DE112012001003T5

DE112012001003T5 - Einsatz von Torsionsenergie zum Bewegen eines Stellantriebs

Info

Publication number: DE112012001003T5
Application number: DE112012001003.5T
Authority: DE
Inventors: Christopher J. Pluta; Braman C. Wing; Franklin R. Smith
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2014-03-13
Also published as: JP2014509716A; US20140007848A1; WO2012135179A3; WO2012135179A2

Abstract

Stellantrieb zum Variieren eines Verdichtungsverhältnisses einer Maschine durch Variieren durch die Drehbewegung einer Steuerwelle, die mit einer variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung gekuppelt ist. Der Stellantrieb weist Folgendes auf: eine Gehäuseanordnung, die auf die Maschine montiert ist, eine Rotoranordnung, die mit der Steuerwelle gekuppelt ist, die mindestens eine Schaufel definiert, die eine Kammer in der Gehäuseanordnung in eine erste und eine zweite Kammer teilt, wobei die Schaufel drehen kann, um die relative Winkelposition der Rotoranordnung von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern, und ein Steuerventil, das zu einer ersten Position bewegt werden kann, in der es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der ersten Drehposition zu der zweiten Drehposition und zu einer zweiten Position gegenüber der ersten Position zu drehen.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht eine oder mehrere Erfindungen, die in der vorläufigen Anmeldung Nummer 61/470 599, eingereicht am 1. April 2011, mit dem Titel „EINSATZ VON TORSIONSENERGIE ZUM BEWEGEN EINES STELLANTRIEBS” offenbart wurden. Hiermit wird gemäß 35 USC §119(e) das Recht der vorläufigen US-Anmeldung beansprucht, und die oben genannte Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme eingegliedert.
STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Stellantriebe. Insbesondere betrifft die Erfindung den Gebrauch von Torsionsenergie zum Bewegen eines Stellantriebs.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Bei bestimmten Maschinen wird das Verdichtungsverhältnis durch mechanisches Ändern des Volumens der Brennkammer variiert. In US 7 347 180 wird zum Beispiel das Verdichtungsverhältnis mechanisch geändert, indem die Position exzentrischer Lager in Berührung mit einer Kurbelwelle verändert wird. Durch Drehen der Exzenter wird die vertikale Position der Lager geändert, so dass die Position des oberen und des unteren Totpunkts der Kolben verlagert wird. Diese mechanische Änderung erfolgt zusätzlich zu einem Verfahren des Hinzufügens einer ersten Kraftstoffmenge zu der Brennkammer mit Abgas und dann wird eine zweite Kraftstoffmenge zu der Kammer mit Frischluft hinzugefügt, um ein höheres Verdichtungsverhältnis einzustellen, das in einem Verdichtungszündungsmodus eingestellt wird.
Bei einem anderen Beispiel wird das Verdichtungsverhältnis durch eine Vorrichtung geändert, die eine Einstellorganordnung mit einem Exzenter aufweist, die in einem Gehäuse eines Verbrennungsmotors installiert ist, und die mittels Drehung die Position und Richtung der Bewegung der Einstelleinheit, und einen Antrieb zum Betreiben der Einstelleinheit, die den Exzenter aufweist, steuert. Die Vorrichtung zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses weist einen Einstellhebel auf, der die Länge einer Kolbenstange, den Hub der Kurbelwelle und/oder eine obere Kante des Zylinders in Bezug zu ihrer Entfernung von der Mitte der Kurbelwelle variiert. Ein Exzenter ist in das Gehäuse montiert und ändert durch Drehung das Verdichtungsverhältnis während der Drehung der Einstellwelle der Einstellanordnung.
In US 6 823 824 wird das Verdichtungsverhältnis einer Maschine durch Ändern der Position der Kurbelwelle in Bezug zu dem Kolben durch einen Stellantrieb variiert, der auf einer Seite des Hauptlagers, das die Kurbelwelle stützt, angeordnet ist.
US 7 066 118 offenbart eine Verdichtungsverhältnisänderungsvorrichtung, die ein inneres Kolbenelement, ein äußeres Kolbenelement, das gleitend über einen äußeren Umfang des inneren Kolbenelements für eine Gleitbewegung in eine axiale Richtung gepasst und in der Lage ist, zwischen einer unteren Verdichtungsverhältnisposition und einer oberen Verdichtungsverhältnisposition bewegt zu werden, ein Vergrößerungselement, das in der Lage ist, um Achsen des inneren und des äußeren Kolbenelements zwischen einer nicht volumensteigernden Position und einer volumensteigernden Position gedreht zu werden, und einen Stellantrieb zum Bewegen des Volumensteigerungselements. Das Volumensteigerungselement erlaubt das Bewegen des äußeren Kolbenelements zum Senken der Verdichtungsverhältnisposition, wenn es in der nicht volumensteigernden Position ist, und hält das äußere Kolbenelement in der höheren Verdichtungsverhältnisposition, wenn es zu der volumensteigernden Position gedreht wird. Der Stellantrieb wird hydraulisch betätigt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Stellantrieb für einen Verbrennungsmotor, der eine variable Verdichtungsverhältnisvorrichtung mit einer Steuerwelle hat, wird offenbart. Das Verdichtungsverhältnis der Maschine wird durch Drehbewegung der Steuerwelle der variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung variiert, Verbrennungsimpulse von der Maschine legen Torsionsenergie an die Steuerwelle an. Der Stellantrieb weist Folgendes auf: eine Gehäuseanordnung, die an die Maschine montiert ist, eine Rotoranordnung, die mit der Steuerwelle gekuppelt ist, koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung liegend, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Schaufel bilden, die eine Kammer in der Gehäuseanordnung in eine erste Kammer und eine zweite Kammer teilt, wobei die Schaufel drehen kann, um die relative die Position der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu bewegen, ein Steuerventil, das eine Spule aufweist, die gleitend innerhalb einer Bohrung installiert ist, wobei die Spule mindestens zwei Stege hat, die von einer zentralen Spindel getrennt sind, und eine Vielzahl von Rückschlagventilen, wobei der Stellantrieb eine erste Passage hat, die die erste Kammer mit einer ersten Öffnung in der Bohrungen kuppelt, und eine zweite Passage, die die zweite Kammer mit einer zweiten Öffnung in der Bohrung kuppelt, so dass, wenn die Spule in einer ersten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der ersten Öffnung zu der Bohrung zu fließen, die die zentrale Spindel umgibt, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der ersten Drehposition zu der zweiten Drehposition zu drehen, was Fluid von der ersten Kammer veranlasst, durch die erste Passage und die erste Öffnung, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, und durch die zweite Öffnung zu der zweiten Passage der zweiten Kammer zu fließen, wobei ein erstes Rückschlagventil eingerichtet ist, um Fluid daran zu hindern, in eine umgekehrte Richtung zu fließen, und derart, dass, wenn die Spule in einer zweiten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der zweiten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindeln umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle zu erlauben, die Rotoranordnung in eine Richtung von der zweiten Drehposition zu der ersten Drehposition zu drehen, was Fluid von der zweiten Kammer veranlasst, durch die zweite Passage und die zweite Öffnung, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, und durch die erste Öffnung zu der ersten Passage der ersten Kammer zu fließen, wobei ein zweites Rückschlagventil eingerichtet ist, um Fluid daran zu hindern, in eine umgekehrte Richtung zu fließen, wobei, wenn die Spule in der dritten Position ist, die Passage von der ersten Kammer zu der Öffnung in der Spule durch das zweite Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert wird und die Passage von der zweiten Kammer zu der Öffnung in dem Steuerventil durch das erste Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer niedrigen (verriegelten) Verdichtungsposition wechselt.
2 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer hohen Verdichtungsposition wechselt.
3 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines Stellantriebs, der die Position beibehält.
4 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines Stellantriebs, der die Position beibehält.
5 zeigt eine Skizze einer dritten Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer niedrigen (verriegelten) Verdichtungsposition wechselt.
6 zeigt eine Skizze einer dritten Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer hohen Verdichtungsposition wechselt.
7 zeigt eine Skizze einer dritten Ausführungsform eines Stellantriebs, der die Position beibehält.
8 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht des Steuerventils der dritten Ausführungsform.
9 zeigt eine Skizze einer vierten Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer niedrigen (verriegelten) Verdichtungsposition wechselt.
10 zeigt eine Skizze einer vierten Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer hohen Verdichtungsposition wechselt.
11 zeigt eine Skizze einer vierten Ausführungsform eines Stellantriebs, der die Position beibehält.
12 zeigt eine Skizze einer fünften Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer niedrigen (verriegelten) Verdichtungsposition wechselt.
13 zeigt eine Skizze einer fünften Ausführungsform eines Stellantriebs, der zu einer hohen Verdichtungsposition wechselt.
14 zeigt eine Skizze einer fünften Ausführungsform eines Stellantriebs, der die Position beibehält.
15 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht eines Stellantriebs der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16a zeigt eine Skizze einer variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung mit Zylinderkopfbewegung.
16b zeigt eine Skizze einer variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung des Typs Offset-Mehrfachverbindungs-Stangen-Kurbel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zu bemerken ist, dass gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ein gleiches Element in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anzugeben.
Unter Bezugnahme auf die 16a–16b, weisen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Stellantrieb 101, 201, 301, 401, 501, der mit einer Steuerwelle 126 einer variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung (VCR) 160 gekuppelt ist, auf.
16a zeigt eine Skizze einer variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung 160 mit Zylinderkopfbewegung. Bei diesem Beispiel bewegt die Steuerwelle 126 den Zylinderkopf 172 in Bezug zu dem stationären Zylinderblock 170 und dem beweglichen Kolben 164, wodurch die Größe der Brennkammer 166 verändert wird. Das Verdichtungsverhältnis der Maschine wird durch den Stellantrieb 101, 201, 301, 401, 501 variiert, wobei gesteuerte Drehbewegung der Steuerwelle 126 der VCR-Vorrichtung 160 mit Verbrennungsimpulsen von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle 126 anlegt wird.
16b zeigt eine Skizze einer variablen Verdichtungsverhältnisvorrichtung 160 des Typs Offset-Mehrfachverbindungs-Stangen-Kurbelwelle, die die Position des Kolbens 164 durch eine Steuerstange 162 variiert, um die Größe der Brennkammer 166 und daher das Verdichtungsverhältnis der Maschine zu variieren. Bei der vorliegenden Erfindung wird das Verdichtungsverhältnis der Maschine durch gesteuerte Drehbewegung des Stellantriebs der Steuerwelle 126 der VCR-Vorrichtung 160 mit Verbrennungsimpulsen von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle 126 anlegt variiert.
Die 16a–16b sind nur Beispiele von Vorrichtungen 160 mit veränderlichem Verdichtungsverhältnis und Steuerwellen 126, die verwendet werden können, um das variable Verdichtungsverhältnis einer Maschine zu verändern. Andere Vorrichtungen mit variablem Verdichtungsverhältnis können ebenfalls verwendet werden.
Dieser Stellantrieb 101, 201, 301, 401 arbeitet ähnlich wie ein Nockenwellenversteller (CTA) mit Nockenmomentbetätigung. Ähnlich wie ein Nockenwellenversteller mit Nockenmomentbetätigung, ist der Stellantrieb 101, 201, 301, 401 in der Lage, Torsionsenergie zu verwenden, um zu bewegen, und arbeitet ähnlich wie eine hydraulische Ratsche. Der Stellantrieb kann, je nach Anwendung, entweder drehend oder linear arbeiten.
Die in den Figuren gezeigten Positionen definieren die Richtung, in welche sich der Stellantrieb 101, 201, 301, 401, 501 bewegt. Man versteht, dass das Steuerventil 132, 344, 532 eine unendliche Anzahl von Zwischenpositionen hat, so dass das Steuerventil 132, 344, 532 nicht nur die Richtung steuert, in welche sich der Stellantrieb 101, 201, 301, 401, 501 bewegt, sondern, je nach der einzelnen Spulenposition, auch die Rate steuert, mit der der Stellantrieb 101, 201, 301, 401, 501 die Positionen wechselt. Man versteht daher, dass das Steuerventil 101, 201, 301, 401, 501 auch in einer unendlichen Anzahl von Zwischenpositionen arbeiten kann und nicht auf die in den Figuren gezeigten Positionen beschränkt ist.
Der Stellantrieb 101, 201, 301, 401, 501 der vorliegenden Erfindung hat eine Rotoranordnung 105, 405 mit einer oder mehreren Schaufeln 104, 456, die an das Ende oder an irgendeiner Stelle der Steuerwelle 126 montiert sind, umgeben von einer Gehäuseanordnung 107 mit Schaufelkammern, in welche die Schaufeln passen.
Unter Bezugnahme auf die 1–3 der ersten Ausführungsform, bewegen Verbrennungsimpulse, die Torsionsenergie an die Steuerwelle 126 anlegen, die Schaufel 104 durch die Rotoranordnung 105. Die erste und die zweite Kammer 102, 103 sind eingerichtet, um sich positiver und negativer Torsionsenergie in der Steuerwelle 126 zu widersetzen und werden abwechselnd mit der Torsionsenergie druckbeaufschlagt. Die positive Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle 126 um ihre Achse in eine erste Richtung, und die negative Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle 126 um ihre Achse in eine zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Ein Steuerventil 132 erlaubt es der Schaufel 104 in dem Stellantrieb 101, sich zu bewegen, indem es Fluid von der ersten Kammer 102 erlaubt wird, zu der zweiten Kammer 103 oder umgekehrt, je nach gewünschter Bewegungsrichtung, zu fließen.
Die Gehäuseanordnung 107 des Stellantriebs 101 ist an der Maschine installiert oder befestigt und umgibt die Rotoranordnung 105. Da die Gehäuseanordnung 107 an der Maschine befestigt ist, ist die Bewegung der Gehäuseanordnung 107 in Bezug zu der Maschine eingeschränkt. Jede andere Bewegung als das Verdrehen der Steuerwelle 126 erfolgt durch die Rotoranordnung 105. Die Rotoranordnung 105 und die Schaufel 104 bewegen sich oder schwingen durch die Entfernung, wie von der Gehäuseanordnung 107 definiert und beschränkt.
Die Rotoranordnung 105 ist mit der Steuerwelle 126 verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 107. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine erste Kammer 102 und eine zweite Kammer 103 trennt. Auf jeder Seite der Gehäuseanordnung 107 befinden sich eine erste Endplatte (154 – siehe 15) und eine zweite Endplatte (156 – siehe 15), die die erste Kammer 102 und die zweite Kammer 103 abdichten. Die Schaufel 104 kann drehen, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern.
Die ersten Kammern 102 sind mit einer ersten Leitung 106 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer ersten Öffnung 138a der Bohrung 138 steht, die das Steuerventil 132, das erste Rückschlagventil 112 aufnimmt, und eine gemeinsame Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114. Die zweiten Kammern 103 sind mit einer zweiten Leitung 108 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer zweiten Öffnung 138b der Bohrung steht, die das Steuerventil 132 aufnimmt und das zweite Rückschlagventil 110, das zu einer gemeinsamen Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114 führt.
Eine Sperrraste 120 ist gleitend in einer Bohrung in der Rotoranordnung 105 untergebracht und hat einen Endteil, der in der Gehäuseanordnung 107 durch eine Feder 121 zu einer Vertiefung 127, in die er passt, vorgespannt ist. Alternativ kann die Sperrraste 120 in der Gehäuseanordnung 107 untergebracht sein, und die Feder 121 kann zu einer Vertiefung 127 in der Rotoranordnung 105 vorgespannt sein. Bei dieser Ausführungsform wird die Druckbeaufschlagung der Sperrraste 120 aktiv von dem Steuerventil 132 gesteuert. Alternativ kann die Sperrraste 120 passiv von Versorgungsdruck gesteuert werden.
Ein Steuerventil 132, vorzugsweise ein Schieberventil, weist eine Spule 134 mit zylindrischen Stegen 134a, 134b und 134c, getrennt durch eine zentrale Spindel 134e auf, die gleitend in einer Bohrung 138 einer Hülse innerhalb der Rotoranordnung 105 aufgenommen ist. Ein Ende der Spule 134 berührt die Feder 136 und das entgegengesetzte Ende der Spule 134 berührt eine Zylinderspule (VFS) 130 mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft. Die VFS 130 kann auch linear durch Variieren von Strom oder Spannung oder, je nach Fall, durch andere Verfahren gesteuert werden. Zusätzlich kann das entgegengesetzte Ende der Spule 134 elektromechanische Stellantriebe, Motoren und Ein-/Aus-Zylinderspulen berühren und von diesen beeinflusst werden.
Die Position der Spule 134 wird von der Feder 136 und von der VFS 130, die von der elektronischen Steuereinheit (ECU) 128 gesteuert wird, beeinflusst. Weitere Einzelheiten in Zusammenhang mit der Steuerung des Stellantriebs 101 sind unten ausführlich besprochen. Die Position der Spule 134 steuert die Drehbewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu einer Position mit niedriger Verdichtung, Halteposition und einer Position mit hoher Verdichtung) des Stellantriebs und daher die Drehbewegung der Steuerwelle 126 der VCR-Vorrichtung 160 und variiert das Verdichtungsverhältnis. Die Position der Spule steuert auch, ob die Sperrraste 120 die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 verriegelt.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der Zylinderspule mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft (VFS) 130, bewegt sich die Spule 134 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs, die jeweils der Verlagerung zur Position mit niedriger Verdichtung, zur Halteposition und der Verlagerung zur Position mit hoher Verdichtung entspricht und die Sperrraste 120 wird mit Druck beaufschlagt, um die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 freizugeben oder zu verriegeln. Während die 1–3 das Steuerventil 132 in einer spezifischen Position zeigen, die niedriger Verdichtung, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, hoher Verdichtung, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, und Halteposition entspricht, können andere Positionen des Steuerventils verwendet werden, um den Übergang zu diesen Positionen zu erzielen.
1 zeigt den Stellantrieb 101, der zu der Position mit niedriger Verdichtung, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit niedriger Verdichtung ist die Kraft der Feder 136 größer als die Kraft der VFS 130, und die Feder 136 bewegt die Spule 134 in der Figur nach links, bis die Kraft der Feder 136 die Kraft der VFS 130 ausgleicht. In der gezeigten Position mit niedriger Verdichtung blockiert der Spulensteg 134b die erste Öffnung 138a zu der ersten Leitung 106, und die zweite Öffnung 138b zu der zweiten Leitung 108 und die gemeinsame Öffnung 138c zu der gemeinsamen Leitung 114 sind offen. Torsionsenergie oder Torsion beaufschlagt die zweite Kammer 103 mit Druck, was das Fluid veranlasst, sich von der zweiten Kammer 103 in die erste Kammer 102 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich in die Richtung, die von dem Pfeil 153 gezeigt ist, zu bewegen. Fluid verlässt die zweite Kammer 103 durch die zweite Leitung 108 zu der zweiten Öffnung 138b des Steuerventils 132 zu der zentralen Spindel 134e zwischen Spulenstegen 134a und 134b und zirkuliert zurück zu der gemeinsamen Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114, durch das erste Rückschlagventil 112 und die erste Leitung 106, die zu der ersten Kammer 102 führt.
Ausgleichsöl wird zu dem Stellantrieb von dem Vorrat S geliefert, um für Lecks auszugleichen und tritt in die Leitung 142 ein. Die Leitung 142 verzweigt sich in zwei Leitungen 142a und 142b. Die Leitung 142b führt zu einem Einlassrückschlagventil 146 und steht in Fluidverbindung mit dem Steuerventil 132. Von dem Steuerventil 132 tritt das Fluid in gemeinsamen Leitung 114 durch die gemeinsame Öffnung 138c ein und läuft weiter durch eines der Rückschlagventile 110, 112 in Abhängigkeit davon, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist.
Die Leitung 142a steht in Fluidverbindung mit der Leitung 123 durch das Steuerventil 132. Die Leitung 123 steht in Fluidverbindung mit der Sperrraste 120 und dem Steuerventil 132. Fluid wird daran gehindert, durch die Leitung 142a zu der Sperrraste 120 und zu der Leitung 123 durch den Spulensteg 134c zu fließen. Da kein Fluid zu der Leitung 123 fließen kann, liegt an der Sperrraste 120 kein Druck mehr an und sie wird durch die Spule 134 zu dem Sumpf durch die Auslassleitung 140 entleert, und die Sperrraste 120 richtet sich mit der Vertiefung 127 aus, so dass die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 verriegelt wird.
2 zeigt den Stellantrieb, der zu der Position mit hoher Verdichtung, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit hoher Verdichtung, wird der Arbeitszyklus so eingestellt, dass die Kraft der VFS 130 auf der Spule 134 geändert wird und die Spule 134 von der VFS 130 nach rechts bewegt wird, bis die Kraft der Feder 136 die Kraft der VFS 130 ausgleicht. In der gezeigten Position mit hoher Verdichtung blockiert der Spulensteg 134a die zweite Öffnung 138b zu der zweiten Leitung 108, und die gemeinsame Öffnung 138c zu der gemeinsamen Leitung 114 und die erste Öffnung 138a zu der ersten Leitung 106 sind offen. Torsionsenergie oder Torsion beaufschlagt die erste Kammer 102 mit Druck, was das Fluid in der ersten Kammer 102 veranlasst, sich in die zweite Kammer 103 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich in die Richtung, die von dem Pfeil 153 gezeigt ist, zu bewegen. Fluid verlässt die zweite Kammer 102 durch die zweite Leitung 106 zu der ersten Öffnung 138a des Steuerventils 132 zu der zentralen Spindel 134e zwischen Spulenstegen 134a und 134b und zirkuliert zurück zu der gemeinsamen Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114, durch das zweite Rückschlagventil 110 und die zweite Leitung 108, die zu der zweiten Kammer 103 führt.
Ausgleichsöl wird zu dem Stellantrieb von dem Vorrat S geliefert, um für Lecks auszugleichen und tritt in die Leitung 142 ein. Die Leitung 142 verzweigt sich in zwei Leitungen 142a und 142b. Die Leitung 142b führt zu einem Einlassrückschlagventil 146 und steht in Fluidverbindung mit dem Steuerventil 132. Von dem Steuerventil 132 tritt Fluid in die gemeinsame Leitung 114 durch die gemeinsame Öffnung 138c ein und läuft weiter durch eines der Rückschlagventile 110, 112 in Abhängigkeit davon, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist.
Die Leitung 142a steht in Fluidverbindung mit der Leitung 123 durch das Steuerventil 132. Die Leitung 123 steht in Fluidverbindung mit der Sperrraste 120 und dem Steuerventil 132. Der Druck des Fluids in der Leitung 142a bewegt sich durch die Spule 134 zwischen den Stegen 134b und 134c, um die Sperrraste 120 gegen die Feder 121 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Die Auslassleitung 140 zum Sumpf wird von dem Spulensteg 134c blockiert, was die Sperrraste 120 am Entleeren hindert.
3 zeigt den Stellantrieb 101 in der Halteposition oder in einer Position, in der das Verdichtungsverhältnis nicht verändert wird. In dieser Position wird der Arbeitszyklus der Zylinderspule 130 mit variabler Kraft aufrechterhalten, und die Kraft der VFS 130 an einem Ende der Spule 134 ist gleich der Kraft der Spule 136 auf dem entgegengesetzten Ende der Spule 134. Die Stege 134a und 134b blockieren den Fluss von Fluid jeweils zu der zweiten Leitung 108 durch die zweite Öffnung 138b und der ersten Leitung 106 durch die erste Öffnung 138a. Ausgleichsöl wird zu dem Stellantrieb 101 von dem Vorrat S geliefert, um für Lecks auszugleichen und tritt in die Leitung 142 ein. Die Leitung 142 verzweigt sich in zwei Leitungen 142a und 142b. Die Leitung 142b führt zu einem Einlassrückschlagventil 146 und steht in Fluidverbindung mit dem Steuerventil 132. Von dem Steuerventil 132 tritt Fluid in die gemeinsame Leitung 114 durch die gemeinsame Öffnung 138c ein und läuft weiter durch eines der Rückschlagventile 110, 112 in Abhängigkeit davon, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist.
Die Leitung 142a steht in Fluidverbindung mit der Leitung 123 durch das Steuerventil 132. Die Leitung 123 steht in Fluidverbindung mit der Sperrraste 120 und dem Steuerventil 132. Der Druck des Fluids in der Leitung 142a bewegt sich durch die Spule 134 zwischen den Stegen 134b und 134c, um die Sperrraste 120 gegen die Feder 121 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Die Auslassleitung 140 zum Sumpf wird von dem Spulensteg 134c blockiert, was die Sperrraste 120 am Entleeren hindert.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der ein Steuergehäuse 250 (durch die gestrichelte Linie angezeigt) des Stellantriebs 201 von dem Stellantrieb 201 entfernt liegt. 15 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht des Stellantriebs 201.
Ein Steuergehäuse 250 enthält das Steuerventil 132, die ECU 128 und die VFS 130. An dem Steuergehäuse 250 ist eine Rückseitenplatte 150 mit Rückschlagventilen 110, 112 befestigt. Der Steuergehäuse 250 steht in Fluidverbindung mit dem Stellantrieb 201 durch die zweite Leitung 108, die erste Leitung 106, die gemeinsame Leitung 114 und die Leitung 123 zu einer Sperrraste 120, die sich innerhalb des Stellantriebs 201 befindet. Die Rotoranordnung 105 ist mit der Steuerwelle 126 durch eine Flanschwelle 152 verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 107. Bei anderen Ausführungsformen können andere Verbindungen zwischen der Steuerwelle 126 und der Rotoranordnung 105 verwendet werden. Das Übergehen des Stellantriebs 201 zu einer Position mit hoher Verdichtung und einer Position mit niedriger Verdichtung erfolgt wie in den 1–3 beschrieben und wird hier durch Verweis wiederholt.
Die 5–8 zeigen eine dritte Ausführungsform, bei der der Stellantrieb 30 in der Halteposition ist, und das Steuerventil 344 Rückschlagventile 328a, 328b aufweist.
Verbrennungsimpulse von der Maschine, die der Steuerwelle 126 Energie auferlegen, bewegen die Schaufel 104 durch die Rotoranordnung 105. Die erste und die zweite Kammer 102, 103 sind eingerichtet, um sich positiver und negativer Torsionsenergie in der Steuerwelle 126 zu widersetzen und werden abwechselnd mit der Torsionsenergie mit Druck beaufschlagt. Die positive Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle 126 um ihre Achse in eine erste Richtung, und die negative Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle 126 um ihre Achse in eine zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
Die Rotoranordnung 105 ist mit der Steuerwelle 126 verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 107. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine erste Kammer 102 und eine zweite Kammer 103 trennt. Auf jeder Seite der Gehäuseanordnung 107 befinden sich eine erste Endplatte (154 – siehe 15) und eine zweite Endplatte (156 – siehe 15), die die erste Kammer 102 und die zweite Kammer 103 abdichten. Die Schaufel 104 kann drehen, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern.
Das Steuerventil 344 erlaubt es der Schaufel 104 in dem Stellantrieb 301, sich zu bewegen, indem es Fluid von der ersten Kammer 102 erlaubt wird, zu der zweiten Kammer 103 oder umgekehrt, je nach gewünschter Bewegung, zu fließen.
Die Gehäuseanordnung 107 des Stellantriebs 301 ist an der Maschine installiert oder befestigt und umgibt die Rotoranordnung 105. Da die Gehäuseanordnung 107 an der Maschine befestigt ist, ist die Bewegung der Gehäuseanordnung 107 in Bezug zu der Maschine eingeschränkt. Jede andere Bewegung als das Verdrehen der Steuerwelle 126 erfolgt durch die Rotoranordnung 105. Die Rotoranordnung 105 und die Schaufel 104 bewegen sich oder schwingen durch die Entfernung, wie von der Gehäuseanordnung 107 definiert und beschränkt.
Die Rotoranordnung 105 ist mit der Steuerwelle 126 verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 107. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine erste Kammer 102 und eine zweite Kammer 103 trennt. Die Schaufel 104 kann drehen, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern.
Die ersten Kammern 102 sind mit einer ersten Leitung 106 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer ersten Öffnung 338a der Bohrung 338, die das Steuerventil 344 aufnimmt, steht. Die zweiten Kammern 103 sind mit einer zweiten Leitung 108 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer zweiten Öffnung 338b der Bohrung 338, die das Steuerventil 344 aufnimmt, steht.
Eine Sperrraste kann mit dem Stellantrieb 301 verbunden sein. Die Sperrraste kann aktiv durch Hinzufügen eines anderen Stegs zu dem Steuerventil 344 oder passiv durch Gebrauch des Versorgungsöldrucks gesteuert werden.
8 zeigt eine auseinander gezogene Ansicht des Steuerventils 344, wobei das Steuerventil 344 vorzugsweise ein Schiebeventil ist, das eine Spule 309 mit zwei Stegen 309a und 309b, die durch eine zentrale Spindel 340 getrennt sind, aufweist. Innerhalb jedes der Stege 309a und 309b sind Stopfen 337a und 337b, die Rückschlagventile 328a und 328b enthalten. Jedes Rückschlagventil 328a, 328b weist eine Scheibe 331a, 331b und eine Feder 332a, 332b auf. Andere Arten von Rückschlagventilen können verwendet werden, darunter Bandventile, Kugelventile oder Kegelventile. Die Spule 309 ist von der Steuerwelle durch eine Feder 336 auswärts vorgespannt. Eine VFS 130, die von einer ECU 128 gesteuert wird, steuert die Position des Steuerventils 344.
Die Position der Spule 344 steuert die Drehbewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu einer Position mit niedriger Verdichtung, einer Halteposition und einer Position mit hoher Verdichtung) des Stellantriebs und daher die Drehbewegung der Steuerwelle 126 der VCR-Vorrichtung 160 und variiert das Verdichtungsverhältnis.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der impulsbreitenmodulierten Zylinderspule (VFS) mit veränderlicher Kraft 130, bewegt sich die Spule 134 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs, die dem Übergang zu der Position mit niedriger Verdichtung, der Halteposition und dem Übergang zu der Position mit hoher Verdichtung entspricht. Während die 5–7 das Steuerventil 344 in einer spezifischen Position zeigen, die niedriger Verdichtung, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, hoher Verdichtung, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, und Halteposition entspricht, können andere Positionen des Steuerventils verwendet werden, um den Übergang zu diesen Positionen zu erzielen.
5 zeigt den Stellantrieb 301, der zu der Position mit niedriger Verdichtung, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit niedriger Verdichtung, ist die Kraft der VFS 130 größer als die Kraft der Feder 336, und die VFS 130 bewegt die Spule in der Figur nach rechts, bis die Kraft der VFS 130 die Kraft der Feder 336 ausgleicht. Bei der gezeigten Position mit niedriger Verdichtung, fließt das Fluid von der zweiten Kammer 103 zu der zweiten Öffnung 338b und durch die zentrale Spindelbohrung 340a der zentralen Spindel 340 durch den ersten Steg 309a und das erste Rückschlagventil 328a, durch die erste Öffnung 338a zu der ersten Leitung 106 und der ersten Kammer 102. Das zweite Rückschlagventil 328b verhindert, dass das Fluid in eine umgekehrte Richtung fließt.
6 zeigt den Stellantrieb 301, der zu der Position mit hoher Verdichtung, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit hoher Verdichtung ist die Kraft der Feder 336 größer als die Kraft der VFS 130, und die Feder 336 bewegt die Spule in der Figur nach links, bis die Kraft der Feder 336 die Kraft der VFS 130 ausgleicht. Bei der gezeigten Position mit niedriger Verdichtung, fließt das Fluid von der ersten Kammer 102 zu der ersten Öffnung 338a und durch die zentrale Spindelbohrung 340a der zentralen Spindel 340, durch den zweiten Steg 309b und das zweite Rückschlagventil 328b, durch die zweite Öffnung 338b zu der zweiten Leitung 108 und der zweiten Kammer 103. Das erste Rückschlagventil 328a verhindert, dass das Fluid in eine umgekehrte Richtung fließt.
7 zeigt das Steuerventil 344 in der Halteposition. In dieser Position blockieren Scheiben 331a, 331b der Rückschlagventile 328a, 328b den Ausgang des Fluids aus der ersten und der zweiten Leitung 106, 108 in die zentrale Spindel 340 des Steuerventils 344.
Die 9–11 zeigen eine vierte Ausführungsform eines Stellantriebs 401, bei dem Verbrennungsimpulse von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle 126 anlegen, die Schaufel 104 durch die Rotoranordnung 105 bewegen. Die Schaufeln der Rotoranordnung werden drehend unter Einsatz sowohl von Öldruck als auch von Torsionsenergie von einer Steuerwelle 126 bewegt.
Der Stellantrieb 401 hat eine Rotoranordnung 405 mit einer oder mehreren Schaufeln 104, die an das Ende der Steuerwelle 126 montiert sind, die von Torsionsenergie betätigt werden, und mindestens eine Schaufel 456, die durch Öldruck betätigt wird. Die Schaufeln 104 und die Rotoranordnung 405 sind von einer Gehäuseanordnung 107 mit den Schaufelkammern umgeben, in welche die Schaufeln 104, 456 passen. Auf jeder Seite der Gehäuseanordnung 107 befinden sich eine erste Endplatte (154 – siehe 15) und eine zweite Endplatte (156 – siehe 15), die die erste Kammer 102 und die zweite Kammer 103, die dritte Kammer 450 und die vierte Kammer 452 abdichten.
Die erste und die zweite Kammer 102, 103 sind eingerichtet, um sich positiver und negativer Torsionsenergie in der Steuerwelle 126 zu widersetzen und werden abwechselnd mit der Torsionsenergie druckbeaufschlagt. Die positive Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle 126 um ihre Achse in eine erste Richtung, und die negative Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle um ihre Achse in eine zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung. Mindestens eine andere Schaufel 456 bildet eine dritte Kammer 450, die in eine Richtung durch Öldruck von dem Vorrat S betätigt wird. Eine vierte Kammer 452 auf einer entgegengesetzten Seite der Schaufel 456, die die dritte Kammer 450 bildet, wird zu dem Sumpf entleert.
Das Steuerventil 132 erlaubt es der Schaufel 104 in dem Stellantrieb 401, sich zu bewegen, indem es Fluid von der ersten Kammer 102 erlaubt wird, zu der zweiten Kammer 103 oder umgekehrt, je nach gewünschter Bewegungsrichtung, zu fließen. Das Steuerventil 132 erlaubt es auch der Schaufel 456 sich zu bewegen, indem Fluid von dem Vorrat S zu der dritten Kammer 450 gelassen wird.
Die Gehäuseanordnung 107 des Stellantriebs 401 ist an der Maschine installiert oder befestigt und umgibt die Rotoranordnung 405. Da die Gehäuseanordnung 107 an der Maschine befestigt ist, ist die Bewegung der Gehäuseanordnung 107 in Bezug zu der Maschine eingeschränkt. Jede andere Bewegung als das Verdrehen der Steuerwelle 126 erfolgt durch die Rotoranordnung 405. Die Rotoranordnung 405 und die Schaufeln 104, 456 bewegen sich oder schwingen durch die Entfernung, wie von der Gehäuseanordnung 107 definiert und beschränkt.
Die Rotoranordnung 405 ist mit der Steuerwelle 126 verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 107. Die Rotoranordnung 405 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 405 ausgebildet ist, in eine erste Kammer 102 und eine zweite Kammer 103 trennt. Die Schaufel 104 kann drehen, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern. Die Rotoranordnung 405 hat auch eine Schaufel 456, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 405, ausgebildet ist, in eine vierte Kammer 452, die zu dem Sumpf durch die Leitung 452 entleert wird, und eine dritte Kammer 450, die mit dem Steuerventil 132 durch die Leitung 448 verbunden ist, trennt. Die Bewegung der Schaufel 456 unterstützt die Bewegung der Rotoranordnung 405 in nur eine Richtung.
Die ersten Kammern 102 sind mit einer ersten Leitung 106 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer ersten Öffnung 138a der Bohrung 138 steht, die das Steuerventil 132, das erste Rückschlagventil 112, und eine gemeinsame Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114. Die zweiten Kammern 103 sind mit einer zweiten Leitung 108 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer zweiten Öffnung 138b in der Bohrung steht, die das Steuerventil 132 und das zweite Rückschlagventil 110, das zu einer gemeinsamen Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114 führt, aufnimmt. Die dritte Kammer 450 steht in Fluidverbindung mit einer vierten Öffnung 138d der Bohrung 138, die das Steuerventil 132 aufnimmt, das Öldruck von einer Einlassleitung 142a oder einer Leitung 140, die zu dem Sumpf führt, erhält. Die vierte Kammer 452 wird immer zu dem Sumpf durch die Leitung 454 entleert.
Eine Sperrraste 120 ist gleitend in einer Bohrung in der Rotoranordnung 405 untergebracht und hat einen Endteil, der in der Gehäuseanordnung 107 durch eine Feder 121 zu einer Vertiefung 127, in die er passt, vorgespannt ist. Alternativ kann die Sperrraste 120 in der Gehäuseanordnung 107 untergebracht sein, und die Feder 121 kann zu einer Vertiefung 127 in der Rotoranordnung 405 vorgespannt sein. Die Druckbeaufschlagung der Sperrraste 120 wird aktiv von der Bewegung des Steuerventils 132 gesteuert.
Ein Steuerventil 132, vorzugsweise ein Schieberventil, weist eine Spule 134 mit zylindrischen Stegen 134a, 134b und 134c, getrennt durch eine zentrale Spindel 134e, die gleitend in einer Bohrung 138 einer Hülse innerhalb der Rotoranordnung 405 aufgenommen ist. Ein Ende der Spule 134 berührt die Feder 136 und das entgegengesetzte Ende der Spule 134 berührt eine Zylinderspule (VFS) 130 mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft. Die VFS 130 kann auch linear durch Variieren von Strom oder Spannung oder, je nach Fall, durch andere Verfahren gesteuert werden. Zusätzlich kann das entgegengesetzte Ende der Spule 134 einen Motor, elektromechanischen Mittel, Ein-/Aus-Zylinderspulen oder andere Stellantriebe berühren und von diesen beeinflusst werden.
Die Position der Spule 134 wird von der Feder 136 und der VFS 130 beeinflusst. Die VFS 130 wird von der ECU 128 gesteuert. Weitere Einzelheiten in Zusammenhang mit der Steuerung des Stellantriebs 401 sind unten ausführlich besprochen. Die Position der Spule 134 steuert die Drehbewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu einer Position mit niedriger Verdichtung, einer Halteposition und einer Position mit hoher Verdichtung) des Stellantriebs und daher die Drehbewegung der Steuerwelle 126 der VCR-Vorrichtung 160 und variiert das Verdichtungsverhältnis. Die Position der Spule steuert auch, ob die Sperrraste 120 die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 verriegelt.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der Zylinderspule mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft 130, bewegt sich die Spule 134 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs, die jeweils der Verlagerung zur Position mit niedriger Verdichtung, zur Halteposition und der Verlagerung zur Position mit hoher Verdichtung entspricht und die Sperrraste 120 wird mit Druck beaufschlagt, um die Rotoranordnung 405 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 freizugeben oder zu verriegeln. Während die 9–11 das Steuerventil 132 in einer spezifischen Position zeigen, die niedriger Verdichtung, der hohen Verdichtung und der Halteposition entspricht, können andere Positionen des Steuerventils 132 verwendet werden, um den Übergang zu diesen Positionen zu erzielen.
9 zeigt den Stellantrieb 401, der zu der Position mit niedriger Verdichtung, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit niedriger Verdichtung ist die Kraft der Feder 136 größer als die Kraft der VFS 130, und die Feder bewegt die Spule 134 in der Figur nach links, bis die Kraft der Feder 136 die Kraft der VFS 130 ausgleicht. In der gezeigten Position mit niedriger Verdichtung blockiert der Spulensteg 134b die erste Öffnung 138a zu der ersten Leitung 106, und die zweite Öffnung 138b zu der zweiten Leitung 108 und die gemeinsame Öffnung 138c zu der gemeinsamen Leitung 114 sind offen. Torsionsenergie oder Torsion beaufschlagt die zweite Kammer 103 mit Druck, was das Fluid veranlasst, sich von der zweiten Kammer 103 in die erste Kammer 102 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich in die Richtung, die von dem Pfeil 453 gezeigt ist, zu bewegen. Fluid verlässt die zweite Kammer 103 durch die zweite Leitung 108 zu der zweiten Öffnung 138b des Steuerventils 132 zu der zentralen Spindel 134e zwischen Spulenstegen 134a und 134b und zirkuliert zurück zu der gemeinsamen Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114, durch das erste Rückschlagventil 112 und die erste Leitung 106, die zu der ersten Kammer 102 führt. Gleichzeitig wird Fluid aus der durch Öldruck betätigten dritten Kammer 450 zu dem Steuerventil 132 zwischen den Spulenstegen 134b und 134c entleert und zu den Sumpf durch die Leitung 440 entleert. Fluid wird auch zu dem Sumpf durch die Leitung 454 von der vierten Kammer 452 entleert.
Ausgleichsöl wird zu dem Stellantrieb von dem Vorrat S geliefert, um für Lecks auszugleichen und tritt in die Leitung 142 ein. Die Leitung 142 verzweigt sich in zwei Leitungen 142a und 142b. Die Leitung 142b führt zu dem Einlassrückschlagventil 146 und dem Steuerventil 132. Von dem Steuerventil 132 tritt Fluid in die gemeinsame Leitung 114 durch die gemeinsame Öffnung 138c ein und läuft weiter durch eines der Rückschlagventile 110, 112 in Abhängigkeit davon, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist.
Die Leitung 142a steht in Fluidverbindung mit der Leitung 123 durch das Steuerventil 132. Das Fluid von dem Einlassleitungszweig 142a wird von dem Spulensteg 134c blockiert. Fluid wird daran gehindert, durch die Leitung 142a zu der Leitung 123, die zu der Sperrraste 120 führt, durch den Spulensteg 134c zu fließen. Da kein Fluid zu der Leitung 123 fließen kann, liegt an der Sperrraste 120 kein Druck mehr an und sie wird durch die Spule 134 zu dem Sumpf durch die Auslassleitung 140 entleert, und die Sperrraste 120 richtet sich mit der Vertiefung 127 aus, so dass die Rotoranordnung 405 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 verriegelt wird. Fluid wird auch daran gehindert, zu der mit Öldruck betätigten dritten Kammer 450 zu fließen.
10 zeigt den Stellantrieb 401, der zu der Position mit hoher Verdichtung, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit hoher Verdichtung, wird der Arbeitszyklus so eingestellt, dass die Kraft der VFS 130 auf der Spule 134 geändert wird und die Spule 134 wird von der VFS 130 nach rechts bewegt, bis die Kraft der Feder 136 die Kraft der VFS 130 ausgleicht. In der gezeigten Position mit hoher Verdichtung blockiert der Spulensteg 134a die zweite Öffnung 138b zu der zweiten Leitung 108, und die gemeinsame Öffnung 138c zu der gemeinsamen Leitung 114 und die erste Öffnung 138a zu der ersten Leitung 106 sind offen. Torsionsenergie oder Torsion beaufschlagt die erste Kammer 102 mit Druck, was das Fluid in der ersten Kammer 102 veranlasst, sich in die zweite Kammer 103 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich in die Richtung, die von dem Pfeil 153 gezeigt ist, zu bewegen. Fluid verlässt die erste Kammer 102 durch die erste Leitung 106 zu der ersten Öffnung 138a des Steuerventils 132 zu der zentralen Spindel 134e zwischen Spulenstegen 134a und 134b und zirkuliert zurück zu der gemeinsamen Öffnung 138c in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung 114, durch das zweite Rückschlagventil 110 und die zweite Leitung 108, die zu der dritten Kammer 103 führt.
Ausgleichsöl wird zu dem Stellantrieb von dem Vorrat S geliefert, um für Lecks auszugleichen und tritt in die Leitung 142 ein. Die Leitung 142 verzweigt sich in zwei Leitungen 142a und 142b. Die Leitung 142b führt zu einem Einlassrückschlagventil 146 und steht in Fluidverbindung mit dem Steuerventil 132. Von dem Steuerventil 132 tritt Fluid in die gemeinsame Leitung 114 durch die gemeinsame Öffnung 138c ein und läuft weiter durch eines der Rückschlagventile 110, 112 in Abhängigkeit davon, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist.
Die Leitung 142a steht in Fluidverbindung mit der Leitung 123 durch das Steuerventil 132 zwischen den Spulenstegen 134b und 134c. Der Druck des Fluids in der Leitung 142a bewegt sich durch die Spule 134 zwischen den Stegen 134b und 134c, um die Sperrraste 125 gegen die Feder 124 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Die Auslassleitung 140 wird von dem Spulensteg 134c blockiert, was die Sperrraste 120 am Entleeren hindert. Gleichzeitig fließt Fluid zu der mit Öldruck betätigten dritten Kammer 450 durch die Leitung 448, und Fluid wird zu dem Sumpf durch die Leitung 454 von der vierten Kammer 452 entleert. Das Fluid, das zu der dritten mit Öldruck betätigten Kammer 450 geliefert wird, unterstützt beim Bewegen der Rotoranordnung 405 in die Richtung des Pfeils 453.
11 zeigt das Steuerventil 401 in der Halteposition. In dieser Position wird der Arbeitszyklus der Zylinderspule 130 mit variabler Kraft aufrechterhalten, und die Kraft der VFS 130 an einem Ende der Spule 134 ist gleich der Kraft der Spule 136 auf dem entgegengesetzten Ende der Spule 134. Die Stege 134a und 134b blockieren den Fluss von Fluid jeweils zu der zweiten Leitung 108 durch die zweite Öffnung 138b und von der ersten Leitung 106 durch die erste Öffnung 138a. Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 142 ein. Die Leitung 142 verzweigt sich in zwei Leitungen 142a und 142b. Die Leitung 142b führt zu einem Einlassrückschlagventil 146 und steht in Fluidverbindung mit dem Steuerventil 132. Von dem Steuerventil 132 tritt Fluid in die gemeinsame Leitung 114 durch die gemeinsame Öffnung 138c ein und läuft weiter durch eines der Rückschlagventile 110, 112 in Abhängigkeit davon, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist.
Die Leitung 142a führt zu der Leitung 123 und der Sperrraste 120. Der Druck des Fluids in der Leitung 142a bewegt sich durch die Spule 134 zwischen den Stegen 134b und 134c, um die Sperrraste 120 gegen die Feder 124 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Die Auslassleitung 140 wird von dem Spulensteg 134c blockiert, was die Sperrraste 120 am Entleeren hindert. Gleichzeitig fließt Fluid zu der mit Öldruck betätigten dritten Kammer 450 durch die Leitung 448, und Fluid wird zu dem Sumpf durch die Leitung 454 von der vierten Kammer 452 entleert.
Die 12–14 zeigen einen Stellantrieb 501 einer fünften Ausführungsform, bei dem Verbrennungsimpulse von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle 126 anlegen, die Schaufel 104 durch die Rotoranordnung 105 bewegen.
Der Stellantrieb der vorliegenden Erfindung hat eine Rotoranordnung 105 mit einer oder mehreren Schaufeln 104, die an das Ende der Steuerwelle montiert sind, umgeben von einer Gehäuseanordnung 107 mit den Schaufelkammern, in welche die Schaufeln passen. Auf jeder Seite der Gehäuseanordnung 107 befinden sich eine erste Endplatte (154 – siehe 15) und eine zweite Endplatte (156 – siehe 15), die die erste Kammer 102 und die zweite Kammer 103 abdichten.
Die erste und die zweite Kammer 102, 103 werden abwechselnd durch die Torsionsenergie druckbeaufschlagt. Die positive Torsionsenergie der Steuerwelle kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle 126 um ihre Achse in eine erste Richtung, und die negative Torsionsenergie der Steuerwelle 126 kommt von dem Verdrehen der Steuerwelle um ihre Achse in eine zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung. Die Schaufel 104 der Rotoranordnung 405 wird durch Öldruck von dem Vorrat S betätigt.
Das Steuerventil 532 erlaubt es der Schaufel 104 in dem Stellantrieb 501, sich zu bewegen, indem es Fluid von der ersten Kammer 102 erlaubt wird, zu der zweiten Kammer 103, je nach gewünschter Bewegungsrichtung, zu fließen. Fluid fließt nicht von der ersten Kammer 102 zu der zweiten Kammer 103 oder umgekehrt.
Die Gehäuseanordnung 107 des Stellantriebs 501 ist an der Maschine installiert oder befestigt und umgibt die Rotoranordnung 105. Da die Gehäuseanordnung 107 an der Maschine befestigt ist, ist die Bewegung der Gehäuseanordnung 107 in Bezug zu der Maschine eingeschränkt. Jede andere Bewegung als das Verdrehen der Steuerwelle 126 erfolgt durch die Rotoranordnung 105. Die Rotoranordnung 105 und die Schaufel 104 bewegen sich oder schwingen durch die Entfernung, wie von der Gehäuseanordnung 107 definiert und beschränkt.
Die Rotoranordnung 105 ist mit der Steuerwelle 126 verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 107. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine erste Kammer 102 und eine zweite Kammer 103 trennt. Die Schaufel 104 kann drehen, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 107 und der Rotoranordnung 105 von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern.
Die ersten Kammern 102 sind mit einer ersten Leitung 106 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer ersten Öffnung 138, die das Steuerventil 532 aufnimmt, steht. Die zweiten Kammern 103 sind mit einer zweiten Leitung 108 verbunden, die in Fluidverbindung mit einer zweiten Öffnung 138b des Steuerventils 532 steht.
Eine Sperrraste 120 ist gleitend in einer Bohrung in der Rotoranordnung 105 untergebracht und hat einen Endteil, der in der Gehäuseanordnung 107 durch eine Feder 121 zu einer Vertiefung 127, in die er passt, vorgespannt ist. Alternativ kann die Sperrraste 120 in der Gehäuseanordnung 107 untergebracht sein, und die Feder 121 kann zu einer Vertiefung 127 in der Rotoranordnung 105 vorgespannt sein. Die Druckbeaufschlagung der Sperrraste 120 wird aktiv von der Bewegung des Steuerventils 532 gesteuert.
Ein Steuerventil 532, vorzugsweise ein Schieberventil, weist eine Spule 534 mit zylindrischen Stegen 534a, 534b, 534c und 534d getrennt durch eine zentrale Spindel 534e auf, die gleitend in einer Bohrung 138 der Hülse innerhalb der Rotoranordnung 105 aufgenommen ist. Ein Ende der Spule 534 berührt die Feder 136 und das entgegengesetzte Ende der Spule 534 berührt eine Zylinderspule (VFS) 130 mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft. Die VFS 130 kann auch linear durch Variieren von Strom oder Spannung oder, je nach Fall, durch andere Verfahren gesteuert werden. Zusätzlich kann das entgegengesetzte Ende der Spule 534 elektromechanische Stellantriebe, Motoren und Ein-/Aus-Zylinderspulen oder andere Stellantriebe berühren und von diesen beeinflusst werden.
Die Position der Spule 534 wird von der Feder 136 und von der VFS 130, die von der elektronischen Steuereinheit (ECU) 128 gesteuert wird, beeinflusst. Weitere Einzelheiten in Zusammenhang mit der Steuerung des Stellantriebs 501 sind unten ausführlich besprochen. Die Position der Spule 534 steuert die Drehbewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu einer Position mit niedriger Verdichtung, einer Halteposition und einer Position mit hoher Verdichtung) des Stellantriebs und daher die Drehbewegung der Steuerwelle 126 der VCR-Vorrichtung 160 und variiert das Verdichtungsverhältnis. Die Position der Spule steuert auch, ob die Sperrraste 120 die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 verriegelt.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der Zylinderspule mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft 130, bewegt sich die Spule 534 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs, die jeweils der Verlagerung zur Position mit niedriger Verdichtung, zur Halteposition und der Verlagerung zur Position mit hoher Verdichtung entspricht, und die Sperrraste 120 wird mit Druck beaufschlagt, um die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 freizugeben oder zu verriegeln. Während die 10–12 das Steuerventil in einer spezifischen Position zeigen, die niedriger Verdichtung, der hohen Verdichtung und der Halteposition entspricht, können andere Positionen des Steuerventils verwendet werden, um den Übergang zu diesen Positionen zu erzielen.
12 zeigt den Stellantrieb 501, der zu der Position mit niedriger Verdichtung, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit niedriger Verdichtung, ist die Kraft der VFS 130 größer als die Kraft der Feder 136, und die VFS 130 bewegt die Spule 534 in der Figur nach rechts, bis die Kraft der VFS 130 die Kraft der Feder 136 ausgleicht. Bei der gezeigten Position mit niedriger Verdichtung, wird Fluid von dem Vorrat durch die Leitung 142 zu dem Steuerventil 532 geliefert. Das Fluid fließt zu der zentralen Spindel 534e zwischen den Stegen 534b und 534c zu der ersten Öffnung 138a, die zu der ersten Leitung 106 und der ersten Kammer 102 führt. Der Druck des Fluids in der ersten Kammer 102, zusätzlich zu irgendeiner Torsionsenergie, bewegt die Schaufel 104 in die Richtung des Pfeils 553. Gleichzeitig tritt Fluid aus der zweiten Kammer 103 durch die zweite Leitung 108 und durch die zweite Öffnung 138b zu dem Steuerventil 534 zwischen den Spulenstegen 534a und 534b aus. Von dem Steuerventil 534 tritt das Fluid durch die zweite Auslassleitung 508 zu dem Sumpf aus. Zu bemerken ist, dass das Fluid blockiert wird, so dass es nicht von der ersten Leitung 106 zu der ersten Auslassleitung 506 durch den Spulensteg 534c austreten kann.
Mit der Sperrraste 120 in Fluidverbindung mit der zweiten Leitung 108 und Fluid, das aus der zweiten Kammer 103 austritt, das zu dem Sumpf entleert wird, ist der Druck in der zweiten Leitung nicht größer als die Kraft der Sperrrastenfeder 121, und die Sperrraste 120 greift in die Vertiefung 127 ein, so dass die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 verriegelt wird.
13 zeigt den Stellantrieb 501, der zu der Position mit hoher Verdichtung, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, übergeht. Zum Übergehen zu der Position mit hoher Verdichtung, ist die Kraft der Feder 136 größer als die Kraft der VFS 130, und die Feder 136 bewegt die Spule 534 in der Figur nach links, bis die Kraft der Feder 136 die Kraft der Feder 136 ausgleicht. Bei der gezeigten Position mit hoher Verdichtung, wird Fluid von dem Vorrat durch die Leitung 142 zu dem Steuerventil 532 geliefert. Das Fluid fließt zu der zentralen Spindel 534e zwischen den Stegen 534b und 534c zu der zweiten Öffnung 138b, die zu der zweiten Leitung 108 und der zweiten Kammer 103 führt. Der Druck des Fluids in der zweiten Kammer 103, zusätzlich zu irgendeiner Torsionsenergie, bewegt die Schaufel 104 in die Richtung des Pfeils 553. Gleichzeitig tritt Fluid aus der ersten Kammer 102 durch die erste Leitung 106 und durch die erste Öffnung 138a zu dem Steuerventil 534 zwischen den Spulenstegen 534c und 534d aus. Von dem Steuerventil 534 tritt das Fluid durch die erste Auslassleitung 506 zu dem Sumpf aus. Zu bemerken ist, dass das Fluid blockiert wird, so dass es nicht von der zweiten Leitung 108 zu der ersten Auslassleitung 506 durch den Spulensteg 534b austreten kann.
Mit der Sperrraste 120 in Fluidverbindung mit der zweiten Leitung 108 und Fluid, das zu der zweiten Kammer 103 von dem Vorrat geliefert wird, ist der Druck in der zweiten Leitung 108 größer als die Kraft der Sperrrastenfeder 121, und die Sperrraste 120 tritt aus der Vertiefung 127 aus, so dass sich die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 frei bewegen kann.
14 zeigt das Steuerventil 501 in Halteposition. Zum Halten der Position ist die Kraft der VFS 130 gleich wie die Kraft der Feder 136 oder gleicht diese aus. Zu bemerken ist, dass das Fluid blockiert ist, um zu verhindern, dass es aus der ersten Leitung 106 zu der ersten Auslassleitung 506 durch den Spulensteg 534c austritt, und das Fluid blockiert ist, um zu verhindern, dass es auf der zweiten Leitung 108 zu der zweiten Auslassleitung 508 durch den Spulensteg 534b austritt.
Mit der Sperrraste 120 in Fluidverbindung mit der zweiten Leitung 108 und Fluid, das zu der zweiten Kammer 103 von dem Vorrat geliefert wird, ist der Druck in der zweiten Leitung 108 größer als die Kraft der Sperrrastenfeder 121, und die Sperrraste 120 tritt aus der Vertiefung 127 aus, so dass sich die Rotoranordnung 105 in Bezug zu der Gehäuseanordnung 107 frei bewegen kann.
Zu bemerken ist, dass die einzige Ausführungsform, die das Steuerventil, die Rückschlagventile, die Leitungen zu der ersten und der zweiten Kammer, die ECU und VFS als dezentral von dem Stellantrieb liegend zeigt, eine beliebige der Ausführungsformen ein Steuergehäuse 250 ähnlich wie das in 4 gezeigte haben kann, das ein Steuerventil, Leitungen zu der ersten und der zweiten Kammer, Rückschlagventile, EFS und VFS dezentral von dem Stellantrieb angeordnet enthält, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Es ist daher klar, dass die Ausführungsformen der Erfindung, die hier beschrieben sind, für die Anwendung der Konzepte der Erfindung nur veranschaulichend sind. Eine Bezugnahme auf Einzelheiten der veranschaulichten Ausführungsformen hierin soll den Geltungsbereich der Ansprüche nicht einschränken, die selbst alle Merkmale, die als für die Erfindung wesentlich betrachtet werden, nennen.

Claims

Stellantrieb für einen Verbrennungsmotor, der eine variable Verdichtungsverhältnisvorrichtung mit einer Steuerwelle hat, wobei das Verdichtungsverhältnis der Maschine durch Drehbewegung der Steuerwelle der Vorrichtung variiert wird, wobei Verbrennungsimpulse von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle anlegen, wobei der Stellantrieb Folgendes aufweist: eine Gehäuseanordnung, die an der Maschine installiert ist, eine Rotoranordnung, die mit der Steuerwelle gekuppelt ist, die koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung liegt, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Schaufel definieren, die eine Kammer in der Gehäuseanordnung in eine erste und eine zweite Kammer teilt, wobei die Schaufel drehen kann, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern, ein Steuerventil, das eine Spule aufweist, die gleitend innerhalb einer Bohrung installiert ist, wobei die Spule mindestens zwei Stege hat, die durch eine zentrale Spindel getrennt sind, und eine Vielzahl von Rückschlagventilen hat, wobei der Stellantrieb eine erste Passage hat, die die erste Kammer mit einer ersten Öffnung in der Bohrung kuppelt, und eine zweite Passage, die die zweite Kammer mit einer zweiten Öffnung in der Bohrung kuppelt, so dass, wenn die Spule in einer ersten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der ersten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der ersten Drehposition zu der zweiten Drehposition zu drehen, was Fluid von der ersten Kammer veranlasst, durch die erste Passage und die erste Öffnung, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, und durch die zweite Öffnung zu der zweiten Passage der zweiten Kammer zu fließen, wobei ein erstes Rückschlagventil eingerichtet ist, um zu verhindern, dass Fluid in eine umgekehrte Richtung fließt, und so dass, wenn die Spule in einer zweiten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der zweiten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der zweiten Drehposition zu der ersten Drehposition zu drehen, was Fluid von der zweiten Kammer veranlasst, durch die zweite Passage und die zweite Öffnung, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, und durch die erste Öffnung zu der ersten Passage der ersten Kammer zu fließen, wobei ein zweites Rückschlagventil eingerichtet ist, um zu verhindern, dass Fluid in eine umgekehrte Richtung fließt, und wobei, wenn die Spule in der dritten Position ist, die Passage von der ersten Kammer zu der Öffnung in der Spule von dem zweiten Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert ist und die Passage von der zweiten Kammer zu der Öffnung in dem Steuerventil durch das erste Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Rückschlagventilen innerhalb der mindestens zwei Stege der Spule liegt.
Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei das erste Rückschlagventil und das zweite Rückschlagventil von dem Stellantrieb entfernt liegen.
Stellantrieb nach Anspruch 1, der ferner eine Sperrraste aufweist, die gleitend in einer Vertiefung entweder in der Gehäuseanordnung oder in der Rotoranordnung installiert ist, vorgespannt durch eine Feder zu einer dazu passenden Vertiefung in der anderen der Rotoranordnung oder Gehäuseanordnung, wobei die Sperrraste von einer verriegelten Position, in der die Sperrraste in der dazu passenden Vertiefung ist, die die Rotoranordnung mit der Gehäuseanordnung verriegelt, und einer entriegelten Position, in der die Sperrraste nicht in der dazu passenden Vertiefung ist und sich die Rotoranordnung frei in Bezug zu der Gehäuseanordnung bewegt, beweglich ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei die Bohrung, die das Steuerventil aufnimmt, in der Rotoranordnung liegt.
Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil von dem Stellantrieb entfernt liegt.
Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei die Rotoranordnung ferner eine durch Öldruck betätigte dritte Kammer und eine vierte Kammer definiert, so dass, wenn die Spule in einer ersten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der ersten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der ersten Drehposition zu der zweiten Drehposition zu drehen, was Fluid eines Vorrats veranlasst, durch das Steuerventil zu der dritten Kammer zu fließen, und Fluid veranlasst, von der vierten Kammer zu dem Sumpf auszutreten, so dass, wenn die Spule in der zweiten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der zweiten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der zweiten Drehposition zu der ersten Drehposition zu drehen, was Fluid in der dritten Kammer und der vierten Kammer veranlasst, zum Sumpf auszutreten, und, wobei, wenn die Spule in der dritten Position ist, die Passage von der ersten Kammer zu der Öffnung in der Spule von dem zweiten Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert ist und die Passage von der zweiten Kammer zu der Öffnung in dem Steuerventil durch das erste Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert ist und Fluid von dem Vorrat zu der dritten Kammer fließt.
Stellantrieb für einen Verbrennungsmotor, der eine variable Verdichtungsverhältnisvorrichtung mit einer Steuerwelle hat, wobei das Verdichtungsverhältnis der Maschine durch Drehbewegung der Steuerwelle der Vorrichtung variiert wird, wobei Verbrennungsimpulse von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle anlegen, wobei der Stellantrieb Folgendes aufweist: eine Gehäuseanordnung, die an der Maschine installiert ist, eine Rotoranordnung, die mit der Steuerwelle gekuppelt ist, die koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung liegt, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Schaufel definieren, die eine Kammer in der Gehäuseanordnung in eine erste und eine zweite Kammer teilt, wobei die Schaufel drehen kann, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern, ein Steuerventil, das eine Spule aufweist, die gleitend innerhalb einer Bohrung installiert ist, wobei die Spule mindestens zwei Stege hat, die durch eine zentrale Spindel getrennt sind, wobei der Stellantrieb eine erste Passage hat, die die erste Kammer mit einer ersten Öffnung in der Bohrung kuppelt, und eine zweite Passage, die die zweite Kammer mit einer zweiten Öffnung in der Bohrung kuppelt, so dass, wenn die Spule in einer ersten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der ersten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der ersten Drehposition zu der zweiten Drehposition zu drehen, was Fluid von der ersten Kammer veranlasst, durch die erste Passage und die erste Öffnung zu fließen, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, und zu einer Auslassleitung zum Sumpf, und Fluid von dem Vorrat veranlasst, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, zu fließen und durch die zweite Passage und die zweite Öffnung zu der zweiten Kammer zu fließen, so dass, wenn die Spule in einer zweiten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der zweiten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der zweiten Drehposition zu der ersten Drehposition zu drehen, was Fluid von der zweiten Kammer veranlasst, durch die zweite Passage und die zweite Öffnung zu fließen, und zu einer Auslassleitung zum Sumpf, und Fluid von dem Vorrat veranlasst, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, und durch die erste Passage und die erste Öffnung zu der ersten Kammer zu fließen, und wobei, wenn die Spule in der dritten Position ist, die Passage von der ersten Kammer zu der Öffnung in der Spule von dem Steg blockiert ist, und die Passage von der zweiten Kammer zu der Öffnung in dem Steuerventil durch den Steg innerhalb des Steuerventils blockiert ist.
Stellantrieb nach Anspruch 8, der ferner ein Rückschlagventil zwischen dem Vorrat und dem Steuerventil aufweist, um Fluid daran zu hindern, in eine umgekehrte Richtung von dem Steuerventil zu dem Vorrat zu fließen.
Stellantrieb für einen Verbrennungsmotor, der eine variable Verdichtungsverhältnisvorrichtung mit einer Steuerwelle hat, wobei das Verdichtungsverhältnis der Maschine durch Drehbewegung der Steuerwelle der Vorrichtung variiert wird, wobei Verbrennungsimpulse von der Maschine Torsionsenergie an die Steuerwelle anlegen, wobei der Stellantrieb Folgendes aufweist: eine Gehäuseanordnung, die an der Maschine installiert ist, eine Rotoranordnung, die mit der Steuerwelle gekuppelt ist, die koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung liegt, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Schaufel definieren, die eine Kammer in der Gehäuseanordnung in eine erste und eine zweite Kammer teilt, wobei die Schaufel drehen kann, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung von einer ersten Drehposition, die mit einem ersten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu einer zweiten Drehposition, die mit einem zweiten Verdichtungsverhältnis verbunden ist, zu verlagern, ein Steuerventil, das eine Spule aufweist, gleitend innerhalb einer Bohrung installiert ist, wobei die Spule mindestens zwei Stege hat, die durch eine zentrale Spindel getrennt sind, und eine Vielzahl von Rückschlagventilen hat, wobei der Stellantrieb eine erste Passage hat, die die erste Kammer mit einer ersten Öffnung in der Bohrung kuppelt, eine zweite Passage, die die zweite Kammer mit einer zweiten Öffnung in der Bohrung kuppelt, und eine gemeinsame Passage, die mit der ersten und der zweiten Passage und mit einer gemeinsamen Öffnung in der Bohrung gekuppelt ist, so dass, wenn die Spule in einer ersten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der ersten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der ersten Drehposition zu der zweiten Drehposition zu drehen, was Fluid von der ersten Kammer veranlasst, durch die erste Passage und die erste Öffnung, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, durch die gemeinsame Öffnung und gemeinsame Leitung und durch die zweite Passage zu der zweiten Kammer zu fließen, wobei ein erstes Rückschlagventil eingerichtet ist, um zu verhindern, dass Fluid in eine umgekehrte Richtung fließt, und so dass, wenn die Spule in einer zweiten Position ist, die Stege der Spule es Fluid erlauben, von der zweiten Öffnung zu der Bohrung, die die zentrale Spindel umgibt, zu fließen, und es Torsionsenergie von der Steuerwelle erlaubt wird, die Rotoranordnung in eine Richtung von der zweiten Drehposition zu der ersten Drehposition zu drehen, was Fluid von der zweiten Kammer veranlasst, durch die zweite Passage und die zweite Öffnung, durch die Bohrung, die die zentrale Spindel des Steuerventils umgibt, durch die gemeinsame Öffnung und die gemeinsame Leitung und durch die erste Passage zu der ersten Kammer zu fließen, wobei ein zweites Rückschlagventil zwischen der gemeinsamen Leitung und der zweiten Leitung eingerichtet ist, um Fluid daran zu hindern, in eine umgekehrte Richtung zu fließen, wobei, wenn die Spule in der dritten Position ist, die Passage von der ersten Kammer zu der Öffnung in der Spule von dem zweiten Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert ist und die Passage von der zweiten Kammer zu der Öffnung in dem Steuerventil durch das erste Rückschlagventil innerhalb des Steuerventils blockiert ist.
Stellantrieb nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Rückschlagventilen innerhalb der mindestens zwei Stege der Spule liegt.
Stellantrieb nach Anspruch 10, wobei das erste Rückschlagventil und das zweite Rückschlagventil von dem Stellantrieb entfernt liegen.
Stellantrieb nach Anspruch 10, der ferner eine Sperrraste aufweist, die gleitend in einer Vertiefung entweder in der Gehäuseanordnung oder in der Rotoranordnung installiert ist, vorgespannt durch eine Feder zu einer dazu passenden Vertiefung in der anderen der Rotoranordnung oder Gehäuseanordnung, wobei die Sperrraste von einer verriegelten Position, in der die Sperrraste in der dazu passenden Vertiefung ist, die die Rotoranordnung mit der Gehäuseanordnung verriegelt, und einer entriegelten Position, in der die Sperrraste nicht in der dazu passenden Vertiefung ist und sich die Rotoranordnung frei in Bezug zu der Gehäuseanordnung bewegt, beweglich ist.
Stellantrieb nach Anspruch 10, wobei die Bohrung, die das Steuerventil aufnimmt, in der Rotoranordnung liegt.
Stellantrieb nach Anspruch 10, wobei das Steuerventil von dem Stellantrieb entfernt liegt.