von vier Öldurchgängen 30, 32, 34, 36 ergibt),
um einen Öldruck
und eine Ölströmung zu einem
Nockenphaseneinstellungssystem 23 von 3 zu
leiten. Geeignete Typen von Befestigungselementen (in 1A und 1B gezeigt)
können verwendet
werden, um das erste und das zweite Ventil 20, 22 an
dem Ventilgehäuse 18 zu
befestigen, und (ein) Stopfen kann bzw. können verwendet werden, um die
Auslassöldurchgänge 30, 32, 34, 36 abzudichten
oder zu verschließen.
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Mehrere
Veränderungen
können
bei der Zahl der Solenoidventile und Öldurchgänge innerhalb des Umfangs der
Erfindung durchgeführt
werden. Beispielsweise kann es bei einem Nur-Einlass- oder Nur-Auslass-Nockenphaseneinstellungssystem
ein Solenoidventil mit einem Einlassdurchgang und zwei Auslassdurchgängen geben,
die mit dem Solenoidventil verbunden sind.
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Das
Steuerventilgehäuse 18 kann
einstückig als
Teil der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 hergestellt werden,
oder es kann als ein getrenntes Gehäuse gebildet werden, das an
der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 befestigt ist. Wie oben
beschrieben, weist das Steuerventilgehäuse 18 die Einlassdurchgangsabschnitte 15A, 15B auf,
um Öl aus
dem Haupt- Speisekanal
des Zylinderblocks 14 (siehe 3) über den
Einlassdurchgang 15 jeweils zu dem ersten und dem zweiten
Ventil 20, 22 zu leiten.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist das Ventilgehäuse 18 eine
einheitliche Komponente mit mehreren Bohrungen, die für die Installation
des ersten und des zweiten Ventils 20, 22 und
für jeden Durchgang,
der durch das Ventilgehäuse 18 hindurchgeht,
in das Ventilgehäuse 18 gebohrt
oder in diesem gebildet sind. Alternativ können das erste und das zweite
Ventil 20, 22 an dem Ventilgehäuse 18 mechanisch
befestigt werden, anstatt dass sie in Bohrungen, die darin gebildet
sind, eingesetzt werden. Wie in 2 gezeigt,
sind die erste und zweite Bohrung 40 und 38 für die Installation
des ersten bzw. zweiten Ventils 20, 22 in dem
Ventilgehäuse 18 gebildet.
Die erste Bohrung 40 schafft eine hydraulische Verbindung
zwischen dem ersten Ventil 20 und dem ersten und dem zweiten
Auslassdurchgang 30, 32. Die zweite Bohrung 38 schafft
eine hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Ventil 22 und
dem dritten und dem vierten Auslassdurchgang 34, 36.
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Die
Vorderabdeckungsbaugruppe 12 weist einen im Wesentlichen
zylindrischen, ringförmigen, röhrenförmigen Abschnitt,
hier als ein Einsatz 44 bezeichnet (siehe 2–3),
und eine Fluidverteileinrichtung auf, hierin als ein Zapfen 52 bezeichnet (siehe 3, 6),
um die vier Auslassöldurchgänge 30, 32, 34, 36 mit
der Nockenphasensteller-Baugruppe 23 fluidisch zu verbinden.
Der Zapfen 52 dreht sich innerhalb des Innendurchmessers
des Einsatzes 44 (Ölzuführung) mit
einem kleinen gesteuerten Spiel dazwischen. Der Zapfen 52 weist
vier Längslöcher auf,
die bei 54 gezeigt sind. Man beachte, dass 2 nur
den Einsatz 44 und nicht den Zapfen 52 zeigt. 3 und 6 zeigen
den Zapfen 52.
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Vier
getrennte Kanäle
sind für
jeden der vier Auslassöldurchgänge 30, 32, 34, 36 gebildet.
Ein Auslassöldurchgang
(Durchgang 30 bei der bevorzugten Ausführungsform) ist mit einem der
vier Längslöcher 54 verbunden,
das an dem äußeren Ende 55 des
Zapfens 52 offen ist (siehe 3, 6).
Die anderen drei Längslöcher 54 sind
an dem äußeren Ende 55 zugestopft
(die Stopfen sind nicht gezeigt). Die drei Auslassöldurchgänge 32, 34, 36 sind
mit drei Rillen 46 verbunden, die in dem Einsatz 44 gebildet
sind (siehe 2). Die Profile der Rillen 46 sind
in 3 in dem aufgeschnittenen Abschnitt gezeigt.
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Die
drei Rillen 46 sind durch drei getrennte Öffnungen 48 (siehe 3, 6)
an der Oberfläche des
Zapfens 52 mit den drei Längslöchern 54 verbunden,
die an dem äußeren Ende 55 zugestopft
sind. Wie am besten in 3 gezeigt, helfen mehrere Dichtungen 50 (vier
bei der bevorzugten Ausführungsform),
vier Kanäle
oder Wege getrennt zu halten, die für jeden der Auslassöldurchgänge 30, 32, 34, 36 (siehe 1A)
zwischen dem Einsatz 44 und dem Zapfen 52 gebildet
sind. Folglich wirkt der Zapfen 52 als eine Ölverteil-
oder -verbindungseinrichtung, die ein hohes Volumen der Ölströmung ermöglicht.
Alternativ kann eine Reihe von Kanälen in der Nockenwelle selbst
einstückig
gebildet oder gefertigt werden. Veränderungen bei der Anzahl der
Rillen, Kanäle
und Löcher
können
innerhalb des Umfangs der Erfindung durchgeführt werden.
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Die
Vorderabdeckungsbaugruppe 12 bildet mehrere Tankanschlussdurchgänge 60, 62 (siehe 1–2),
die mit dem ersten bzw. dem zweiten Ventil 20, 22 in
Fluidverbindung stehen und als Tankanschlüsse für diese dienen und ein schnelles
Ansprechen liefern, um restliches oder überschüssiges Öl abzuleiten, wenn das erste
und das zweite Ventil 20, 22 von einer Position
zu einer anderen zyklisch bewegt werden. Die Tankanschlussdurchgänge 60, 62 verlaufen
durch Löcher
oder Perforierungen 61 und 63 oder sind mit diesen
verbunden (siehe 4), die in der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 gebildet sind.
Dies ermöglicht
den Tankanschlussdurchgängen 60, 62,
in den Raum zwischen der hinteren Fläche 12B der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 abzuleiten,
d. h. den Raum zwischen der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 und
die Vorderseite des Zylinderblocks 14 (siehe 3),
der wiederum mit dem Kurbelgehäuse
oder der Ölwanne
(nicht gezeigt) in Verbindung steht.
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Wie
in 4 zu sehen, weist die Vorderabdeckungsbaugruppe 12 ferner
eine Halterung oder Verriegelungslasche 64 und ein Befestigungselement 66 auf,
um den Einsatz 44 an der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 zu
halten. Eine Blende 68 kann für die Ölzufuhr vorgesehen sein, um
zu verhindern, dass Fremdmaterial in das erste und das zweite Ventil 20, 22 und
ihre entsprechenden Nockenphasensteller 76, 78 eintritt
(siehe 5) und deren Betrieb stört. Ein Haltering 70 ist
vorgesehen, um die Blende 68 positioniert zu halten. Die
Vorderabdeckungsbaugruppe 12 weist ferner eine Öldichtung 72 auf,
um ein Ölleck
zu verhindern. Eine Dichtung (nicht gezeigt) kann auch für die Vorderseite
der Kurbelwelle (nicht gezeigt) verwendet werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist die Öldichtung
als ein Teil einer Vorderabdeckungsabdichtung 74 geformt;
alternativ kann jedoch ein O-Ring von 17,2 mm mal 2 mm für die Öldichtung
verwendet werden. Die Abdichtung 74 ist vorgesehen, um
ein Leck der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 zu verhindern.
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Nockenphaseneinstellungssystem
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Das
erste und das zweite Ventil 20, 22 sind mit einem
Nockenphaseneinstellungssystem 23 wirksam verbunden (siehe 3 und 5).
Die Nockenphasensteller-Baugruppe 23 weist einen Einlass-Nockenphasensteller 76 und
einen Auslass-Nockenphasensteller 78 auf. 5 ist
eine perspektivi sche Teilexplosionsansicht des Nockenphaseneinstellungssystems 23.
Das erste und das zweite Ventil 20, 22 steuern
die Ölströmung zu
dem Einlass-Nockenphasensteller 76 und dem Auslass-Nockenphasensteller 78 auf
eine solche Weise, dass eine entsprechende Nockenwelle, die mit
dem Nockenphaseneinstellungssystem 23 wirksam verbunden
ist, nach früh
oder nach spät
verstellt wird, wie unten erklärt.
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Die
Einlass- und Auslass-Nockenphasensteller 76, 78 können in
ein einzelnes Gehäuse
integriert oder getrennt untergebracht sein, sie arbeiten jedoch
unabhängig
voneinander. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Einlass-Nockenphasensteller 76 eine
hintere Schaufelplatte 80 mit Einlassschaufeln 82,
die mit der hinteren Schaufelplatte 80 einstückig gebildet
oder an dieser befestigt sind, und ein Mittelgehäuse 84 mit Hohlräumen 86A, wie
in 5 gezeigt. Die Einlassschaufeln 82 passen in
die Hohlräume 86A mit
einem ausreichenden Spiel, um eine Drehung der Einlassschaufeln 82 zu erlauben.
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Der
Auslass-Nockenphasensteller 78 umfasst eine vordere Schaufelplatte 88 mit
Auslassschaufeln 90, die mit der vorderen Schaufelplatte 88 einstückig gebildet
oder an dieser befestigt sind, und das Mittelgehäuse 84 mit Hohlräumen 86B.
Die Auslassschaufeln 90 passen in die Hohlräume 86B mit einem
ausreichenden Spiel, um eine Drehung der Auslassschaufeln 90 zu
erlauben. Allgemein weist das Mittelgehäuse 84 drei Hohlräume 86A,
um mit den drei Einlassschaufeln 82 in Eingriff zu gelangen, bzw.
drei Hohlräume 86B auf,
um mit den Auslassschaufeln 90 in Eingriff zu gelangen.
Das Mittelgehäuse 84 weist
auch Kettenradzähne 96 auf,
die von einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) durch eine Nockenantriebskette
(nicht gezeigt) angetrieben werden.
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Die
Einlassschaufeln 82 und die Auslassschaufeln 90 können durch Öldruck,
der entweder auf die erste Seite 98 oder auf die zweite
Seite 100 jeder jeweiligen Schaufel ausgeübt wird,
bezogen auf das Mittelgehäuse 84 sowohl
in eine Richtung im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn
gedreht werden. Um eine Quelle des Öldrucks zu schaffen, der auf
die erste Seite und zweite Seite einer Schaufel ausgeübt wird,
sind zwei der vier Auslassdurchgänge 30, 32, 34, 36 jeweils
dafür bestimmt,
mit dem Einlass- und dem Auslass-Nockenphasensteller 76, 78 wirksam
verbunden zu sein. Die Drehung der mehreren Schaufeln des Nockenphaseneinstellungssystems 23 moduliert
die Position einer Einlassnockenwelle 102 und einer Auslassnockenwelle 104, die
mit dem Nockenphaseneinstellungssystem 23 wirksam verbunden
sind.
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Daher
ist das erste Ventil 20 sowohl mit der ersten als auch
mit der zweiten Seite 98, 100 der Einlassschaufeln 82 in
dem Einlass-Nockenphasensteller 76 wirksam verbunden und
liefert ein Fluidsignal oder einen Fluiddruck an diese. Auf die
gleiche Weise ist das zweite Ventil 22 sowohl mit der ersten
als auch mit der zweiten Seite 98, 100 der Auslassschaufeln 90 in
dem Auslass-Nockenphasensteller 78 wirksam verbunden und
liefert ein Fluidsignal oder einen Fluiddruck an diese.
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Der
Einlass-Nockenphasensteller 76 und der Auslass-Nockenphasensteller 78 sind
mit der Einlassnockenwelle 102 bzw. der Auslassnockenwelle 104 verbunden. 6 zeigt
eine teilweise oder fragmentarische perspektivische Explosionsansicht
einer konzentrischen Nockenwellenbaugruppe 106, wobei gleiche
Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Wie in 6 gezeigt,
sind die Einlass- und die Auslassnockenwelle 102, 104 in
der konzentrischen Nockenwellenbaugruppe 106 der bevorzugten
Ausführungsform
(auch in 1A, 1B gezeigt)
ineinander geschachtelt. 6 zeigt auch den Zapfen 52 (wie
oben beschrieben) und eine Verbindungsdruckplatte 108.
Die Nockennasen und andere Komponenten der konzentrischen Nockenwellenbaugruppe 106 sind
in der Teil- oder
fragmentarischen Ansicht von 6 nicht
gezeigt (gezeigt in 1A, 1B). Die
Einlass- und die Auslassnockenwelle 102, 104 können unabhängig voneinander
und auch bezogen auf die Kurbelwelle (nicht gezeigt) abgestimmt
werden. Alternative Veränderungen
der Nockenwellenbaugruppe 106 können auch verwendet werden.
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Zusammengefasst
wird unter Druck stehendes Öl
von einer stationären
Vorderabdeckungsbaugruppe 12 in einen rotierenden Zapfen 52 übertragen,
der an dem Nockenphaseneinstellungssystem 23 und an der
konzentrischen Nockenwellenbaugruppe 106 befestigt ist.
Ferner kann in Abhängigkeit von
dem Öldruck
bewirkt werden, der entweder auf die erste Seite 98 oder
auf die zweite Seite 100 der jeweiligen Schaufeln 82, 90 ausgeübt wird,
dass sich die Schaufeln bezogen auf das Mittelgehäuse 84 in Richtungen
im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn drehen, um die Positionen
der Einlass- und Auslassnockenwelle 102, 104 und
der Kurbelwelle (nicht gezeigt) zu modulieren (nach früh und nach spät zu verstellen),
die durch eine Nockenantriebskette (nicht gezeigt) gemeinsam in
Phase befestigt ist.
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Elektronisches Steuersystem
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Das
Motorsteuermodul (ECM) (nicht gezeigt) sendet ein pulsweitenmoduliertes
Signal (PWM-Signal), das die Bewegung des ersten und des zweiten Ventils 20, 22 steuert.
Das Motorsteuermodul ist elektronisch mit dem ersten und dem zweiten
Ventil 20, 22 verknüpft. Wie oben angemerkt, moduliert
die Bewegung des ersten und des zweiten Ventils 20, 22 die Position
der konzentrischen Nockenwellenbaugruppe 106 bezogen auf
die Kurbelwelle (nicht gezeigt), die durch eine Nockenantriebskette
(nicht gezeigt) mit der konzentrischen Nockenwellenbaugruppe 106 wirksam
verbunden ist. Dies wird durch Fluiddruck auf sowohl die erste als
auch die zweite Seite 98, 100 der Einlass- und
Auslassschaufeln 82, 90 in dem Einlass-Nockenphasensteller 76 bzw.
dem Auslass-Nockenphasensteller 78 erreicht.
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Das
Motorsteuermodul (ECM) überwacht
die Position der Kurbelwelle kontinuierlich, vergleicht sie mit
Zielwerten von einer vorbestimmten Tabelle und berechnet Abweichungen
von den Zielwerten. Die Ölströmung wird
moduliert, um eine ständige
Korrektur bezogen auf die Zielwerte zu schaffen. Dadurch wird eine
Rückkopplungsschleife
eingerichtet, welche die Modulation der Ölströmung aktiviert, um die Abweichung
der Position der Kurbelwelle und des Nockenphaseneinstellungssystems
von der gewünschten
Zielposition auf einem Minimum zu halten. Alternative geeignete
Ventile und Steuersysteme können
auch verwendet werden.
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Zusammengefasst
werden das erste und das zweite Ventil 20, 22 durch
ein elektronisches Steuersystem pulsweitenmoduliert, das eine Regelung
oder Rückkopplungssteuerung
der Nockenwellenwinkelposition bezogen auf die Kurbelwelle schafft.
Ein Auslassnocken-Positionssensor 110 (siehe 3)
und/oder ein Einlassnocken-Positionssensor (nicht gezeigt) können beide
an der Vorderabdeckungsbaugruppe 12 installiert werden,
um eine Positionsinformation an das Motorsteuermodul (ECM) zu liefern.
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Alternativ
kann der Auslassnocken-Positionssensor 110 in der Vorderabdeckung
installiert werden, und der Einlassnocken-Positionssensor kann in
der Stößel-Ölverteilerbaugruppe
(nicht gezeigt) oder einer anderen Motorstruktur installiert werden,
um das Muster in „zu
lesen”,
das als Teil der hinteren Platte des Nockenphaseneinstellungssystems 23 gebildet
ist.
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Um
die Winkelposition einer Nockenwelle zu detektieren, kann das System
ein „frequenzbestimmendes” Rad mit
einer gezahnten Form verwenden, die von dem Nockenwellen-Positionssensor „gelesen” und von
dem elektronischen Steuersystem derart dekodiert werden kann, dass
eine kontinuierliche Rückkopplung
der Winkelposition geschaffen wird. Diese Zahnräder können in die vordere und hintere Schaufelplatte
integriert oder als Teil von diesen gebildet sein. Alternative geeignete
Verbindungen können
auch verwendet werden.
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Während die
besten Arten, die Verbindung auszuführen, detailliert beschrieben
wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative
Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen,
um die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auszuüben.