DE102014115233B4

DE102014115233B4 - Steuerventil

Info

Publication number: DE102014115233B4
Application number: DE102014115233.6A
Authority: DE
Inventors: Rolando Huerta; William P. Vukovich; Jorge A. Campuzano
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN104565439A; US9121311B2; US20150114328A1; DE102014115233A1; CN104565439B

Abstract

Steuerventil (106), umfassend:
einen Ventilkörper (108), der sich entlang einer Längsachse (18) erstreckt, wobei der Ventilkörper (108) einen ersten Ventildurchgang (146), einen zweiten Ventildurchgang (160), einen dritten Ventildurchgang (164) und einen Versorgungsdurchgang (118) definiert;
einen ersten Steuerkolben (126), der beweglich in dem Ventilkörper (108) angeordnet ist, wobei der erste Steuerkolben (126) relativ zu dem Ventilkörper (108) entlang der Längsachse (18) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich ist; und
einen zweiten Steuerkolben (128), der beweglich in dem Ventilkörper (108) angeordnet ist, wobei der zweite Steuerkolben (128) relativ zu dem Ventilkörper (108) entlang der Längsachse (18) zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist;
wobei der zweite Steuerkolben (128) einen Steuerkolbenkörper (136), eine Steuerkolbenkavität (138), welche in fluidischer Kommunikation mit dem Versorgungsdurchgang (118) steht, und einen Steuerkolbendurchgang (144), der sich durch den zweiten Steuerkolbenköper (136) erstreckt, aufweist;
wobei der Versorgungsdurchgang (118) in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang (146) steht, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der ersten Position befindet, in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Ventildurchgang (160) steht, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der zweiten Position befindet, und durch den Steuerkolbendurchgang (144) in fluidischer Kommunikation mit dem dritten Ventildurchgang (164) steht, wenn der zweite Steuerkolben (128) sich in der offenen Position befindet; und
wobei der zweite Steuerkolben (128) einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang (118) und dem dritten Ventildurchgang (164) verhindert, wenn der zweite Steuerkolben (128) sich in der geschlossenen Position befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuerventil zum Steuern eines Phasenverstellers für variable Nocken. Ein Steuerventil des Standes der Technik ist in der EP 2 500 531 A1 offenbart. Gegenüber diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine einfachere Konstruktion bereit zu stellen.
HINTERGRUND
Steuerventile können dazu verwendet werden, viele Typen von Geräten zu steuern. Zum Beispiel kann in einem Fahrzeug ein Steuerventil dazu verwendet werden, einen Phasenversteller für variable Nocken zu steuern. Ein Phasenversteller für variable Nocken ist operativ mit einer Nockenwelle gekoppelt. Die Nockenwelle kann die Einlass- und Auslassventile einer Maschine betätigen. Während des Betriebs der Maschine kann das Steuerventil den Phasenversteller für variable Nocken steuern. Der Phasenversteller für variable Nocken kann im Gegenzug die Rotation der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle steuern, um das Timing von Einlass- und/oder Auslassventilereignissen anzupassen. Das Anpassen des Ventil-Timings basierend auf Maschinenbetriebsbedingungen kann die Maschinenperformance verbessern und Emissionen der Maschine minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung ist durch den unabhängigen Anspruch definiert.
Es ist nützlich, den Betrieb eines Phasenverstellers für variable Nocken unter Verwendung eines Steuerventils zu steuern, um das Timing von Einlass- oder Auslassventilereignissen in einer Maschine anzupassen. Phasenversteller für variable Nocken umfassen einen Stator und einen Rotor, der in dem Stator angeordnet ist. Der Rotor kann relativ zu dem Stator rotieren und ist operativ mit einer Nockenwelle gekoppelt. Es ist nützlich, die Bewegung des Rotors relativ zu dem Stator zu steuern, um die Bewegung der Nockenwelle zu steuern. Der Rotor kann außerdem an den Stator gesperrt sein, um den Rotor stationär relativ zu dem Stator zu halten, wenn die Nockenphasenverstellung nicht aktiviert ist. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann ein Sperrstift betätigt werden (oder anderweitig bewegt werden), um den Rotor an den Stator zu sperren. Es ist daher nützlich, ein Steuerventil zu entwickeln, das in der Lage ist, die Bewegung des Sperrstiftes zu steuern und unabhängig davon die Rotation des Rotors relativ zu dem Stator zu steuern.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Steuerventil einen Ventilkörper, der sich entlang einer Längsachse erstreckt. Der Ventilkörper definiert einen ersten Ventildurchgang, einen zweiten Ventildurchgang, einen dritten Ventildurchgang und einen Versorgungsdurchgang. Das Steuerventil umfasst einen ersten Steuerkolben, der beweglich in dem Ventilkörper angeordnet ist. Der erste Steuerkolben ist relativ zu dem Ventilkörper entlang der Längsachse zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich. Das Steuerventil umfasst ferner einen zweiten Steuerkolben, der beweglich in dem Ventilkörper angeordnet ist. Der zweite Steuerkolben ist relativ zu dem Ventilkörper entlang der Längsachse zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich. Der Versorgungsdurchgang steht in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang, wenn der erste Steuerkolben sich in der ersten Position befindet. Der Versorgungsdurchgang steht in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Ventildurchgang, wenn der erste Steuerkolben sich in der zweiten Position befindet. Der Versorgungsdurchgang steht in fluidischer Kommunikation mit dem dritten Ventildurchgang, wenn der zweite Steuerkolben sich in der offenen Position befindet. Der zweite Steuerkolben verhindert einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang und dem dritten Ventildurchgang, wenn der zweite Steuerkolben sich in der geschlossenen Position befindet. Die Position des ersten Steuerkolbens ist nicht auf die erste und zweite Position beschränkt. Vielmehr bewegt sich der erste Steuerkolben kontinuierlich und kann sich überall zwischen der ersten und der zweiten Position befinden, wie es von der Maschinensteuerungseinheit befehligt wird.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Nockenwellensystem. Das Nockenwellensystem umfasst eine Nockenwelle, die sich entlang einer Längsachse erstreckt. Das Nockenwellensystem umfasst ferner einen Phasenversteller für variable Nocken, der operativ mit der Nockenwelle gekoppelt ist. Der Phasenversteller für variable Nocken umfasst einen Stator, der zumindest einen Vorsprung umfasst. Ferner umfasst der Phasenversteller für variable Nocken einen Rotor, der operativ mit der Nockenwelle gekoppelt ist. Der Rotor ist radial innen in Bezug auf den Stator angeordnet und umfasst erste und zweite Flügel. Der Vorsprung ist zwischen den ersten und zweiten Flügeln derart angeordnet, dass der Rotor und der Stator gemeinsam eine erste Kammer zwischen dem Vorsprung und dem ersten Flügel definieren. Außerdem definieren der Rotor und der Stator gemeinsam eine zweite Kammer zwischen dem Vorsprung und dem zweiten Flügel. Der Rotor definiert eine Öffnung in dem ersten Flügel. Der Phasenversteller für variable Nocken umfasst ferner einen Sperrstift, der in der Öffnung beweglich angeordnet ist. Das Nockenwellensystem umfasst ferner ein Steuerventil, das operativ mit dem Phasenversteller für variable Nocken gekoppelt ist. Das Steuerventil umfasst einen Ventilkörper, der operativ die Nockenwelle mit dem Rotor koppelt. Der Ventilkörper definiert einen Versorgungsdurchgang. Das Steuerventil umfasst ferner einen ersten Steuerkolben, der in dem Ventilkörper beweglich angeordnet ist. Der erste Steuerkolben ist relativ zu dem Ventilkörper zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich. Das Steuerventil umfasst ferner einen zweiten Steuerkolben, der in dem Ventilkörper beweglich angeordnet ist. Der zweite Steuerkolben ist relativ zu dem Ventilkörper zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich. Der Versorgungsdurchgang steht in fluidischer Kommunikation mit der ersten Kammer, wenn der erste Steuerkolben sich in der ersten Position befindet. Der Versorgungsdurchgang steht in fluidischer Kommunikation mit der zweiten Kammer, wenn der erste Steuerkolben sich in der zweiten Position befindet. Der Versorgungsdurchgang steht in fluidischer Kommunikation mit der Öffnung, wenn der zweite Steuerkolben sich in der offenen Position befindet. Der zweite Steuerkolben verhindert einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang und der Öffnung, wenn der zweite Steuerkolben sich in der geschlossenen Position befindet.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Weisen zur Ausführung der Erfindung erkennbar, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Nockenwellensystems, das eine Nockenwelle, einen Rotor eines Phasenverstellers für variable Nocken und ein Steuerventil umfasst, das den Rotor mit der Nockenwelle koppelt;
2 ist eine schematische, perspektivische Schnittansicht des Nockenwellensystems von 1, die einen ersten Steuerkolben und einen zweiten Steuerkolben zeigt, die in einem Ventilkörper angeordnet sind;
3 ist eine schematische Draufsicht eines Phasenverstellers für variable Nocken;
4 ist eine schematische Schnittansicht einer Maschinenanordnung, die das in 1 gezeigte Nockenwellensystem, eine Fluidquelle in fluidischer Kommunikation mit dem Nockenwellensystem, eine Betätigungsanordnung, die operativ mit dem Nockenwellensystem gekoppelt ist, und ein Maschinensteuerungsmodul in Kommunikation mit der Betätigungsanordnung umfasst;
5 ist eine schematische Schnittansicht des Nockenwellensystems, die den ersten Steuerkolben in einer ersten Position und den Fluidfluss darstellt, wenn der erste Steuerkolben sich in der ersten Position befindet;
6 ist eine schematische Schnittansicht des Nockenwellensystems, das den ersten Steuerkolben in einer zweiten Position und den Fluidfluss darstellt, wenn der erste Steuerkolben sich in der zweiten Position befindet;
7 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts des Nockenwellensystems, die den zweiten Steuerkolben in einer geschlossenen Position darstellt; und
8 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts des Nockenwellensystems, die den zweiten Steuerkolben in einer offenen Position darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile über die mehreren Ansichten hinweg bezeichnen, veranschaulichen 1 und 2 schematisch ein Nockenwellensystem 100 zur Anpassung des Timings der Einlass- und Auslassereignisse in einer Brennkraftmaschine 204 ( 4). Das Nockenwellensystem 100 umfasst eine Nockenwelle 102 und einen Phasenversteller für variable Nocken 10, der operativ mit der Nockenwelle 102 gekoppelt ist. Zusätzlich umfasst das Nockenwellensystem 100 ein Steuerventil 106, das operativ den Phasenversteller für variable Nocken 10 und die Nockenwelle 102 koppelt. Obwohl der Phasenversteller für variable Nocken 10 einen Stator 22 ( 3) und einen Rotor 38 umfasst, zeigen 1 und 2 nur den Rotor 38. Der Rotor 38 kann um eine Längsachse 18 rotieren. Die Nockenwelle 102 ist operativ mit dem Rotor 38 gekoppelt und kann um die Längsachse 18 rotieren. Das Steuerventil 106 umfasst ein(en) Ventilkörper oder -gehäuse 108, der bzw. das sich entlang der Längsachse 18 erstreckt. Der Ventilkörper 108 dient als ein Koppler und koppelt den Rotor 38 mit der Nockenwelle 102. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann der Ventilkörper 108 als ein Bolzen ausgestaltet sein, der einen Kopf 110 und einen Schaft 112 aufweist, der mit dem Kopf 110 gekoppelt ist. Der Kopf 110 ist über dem Rotor 38 angeordnet und der Schaft 112 ist in dem Rotor 38 und der Nockenwelle 102 angeordnet. Der Schaft 112 umfasst ein Außengewinde 114 und die Nockenwelle 102 umfasst ein Innengewinde 116, das dazu ausgestaltet ist, mit dem Außengewinde 114 in Eingriff zu stehen, um den Ventilkörper 108 mit der Nockenwelle 102 zu koppeln.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst der Phasenversteller für variable Nocken 10 ein Zahnrad 14, um in einen Riemen oder eine Kette (nicht gezeigt) einzugreifen. Das Zahnrad 14 ist operativ mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Maschine verbunden. Folglich ist das Zahnrad 14 durch die Kurbelwelle der Maschine mittels der Kette zur Rotation um die Längsachse 18 antreibbar. Wie oben ausgeführt, umfasst der Phasenversteller für variable Nocken 10 außerdem den Stator 22. Der Stator 22 ist in Bezug auf das Zahnrad 14 zur einheitlichen Rotation mit demselben um die Längsachse 18 angebracht. Der Stator 22 weist eine Innenfläche 26 auf, die eine Kammer 30 definiert. Die Innenfläche 26 ist im Wesentlichen zylindrisch aber umfasst eine Vielzahl von Vorsprüngen 34, 35, 36, 37, die sich radial nach innen (hin zu der Längsachse 18) erstrecken.
Wie oben ausgeführt, umfasst der Phasenversteller für variable Nocken 10 außerdem den Rotor 38. Der Rotor 38 ist in der Kammer 30 angeordnet und umfasst einen Nabenabschnitt 42, der eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 44_ aufweist. Eine Vielzahl von Flügeln 46, 47, 48, 49 erstreckt sich von dem Nabenabschnitt 42 nach außen. Obwohl die in 3 gezeigten Flügel 46, 47, 48, 49 andere Formen als die in 1 und 2 gezeigten Flügel 46, 47, 48, 49 aufweisen, wird vergegenwärtigt, dass die Flügel 46, 47, 48, 49 die in 1 und 2 gezeigten Formen oder die in 3 gezeigten Formen aufweisen können. Unabhängig von ihrer Form berührt jeder Flügel 46, 47, 48, 49 einen jeweiligen zylindrischen Abschnitt der Innenfläche 26 des Stators 22. Jeder der Flügel 46, 47, 48, 49 ist zwischen zweien der Vorsprünge 34, 35, 36, 37 angeordnet. Jeder Vorsprung 34, 35, 36, 37 berührt einen zylindrischen Abschnitt der Außenfläche 44 des Rotors 38. Die Vorsprünge 34, 35, 36, 37 und die Flügel 46, 47, 48, 49 definieren dazwischenliegende Kammern 50, 54. Die Kammern 50, 54 werden selektiv durch ein Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt, um den Rotor 38 zu veranlassen, sich um die Längsachse 18 in Bezug auf den Stator 22 zu drehen und dadurch das Ventil-Timing in der Maschine 204 (4) zu verändern. Die Kammer 54 kann als die erste Kammer bezeichnet werden und die Kammer 50 kann als die zweite Kammer bezeichnet werden. Der Flügel 47 kann als der erste Flügel bezeichnet werden und der Flügel 48 kann als der zweite Flügel bezeichnet werden.
Genauer gesagt, ist der Rotor 38 in Bezug auf die Nockenwelle 102 (1) angebracht. Folglich vorverschiebt ein Rotieren des Rotors 38 relativ zu dem Stator 22 in eine Richtung (nämlich in die erste Drehrichtung R1 oder die zweite Drehrichtung R2) das Ventil-Timing, während eine Rotation des Rotors 38 relativ zu dem Stator 22 in die entgegengesetzte Richtung das Timing verzögert. Die Bewegung des Rotors 38 relativ zu dem Stator 22 wird durch einen Eingriff zwischen den Vorsprüngen 34, 35, 36, 37 und den Flügeln 46, 47, 48, 49 beschränkt. Zum Beispiel kann ein maximales Vorverlegen des Ventil-Timings auftreten, wenn der Flügel 49 den Vorsprung 34 berührt und ein maximales Verzögern des Ventil-Timings kann auftreten, wenn der Flügel 49 den Vorsprung 37 berührt.
Der Rotor 38 kann in einer „Mittelpark“-Position relativ zu dem Stator 22 gesperrt sein, wie in 3 gezeigt ist. Wenn der Rotor 38 sich in der „Mittelpark“-Position befindet, stehen die Flügel 46, 47, 48, 49 nicht mit einem der Vorsprünge 34, 35, 36, 37 in Kontakt. Um den Rotor 38 in der „Mittelpark“-Position zu sperren, umfasst der Phasenversteller für variable Nocken 10 einen Rotorsperrstift 58, der zumindest teilweise in einer zylindrischen Öffnung 62 angeordnet ist, die in dem Flügel 48 (oder in einem beliebigen anderen Flügel) ausgebildet ist. Die Öffnung 62 und der Stift 58 sind derart ausgerichtet und dimensioniert, dass eine Bewegung des Stifts 58 relativ zu dem Rotor 38 im Wesentlichen auf eine lineare Translation parallel zu der Längsachse 18 beschränkt ist. Der Stift 58 ist relativ zu dem Rotor 38 zwischen einer ausgefahrenen Position und einer zurückgefahrenen Position beweglich. In der ausgefahrenen Position erstreckt sich der Stift 58 aus der Öffnung 62 heraus und kann mit einer (nicht gezeigten) Abdeckung in Eingriff stehen, die an dem Stator 22 befestigt ist. Wenn der Rotor 38 sich in der Mittelpark-Position befindet und der Stift 58 sich in der ausgefahrenen Position befindet, steht ein Abschnitt des Stifts 58 in Eingriff mit der (nicht gezeigten) Abdeckung und ein anderer Abschnitt des Stifts 58 befindet sich in der Öffnung 62, wodurch er den Rotor 38 relativ zu dem Stator 22 sperrt. In der zurückgefahrenen Position erstreckt sich der Stift 58 nicht wesentlich aus der Öffnung 62 heraus. Der Stift 58 kann durch Anlegen eines hydraulischen Drucks aus der zurückgefahrenen Position in die ausgefahrene Position bewegt werden.
Unter Bezugnahme auf 4 kann das Nockenwellensystem 100 Teil einer Maschinenanordnung 200 sein. Die Maschinenanordnung 200 kann Teil eines Fahrzeugs 202, wie zum Beispiel eines Autos, sein. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Maschinenanordnung 200 eine Brennkraftmaschine 204 und ein Maschinensteuerungsmodul (EMC) 206, welches in Kommunikation, wie zum Beispiel elektronischer Kommunikation, mit der Maschine 204 steht. Die Begriffe „Steuerungsmodul,“ „Steuerung,“ „Controller,“ „Steuerungseinheit,“ „Prozessor“ und ähnliche Begriffe stehen für eine beliebige oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren von einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), einer elektronischen Schaltung(en), einer zentralen Verarbeitungseinheit(en) (vorzugsweise ein Mikroprozessor(en)) und beigeordnetem Speicher und Aufbewahrung (Nur-Lesen, programmierbares Nur-Lesen, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die eine oder mehrere Software oder Firmware-Programme oder Routinen ausführen, einer Kombinationslogikschaltung(en), einer Reihenlogikschaltung(en), einer Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -geräte, als Signalkonditionierung und Pufferschaltung geeignete Schaltungen, und anderen Komponenten zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität. „Software,“ „Firmware,“ „Programme,“ „Instruktionen,“ „Routinen,“ „Code,“ „Algorithmen“ und ähnliche Begriffe stehen für beliebige Controller-ausführbare Instruktionssätze, die Kalibrierungs- und Nachschlagetabellen umfassen.
Die Maschinenanordnung 200 umfasst ferner eine Betätigungsanordnung 208, wie zum Beispiel eine Spulenanordnung. Die Betätigungsanordnung 208 steht in Kommunikation mit dem ECM 206 und kann folglich Signale empfangen, die durch das ECM 206 generiert werden. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Betätigungsanordnung 208 in elektronischer Kommunikation mit dem ECM 206 stehen. Wie es im Detail unten ausgeführt wird, ist die Betätigungsanordnung 208 operativ mit dem Steuerventil 106 gekoppelt. Zusätzlich zu der Betätigungsanordnung 208 umfasst die Maschinenanordnung 200 eine Fluidquelle 210, wie zum Beispiel eine Ölversorgung, die fluidisch mit dem Steuerventil 106 gekoppelt ist. Die Fluidquelle 210 enthält ein Fluid 120, wie zum Beispiel Öl, und kann das Steuerventil 106 mit einem solchen Fluid versorgen, wie es unten im Detail ausgeführt ist. Eine Pumpe (oder eine beliebige andere geeignete Druckquelle oder ein beliebiges anderes geeignetes Fluidverschiebungsgerät) kann dazu eingesetzt werden, das Fluid 120 von der Fluidquelle 210 zu dem Versorgungsdurchgang 118 zu verschieben.
Das Steuerventil 106 ist ebenfalls Teil der Maschinenanordnung 200 und definiert einen Versorgungsdurchgang 118, der in fluidischer Kommunikation mit der Fluidquelle 210 steht. Der Versorgungsdurchgang 118 erstreckt sich durch zumindest einen Abschnitt des Schaftes 112 entlang der Längsachse 18. Folglich kann die Fluidquelle 210 das Steuerventil 106 durch den Versorgungsdurchgang 118 mit dem Fluid 120 (zum Beispiel Öl) versorgen.
Abgesehen von dem Versorgungsdurchgang 118 definiert das Steuerventil 106 eine erste Körperkavität 122 und eine zweite Körperkavität 124. Die erste Körperkavität 122 ist axial von der zweiten Körperkavität 124 beabstandet. Die erste und die zweite Körperkavität 122, 124 erstrecken sich ferner entlang der Längsachse 18 und stehen in fluidischer Kommunikation miteinander und mit dem Versorgungsdurchgang 118.
Das Steuerventil 106 umfasst einen ersten Steuerkolben 126, der in der ersten Körperkavität 122 beweglich angeordnet ist, und einen zweiten Steuerkolben 128, der beweglich in der zweiten Körperkavität 122 angeordnet ist. Somit sind der erste und zweite Steuerkolben 126, 128 beweglich in dem Ventilkörper 108 angeordnet. Der erste und der zweite Steuerkolben 126, 128 können im Wesentlichen zylindrisch sein und können sich relativ zu dem Ventilkörper 108 entlang der Längsachse 18 bewegen. Insbesondere kann sich der erste Steuerkolben 126 in der ersten Körperkavität 122 entlang der Längsachse 18 zwischen einer ersten Position (5) und einer zweiten Position (6) bewegen, wie es unten im Detail ausgeführt ist. Der zweite Steuerkolben 128 kann sich in der zweiten Körperkavität 122 entlang der Längsachse 18 zwischen einer Aus- oder geschlossenen Position (7) und einer An- oder offenen Position (8) bewegen, wie es unten im Detail ausgeführt ist. Der erste Steuerkolben 126 kann sich unabhängig von der Bewegung des zweiten Steuerkolbens 128 bewegen. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der erste Steuerkolben 126 größer als der zweite Steuerkolben 128 sein.
Der erste Steuerkolben 126 umfasst einen ersten Steuerkolbenkörper 130 und definiert eine erste Steuerkolbenkavität 132. Die erste Steuerkolbenkavität 132 steht in fluidischer Kommunikation mit dem Versorgungsdurchgang 118 und kann daher das Fluid 120 (zum Beispiel Öl) von der Fluidquelle 210 empfangen. Der erste Steuerkolben 126 definiert ferner einen ersten Ringkanal 134, der um den gesamten Umfang des ersten Steuerkolbenkörpers 130 angeordnet ist. Zusätzlich zu dem ersten Ringkanal 134 definiert der erste Steuerkolben 126 zumindest einen ersten Steuerkolbendurchgang 142, der sich durch den ersten Steuerkolbenkörper 130 erstreckt. Bei der dargestellten Ausführungsform definiert der erste Steuerkolben 126 mehr als einen ersten Steuerkolbendurchgang 142. Die ersten Steuerkolbendurchgänge 142 stehen unabhängig von der Anzahl in fluidischer Kommunikation mit der ersten Steuerkolbenkavität 132 und erstrecken sich durch den ersten Steuerkolbenkörper 130 in radialer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 18 sein kann. Das Steuerventil 106 umfasst ferner eine erste Feder 135, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder, die operativ mit dem ersten Steuerkolben 126 und dem Ventilkörper 108 gekoppelt ist. Als solche ist die erste Feder 135 teilweise in der ersten Steuerkolbenkavität 132 und der ersten Körperkavität 122 angeordnet und kann den ersten Steuerkolben 126 in Richtung der ersten Position (5) vorspannen.
Der zweite Steuerkolben 128 umfasst einen zweiten Steuerkolbenkörper 136 und definiert eine zweite Steuerkolbenkavität 138. Die zweite Steuerkolbenkavität 138 steht in fluidischer Kommunikation mit dem Versorgungsdurchgang 118 und kann daher das Fluid 120 (zum Beispiel Öl) von der Fluidquelle 210 empfangen. Der zweite Steuerkolben 128 definiert ferner einen zweiten Ringkanal 140, der um den gesamten Umfang des zweiten Steuerkolbenkörpers 136 angeordnet ist. Zusätzlich zu dem zweiten Ringkanal 140 definiert der zweite Steuerkolben 128 zumindest einen zweiten Steuerkolbendurchgang 144, der sich durch den zweiten Steuerkolbenkörper 136 erstreckt. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der zweite Steuerkolben 128 mehr als einen zweiten Steuerkolbendurchgang 144. Die zweiten Steuerkolbendurchgänge 144 stehen unabhängig von der Anzahl in fluidischer Kommunikation mit der zweiten Steuerkolbenkavität 138 und erstrecken sich durch den zweiten Steuerkolbenkörper 136 in der radialen Richtung (d.h. einer zu der Längsachse 18 im Wesentlichen senkrechten Richtung). Das Steuerventil 106 umfasst ferner eine zweite Feder 137, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder, die operativ mit dem zweiten Steuerkolben 128 und dem Ventilkörper 108 gekoppelt ist. Als solche ist die zweite Feder 137 teilweise in der zweiten Steuerkolbenkavität 138 angeordnet und kann den zweiten Steuerkolben 128 in Richtung der Aus- oder geschlossenen Position (7) vorspannen.
Das Nockenwellensystem 100 definiert einen ersten Fluiddurchgang 150, einen zweiten Fluiddurchgang 152, einen dritten Fluiddurchgang 154 (siehe auch 3), eine erste Auslassöffnung 156 und eine zweite Auslassöffnung 158. Der erste Fluiddurchgang 150 erstreckt sich durch den Rotor 38 und den Ventilkörper 108 und kann die erste Kammer 54 (siehe auch 3) in Abhängigkeit von der Position des ersten Steuerkolbens 126 relativ zu dem Ventilkörper 108 mit der ersten Körperkavität 122 oder der ersten Auslassöffnung 156 fluidisch koppeln. Wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position (5) relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, koppelt der erste Fluiddurchgang 150 den Versorgungsdurchgang 118 durch die erste Körperkavität 122 fluidisch mit der ersten Kammer 54 und der erste Steuerkolben 126 verhindert einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang 118 und dem zweiten Fluiddurchgang 152. Auf der anderen Seite, wenn sich der erste Steuerkolben 126 in der zweiten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 (6) befindet, steht der erste Fluiddurchgang 150 in fluidischer Kommunikation mit der ersten Auslassöffnung 156 und der erste Steuerkolben 126 verhindert einen Fluidfluss zwischen dem ersten Fluiddurchgang 150 und dem Versorgungsdurchgang 118.
Bei der dargestellten Ausführungsform, erstreckt sich der erste Fluiddurchgang 150 durch den Rotor 38 und den Ventilkörper 108. Als solcher umfasst der erste Fluiddurchgang 150 einen ersten Ventildurchgang 146 und einen ersten Rotordurchgang 148, der in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang 146 steht. Der Ventilkörper 108 definiert den ersten Ventildurchgang 146. Der erste Ventildurchgang 146 kann in fluidischer Kommunikation mit der ersten Körperkavität 122 angeordnet sein, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position (5) befindet und kann eine Ringform aufweisen. Mit anderen Worten steht der Versorgungsdurchgang 118 in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang 146, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position befindet. Des Weiteren erstreckt sich der erste Ventildurchgang 146 durch den Ventilkörper 108 und kann den gesamten Umfang der ersten Körperkavität 122 umgeben. Der erste Rotordurchgang 148 erstreckt sich durch den Rotor 38 und steht immer in fluidischer Kommunikation mit der ersten Kammer 54 (3) und dem ersten Ventildurchgang 146.
Der zweite Fluiddurchgang 152 kann die zweite Kammer 50 in Abhängigkeit von der Position des ersten Steuerkolbens 126 relativ zu dem Ventilkörper 108 fluidisch mit der zweiten Steuerkolbenkavität 132 oder der ersten Auslassöffnung 156 koppeln. Wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 (5) befindet, steht der zweite Fluiddurchgang 152 in fluidischer Kommunikation mit der ersten Auslassöffnung 156 und der erste Steuerkolben 126 verhindert einen Fluidfluss zwischen dem zweiten Fluiddurchgang 152 und dem Versorgungsdurchgang 118. Wenn, mit anderen Worten, der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 ( 5) befindet, verhindert der erste Steuerkolben 126 einen Fluidfluss zwischen dem zweiten Fluiddurchgang 152 und der ersten Steuerkolbenkavität 132. Auf der anderen Seite, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 (6) befindet, koppelt der zweite Fluiddurchgang 152 die zweite Kammer 50 und die erste Körperkavität 122 fluidisch und der erste Steuerkolben 126 verhindert einen Fluidfluss zwischen dem ersten Fluiddurchgang 150 und der ersten Steuerkolbenkavität 132. Wenn, mit anderen Worten, der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 (6) befindet, koppelt der zweite Fluiddurchgang 152 die zweite Kammer 50 und den Versorgungsdurchgang 118 fluidisch und der erste Steuerkolben 126 verhindert einen Fluidfluss zwischen dem ersten Fluiddurchgang 150 und dem Versorgungsdurchgang 118.
Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der zweite Fluiddurchgang 152 durch den Rotor 38 und den Ventilkörper 108. Als solcher umfasst der zweite Fluiddurchgang 152 einen zweiten Ventildurchgang 160 und einen zweiten Rotordurchgang 162, der in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Ventildurchgang 160 steht. Ferner kann der zweite Ventildurchgang 160 in fluidischer Kommunikation mit der ersten Steuerkolbenkavität 132 angeordnet sein, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position (6) befindet, und eine Ringform aufweisen. Ferner erstreckt sich der zweite Ventildurchgang 160 durch den Ventilkörper 108 und kann den gesamten Umfang der ersten Körperkavität 122 umgeben. Der zweite Rotordurchgang 162 erstreckt sich durch den Rotor 38 und steht immer in fluidischer Kommunikation mit der zweiten Kammer 50 (3) und dem zweiten Ventildurchgang 160.
Die erste Auslassöffnung 156 erstreckt sich durch den Ventilkörper 108 und kann den gesamten Umfang der ersten Steuerkolbenkavität 132 umgeben. Zudem steht die erste Auslassöffnung 156 immer in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ringkanal 134. Allerdings steht die erste Auslassöffnung 156 mit dem ersten Fluiddurchgang 150 (d.h. mit dem ersten Ventildurchgang 146 und dem ersten Rotordurchgang 148) nur dann in fluidischer Kommunikation, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position (5) relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet. Außerdem steht die erste Auslassöffnung 156 mit dem zweiten Fluiddurchgang 152 (d.h. dem zweiten Ventildurchgang 160 und dem zweiten Rotordurchgang 162) nur dann in fluidischer Kommunikation, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position (6) relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet.
Der dritte Fluiddurchgang 154 kann die Öffnung 62 in Abhängigkeit von der Position des zweiten Steuerkolbens 128 relativ zu dem Ventilkörper 108 fluidisch mit der zweiten Auslassöffnung 158 oder der zweiten Steuerkolbenkavität 138 koppeln. Wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der Aus- oder geschlossenen Position (7) relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, koppelt der dritte Fluiddurchgang 154 die Öffnung 62 fluidisch mit der zweiten Auslassöffnung 158 und der zweite Steuerkolben 128 verhindert einen Fluidfluss zwischen der zweiten Steuerkolbenkavität 138 und dem dritten Fluiddurchgang 154. Wenn, mit anderen Worten, der zweite Steuerkolben 128 sich in der Aus- oder geschlossenen Position (7) relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, verhindert der zweite Steuerkolben 128 einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang 118 und dem dritten Fluiddurchgang 154. Auf der anderen Seite, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der An- oder offenen Position (8) befindet, koppelt der dritte Fluiddurchgang 154 die zweite Steuerkolbenkavität 138 und die Öffnung 62 fluidisch und der zweite Steuerkolben 128 verhindert einen Fluidfluss zwischen der zweiten Steuerkolbenkavität 138 und der zweiten Auslassöffnung 158. Wenn, mit anderen Worten, der zweite Steuerkolben 128 sich in der An- oder offenen Position (8) befindet, koppelt der dritte Fluiddurchgang 154 den Versorgungsdurchgang 118 und die Öffnung 62 fluidisch und der zweite Steuerkolben 128 verhindert einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang 118 und der zweiten Auslassöffnung 158.
Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der dritte Fluiddurchgang 154 durch den Rotor 38, die Nockenwelle 102 und den Ventilkörper 108. Als solcher umfasst der dritte Fluiddurchgang 154 einen dritten Ventildurchgang 164, einen Nockenwellendurchgang 166 und einen dritten Rotordurchgang 168. Der dritte Ventildurchgang 164, der Nockenwellendurchgang 166 und der dritte Rotordurchgang 168 stehen in fluidischer Kommunikation miteinander. Der dritte Ventildurchgang 164 kann insbesondere eine Ringform aufweisen und steht in fluidischer Kommunikation mit der zweiten Steuerkolbenkavität 138, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der An- oder offenen Position (8) befindet. Ferner erstreckt sich der dritte Ventildurchgang 164 durch den Ventilkörper 108 und kann den gesamten Umfang der zweiten Steuerkolbenkavität 138 umgeben. Der Nockenwellendurchgang 166 erstreckt sich durch die Nockenwelle 102 und steht immer in fluidischer Kommunikation mit dem dritten Ventildurchgang 164 und dem dritten Rotordurchgang 168. Der dritte Rotordurchgang 168 erstreckt sich durch den Rotor 38 und steht immer in fluidischer Kommunikation mit dem Nockenwellendurchgang 166 und der Öffnung 62.
Der Fluss des Fluids 120 durch die Durchgänge (zum Beispiel den dritten Ventildurchgang 164) des Nockenwellensystems 100 hängt zumindest zum Teil von der Bewegung und der Position der ersten und zweiten Steuerkolben 126, 128 in Relation zu dem Ventilkörper 108 ab. Um den ersten Steuerkolben 126 relativ zu dem Ventilkörper 108 zu bewegen, umfasst das Nockenwellensystem 100 ein erstes Antriebselement 170, das operativ mit dem ersten Steuerkolben 126 gekoppelt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das erste Antriebselement 170 eine Hülse 172, die operativ mit dem ersten Steuerkolben 126 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform veranlasst eine Bewegung der Hülse 172 entlang der Längsachse 18 den ersten Steuerkolben 126, sich relativ zu dem Ventilkörper 108 zwischen der ersten Position (5) und der zweiten Position (6) zu bewegen.
Das Nockenwellensystem 100 umfasst ferner ein zweites Antriebselement 174, das operativ mit dem zweiten Steuerkolben 128 gekoppelt ist. Das zweite Antriebselement 174 kann sich entlang der Längsachse 18 bewegen, um den zweiten Steuerkolben 128 zwischen der Aus- oder geschlossenen Position (7) und der An- oder offenen Position (8) zu bewegen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das zweite Antriebselement 174 ein Stab 176, der operativ mit dem zweiten Steuerkolben 128 gekoppelt ist. Die Hülse 172 kann zumindest einen Abschnitt des Stabs 176 umgeben. Der Stab 176 kann sich durch die Hülse 172 und den ersten Steuerkolben 126 erstrecken. Im Betrieb veranlasst ein Bewegen des Stabs 176 entlang der Längsachse 18 den zweiten Steuerkolben 128 dazu, sich relativ zu dem Ventilkörper 108 zwischen der Aus- oder geschlossenen Position (7) und der An- oder offenen Position zu bewegen.
Die Betätigungsanordnung 208 kann operativ mit den ersten und zweiten Antriebselementen 170, 174 gekoppelt sein. Bei einer Betätigung der Betätigungsanordnung 208 bewegen sich als solche das erste Antriebselement 170, das zweite Antriebselement 174 oder beide relativ zu dem Ventilkörper 108 entlang der Längsachse 18. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann die Betätigungsanordnung 208 die Bewegung des ersten Steuerkolbens 126 bei Empfang eines Modulationssignals von dem ECM 206 modulieren. Um dies zu tun, kann die Betätigungsanordnung 208 ein Pulsweitenmodulations-(PWM)-Modul 212, wie zum Beispiel einen PWM-Controller, umfassen, das operativ mit dem ersten Antriebselement 170 (zum Beispiel der Hülse 172) gekoppelt ist. Während des Betriebs kann das PWM-Modul 210 die Bewegung des ersten Steuerkolbens 126 (durch das erste Antriebselement 170) modulieren, zum Beispiel durch ein schnelles Schalten von Halbleitern, um eine benötigte Spannungsausgabe zu generieren, um kontinuierlich die Position des ersten Steuerkolbens 127 basierend zumindest zum Teil auf Signalen oder Befehlen (zum Beispiel einem Modulationssignal) anzupassen, die durch das ECM 206 generiert werden. Mit anderen Worten kann die Betätigungsanordnung 208 die Bewegung des ersten Steuerkolbens 126 bei Empfang eines Modulationssignals von dem ECM 206 modulieren. Die Position des ersten Steuerkolbens 126 relativ zu dem Ventilkörper 108 kann angepasst werden, um den Rotor 38 relativ zu dem Stator 22 zu verzögern oder vorzuverschieben. Daher ist die Position des ersten Steuerkolbens 126 nicht auf die ersten und zweiten Positionen beschränkt. Der erste Steuerkolben 126 bewegt sich vielmehr kontinuierlich und kann sich überall zwischen der ersten und der zweiten Position befinden, wie es von dem ECM 206 befohlen wird.
Die Betätigungsanordnung 208 kann ferner ein An/Aus-Modul 214 umfassen, wie zum Beispiel einen An/Aus-Controller oder eine An/Aus-Schaltung, das operativ mit dem zweiten Antriebselement 174 (zum Beispiel dem Stab 176) gekoppelt ist. Als solches kann das An/Aus-Modul 214 das zweite Antriebselement 174 (zum Beispiel den Stab 176) bewegen, um den zweiten Steuerkolben 128 relativ zu dem Ventilkörper 108 zu bewegen. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann das An/Aus-Modul 214 bei Empfang eines An-Signals von dem ECM 206 den zweiten Steuerkolben 128 (durch das zweite Antriebselement 174) von der Aus- oder geschlossenen Position (7) in die An- oder offene Position (8) bewegen. Mit anderen Worten kann die Betätigungsanordnung 208 bei Empfang eines An-Signals von dem ECM 206 den zweiten Steuerkolben 128 (durch das zweite Antriebselement 174) von der Aus- oder geschlossenen Position (7) in die An- oder offene Position (8) bewegen. Umgekehrt kann das An/Aus-Modul 214 bei Empfang eines Aus-Signals von dem ECM 206 den zweiten Steuerkolben 128 von der An- oder offenen Position (8) in die Aus- oder geschlossene Position (7) bewegen. Mit anderen Worten kann die Betätigungsanordnung 208 den zweiten Steuerkolben 128 bei Empfang eines Aus-Signals von dem ECM 206 von der An- oder offenen Position (8) in die Aus- oder geschlossene Position ( 7) bewegen. Das Bewegen des zweiten Steuerkolbens 128 in die An- oder offene Position veranlasst den Sperrstift 58 dazu, sich in seine zurückgefahrene Position zu bewegen, wodurch dem Rotor 38 erlaubt wird, sich um die Längsachse 18 relativ zu dem Stator 22 zu drehen. Auf der anderen Seite veranlasst das Bewegen des zweiten Steuerkolbens 128 in die Aus- oder geschlossene Position den Sperrstift 58 dazu, sich in seine ausgefahrene Position zu bewegen, wodurch der Rotor 38 an den Stator 22 gesperrt wird. Obwohl die Zeichnungen zeigen, dass die Betätigungsanordnung 208 das PWM-Modul 212 und das An/Aus-Modul 214 umfasst, können das PWM-Modul 212 und das An/Aus-Modul 214 separate Komponenten sein. Es wird außerdem erwogen, dass das PWM-Modul 212 und das An/Aus-Modul 214 andere geeignete Aktuatoren sein können, wie zum Beispiel gänzlich mechanische Aktuatoren. Folglich kann das PWM-Modul 212 alternativ als ein erstes Betätigungsmodul bezeichnet werden und das An/Aus-Modul 214 kann als zweites Betätigungsmodul bezeichnet werden. Unabhängig von der Art der eingesetzten Aktuatoren (zum Beispiel ein PWM-Modul 212 und ein An/Aus-Modul 214) können der erste Steuerkolben 126 und der zweite Steuerkolben 128 sich unabhängig voneinander bewegen.
Unter Bezugnahme auf 5 spannt die Feder 135 den ersten Steuerkolben 126 in der Richtung vor, die durch den Pfeil A angezeigt wird. Folglich ist der erste Steuerkolben 126 in Richtung der ersten Position vorgespannt. Wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, dringt das Fluid 120 (zum Beispiel Öl) zunächst in den Versorgungsdurchgang 118 ein und läuft in Richtung der zweiten Steuerkolbenkavität 138. Dann fließt das Fluid 120 weiter zu der ersten Körperkavität 122 und fließt letztendlich in den ersten Fluiddurchgang 150 (4). Speziell fließt das Fluid 120 von der ersten Körperkavität 122 zu dem ersten Ventildurchgang 146. Wenn, wie oben ausgeführt, der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, steht die erste Körperkavität 122 in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang 146. Sobald es in dem ersten Ventildurchgang 146 angekommen ist, fließt das Fluid 120 zu dem ersten Rotordurchgang 148. Als Nächstes fließt das Fluid 120 von dem ersten Fluiddurchgang 150 (speziell dem ersten Rotordurchgang 148) in die erste Kammer 54 (3). Das Zuführen des Fluids 120 in die erste Kammer 54 drängt den Rotor 38 dazu, relativ zu dem Stator 22 in einer ersten Rotationsrichtung R1 (3) zu rotieren. Zusammenfassend steht der Versorgungsdurchgang 118 in fluidischer Kommunikation mit der ersten Kammer 54, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position befindet.
Wenn, unter weiterer Bezugnahme auf 5, der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, fließt das Fluid 120 in der zweiten Kammer 50 (3) in den zweiten Fluiddurchgang 152. Speziell fließt das Fluid 120 in der zweiten Kammer 50 (3) in den zweiten Rotordurchgang 162. Dann fließt das Fluid 120 von dem zweiten Rotordurchgang 162 in den zweiten Ventildurchgang 160. Als Nächstes fließt das Fluid 120 von dem zweiten Ventildurchgang 160 zu der ersten Auslassöffnung 156 durch den ersten Ringkanal 134. Wie oben ausgeführt ist der zweite Ventildurchgang 160 fluidisch mit der ersten Auslassöffnung 156 durch den ersten Ringkanal 134 gekoppelt, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet. Dann kann das Fluid 120 durch die erste Auslassöffnung 156 aus dem Nockenwellensystem 100 herausfließen. Zusammenfassend steht die zweite Kammer 50 in fluidischer Kommunikation mit der ersten Auslassöffnung 156, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der ersten Position befindet.
Unter Bezugnahme auf 6 kann das erste Antriebselement 170 (zum Beispiel die Hülse 172) entgegen dem Einfluss der ersten Feder 135 in die Richtung, die durch den Pfeil B angedeutet ist, bewegt werden, um den ersten Steuerkolben 126 in Richtung der zweiten Position zu bewegen. Wie oben ausgeführt, kann die Betätigungsanordnung 208 die Position des ersten Steuerkolbens 126 kontinuierlich anpassen. Wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position befindet, dringt das Fluid 120 durch den Versorgungsdurchgang 118 in das Nockenwellensystem 100 ein. Dann fließt das Fluid 120 von dem Versorgungsdurchgang 118 in die zweite Steuerkolbenkavität 138. Als Nächstes fließt das Fluid 120 von der zweiten Steuerkolbenkavität 138 zu der ersten Steuerkolbenkavität 132. Das Fluid 120 fließt dann von der ersten Steuerkolbenkavität 132 durch die ersten Steuerkolbendurchgänge 142 zu dem zweiten Fluiddurchgang 152. Speziell fließt das Fluid 120 von der ersten Steuerkolbenkavität 132 zu dem zweiten Ventildurchgang 160. Wenn, wie oben ausgeführt, der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position befindet, steht die erste Steuerkolbenkavität 132 durch die ersten Steuerkolbendurchgänge 142 in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Fluiddurchgang 152. Insbesondere wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position befindet, steht die erste Steuerkolbenkavität 132 durch die ersten Steuerkolbendurchgänge 142 in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Ventildurchgang 160. Das Fluid 120 fließt dann von dem zweiten Ventildurchgang 160 zu dem zweiten Rotordurchgang 162. Als nächstes fließt das Fluid 120 von dem zweiten Fluiddurchgang 152 in die zweite Kammer 50 (siehe auch 3). Speziell fließt das Fluid 120 von dem zweiten Rotordurchgang 162 zu der zweiten Kammer 50. Das Zuführen von Fluid 120 in die zweite Kammer 50 drängt den Rotor 38 dazu, in eine zweite Rotationsrichtung R2 (3) relativ zu dem Stator 22 zu rotieren. Die zweite Rotationsrichtung R2 ist der ersten Rotationsrichtung R1 entgegengesetzt. Zusammenfassend steht der Versorgungsdurchgang 118 in fluidischer Kommunikation mit der zweiten Kammer 50, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position befindet.
Wenn, unter weiterer Bezugnahme auf 6, der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, fließt das Fluid 120 in der ersten Kammer 54 (3) in den ersten Fluiddurchgang 150. Speziell fließt das Fluid 120 in der ersten Kammer 54 in den ersten Rotordurchgang 148. Dann fließt das Fluid 120 von dem ersten Rotordurchgang 148 zu dem ersten Ventildurchgang 146. Als Nächstes fließt das Fluid 120 von dem zweiten Ventildurchgang 146 durch den ersten Ringkanal 134 zu der ersten Auslassöffnung 156. Wie oben ausgeführt, ist der erste Ventildurchgang 146 durch den ersten Ringkanal 134 fluidisch mit der ersten Auslassöffnung 156 gekoppelt, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet. Dann kann das Fluid 120 durch die erste Auslassöffnung 156 aus dem Nockenwellensystem 100 herausfließen. Zusammenfassend steht die erste Auslassöffnung 156 in fluidischer Kommunikation mit der ersten Kammer 54, wenn der erste Steuerkolben 126 sich in der zweiten Position befindet.
Unter Bezugnahme auf 7 spannt die zweite Feder 137 den zweiten Steuerkolben 128 in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung vor. Folglich ist der zweite Steuerkolben 128 in Richtung der Aus- oder geschlossenen Position vorgespannt. Wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der Aus- oder geschlossenen Position befindet, steht der dritte Fluiddurchgang 154 nicht in fluidischer Kommunikation mit dem Versorgungsdurchgang 118. Allerdings steht der dritte Fluiddurchgang 154 in fluidischer Kommunikation mit der zweiten Auslassöffnung 158, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der Aus- oder geschlossenen Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet. Als Folge davon fließt das Fluid 120 (zum Beispiel Öl), wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der Aus- oder geschlossenen Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, von der Öffnung 62 zu dem dritten Fluiddurchgang 154, wodurch dem Sperrstift 58 (3) erlaubt wird, sich in eine ausgefahrene Position (d.h. eine gesperrte Position) zu bewegen. Eine (nicht gezeigte) Feder kann den Sperrstift 58 in die ausgefahrene Position vorspannen. Wenn, wie oben ausgeführt, der Sperrstift 58 sich in der ausgefahrenen Position befindet, verharrt der Rotor 38 stationär relativ zu dem Stator 22. Speziell wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der Aus- oder geschlossenen Position relativ zu dem Ventilkörper 108 befindet, fließt das Fluid 120 (zum Beispiel Öl) von der Öffnung 62 zu dem dritten Rotordurchgang 168. Dann fließt das Fluid 120 von dem dritten Rotordurchgang 168 zu dem Nockenwellendurchgang 166. Als Nächstes fließt das Fluid 120 dem Nockenwellendurchgang 166 zu dem dritten Ventildurchgang 164. Das Fluid 120 fließt von dem dritten Ventildurchgang 164 durch den zweiten Ringkanal 140 zu der zweiten Auslassöffnung 158. Dann kann das Fluid 120 durch die zweite Auslassöffnung 158 aus dem Nockenwellensystem 100 herausfließen. Zusammenfassend steht die zweite Auslassöffnung 158 in fluidischer Kommunikation mit der Öffnung 62, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der geschlossenen Position befindet. Ferner verhindert der zweite Steuerkolben 128 einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang 118 und der Öffnung 62, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der geschlossenen Position befindet.
Unter Bezugnahme auf 8 kann das zweite Antriebselement 174 (zum Beispiel der Stab 176) entgegen dem Einfluss der zweiten Feder 137 in die Richtung, die durch den Pfeil B angezeigt ist, bewegt werden, um den zweiten Steuerkolben 128 von der Aus- oder geschlossenen Position in die An- oder offene Position zu bewegen. Wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der An- oder offenen Position befindet, steht der Versorgungsdurchgang 118 in fluidischer Kommunikation mit der Öffnung 62. Um die Öffnung 62 zu erreichen, fließt das Fluid 120 zunächst von dem Versorgungsdurchgang 118 zu der zweiten Steuerkolbenkavität 138. Dann fließt das Fluid 120 von der zweiten Steuerkolbenkavität 138 durch die zweiten Steuerkolbendurchgänge 144 zu dem dritten Fluiddurchgang 154. Insbesondere fließt das Fluid 120 von der zweiten Steuerkolbenkavität 138 durch die zweiten Steuerkolbendurchgänge 144 zu dem Nockenwellendurchgang 166. Als Nächstes fließt das Fluid 120 von dem Nockenwellendurchgang 166 zu dem dritten Rotordurchgang 168. Das Fluid 120 fließt dann von dem dritten Rotordurchgang 168 zu der Öffnung 62, wodurch der Sperrstift 58 (3) gedrängt wird, sich aus der ausgefahrenen Position (d.h. der gesperrten Position) in die zurückgefahrene Position (d.h. die ungesperrte Position) zu bewegen. Wenn, wie oben ausgeführt, der Sperrstift 58 (3) sich in der zurückgefahrenen Position befindet, ist der Rotor 38 frei, um relativ zu dem Stator 22 zu rotieren. Zusammenfassend steht der Versorgungsdurchgang 118 in fluidischer Kommunikation mit der Öffnung 62, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der offenen Position befindet. Ferner verhindert der zweite Steuerkolben 128 einen Fluidfluss zwischen der zweiten Auslassöffnung 158 und dem Versorgungsdurchgang 118, wenn der zweite Steuerkolben 128 sich in der offenen Position befindet. Das Fluid 128 fließt unabhängig von der Position des zweiten Steuerkolbens 128 immer von dem Versorgungsdurchgang 118 zu der ersten Steuerkolbenkavität 132. Mit anderen Worten kann der zweite Steuerkolben 128 sich entweder in der offenen oder der geschlossenen Position befinden und es wird immer Fluid 120 vorhanden sein, das die erste Steuerkolbenkavität 132 erreicht.
Während die besten Weisen zur Ausführung der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden diejenigen, die mit dem Fachgebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, vertraut sind, zahlreiche alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Ausübung der Erfindung innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Steuerventil (106), umfassend: einen Ventilkörper (108), der sich entlang einer Längsachse (18) erstreckt, wobei der Ventilkörper (108) einen ersten Ventildurchgang (146), einen zweiten Ventildurchgang (160), einen dritten Ventildurchgang (164) und einen Versorgungsdurchgang (118) definiert; einen ersten Steuerkolben (126), der beweglich in dem Ventilkörper (108) angeordnet ist, wobei der erste Steuerkolben (126) relativ zu dem Ventilkörper (108) entlang der Längsachse (18) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich ist; und einen zweiten Steuerkolben (128), der beweglich in dem Ventilkörper (108) angeordnet ist, wobei der zweite Steuerkolben (128) relativ zu dem Ventilkörper (108) entlang der Längsachse (18) zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich ist; wobei der zweite Steuerkolben (128) einen Steuerkolbenkörper (136), eine Steuerkolbenkavität (138), welche in fluidischer Kommunikation mit dem Versorgungsdurchgang (118) steht, und einen Steuerkolbendurchgang (144), der sich durch den zweiten Steuerkolbenköper (136) erstreckt, aufweist; wobei der Versorgungsdurchgang (118) in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang (146) steht, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der ersten Position befindet, in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Ventildurchgang (160) steht, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der zweiten Position befindet, und durch den Steuerkolbendurchgang (144) in fluidischer Kommunikation mit dem dritten Ventildurchgang (164) steht, wenn der zweite Steuerkolben (128) sich in der offenen Position befindet; und wobei der zweite Steuerkolben (128) einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang (118) und dem dritten Ventildurchgang (164) verhindert, wenn der zweite Steuerkolben (128) sich in der geschlossenen Position befindet.
Steuerventil (106) nach Anspruch 1, wobei der erste Steuerkolben (126) unabhängig von dem zweiten Steuerkolben (128) relativ zu dem Ventilkörper (108) beweglich ist.
Steuerventil (106) nach Anspruch 1, wobei der erste Steuerkolben (126) einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang (118) und dem ersten Ventildurchgang (146) verhindert, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der zweiten Position befindet.
Steuerventil (106) nach Anspruch 1, wobei der erste Steuerkolben (126) einen Fluidfluss zwischen dem Versorgungsdurchgang (118) und dem zweiten Ventildurchgang (160) blockiert, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der ersten Position befindet.
Steuerventil (106) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Feder (135), die operativ mit dem ersten Steuerkolben (126) derart gekoppelt ist, dass der erste Steuerkolben (126) in Richtung der ersten Position vorgespannt wird.
Steuerventil (106) nach Anspruch 5, wobei die Feder (135) eine erste Feder ist und das Steuerventil (106) ferner eine zweite Feder (137) aufweist, die operativ mit dem zweiten Steuerkolben (128) derart gekoppelt ist, dass der zweite Steuerkolben (128) in Richtung der geschlossenen Position vorgespannt wird.
Steuerventil (106) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Stab (176), der operativ mit dem zweiten Steuerkolben (128) derart gekoppelt ist, dass eine Bewegung des Stabs (176) entlang der Längsachse (18) den zweiten Steuerkolben (128) dazu veranlasst, sich zwischen den offenen und geschlossenen Positionen relativ zu dem Ventilkörper (108) zu bewegen.
Steuerventil (106) nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Hülse (172), die um den Stab (176) herum angeordnet ist, wobei die Hülse (172) operativ mit dem ersten Steuerkolben (126) derart gekoppelt ist, dass eine Bewegung der Hülse (172) entlang der Längsachse (18) den ersten Steuerkolben (126) dazu veranlasst, sich zwischen den ersten und zweiten Positionen relativ zu dem Ventilkörper (108) zu bewegen.
Steuerventil (106) nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper (108) eine Auslassöffnung (156) definiert und die Auslassöffnung (156) in fluidischer Kommunikation mit dem zweiten Ventildurchgang (160) steht, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der ersten Position befindet.
Steuerventil nach Anspruch 9, wobei die Auslassöffnung (156) in fluidischer Kommunikation mit dem ersten Ventildurchgang (146) steht, wenn der erste Steuerkolben (126) sich in der zweiten Position befindet.