DE112012003717T5 - Gemeinsam genutzte Ölkanäle und/oder Steuerventil für einen oder mehrere Nockenwellenversteller - Google Patents

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Abstract

Ein variabler Nockenwellenversteller (10) kann einen Antriebsstator (14) und mindestens einen angetriebenen Rotor (20, 20a, 20b) aufweisen, die zur Drehung um eine gemeinsame Achse angeordnet sind. Mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp kann mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) zum Koppeln des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) zur Drehung mit dem Antriebsstator (14) definieren, damit die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) unabhängig voneinander und unabhängig von dem Antriebsstator (14) eingestellt werden kann. Ein Steuerventil (60) kann mindestens eine Einlassöffnung (62), mindestens eine Auslassöffnung (64, 64a) und mindestens einen gemeinsamen Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) aufweisen. Mindestens ein drehbarer Fluidstromumleiter (80, 80a) kann mit dem mindestens einen gemeinsamen Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsamen Fluidkanals (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) in Fluidaustausch stehen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zwischen einer Kurbelwelle und einem Absaug- und Ablassventil vom Abblastyp eines Verbrennungsmotors zum Betätigen mindestens eines solchen Ventils, wobei der Mechanismus den Zeitraum im Hinblick auf den Betriebszyklus des Motors verstellt und wobei der Mechanismus genauer mit einer Nockenwelle betriebswirksam in Eingriff steht, um eine Winkelposition einer Nockenwelle und eines zugehörigen Nockens in Bezug auf eine andere Nockenwelle und zugehörigen Nocken zu verändern.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die Leistung eines Verbrennungsmotors kann durch die Verwendung von zwei Nockenwellen verbessert werden, wobei eine zum Betätigen der Ansaugventile der verschiedenen Zylinder des Motors dient und die andere zum Betätigen der Ablassventile dient. Typischerweise wird eine dieser Nockenwellen von der Kurbelwelle des Motors durch einen Kettenradradantrieb oder einen Riemenantrieb angetrieben, wobei die andere dieser Nockenwellen von der ersten durch einen zweiten Kettenradantrieb oder einen zweiten Riemenantrieb angetrieben wird. Als Alternative können beide Nockenwellen von einer einzigen Kurbelwelle angetrieben werden, die von einem Kettenantrieb oder Riemenantrieb angetrieben wird. Eine Kurbelwelle kann eine Kraft aus den Kolben aufnehmen, um mindestens ein Getriebe und mindestens eine Nockenwelle anzutreiben. Die Motorleistung in einem Motor mit zwei Nockenwellen kann im Hinblick auf die Leerlaufqualität, Kraftstoffverbrauch, reduzierte Emissionen und erhöhtes Drehmoment weiter verbessert werden, indem die Positionsbeziehung einer der Nockenwellen, üblicherweise der Nockenwelle, welche die Ansaugventile des Motors betätigt, in Bezug auf die andere Nockenwelle und in Bezug auf die Kurbelwelle verändert wird, sodass die Zeitsteuerung des Motors im Hinblick auf die Betätigung von Ansaugventilen in Bezug auf seine Ablassventile oder im Hinblick auf die Betätigung seiner Ventile in Bezug auf die Position der Kurbelwelle verändert wird.
  • Gemäß dem Stand der Technik kann es herkömmlicherweise eine oder mehrere Nockenwellen pro Motor geben. Eine Nockenwelle kann von einem Riemen oder einer Kette oder einem oder mehreren Zahnrädern oder einer anderen Nockenwelle angetrieben werden. Eine oder mehrere Vorsprünge können auf einer Nockenwelle vorhanden sein, um ein oder mehrere Ventile zu schieben. Ein Motor mit mehreren Nockenwellen weist typischerweise eine Nockenwelle für Ablassventile und eine Nockenwelle für Ansaugventile auf. Ein „V”-Motor weist üblicherweise zwei Nockenwellen (eine für jede Bank) oder vier Nockenwellen (Ansaugung und Ablass für jede Bank) auf.
  • Variable Nockenwellenverstellungs-(VCT)-Vorrichtungen sind im Stand der Technik im Allgemeinen bekannt, wie in der US-Patentschrift Nr. 7,841,311 ; US-Patentschrift Nr. 7,789,054 ; US-Patentschrift Nr. 7,270,096 ; US-Patentschrift Nr. 6,725,817 ; US-Patentschrift Nr. 6,244,230 ; und der veröffentlichten US-Anmeldung Nr. 2010/0050967 offenbart. Bekannte Patentschriften und Veröffentlichungen offenbaren Hydraulikkupplung für Verstelleranordnungen, in denen ein ringförmiger Zwischenraum zwischen einem Antriebsstatorelement bereitgestellt wird, das ein oder mehrere angetriebene Rotorelemente konzentrisch umgibt. Ein ringförmiger Zwischenraum zwischen den Elementen kann durch eine oder mehrere Schaufeln, die sich von einer inneren Oberfläche des Antriebsstatorelements radial nach innen erstrecken, und oder eine oder mehrere Schaufeln, die sich von einer äußeren Oberfläche des einen oder der mehreren angetriebenen Rotorelemente radial nach außen erstrecken, in segmentförmige oder bogenförmige Arbeitskammern mit variablem Volumen aufgeteilt sein. Ein Hydraulikfluid wird in die verschiedenen Kammern eingelassen und aus diesen ausgestoßen, wobei sich die Schaufeln zueinander drehen und dadurch die relative Winkelposition des Antriebsstatorelements und des einen oder der mehreren angetriebenen Rotorelemente verändern. Hydraulikkupplungen, die radiale Schaufeln verwenden, um eine tangential wirkende Kraft anzulegen, werden hierin als Hydraulikkupplungen vom Schaufeltyp bezeichnet. Jede dieser bekannten Patentschriften und Veröffentlichungen des Standes der Technik scheint für ihren jeweiligen Verwendungszweck geeignet zu sein. Allerdings wäre es wünschenswert, einen variablen Nockenwellenversteller mit einer vereinfachten Fluidströmungskanalkonfiguration bereitzustellen. Es wäre wünschenswert, einen variablen Nockenwellenversteller mit gemeinsam genutzten Fluidkanalabschnitten bereitzustellen. Es wäre wünschenswert, einen variablen Nockenwellenversteller mit einem gemeinsam genutzten Steuerventil für einen oder mehrere angetriebene Phasenverschiebungsrotoren bereitzustellen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein variabler Nockenwellenversteller kann durch Kraft angetrieben werden, die von einer Motorkurbelwelle übertragen und an eine Nockenwelle abgegeben wird, um mindestens einen Satz Nocken zu manipulieren. Der Versteller kann einen Antriebsstator aufweisen, der zur Drehung mit einer Motorkurbelwelle durch ein Endlosschleifen-Kraftübertragungselement und mindestens einen angetriebenen Rotor verbunden werden kann. Der mindestens eine angetriebene Rotor kann zur Drehung mit einer entsprechenden Nockenwelle verbunden sein, die mindestens einen Satz Nocken stützt.
  • Der variable Nockenwellenversteller kann einen Antriebsstator und mindestens einen angetriebenen Rotor aufweisen, die alle zur Drehung um eine gemeinsame Achse befestigt sind. Mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp kann mindestens eine expandierbare Fluidkammer definieren, um den mindestens einen angetriebenen Rotor mit dem Antriebsstator zu koppeln, damit die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors unabhängig von dem Antriebsstator eingestellt werden kann. Ein Steuerventil kann eine Einlassöffnung, einen Auslassöffnung und mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal aufweisen. Ein drehbarer Fluidströmungsumleiter kann mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer in Fluidaustausch stehen.
  • Der drehbare Fluidströmungsumleiter kann mindestens ein ringförmiges Rillensegment aufweisen, das sich um einen Abschnitt eines Umfangs einer Welle oder eines Lagers erstreckt, während das andere des Lagers oder der Welle mindestens eine Fluidaustauschöffnung aufweist. Eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer steht durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidaustausch. Die Welle wird gedreht, um einen getragenen Abschnitt des drehbaren Fluidströmungsumleiters mit einem ortsfesten Abschnitt des Fluidströmungsumleiters in Fluidaustausch zu bringen, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal mit der entsprechenden der mindestens einen expandierbaren Fluidkammern während eines sich wiederholenden Winkelabschnitts jeder Drehung der Welle selektiv zu verbinden.
  • Ein Verfahren zum Zusammenbauen eines variablen Nockenwellenverstellers kann das Befestigen mindestens eines angetriebenen Rotors in Bezug auf einen Antriebsstator zur Drehung um eine gemeinsame Drehachse und das Koppeln des mindestens einen angetriebenen Rotors zur Drehung an dem Antriebsstator mit mindestens einer Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer definiert, damit die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors unabhängig von dem Antriebsstator eingestellt werden kann, beinhalten. Ein Steuerventil kann mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und mindestens einem gemeinsam genutzten Fluidkanal bereitgestellt sein. Mindestens ein ringförmiges Rillensegment ist derart ausgebildet, dass es sich um einen Winkelabschnitt mindestens eines Umfangs der mindestens einen Welle oder des mindestens einen Lagers erstreckt, während das andere des mindestens einen Lagers oder der mindestens einen Welle mindestens eine Fluidaustauschöffnung aufweist. Eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer steht durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidaustausch, um einen drehbaren Fluidströmungsumleiter zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer während eines sich wiederholenden Drehwinkelabschnitts der mindestens einen Welle zu definieren.
  • Ein Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid kann mindestens zwei Elemente aufweisen, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer dazwischen definieren und zueinander als Reaktion darauf, dass ein Fluid in und aus der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer fließt, beweglich sind. Ein Steuerventil kann mindestens eine Einlassöffnung, mindestens eine Auslassöffnung und mindestens einen gemeinsamen Fluidkanal aufweisen. Mindestens ein drehbarer Fluidströmungsumleiter kann mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer in Fluidaustausch stehen. Der mindestens eine Fluidströmungsumleiter kann mindestens ein ringförmiges Rillensegment aufweisen, das sich um einen Abschnitt eines Umfangs einer Welle oder eines Lagers erstreckt, während das andere des Lagers oder der Welle eine Fluidaustauschöffnung aufweist. Eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer steht durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidaustausch. Die Welle wird gedreht, um das mindestens eine ringförmige Rillensegment und die Fluidaustauschöffnung miteinander in Fluidaustausch zu bringen, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal mit der entsprechenden der mindestens einen expandierbaren Fluidkammern während eines sich wiederholenden Winkelabschnitts jeder Drehung selektiv zu verbinden.
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Steuersystems für druckbeaufschlagtes Fluid mit mindestens zwei Elementen wird offenbart, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer dazwischen definieren und zueinander als Reaktion auf einen Fluidströmung in und aus der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer beweglich sind. Ein Schieber eines Steuerventils kann zwischen mindestens zwei Positionen bewegt werden, die aus Positionen ausgewählt sind, die zwischen einer Vollhubposition und einer Nullhubposition liegen. Das Steuerventil kann mindestens eine Einlassöffnung, mindestens eine Auslassöffnung und mindestens einen gemeinsamen Fluidkanal aufweisen. Mindestens ein drehbarer Fluidströmungsumleiter kann mindestens ein ringförmiges Rillensegment aufweisen, das sich um einen Abschnitt mindestens eines Umfangs mindestens einer Welle und mindestens eines Lagers erstreckt, während das andere des mindestens einen Lagers und der mindestens einen Welle eine Fluidaustauschöffnung aufweist. Eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer steht durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidaustausch. Die Welle kann gedreht werden, um das mindestens eine ringförmige Rillensegment und mindestens eine Fluidaustauschöffnung miteinander in Fluidaustausch zu bringen, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammern während eines sich wiederholenden Winkelabschnitts jeder Drehung selektiv zu verbinden.
  • Andere Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann bei Betrachtung der folgenden Beschreibung der besten Art und Weise der Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Beschreibung nimmt auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug, wobei ähnliche Bezugzeichen in den verschiedenen Ansichten ähnliche Teile bezeichnen. Es zeigen:
  • 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers mit einem Antriebsstator, einem angetriebenen Rotor, einem Steuerventil, zwei gemeinsam genutzten Fluidkanälen und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter in einer ersten Drehwinkelposition;
  • 2 eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers mit einem Antriebsstator, einem angetriebenen Rotor, einem Steuerventil, zwei gemeinsam genutzten Fluidkanälen und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter in einer zweiten Drehwinkelposition;
  • 3 eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers mit einem Antriebsstator, einem angetriebenen Rotor, einem Steuerventil, zwei gemeinsam genutzten Fluidkanälen und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter in einer dritten Drehwinkelposition;
  • 4 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Schiebers des Steuerventils aus 1 bis 3 in einer Nullposition;
  • 5 eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers mit einem Antriebsstator, zwei angetriebenen Rotoren, einem Steuerventil, vier gemeinsam genutzten Fluidkanälen und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter in einer ersten Drehwinkelposition;
  • 6 eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers mit einem Antriebsstator, einem angetriebenen Rotor, einem Steuerventil, vier gemeinsam genutzten Fluidkanälen und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter in einer ersten Drehwinkelposition;
  • 7 eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers mit einem Antriebsstator, einem angetriebenen Rotor, einem Steuerventil, einem gemeinsam genutzten Fluidkanal und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter in einer ersten Drehwinkelposition;
  • 7A eine detaillierte Ansicht einer alternativen Konfiguration, wobei mindestens ein ringförmiges Rillensegment derart ausgebildet ist, dass es sich um einen Abschnitt eines Umfangs eines Lagers erstreckt, während die Welle mindestens eine Fluidaustauschöffnung aufweist, wobei die mindestens eine expandierbare Fluidkammer durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, während eines sich wiederholenden Drehwinkelabschnitts der Welle in Fluidaustausch steht;
  • 8 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Steuersystems für druckbeaufschlagtes Fluid mit mindestens zwei Elementen, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer dazwischen definieren und zueinander als Reaktion auf einen Fluidströmung in und aus der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer beweglich sind, einem Steuerventil, mindestens einem drehbaren Fluidströmungsumleiter, wobei eines der mindestens zwei Elemente einen Arretierstift aufweist;
  • 9 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Steuersystems für druckbeaufschlagtes Fluid, die zwei entlang des Umfangs beabstandete ringförmige Rillensegment an einem drehbaren Fluidströmungsumleiter darstellt, der vier Betriebsbereiche definiert; und
  • 10A ein Schaubild, das eine maximale Rate der Verstellervorwärtsbewegung für das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid aus 9 darstellt, wobei die vertikale Achse eine Steuerventilposition von Nullhub zu Vollhub darstellt und die horizontale Achse eine Drehposition des Fluidströmungsumleiters von einer Drehung um 0° bis 720° darstellt;
  • 10B ein Schaubild, das eine maximale Rate der Verstellerverzögerungsbewegung für das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid aus 9 darstellt, wobei die vertikale Achse eine Steuerventilposition von Nullhub zu Vollhub darstellt und die horizontale Achse eine Drehposition des Fluidströmungsumleiters von einer Drehung um 0° bis 720° darstellt;
  • 10C ein Schaubild, das eine mittlere Rate der Verstellervorwärtsbewegung für das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid aus 9 darstellt, wobei die vertikale Achse eine Steuerventilposition von Nullhub zu Vollhub darstellt und die horizontale Achse eine Drehposition des Fluidströmungsumleiters von einer Drehung um 0° bis 720° darstellt;
  • 10D ein Schaubild, das eine variablen Rate der Verstellervorwärtsbewegung für das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid aus 9 durch Modulieren des Ventilhubs darstellt, wobei die vertikale Achse eine Steuerventilposition von Nullhub zu Vollhub darstellt und die horizontale Achse eine Drehposition des Fluidströmungsumleiters von einer Drehung um 0° bis 720° darstellt;
  • 10E ein Schaubild, das eine variablen Rate der Verstellervorwärtsbewegung für das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid aus 9 durch Modulieren der Ventilöffnungshaltezeit darstellt, wobei die vertikale Achse eine Steuerventilposition von Nullhub zu Vollhub darstellt und die horizontale Achse eine Drehposition des Fluidströmungsumleiters von einer Drehung um 0° bis 720° darstellt;
  • 10F ein Schaubild, das eine Verstellervorwärtsbewegung für das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid aus 9 ohne Nullpositionshaltezeit darstellt, wobei die vertikale Achse eine Steuerventilposition von Nullhub zu Vollhub darstellt und die horizontale Achse eine Drehposition des Fluidströmungsumleiters von einer Drehung um 0° bis 720° darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In Bezug auf 7 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines variablen Nockenwellenverstellers 10 mit einem Antriebsstator 14, einem angetriebenen Rotor 20, einem Steuerventil 60, einem gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 und einem drehbaren Fluidströmungsumleiter 80 in einer ersten Drehwinkelposition dargestellt. Der Antriebsstator 14 und der angetriebene Rotor 20 können zur Drehung um eine gemeinsame Achse befestigt sein. Mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp definiert mindestens eine expandierbare Fluidkammer 50, um den mindestens einen angetriebenen Rotor 20 zur. Drehung mit dem Antriebsstator 14 zu koppeln und zu ermöglichen, dass die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors 20 unabhängig von dem Antriebsstator 14 eingestellt wird. In dieser Konfiguration kann der angetriebene Rotor 20 zu entweder einem Hubende mit Vorschubverstellung oder einem Hubende mit Verzögerungsverstellung von einer mechanischen Feder 68 vorgespannt werden. Das Steuerventil 60 kann als Reaktion auf Steuersignale 72 von einer Motorsteuereinheit 70 betätigt werden. Das Steuersystem wird zum selektiven Verbinden einer Einlassöffnung 62, die mit einem Zufuhrkanal für druckbeaufschlagtes Fluid wie zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung auf Motoröl oder Hydraulikfluid in Fluidaustausch steht, und einer Auslassöffnung 64, die mit einem Auslasskanal für druckbeaufschlagtes Fluid mit mindestens einem gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 in Fluidaustausch steht, betätigt. Wie in 7 dargestellt, wird das Steuerventil 60 von einer Nullposition nach rechts verschoben, sodass der gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 mit der Auslassöffnung 64 in Fluidaustausch gebracht wird und die mechanische Feder 68 den angetriebenen Rotor in einer Richtung im Uhrzeigersinn an ein vorbestimmtes Hubende verschieben kann. Wenn das Steuerventil 60 nach links an der Position, die an der Nullposition vorbei dargestellt ist, vorbei nach links geschoben wird, wird der gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 mit der Einlassöffnung 62 in Fluidaustausch gebracht, um die expandierbare Fluidkammer 50 gegen die Wirkung der mechanischen Vorspannfeder 68 mit Druck zu beaufschlagen, um den angetriebenen Rotor 20 in einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn durch einen ersten Fluidkanalabschnitt 66a an ein entgegengesetztes Hubende zu Bewegen, sodass eine Phasenverschiebung zwischen dem antreibenden Stator 14 und dem angetriebenen Rotor 20 bereitgestellt wird. Der drehbare Fluidströmungsumleiter 80 steht mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 in Fluidaustausch, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer 50 selektiv zu verbinden. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann die mindestens eine expandierbare Fluidkammer ferner eine expandierbare Fluidkammer mit Vorschubverstellung und/oder eine expandierbare Fluidkammer mit Verzögerungsverstellung aufweisen. Der drehbare Fluidströmungsumleiter 80 kann eine Welle 12, zum Beispiel und ohne Einschränkung eine Nockenwelle aufweisen, die mindestens ein ringförmiges Rillensegment 12a aufweist, das sich um einen Abschnitt eines Umfangs der Welle 12 erstreckt. Das mindestens eine Rillensegment 12a steht mit dem gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 während eines Winkelteils der Drehung der Welle 12 in Fluidaustausch, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer 50 selektiv zu verbinden, während sich die Welle dreht. Während sich der drehbare Fluidströmungsumleiter 80 dreht, steht das Rillensegment 12a anfänglich mit dem gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 in Fluidaustausch, bis es von einer Außendurchmesserauftrefffläche 12e versperrt wird. Die expandierbare Fluidkammer 50 ist von dem gemeinsamen Fluidkanal 16 während eines anderen Winkelteils der Drehung der Welle 12 abgesperrt, während die Außendurchmesserauftrefffläche 12e dem Einlass des gemeinsam genutzten Fluidkanals 16 gegenüberliegt. Man wird erkennen, dass das Winkelausmaß des Rillensegments 12a und das Winkelausmaß der Außendurchmesserauftrefffläche 12e einen beliebigen gewünschten, sich nicht überschneidenden Winkeldeckungsgrad haben können. Der gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 kann als ein einziger Zuführ-/Entlüftungskanal zum Zuführen und/oder Entlüften mindestens einer expandierbaren Fluidkammer 50 durch Pulsen des Steuerdrucks basierend auf der Nockenposition verwendet werden.
  • Mit kurzem Berg auf 7A wird man erkennen, dass beliebige hierin entweder oben oder unten beschriebene Konfigurationen derart modifiziert werden können, dass das mindestens eine ringförmige Rillensegment 12a enthalten ist, das sich um einen Abschnitt eines Umfangs mindestens eines Lagers 98 erstreckt, während die mindestens eine Welle 12 eine Fluidaustauschöffnung 12p aufweist. Mit anderen Worten wird man erkennen, dass die Bildung des gewünschten ringförmigen Rillensegments oder -segmente 12a an einem Lager 98 hierin offenbart ist, wobei gleichzeitig die gewünschte entsprechende Fluidaustauschöffnung oder -öffnungen 12p an der Welle 12 gebildet werden, die von dem Lager 98 gestützt wird. Diese Konfiguration sieht auch vor, dass die mindestens eine expandierbare Fluidkammer 50 durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment 12a und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung 12p hergestellt ist, in Fluidaustausch steht. Eine Drehung der mindestens einen Welle 12 bringt das mindestens eine ringförmige Rillensegment 12a und die mindestens eine Fluidaustauschöffnung 12p während eines sich wiederholenden Winkelteils der Drehung der mindestens einen Welle 12 in Fluidaustausch miteinander, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 mit der entsprechenden mindestens einen expandierbaren Fluidkammer 50 selektiv zu verbinden. Man wird erkennen, dass eine ähnliche Modifikation für jedes der ringförmigen Rillensegmente und entsprechende Fluidaustauschöffnungen, die in den Konfigurationen aus 1 bis 6 und 8 bis 9 dargestellt und beschrieben sind, innerhalb des Schutzumfangs der offenbarten Erfindung fällt.
  • In Bezug auf 1 bis 3 ist der variable Nockenwellenversteller 10 demjenigen ähnlich, der in Bezug auf 7 dargestellt und beschrieben ist, außer dass der mindestens einen gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 erste und zweite gemeinsam genutzte Fluidkanäle 16a, 16b, die mit der ersten und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 durch entsprechende erste und zweite Fluidkanäle 66a, 66b in Fluidaustausch stehen, und eine zusätzliche Ein- oder Auslassöffnung für das Steuerventil 60 aufweisen kann. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, stellen 1 bis 3 eine zusätzliche Auslassöffnung 64a dar, um die Betriebsweise des variablen Nockenwellenverstellers 10 zu beschreiben. Man wird jedoch erkennen, dass die Einlassöffnung 62 und die Auslassöffnungen 64, 64a umgekehrt sein können, um die im Hinblick auf die nachstehend beschriebene Funktion entgegensetzte bereitzustellen. Zum Beispiel und ohne Einschränkung, wird das Steuerventil 60, wie in 1 dargestellt, von einer Nullposition nach links geschoben, sodass der Fluidaustausch von der Einlassöffnung 62 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40 durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a ermöglicht wird, während gleichzeitig der Fluidaustausch von der Auslassöffnung 64 zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50 durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b ermöglicht wird.
  • Wie in 2 dargestellt, wird das Steuerventil von der Nullposition nach rechts geschoben, sodass der Fluidaustausch von der Auslassöffnung 64a zu dem ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a ermöglicht wird, während gleichzeitig der Fluidaustausch von der Einlassöffnung 62 zu dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b ermöglicht wird. Der Fluidströmungsumleiter 80, der mit der Welle 12 assoziiert ist, hat sich im Uhrzeigersinn gedreht, um die erste und die zweite expandierbare Fluidkammer 40, 50 von dem ersten und dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b mit Außendurchmesserauftreffflächen 12e, 12f während eines anderen Winkelteils der Drehung der Welle 12 abzusperren. Man wird erkennen, dass das Winkelausmaß der Rillensegmente 12a, 12b und das Winkelausmaß der Außendurchmesserauftreffflächen 12e, 12f einen beliebigen, sich nicht überschneidenden Winkeldeckungsgrad haben können.
  • Wie in 3 dargestellt, wird die Auslassöffnung 64a, während sich der mit der Welle 12 assoziierte Fluidströmungsumleiter 80 im Uhrzeigersinn dreht, mit der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50 durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidkanalabschnitt 66b in Fluidaustausch gebracht, während gleichzeitig die Einlassöffnung 62 mit der ersten expandierbaren Fluidkammer 40 durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidkanalabschnitt 66a in Fluidaustausch gebracht wird. Man wird erkennen, dass sich das Steuerventil 60 entweder in der nach rechts verschobenen Position, die in 2 und 3 dargestellt ist, oder in der nach links verschobenen Position, die in 1 dargestellt ist, oder in einer Nullposition befinden kann, die in 4 dargestellt ist, während der Fluidströmungsumleiter 80 durch eine geeignete Winkelausrichtung derart gedreht werden kann, dass ein Fluidaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidströmungskanal 16a, 16b und dem ersten und dem zweiten Fluidkanalabschnitt 66a, 66b durch entsprechende Rillensegmente 12a, 12b zum Verbinden mit der entsprechenden ersten und zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 ermöglicht wird.
  • Die zentrale Nullposition des Steuerventils 60 ist in 4 dargestellt. Die Nullposition verschließt den Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 62 und den Auslassöffnungen 64, 64a mit den gemeinsam genutzten Fluidkanälen 16a, 16b. Die Winkelposition oder der Phasenwinkel des Stators 14 und Rotors 20 kann zueinander ortsfest gehalten werden, wenn sich das Steuerventil 60 in der Nullposition befindet, während sich der Fluidströmungsumleiter 80 dreht.
  • Die ringförmigen Rillensegmente 12a, 12b können winkelförmig angeordnet sein, um sich ein oszillierendes Drehmoment zunutze zu machen. Die Phasensteuerung kann durch Bewegen des Steuerventils 60 weg von einer zentralen Nullposition zu der nach links verschobenen Position, die in 1 dargestellt ist, oder der nach rechts verschobenen Position erfolgen, die in 2 und 3 dargestellt ist, während die ringförmigen Rillensegmente 12a, 12b mit dem ersten und/oder zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16, 16b ausgerichtet sind und sich zurück an die zentrale Nullposition bewegen, um die Strömung abzuschalten, bis sich die gewünschte Ausrichtung wiederholt. Das Steuerventil 60 kann sich von der zentralen Nullposition weg zurückbewegen, um die Verstellerbewegung fortzusetzen, wenn sich die gewünschte Ausrichtung wiederholt. Als Alternative kann das Steuerventil 60 während einer Umdrehung der Welle 12 in beide Richtungen von der zentralen Nullposition hin- und herbewegt werden. Eine alternative Steuerstrategie für gemeinsam genutzte Ölzuführversteller kann eine Oszillation des Steuerventils 60 um eine Nullposition bei der Nockendrehfrequenz oder bei gebrochenzahligen Vielfachen der Nockendrehfrequenz einschließen. Die Motorsteuereinheit kann die Ventilzeiten der Bewegung des Steuerventils 60 vorschieben oder verzögern, sodass sich diese mehr oder weniger mit dem Abschnitt der Nockendrehung überschneiden, an dem ringförmige Rillensegmente 12a, 12b eine Fluidströmung in oder aus den verbundenen expandierbaren Fluidkammern 40, 50 ermöglichen. Mit anderen Worten wird das Steuerventil 60 nicht bei einer Nullposition gehalten; stattdessen wird die Strömung von dem Steuerventil an den Versteller durch Variieren der Überschneidung der Öffnung des Steuerventils 60 der Einlassöffnungen 62 und/oder Auslassöffnungen 64, 64a und der Öffnungen des ringförmigen Rillensegments 12a, 12b, die mit einem gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b in Fluidaustausch stehen, geöffnet oder geschlossen.
  • Man wird erkennen, dass die ringförmigen Rillensegmente 12a, 12b und Außendurchmesserauftreffflächen 12e, 12f wie dargestellt im Hinblick auf den Winkel gleichmäßig beabstandet sein können oder in einem sich nicht überschneidenden Winkelausmaß und einer gewünschten Ausrichtung angeordnet sein können. Wenn die Segmente 12a, 12b und die Auftreffflächen 12e, 12f im Hinblick auf den Winkel gleichmäßig beabstandet sind, stehen die erste und die zweite expandierbare Fluidkammer 40, 50 in Abhängigkeit der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80 gleichzeitig in Fluidaustausch oder sind gleichzeitig abgesperrt. Wenn die Segmente 12a, 12b und die Auftreffflächen 12e, 12f im Hinblick auf den Winkel nicht gleichmäßig beabstandet sind, sind der Fluidaustausch bzw. die Absperrung der ersten und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 in Abhängigkeit der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80 zeitlich voneinander versetzt.
  • Wenngleich der erste und der zweite Fluidkanal 66a, 66b schematisch im Querschnitt in 3 dargestellt sind, wird man erkennen, dass diese Fluidkanäle 66a, 66b ringförmige Rillen aufweisen können, die um einen Umfangsrand der Welle 12 ausgebildet und axial voneinander beabstandet sind, um die entsprechende erste und zweite expandierbare Fluidkammer 40, 50 in einer beliebigen Winkelausrichtung der Welle 12 herkömmlicher und bekannter Weise zu verbinden.
  • In Bezug auf 5 ist der variable Nockenwellenversteller 10 demjenigen ähnlich, der in Bezug auf 1 bis 3 dargestellt und beschrieben ist, außer dass diese Konfiguration für einen dualen variablen Nockenwellenversteller 10 mit einem ersten angetriebenen Rotor 20a und einem zweiten angetriebenen Rotor 20b dient, die unabhängig voneinander und von einem oder mehreren Antriebsstatoren 14, 14a drehbar sind. Der mindestens eine gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 kann einen ersten, zweiten, dritten und vierten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b, 16c, 16d aufweisen, der mit der ersten, zweiten, dritten und vierten expandierbaren Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b jeweiliger angetriebener Rotoren 20a, 20b durch einen entsprechenden ersten, zweiten, dritten und vierten Fluidkanal 66a, 66b, 66c, 66d verbunden ist. Das Steuerventil 60 kann demjenigen ähnlich sein, das in 1 bis 4 dargestellt und beschrieben ist, wobei eine Öffnung 16e in die Fluidkanäle 16a, 16c abzweigt und eine andere Öffnung 16f in die Fluidkanäle 16b, 16d abzweigt. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann das Steuerventil 60 wie in 5 dargestellt von einer zentralen Nullposition nach links verschoben werden, um den gleichzeitigen Fluidaustausch wie folgt zu ermöglichen: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch die Öffnung 16e zu dem ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a durch ein ringförmiges Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a; und zweitens von der Auslassöffnung 64 zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50a durch die Öffnung 16f zu dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b. Wie in 5 dargestellt, ist der drehbare Fluidströmungsumleiter 80a um 90° von dem Fluidströmungsumleiter 80 versetzt. In dieser dargestellten Winkelposition sperrt der Fluidströmungsumleiter 80a den Fluidaustausch mit den expandierbaren Fluidkammern 40b, 50b.
  • Wenn das Steuerventil 60 aus 5 von der zentralen Nullposition nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt) und die Fluidströmungsumleiterventile 80, 80a in den dargestellten Positionen aus 5 angeordnet sind, wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 50a durch die Öffnung 16f zu dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch ein ringförmiges Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b; und zweitens von der Auslassöffnung 64a zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch die Öffnung 16e zu dem ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a durch das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a.
  • Wenn sich das Steuerventil 60 in der zentralen Nullposition befindet, die der in 4 dargestellten Position ähnlich ist, wird die Fluidströmung zu den expandierbaren Kammern 40a, 50a, 40b, 50b durch den sich hin- und herbewegenden Schieber verhindert, der die Fluidströmung durch die Öffnungen 16e, 16f sperrt, während die drehbaren Fluidströmungsumleiter 80, 80a durch eine beliebige gewünschte Winkelbewegung gedreht werden.
  • Wenn sich die drehbaren Fluidströmungsumleiter 80, 80a von den Positionen, die in 5 dargestellt sind, im Uhrzeigersinn um 90° drehen, bewegt sich der Fluidströmungsumleiter 80 in eine Fluidströmungssperrposition, die einen weiteren Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert, wobei sich der Fluidströmungsumleiter 80a in eine Fluidströmung bewegt, die eine Position zulässt, die den Fluidströmungsaustausch mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b ermöglicht. Wenn sich die drehbaren Fluidströmungsumleiter 80, 80a in der 90°-Winkel-Drehposition im Uhrzeigersinn befinden und sich das Steuerventil 60 in der nach links verschobenen Position aus 5 befindet, wird der Fluidaustausch gleichzeitig wie folgt ermöglicht: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der dritten expandierbaren Fluidkammer 40b durch die Öffnung 16e zu dem dritten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16c durch ein ringförmiges Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d; und zweitens von der Auslassöffnung 64 zu der vierten expandierbaren Fluidkammer 50b durch die Öffnung 16f zu dem vierten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16d durch das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c.
  • Wenn sich die drehbaren Fluidströmungsumleiter 80, 80a von den Positionen, die in 5 dargestellt sind, im Uhrzeigersinn um 90° drehen und das Steuerventil 60 von der zentralen Nullposition nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt), bewegt sich der Fluidströmungsumleiter 80 in eine Fluidströmungssperrposition, die einen weiteren Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert, wobei sich der Fluidströmungsumleiter 80a in eine Fluidströmung bewegt, die eine Position zulässt, die den Fluidströmungsaustausch mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b ermöglicht. Wenn sich die drehbaren Fluidströmungsumleiter 80, 80a in der 90°-Winkel-Drehposition im Uhrzeigersinn befinden und sich das Steuerventil 60 in der nach rechts verschobenen Position (nicht dargestellt) befindet, wird der Fluidaustausch gleichzeitig wie folgt ermöglicht: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der vierten expandierbaren Fluidkammer 50b durch die Öffnung 16f zu dem vierten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16d durch ein ringförmiges Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c; und zweitens von der Auslassöffnung 64a zu der dritten expandierbaren Fluidkammer 40b durch die Öffnung 16e zu dem dritten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16c durch das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d.
  • Durch den Vergleich von 1 bis 3 mit 5 kann ermittelt werden, dass, wenn der Fluidströmungsumleiter 80 auf der linken Seite von der in 5 dargestellten Position in eine Position, die der in 3 dargestellten ähnlich ist, im Uhrzeigersinn um ungefähr 180° gedreht wird und der Fluidströmungsumleiter 80a auf der rechten Seite von der in 5 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 180° gedreht wird, wobei das Steuerventil 60 nach links verschoben ist, wie in 5 dargestellt, ein Fluidaustausch wie folgt ermöglicht wird: zuerst von der Auslassöffnung 64 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch die Öffnung 16f zu dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch ein ringförmiges Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50a durch die Öffnung 16e zu dem ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a durch das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b. Der Fluidströmungsumleiter 80a befindet sich in einer Position, in welcher der Fluidströmungsaustausch gesperrt ist und der Fluidstrom mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b verhindert wird.
  • Wenn das Steuerventil 60 aus 5 nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt) und der Fluidströmungsumleiter 80 auf der linken Seite von der in 5 dargestellten Position in eine Position, die derjenigen aus 3 ähnlich ist, im Uhrzeigersinn um ungefähr 180° gedreht wird und der Fluidströmungsumleiter 80a auf der rechten Seite von der in 5 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 180° gedreht wird, wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch die Öffnung 16f zu dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, dem ringförmigen Rillensegment 12a und dem ersten Fluidströmungskanal 66a; und zweitens von der Auslassöffnung 64a zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50a durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b. Der Fluidströmungsumleiter 80a befindet sich in einer Position, in welcher der Fluidströmungsaustausch gesperrt ist und der Fluidstrom mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b verhindert wird.
  • Durch den Vergleich von 1 bis 3 mit 5 kann ermittelt werden, dass, wenn der Fluidströmungsumleiter 80 auf der linken Seite von der in 5 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 270° gedreht wird und der Fluidströmungsumleiter 80a auf der rechten Seite von der in 5 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 270° gedreht wird, wobei das Steuerventil 60 nach links verschoben ist, wie in 5 dargestellt, ein Fluidaustausch wie folgt ermöglicht wird: zuerst von der Auslassöffnung 64 zu der vierten expandierbaren Fluidkammer 50b durch die Öffnung 16f zu dem vierten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16d durch das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der dritten expandierbaren Fluidkammer 40b durch die Öffnung 16e zu dem dritten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16c durch das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c. Der Fluidströmungsumleiter 80 befindet sich in einer Position, in welcher der Fluidströmungsaustausch gesperrt ist und der Fluidstrom mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert wird.
  • Durch den Vergleich von 1 bis 3 mit 5 kann ermittelt werden, dass, wenn der Fluidströmungsumleiter 80 auf der linken Seite von der in 5 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 270° gedreht wird und der Fluidströmungsumleiter 80a auf der rechten Seite von der in 5 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 270° gedreht wird, wobei das Steuerventil 60 von der in 5 dargestellten Position nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt), ein Fluidaustausch wie folgt ermöglicht wird: zuerst von der Auslassöffnung 64a zu der dritten expandierbaren Fluidkammer 40b durch die Öffnung 16e zu dem dritten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16c durch das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der vierten expandierbaren Fluidkammer 50b durch die Öffnung 16f zu dem vierten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16d durch das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d. Der Fluidströmungsumleiter 80 befindet sich in einer Position, in welcher der Fluidströmungsaustausch gesperrt ist und der Fluidstrom mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert wird.
  • Man wird erkennen, dass das Winkelausmaß der ersten Gruppe von Rillensegmenten 12a, 12b und das Winkelausmaß der entsprechenden ersten Gruppe von Außendurchmesserauftreffflächen 12e, 12f einen beliebigen gewünschten, sich nicht überschneidenden Winkeldeckungsgrad haben können. Wenn die Segmente 12a, 12b und die Auftreffflächen 12e, 12f im Hinblick auf den Winkel gleichmäßig voneinander beabstandet sind, stehen die erste und die zweite expandierbare Fluidkammer 40a, 50a je nach der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80 und der Position des Steuerventils 60 gleichzeitig in Fluidaustausch oder sind gleichzeitig abgesperrt. Wenn die Segmente 12a, 12b und die Auftreffflächen 12e, 12f im Hinblick auf den Winkel nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sind, sind der Fluidaustausch und die Absperrung der ersten und zweiten expandierbaren Kammern 40a, 50a je nach der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80 und der Position des Steuerventils 60 zeitlich zueinander versetzt. Gleichermaßen können das Winkelausmaß der zweiten Gruppe von Rillensegmenten 12c, 12d und das Winkelausmaß der entsprechenden zweiten Gruppe von Außendurchmesserflächen 12g, 12h einen beliebigen gewünschten, sich nicht überschneidenden Winkeldeckungsgrad haben. Wenn die Segmente 12c, 12d und die Auftreffflächen 12g, 12h im Hinblick auf den Winkel gleichmäßig beabstandet sind, stehen die dritte und die vierte expandierbare Fluidkammer 40b, 50b je nach der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80a und der Position des Steuerventils 60 gleichzeitig in Fluidaustausch oder sind gleichzeitig voneinander abgesperrt. Wenn die Segmente 12c, 12d und die Auftreffflächen 12g, 12h im Hinblick auf den Winkel nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sind, sind der Fluidaustausch und die Absperrung der dritten und vierten expandierbaren Kammern 40b, 50b je nach der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80a und der Position des Steuerventils 60 zeitlich zueinander versetzt. Die erste und die zweite Gruppe von Segmenten und Auftreffflächen können eine beliebige gewünschte Winkelausrichtung zueinander haben und entweder um neunzig Grad versetzt sein, wie in 5 beispielhaft, jedoch ohne Einschränkung dargestellt, oder können jede beliebige andere gewünschte Winkelausrichtung haben. Man wird erkennen, dass sich das Steuerventil 60 entweder in der nach links verschobenen Position, die in 5 dargestellt ist, oder in der nach rechts verschobenen Position (nicht dargestellt) oder in einer Nullposition (nicht dargestellt) befinden kann, während die Fluidströmungsumleiter 80, 80a durch eine geeignete Winkelausrichtung derart gedreht werden können, dass ein Fluidaustausch zwischen dem ersten, zweiten, dritten und vierten gemeinsam genutzten Fluidströmungskanal 16a, 16b, 16c, 16d und dem ersten, zweiten, dritten und vierten Fluidkanalabschnitt 66a, 66b, 66c, 66d durch entsprechende Rillensegmente 12a, 12b, 12c, 12d zum Verbinden mit der entsprechenden ersten, zweiten, dritten und vierten expandierbaren Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b ermöglicht wird. Man wird erkennen, dass die zwei Wellenquerschnitte, die den Fluidströmungsumleitern 80, 80a entsprechen, die in 5 dargestellt sind, von unterschiedlichen axial beabstandeten Positionen entlang der gleichen Welle 12 oder von axialen Positionen an unterschiedlichen Wellen liegen können.
  • In Bezug auf 6 ist der variable Nockenwellenversteller 10 demjenigen ähnlich, der in Bezug auf 5 dargestellt und beschrieben ist, wobei diese Konfiguration auch für einen dualen variablen Nockenwellenversteller 10 gilt, der einen ersten angetriebenen Rotor 20a und einen zweiten angetriebenen Rotor 20b aufweist, die unabhängig zueinander und zu einem oder mehreren Antriebsstatoren 14, 14a drehbar sind, außer dass der Fluidströmungsumleiter 80 ein erstes, zweites, drittes und viertes Rillensegment 12a, 12b, 12c, 12d aufweist, das an einer einzigen axialen Position an der Welle 12 angeordnet ist. Der mindestens eine gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 kann erste und zweite gemeinsam genutzte Fluidkanäle 16a, 16b aufweisen, die mit der ersten, zweiten, dritten und vierten expandierbaren Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b jeweiliger angetriebener Rotoren 20a, 20b durch entsprechende erste, zweite, dritte und vierte Fluidkanäle 66a, 66b, 66c, 66d in Fluidaustausch stehen, wenn diese durch die Rillensegmente 12a, 12b, 12c, 12d in Fluidaustausch stehen, die an dem drehbaren Fluidströmungsumleiter 80 angeordnet sind.
  • 6 stellt beispielhaft und ohne Einschränkung, eine gemeinsame Einlassöffnung 62 und gemeinsame Auslassöffnungen 64, 64a dar, um die Betriebsweise der Konfiguration des dualen variablen Nockenwellenverstellers 10 zu beschreiben. Allerdings wird man erkennen, dass die Einlassöffnung 62 und die Auslassöffnungen 64, 64a umgekehrt sein können, um die von der nachstehend beschriebenen Funktion entgegengesetzte bereitzustellen. Zum Beispiel und ohne Einschränkung, ist das Steuerventil 60 wie in 6 dargestellt nach links verschoben, um einen gleichzeitigen Fluidaustausch wie folgt zu ermöglichen: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a; und zweitens von der Auslassöffnung 64 zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50a durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b. Die Rillensegmente 12c, 12d befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b verhindert wird.
  • Wenn das Steuerventil 60 aus 6 nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt), wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Auslassöffnung 64a zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50a durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b. Die Rillensegmente 12c, 12d befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b verhindert wird.
  • Wenn sich das Steuerventil 60 in der zentralen Nullposition befindet, die derjenigen aus 4 ähnlich ist, wird der Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 62 und den Auslassöffnungen 64, 64a mit den gemeinsam genutzten Fluidkanälen 16a, 16b verhindert. Die Winkelposition oder der Phasenwinkel des Stators 14 und Rotors 20 kann zueinander ortsfest gehalten werden, wenn sich das Steuerventil 60 in der Nullposition befindet, während sich der Fluidströmungsumleiter 80 dreht.
  • Durch eine nähere Prüfung von 6 kann ermittelt werden, dass, wenn der Fluidströmungsumleiter 80 von der in 6 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um ungefähr 45° oder 225° gedreht wird, die erste, zweite, dritte und vierte Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b von dem Fluidaustausch mit dem ersten und dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b abgesperrt werden, da die Außendurchmesserauftreffflächen 12f und 12h (oder 12e und 12g, wenn sie von der Position in 6 um 135° oder 315° gedreht werden) den Fluidaustausch mit den ringförmigen Rillensegmenten 12a, 12b, 12c, 12d versperren.
  • Durch eine nähere Prüfung von 6 kann ermittelt werden, dass, wenn der Fluidströmungsumleiter 80 im Uhrzeigersinn um ungefähr 90° von der Position gedreht wird, die in 6 dargestellt ist, und das Steuerventil 60 nach links verschoben ist, wie in 6 dargestellt, der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht wird: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der vierten expandierbaren Fluidkammer 50b durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d; und zweitens von der Auslassöffnung 64 zu der dritten expandierbaren Fluidkammer 40b durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c. Die Rillensegmente 12a, 12b befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert wird.
  • Durch eine nähere Prüfung von 6 kann ermittelt werden, dass, wenn der Fluidströmungsumleiter 80 im Uhrzeigersinn um ungefähr 90° von der Position gedreht wird, die in 6 dargestellt ist, und das Steuerventil 60 von 6 nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt), der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht wird: zuerst von der Auslassöffnung 64a zu der vierten expandierbaren Fluidkammer 50b durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der dritten expandierbaren Fluidkammer 40b durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c. Die Rillensegmente 12a, 12b befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert wird.
  • Während der Fluidströmungsumleiter 80 und die zugehörige Welle 12 im Uhrzeigersinn um ungefähr 180° von der in 6 dargestellten Position gedreht werden und das Steuerventil 60 nach links verschoben ist, wie in 6 dargestellt, wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50a durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b; und zweitens von der Auslassöffnung 64 zu der ersten expandierbaren Fluidkammer 40a durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a. Die Rillensegmente 12c, 12d befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b verhindert wird.
  • Während der Fluidströmungsumleiter 80 und die zugehörige Welle 12 im Uhrzeigersinn um ungefähr 180° von der in 6 dargestellten Position gedreht werden und das Steuerventil 60 nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt), wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Auslassöffnung 64a zu der zweiten expandierbaren Kammer 50a durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das ringförmige Rillensegment 12b und den zweiten Fluidströmungskanal 66b; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der ersten expandierbaren Kammer 40a durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b durch das ringförmige Rillensegment 12a und den ersten Fluidströmungskanal 66a. Die Rillensegmente 12c, 12d befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40b, 50b verhindert wird.
  • Während der Fluidströmungsumleiter 80 und die zugehörige Welle 12 im Uhrzeigersinn um ungefähr 270° von der in 6 dargestellten Position gedreht werden und das Steuerventil 60 nach links verschoben ist, wie in 6 dargestellt, wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Einlassöffnung 62 zu der dritten expandierbaren Kammer 40b durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a durch das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c; und zweitens von der Auslassöffnung 64 zu der vierten expandierbaren Kammer 50b durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d. Die Rillensegmente 12a, 12b befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert wird.
  • Während der Fluidströmungsumleiter 80 und die zugehörige Welle 12 im Uhrzeigersinn um ungefähr 270° von der in 6 dargestellten Position gedreht werden und das Steuerventil 60 nach rechts verschoben ist (nicht dargestellt), wird der Fluidaustausch wie folgt ermöglicht: zuerst von der Auslassöffnung 64a zu der dritten expandierbaren Kammer 40b durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a durch das ringförmige Rillensegment 12c und den dritten Fluidströmungskanal 66c; und zweitens von der Einlassöffnung 62 zu der vierten expandierbaren Kammer 50b durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das ringförmige Rillensegment 12d und den vierten Fluidströmungskanal 66d. Die Rillensegmente 12a, 12b befinden sich in einer Position, in welcher die Fluidströmung gesperrt ist und der Fluidaustausch mit den expandierbaren Kammern 40a, 50a verhindert wird.
  • Man wird erkennen, dass die erste, zweite, dritte und vierte expandierbare Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b mit der Einlassöffnung 62 oder der Auslassöffnung 64, 64a durch die Betätigung des Steuerventils 60 in Fluidaustausch stehen kann, wie oben beschrieben, wenn sie sich in einer beliebigen Winkelposition befinden, die mit dem ersten und dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b in Fluidaustausch steht. Wenn sich das Steuerventil 60 in der zentralen Nullposition befindet, die der in 4 dargestellten Position ähnlich ist, wird die Fluidströmung zu den expandierbaren Kammern 40a, 50a, 40b, 50b durch den sich hin- und herbewegenden Schieber verhindert, der die Fluidströmung durch die Öffnungen 16e, 16f sperrt, während der drehbare Fluidströmungsumleiter 80 durch eine beliebige gewünschte Winkelbewegung gedreht wird.
  • Man wird erkennen, dass das Winkelausmaß der Rillensegmente 12a, 12b, 12c, 12d und das Winkelausmaß der Außendurchmesserflächen 12e, 12f, 12g, 12h einen beliebigen gewünschten, sich nicht überschneidenden Winkeldeckungsgrad haben können. Wenn die Segmente 12a, 12b, 12c, 12d und die Auftreffflächen 12e, 12f, 12, 12h im Hinblick auf den Winkel gleichmäßig beabstandet sind, stehen die erste/zweite und dritte/vierte expandierbare Fluidkammer 40a/50a, 40b/50b je nach der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80 und der Position des Steuerventils 60 gleichzeitig in Fluidaustausch oder sind gleichzeitig abgesperrt. Wenn die Segmente 12a, 12b, 12c, 12d und die Auftreffflächen 12e, 12f, 12g, 12h im Hinblick auf den Winkel nicht gleichmäßig beabstandet sind, sind der Fluidaustausch und die Absperrung der ersten/zweiten und dritten/vierten expandierbaren Kammer 40a/50a, 40b/50b je nach der Winkelposition der Welle 12 und des zugehörigen Fluidströmungsumleiters 80 und der Position des Steuerventils 60 zeitlich voneinander versetzt. Man wird erkennen, dass sich das Steuerventil 60 entweder in der nach links verschobenen Position, die in 6 dargestellt ist, oder in der nach rechts verschobenen Position (ähnlich 2) oder in einer Nullposition (ähnlich 4) befinden kann, während der Fluidströmungsumleiter 80 durch eine angemessene Winkelausrichtung gedreht werden kann, um einen Fluidaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten gemeinsam genutzten Fluidströmungskanal 16a, 16b und dem ersten, zweiten, dritten und vierten Fluidkanalabschnitt 66a, 66b, 66c, 66d durch entsprechende Rillensegmente 12a, 12b, 12b, 12c zu ermöglichen, um mit der entsprechenden ersten, zweiten, dritten und vierten expandierbaren Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b verbunden zu werden.
  • Die ringförmigen Rillensegmente 12a, 12b, 12c, 12d können winkelförmig angeordnet sein, um sich ein oszillierendes Drehmoment zunutze zu machen. Die Phasensteuerung kann durch Bewegen des Steuerventils 60 weg von einer zentralen Nullposition zu der nach links verschobenen Position, die in 6 dargestellt ist, oder der nach rechts verschobenen Position (ähnlich 2) erfolgen, während die ringförmigen Rillensegmente 12a/12b und 12c/12d mit dem ersten und zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16, 16b abwechselnd ausgerichtet sind und sich zurück an die zentrale Nullposition bewegen, um die Strömung abzuschalten, bis sich die gewünschte Ausrichtung wiederholt. Das Steuerventil 60 kann sich von der zentralen Nullposition wegbewegen, um die Verstellerbewegung fortzusetzen, wenn sich die gewünschte Ausrichtung wiederholt.
  • Als Alternative kann das Steuerventil 60 während einer Umdrehung der Welle 12 in beide Richtungen von der zentralen Nullposition hin- und herbewegt werden. Eine alternative Steuerstrategie für gemeinsam genutzte Ölzuführversteller kann eine Oszillation des Steuerventils 60 um eine Nullposition bei der Nockendrehfrequenz oder bei gebrochenzahligen Vielfachen der Nockendrehfrequenz einschließen. Die Motorsteuereinheit kann die Ventilzeiten des Steuerventils 60 vorschieben oder verzögern, sodass sich diese mehr oder weniger mit dem Abschnitt der Nockendrehung überschneiden, an dem ringförmige Rillensegmente 12a, 12b, 12c, 12d eine Fluidströmung in oder aus den verbundenen expandierbaren Fluidkammern 40a, 50a, 40b, 50b ermöglichen. Mit anderen Worten wird das Steuerventil 60 nicht bei einer Nullposition gehalten; stattdessen wird die Strömung von dem Steuerventil 60 an den Versteller durch Variieren der Überschneidung der Öffnung des Steuerventils 60 der Einlassöffnungen 62 und/oder Auslassöffnungen 64, 64a und der Öffnungen des ringförmigen Rillensegments 12a, 12b, 12c, 12d, die mit dem gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b in Fluidaustausch stehen, geöffnet oder geschlossen.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass druckbeaufschlagtes Öl typischerweise über ein Nockenwellenlager zu einem Nockenwellenversteller geleitet wird, indem jede Öffnung von dem Steuerventil mit separaten kontinuierlichen Rillen in dem Nockenwellenlager verbunden wird. Die dargestellten Konfigurationen unterteilen die Rille in dem Nockenwellenlager in zwei oder mehrere Segmente 12a, 12b, 12c, 12d, die axial miteinander ausgerichtet oder in Gruppen getrennt sind, die eine axiale Ausrichtung innerhalb jeder Gruppe haben, wobei jede Gruppe axial von einer anderen Gruppe beabstandet ist oder jede Gruppe auf einer anderen Welle als eine andere Gruppe angeordnet ist oder eine Kombination davon. Jedes ringförmige Rillensegment 12a, 12b, 12c, 12d ist mit einer anderen expandierbaren Fluidkammer 40a, 50a, 40b, 50b in dem Nockenwellenversteller oder den Nockenwellenverstellern verbunden. Der Betrieb des Steuerventils 60 wird dann in Bezug auf die Drehposition der Nockenwelle 12 (und der Segmente der Rille 12a, 12b, 12c, 12d) eingestellt, um eine Vielzahl von Funktionen in dem Nockenwellenversteller oder -verstellern zu steuern, wobei eine Vielzahl axial beabstandeter ringförmiger Rillen durch mindestens ein Rillensegment ersetzt wird, das in einer gemeinsamen axialen Ebene angeordnet ist, oder durch mindestens eine Gruppe von Rillensegmenten, wobei in einer Vielzahl von Gruppen jede Gruppe von Rillensegmenten von anderen Gruppen von Rillensegmenten axial (oder auf einer anderen Welle) beabstandet angeordnet ist und wobei jedes Rillensegment in einer bestimmten Gruppe in einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist. Dadurch kann ein Steuerventil 60 einen Versteller durch mindestens eine Rille betätigen, die eine Vielzahl von ringförmigen Rillensegmenten 12a, 12b, 12c, 12d in dem Nockenwellenlager aufweist. Außerdem könnte ein Steuerventil 60 verwendet werden, um zwei separate Versteller 10a, 10b unter Verwendung von zwei Gruppen einer Vielzahl von ringförmigen Rillensegmenten anstatt der typischen Konfiguration mit vier ringförmigen Rillen zu betätigen. Wie in 5 beispielhaft, jedoch ohne Einschränkung dargestellt, kann eine erste Gruppe ringförmige Rillensegmente 12a, 12b mit Außendurchmesserauftreffflächen 12e, 12f aufweisen, welche die Segmente 12a, 12b voneinander trennen, und eine zweite Gruppe kann ringförmige Rillensegmente 12c, 12d mit Außendurchmesserauftreffflächen 12g, 12h aufweisen, welche die Segmente 12c, 12d voneinander trennen, oder wie in 6 dargestellt, eine einzige Rille aufweisen, die vier ringförmige Segmente 12a, 12b, 12c, 12d aufweist, die jeweils durch eine entsprechende Außendurchmesserauftrefffläche 12e, 12f, 12g, 12h getrennt sind.
  • Man wird erkennen, dass eine segmentierte Rille in einem Nockenwellenlager (oder in einer beliebigen sich drehenden Welle) bereitgestellt sein kann. Ein Steuerventil kann verwendet werden, um einen Öldruck unabhängig an die Segmente der Rille zu übertragen. Die offenbarte Konfiguration ermöglicht die Verwendung eines Steuerventils zum Betätigen von zwei hydraulisch gesteuerten Vorrichtungen wie Nockenwellenverstellern. Dieses Konzept, das in der Tat eine Vielzahl von Steuerkanälen in einer hydraulischen Steuerventilschaltung schafft, könnte potenziell in Anwendungen verwendet werden, die nicht mit Nockenwellenverstellern in Zusammenhang stehen. Das Grundkonzept der Aufspaltung der Steuerhydraulikleitung und der Verwendung des Steuerventils zum unabhängigen Betätigen von zwei Hydraulikvorrichtungen ist nicht spezifisch für Nockenwellenversteller vorgesehen.
  • In Bezug auf 8 kann ein Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid mindestens zwei Elemente 14, 20, 92 aufweisen, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer 90 dazwischen definieren und als Reaktion auf einen Fluidstrom in und aus der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer 90 zueinander beweglich sind. Ein Steuerventil 60 kann mindestens eine Einlassöffnung 62, mindestens eine Auslassöffnung 64 und mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 aufweisen. Mindestens ein drehbarer Fluidströmungsumleiter 80 kann mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16 zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals 16 mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer 90 in Fluidaustausch stehen. Die mindestens zwei Elemente können einen Arretierstift 92 aufweisen, der als Reaktion auf die Einleitung eines druckbeaufschlagten Fluids in die mindestens eine expandierbare Fluidkammer 90 in Bezug auf einen Stator 14 und mindestens einen Rotor 20 beweglich ist, um die Winkelposition des Stators 14 und mindestens eines Rotors 20 zueinander zu entsperren. Wie in 8 dargestellt, wird das Steuerventil 60 nach links verschoben, um die Einlassöffnung 62 mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer 90 durch den gemeinsam genutzten Fluidkanal 16, das ringförmige Rillensegment 12a und den Fluidkanal 66a in Fluidaustausch zu bringen, sodass der Arretierstift 92 gegen die Kraft der mechanischen Vorspannfeder 94 in eine entriegelte Position gepresst wird, sodass sich der Stator 14 und mindestens ein Rotor 20 zueinander bewegen können. Wenn das Steuerventil 60 nach rechts (nicht dargestellt) verschoben wird, wird der gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 mit der Auslassöffnung 64 in Fluidaustausch gebracht, sodass druckbeaufschlagtes Fluid durch den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal 16, das ringförmige Rillensegment 12a und den Fluidkanal 66a ausgestoßen wird und gleichzeitig der Arretierstift 92 von einer mechanischen Feder 94 in die verriegelte Position vorgespannt wird, um eine feste Winkelposition des Stators 14 in Bezug auf den Rotor 20 aufrechtzuerhalten. Man wird erkennen, dass das Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid und die Arretierstiftkonfiguration in Kombination mit einer beliebigen der in 1 bis 7 dargestellten Konfigurationen des variabeln Nockenwellenverstellers integriert und verwendet werden können.
  • Die Nutzung eines gemeinsamen Ölwegs und/oder die zeitlich abgestimmte Ölzufuhr durch den Fluidströmungsumleiter 80, 80a gemäß einer Konfiguration kann mindestens einen gemeinsam genutzten Kanal 16, 16a, 16b, 16c, 16d aufweisen, der mit einer Quelle von druckbeaufschlagtem Fluid oder einem Ablass für druckbeaufschlagtes Fluid über ein Steuerventil 60 in Fluidaustausch steht, das mit einer Vielzahl von Auslasspositionen selektiv verbunden wird, zum Beispiel und ohne Einschränkung entweder zwei Seiten einer einzigen Schaufel (d. h. erste und zweite expandierbare Fluidkammer 40, 50) oder einer Seite von zwei Schaufeln (d. h. erste und dritte expandierbare Fluidkammer 40a, 40b, falls die Feder in einer Richtung vorgespannt ist). Die Vielzahl von Auslassen kann im Hinblick auf die Drehung derart angeordnet sein, dass die Auslässe optimal angeordnet sind, um den Versteller basierend auf Drehmomentkräften zu bewegen. Ein Ventil 60 mit hoher Verstärkung und hoher Frequenz kann verwendet werden, damit der Druck und die Strömung zur Verfügung stehen, wenn sie benötigt werden, und der Druckablass zur Verfügung steht, wenn er benötigt wird. Das Lager kann als ein Rückschlagventil fungieren, wenn die Zufuhröffnungen nicht zwischen den gemeinsam genutzten Kanälen 16, 16a, 16b, 16c, 16d und den ringförmigen Rillensegmenten 12a, 12b, 12c, 12d ausgerichtet sind. Die Verstellerbewegung kann durch Variieren der Überschneidung der Zufuhröffnungen der gemeinsam genutzten Kanäle 16, 16a, 16b, 16c, 16d und der ringförmigen Rillensegmente 12a, 12b, 12c, 12d gedrosselt werden. Der mindestens eine Zufuhr/gemeinsam genutzte Ölkanal 16, 16a, 16b, 16c, 16d kann beide Seiten einer Schaufel mit der gleichen Ölzufuhr durch das Nockenwellenlager versorgen und kann den Nockendruck basierend auf der Nockenposition pulsen oder kann ein einzige Seite einer Schaufel versorgen und entlüften. Ein einziges Steuerventil 60 kann verwendet werden, um zwei Rotoren 20a, 20b durch Bewegen des Steuerventils 60 zwischen Vorschub/Verzögerungsbetriebspositionen und einer Nullposition zu steuern. Das Steuerventil 60 kann nur einen Rotor 20a steuern, während die entsprechenden ringförmigen Rillensegmente ausgerichtet sind, und dann je nach Bedarf bewegt werden, um nur den anderen Rotor 20b zu steuern, während die entsprechenden ringförmigen Rillensegmente ausgerichtet sind. Die zwei Rotoren 20a, 20b können an unterschiedlichen Wellen befestigt oder an der gleichen Welle 12 befestigt sein. Mehr als zwei Rotoren 20, 20a, 20b könnten Ölzufuhren und/oder Steuerventils 60 gemeinsam nutzen, indem die ringförmige Rille in mehrere Segmente aufgeteilt wird. Eine gemeinsam genutzte Ölzufuhrrille mit einem Steuerventil 60 kann eine Verstellersteuerung durch Bewegen des Steuerventils 60 weg von der Nullposition bereitstellen, während die Rillensegmente mit expandierbaren Fluidkammern mit Vorschubverstellung 40, 40a, 40b und expandierbaren Fluidkammern mit Verzögerungsverstellung 50, 50a, 50b ausgerichtet sind und sich zurück an die Nullposition bewegen, um die Strömung abzuschalten, bis sich die Ausrichtung wiederholt, wobei das Steuerventil 60 dann von der Nullposition weg bewegt wird, um die Verstellerbewegung fortzusetzen. Als Alternative kann das Steuerventil 60 in beide Richtungen von der Nullposition während einer einzigen Umdrehung der Nockenwelle oszillieren. Das Steuerventil 60 kann bei einer Nockendrehfrequenz oder bei bruchzahligen Vielfachen der Nockendrehfrequenz oszilliert werden. Die Ventilzeiten der Bewegung des Steuerventils 60 werden vorgeschoben oder verzögert, um sich mehr oder weniger mit dem Abschnitt der Nockendrehung zu überschneiden, an dem die Rillensegmente eine Ölströmung in oder aus dem Versteller ermöglichen. Mit anderen Worten wird das Steuerventil 60 nicht in der Nullposition gehalten; stattdessen wird eine Strömung von dem Steuerventil 60 zu dem Versteller durch Variieren der Überschneidung der Ventilöffnung und der Rillensegmentöffnungen geöffnet oder geschlossen.
  • In Bezug auf 9 ist beispielhaft, jedoch ohne Einschränkung, ein variabler Nockenwellenversteller 10 demjenigen ähnlich, der in Bezug auf 1 bis 3 dargestellt und beschrieben ist, wobei der mindestens eine gemeinsam genutzte Fluidkanal 16 einen ersten und zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, 16b aufweisen kann, der mit der ersten und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 durch einen entsprechenden ersten und zweiten Fluidkanal 66a, 66b in Fluidaustausch steht, und das Steuerventil 60 eine Einlassöffnung 62 und Auslassöffnungen 64, 64a aufweisen kann. Das Steuerventil 60 ist in einer Nullposition dargestellt, die den Fluidaustausch von der Einlassöffnung 62 oder den Auslassöffnungen 64, 64a mit entweder der ersten oder der zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 verhindert. Zum Beispiel und ohne Einschränkung kann die erste expandierbare Fluidkammer 40 einer Vorschubkammer entsprechen und die zweite expandierbare Fluidkammer 50 kann einer Verzögerungskammer entsprechen. Ein erster Betriebsbereich (Bereich 1) wird definiert, wenn das erste Rillensegment 12a in Fluidaustausch mit einer Öffnung 16g des ersten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16a ausgerichtet ist und das zweite Rillensegment 12b in Fluidaustausch mit einer Öffnung 16h des zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16b ausgerichtet ist. Ein zweiter Betriebsbereich (Bereich 2) wird definiert, wenn das erste Rillensegment 12a in Fluidaustausch mit der Öffnung 16h des zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16b ausgerichtet ist und das zweite Rillensegment 16b in Fluidaustausch mit dem ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a ausgerichtet ist. Zum Beispiel und ohne Einschränkung ist das Umleiterventil 80, das an der Welle 12 angeordnet ist, in einer Drehung im Uhrzeigersinn dargestellt. Das Steuerventil 60 weist eine Vollhubgrenzposition 60a, die wie dargestellt auf der rechten Seite des Schiebers angeordnet ist, und eine Nullhubgrenzposition 60b auf, die wie dargestellt auf der linken Seite des Schiebers angeordnet ist.
  • In Bezug auf 10A bis 10F wird nun die Betriebsweise des Verstellersteuersystems in Bezug auf eine Position des Schiebers des Steuerventils zwischen einer Vollhubposition 60a und einer Nullhubposition 60b, die auf der Y-Achse dargestellt ist, gegenüber der Nockenwellen-Drehposition (in Grad) beschrieben, die entlang der X-Achse dargestellt ist. In Bezug zuerst auf 10A sind die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 in einer 0°-Drehposition dargestellt, wie in 9 dargestellt, wobei der Fluidaustausch durch die Auftreffflächen 12e und 12f des Umleiterventils 80 verhindert wird, welche die Öffnungen 16g bzw. 16h versperren, wobei das Steuerventil 60 den Schieber in der Nullposition aufweist. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 im Uhrzeigersinn um ungefähr 45° von der in 9 dargestellten Position drehen, bewegt das Steuerventil 60 den Schieber nach rechts, wie in 9 dargestellt, in die Vollhubposition 60a, sodass der Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 62 und der ersten expandierbaren Fluidkammer 40 durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das Rillensegment 12a und den ersten Fluidkanal 66a, der die Vorschubkammer 40 ausdehnt, und zwischen der Auslassöffnung 64a und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50 durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das Rillensegment 12b und den zweiten Fluidkanal 66b ermöglicht wird, der die Verzögerungskammer 50 zusammenzieht, sodass der Versteller 10 bei einer maximalen Rate vorgeschoben werden kann. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 um ungefähr 90° (insgesamt 135° von der in 9 dargestellten Position) weiterdrehen, wird der Fluidaustausch durch die Auftreffflächen 12e und 12f des Umleiterventils 80 verhindert, welche die Öffnungen 16h bzw. 16g versperren, wobei das Steuerventil 60 den Schieber in die Nullposition zurückbringt. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 um ungefähr 90° (insgesamt 225° von der in 9 dargestellten Position) weiterdrehen, schiebt das Steuerventil 60 den Schieber nach links, wie in 9 dargestellt, in die Nullhubposition 60b, sodass der Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 62 und der ersten expandierbaren Fluidkammer 40 durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das Rillensegment 12a und den ersten Fluidkanal 66a, der die Vorschubkammer 40 ausdehnt, und zwischen der Auslassöffnung 64 und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50 durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das Rillensegment 12b und den zweiten Fluidkanal 66b ermöglicht wird, der die Verzögerungskammer 50 zusammenzieht, sodass der Versteller 10 bei einer maximalen Rate weiter vorgeschoben werden kann. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 um ungefähr 90° (insgesamt 315° von der in 9 dargestellten Position) weiterdrehen, wird der Fluidaustausch durch die Auftreffflächen 12e und 12f des Umleiterventils 80 verhindert, welche die Öffnungen 16g bzw. 16h versperren, wobei das Steuerventil 60 den Schieber in die Nullposition zurückbringt. Die Steuerabfolge wiederholt sich in Zeiträumen, in denen das Steuerventil 60 versucht, bei maximaler Rate eine Vorschubbewegung des Verstellers bereitzustellen.
  • In Bezug auf 10B sind die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 in einer 0°-Drehposition dargestellt, wie in 9 dargestellt, wobei der Fluidaustausch durch die Auftreffflächen 12e und 12f des Umleiterventils 80 verhindert wird, welche die Öffnungen 16g bzw. 16h versperren, wobei sich der Schieber des Steuerventils 60 in der Nullposition befindet. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 im Uhrzeigersinn um ungefähr 45° von der in 9 dargestellten Position drehen, treibt das Steuerventil 60 den Schieber nach links, wie in 9 dargestellt, in die Nullhubposition 60b, sodass der Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 62 und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50 durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das Rillensegment 12b und den zweiten Fluidkanal 66b, der die Verzögerungskammer 50 ausdehnt, und zwischen der Auslassöffnung 64 und der ersten expandierbaren Fluidkammer 40 durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das Rillensegment 12a und den ersten Fluidkanal 66a ermöglicht wird, der die Vorschubkammer 40 zusammenzieht, sodass der Versteller 10 bei einer maximalen Rate verzögert werden kann. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 um ungefähr 90° (insgesamt 135° von der in 9 dargestellten Position) weiterdrehen, wird der Fluidaustausch durch die Auftreffflächen 12e und 12f des Umleiterventils 80 verhindert, welche die Öffnungen 16h bzw. 16g versperren, wobei das Steuerventil 60 den Schieber in die Nullposition zurückbringt. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 um ungefähr 90° (insgesamt 225° von der in 9 dargestellten Position) weiterdrehen, schiebt das Steuerventil 60 den Schieber nach rechts, wie in 9 dargestellt, in die Vollhubposition 60a, sodass der Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 62 und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 50 durch den ersten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16a, das Rillensegment 12b und den zweiten Fluidkanal 66b, der die Verzögerungskammer 50 ausdehnt, und zwischen der Auslassöffnung 64a und der ersten expandierbaren Fluidkammer 40 durch den zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanal 16b, das Rillensegment 12a und den ersten Fluidkanal 66a ermöglicht wird, der die Vorschubkammer 40 zusammenzieht, sodass der Versteller 10 bei einer maximalen Rate weiter verzögert werden kann. Während sich die Nockenwelle 12 und das zugehörige Umleiterventil 80 um ungefähr 90° (insgesamt 315° von der in 9 dargestellten Position) weiterdrehen, wird der Fluidaustausch durch die Auftreffflächen 12e und 12f des Umleiterventils 80 verhindert, welche die Öffnungen 16g bzw. 16h versperren, wobei das Steuerventil 60 den Schieber in die Nullposition zurückbringt. Die Steuerabfolge wiederholt sich in Zeiträumen, in denen das Steuerventil 60 versucht, bei maximaler Rate eine Verzögerungsbewegung des Verstellers bereitzustellen.
  • In Bezug auf 10C kann der Versteller 10 bei einer mittleren Rate durch Pulsen einer Einlassfluidverbindung und Auslassfluidverbindung mit der Vorschubkammer 40 und der Verzögerungskammer 50, während entweder Bereich 1 oder Bereich 2 ausgerichtet ist, oder bei einem beliebigen Vielfachen einer Nockendrehfrequenz, um die gewünschte Bewegungsrate zu erzielen, vorgeschoben werden (wie dargestellt) oder verzögert werden (nicht dargestellt, d. h., der dargestellten Schieberbewegung entgegengesetzt sein). Man wird erkennen, dass, je kleiner das zum Antreiben des Steuerventils 60 verwendete Verhältnis von offenem Fluidaustausch zu Nockenwellendrehung ist, desto langsamer die Bewegungsrate des Verstellers ist (d. h. weniger Fluidaustauschzeit zwischen der ersten und der zweiten Kammer 40, 50 und den Einlass- und Auslassöffnungen 62, 64 oder 64a bei Betrieb entweder in einem Vorschub- oder Verzögerungsbewegungsbetriebsmodus). Zum Beispiel entspricht eine maximale Bewegungsrate einem offenen Fluidaustausch zwischen der Einlassöffnung 60/den Auslassöffnungen 64 oder 64a und der ersten und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 zweimal bei jeder 360°-Drehung, wie in 9 und 10A bis 10B dargestellt, wobei ein Verhältnis von offener Fluidverbindung zu Nockenwellendrehung von 2:1 bereitgestellt wird. Wie in 10C dargestellt, könnte die Vorschubbewegungsrate die Hälfte der maximalen Rate betragen, indem ein offener Fluidaustausch nur einmal bei jeder 360°-Nockenwellendrehung bereitgestellt wird (also ein Verhältnis von offenem Fluidaustausch zu Nockenwellendrehung von 1:1 bereitgestellt wird). Man wird erkennen, dass die Rate der Verzögerungsbewegung gleichermaßen die Hälfte der maximalen Rate betragen könnte, indem ein offener Fluidaustausch nur einmal bei jeder 360°-Nockenwellendrehung bereitgestellt wird, sodass ein Verhältnis von offenem Fluidaustausch zu Nockenwellendrehung von 1:1 bereitgestellt wird. Man wird ferner erkennen, dass das Verhältnis von offenem Fluidaustausch zu jeder vollen 360°-Drehung ein anderes sein kann, zum Beispiel und ohne Einschränkung zwei offene Fluidaustäusche alle drei Drehungen der Nockenwelle, sodass ein Verhältnis von 2:3 bereitgestellt wird. Das Steuerventil 60 kann von der Motorsteuereinheit 70 derart gesteuert werden, dass es zwischen einer Vorschubbewegung und einer Verzögerungsbewegung des Verstellers in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen, die von der Motorsteuereinheit 70 überwacht werden, umschaltet.
  • In Bezug auf 10D kann die Bewegungsrate des Verstellers 10 sowohl in einer Vorschubrichtung (wie dargestellt) als auch in einer Verzögerungsrichtung (nicht dargestellt, d. h. der dargestellten Schieberbewegung entgegengesetzt) durch Modulieren des Abstands des Schieberweges zwischen einer Position P1, die geringer als ein Abstand zwischen der Nullposition des Schiebers und der Vollhubposition 60a des Schiebers ist, und einer Position P2, die geringer als ein Abstand zwischen der Nullposition des Schiebers und der Nullhubposition 60b des Schiebers ist, gesteuert werden. Die verringerte Bewegung des Schiebers stellt die Steuerung des teilweise offenen Fluidkanals zwischen der Einlassöffnung 62/Auslassöffnung 64 oder 64a und der entsprechenden ersten und zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 bereit, sodass die Bewegungsrate in der Vorschub- oder Verzögerungsrichtung in Abhängigkeit des von der Motorsteuereinheit 70 angeforderten Betriebsmodus wirksam eingeschränkt wird. Man wird erkennen, dass das der in 10C dargestellte Steuermodus zum Modulieren des Ventilhubs einzeln verwendet werden kann oder in Kombination mit der mittleren Ventilhubrate verwendet werden kann, die in 10B dargestellt ist, um einen größeren Steuerbereich über die Bewegungsrate des Verstellers 10 zwischen der vorgeschobenen und der verzögerten Position bereitzustellen.
  • In Bezug auf 10E kann die Bewegungsrate des Verstellers 10 entweder in einer Vorschubrichtung (wie dargestellt) oder in einer Verzögerungsrichtung (nicht dargestellt, d. h. der dargestellten Schieberbewegung entgegengesetzt) durch Modulieren eines Ventilöffnungshaltezeitraums gesteuert werden. Zum Beispiel und ohne Einschränkung kann der Schieber von dem Steuerventil 60 an die Vollhubposition 60a oder die Nullhubposition 60b in Bereich 1 oder Bereich 2 gebracht werden, je nachdem, ob die Vorschub- oder Verzögerungsbewegung von der Motorsteuereinheit 70 für einen Zeitraum (Haltezeit) T1, T2 angefordert wird, der geringer als der Zeitraum ist, in dem die Rillensegmente 12a, 12b mit der entsprechenden Öffnung 16g, 16h des ersten und des zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16a, 16b ausgerichtet sind. Je geringer die Öffnungshaltezeit des Schieberventils, desto langsamer die Bewegungsrate des Verstellers 10 zwischen der vorgeschobenen und verzögerten Position. Mit anderen Worten kann das Schieberventil an die Vollhubposition 60a oder die Nullhubposition 60b in einem Bruchteil von Bereich 1 oder einem Bruchteil von Bereich 2 gebracht werden, je nachdem, ob die Vorschub- oder Verzögerungsbewegung von der Motorsteuereinheit 70 angefordert wird. Der Bruchteil des offenen Fluidaustauschs in Bereich 1 oder der Bruchteil des offenen Fluidaustauschs in Bereich 2 entspricht einem Teil der Winkeldrehausrichtung zwischen den Rillensegmenten 12a, 12b und den entsprechenden Öffnungen 16g, 16h des ersten und des zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16a, 16b. In dem dargestellten Fall von 10E wird ein offener Fluidströmungsaustausch zwischen der Einlassöffnung 62/den Auslassöffnungen 64 oder 64a und der ersten und der zweiten expandierbaren Fluidkammer 40, 50 ermöglicht, damit ein Teil der Ausrichtung zwischen den Rillensegmenten 12a, 12b und den Öffnungen 16g, 16h während einer Nockenwellendrehung zwischen 45° und 135° eintritt, wobei ein Teil der Ausrichtung zwischen den Rillensegmenten 12a, 12b und den Öffnungen 16g, 16h während einer Nockenwellendrehung von 225° bis 315° eintritt. Der Bruchteil kann zwischen 0% und 100% der Winkeldrehausrichtung zwischen den Rillensegmenten 12a, 12b und den entsprechenden Öffnungen 16g, 16h des ersten und des zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16a, 16b je nach der Bewegungsrate zwischen der gewünschten Vorschub- und Verzögerungsposition variiert werden. Ein kleinerer Bruchteil entspricht einer langsameren Bewegungsrate zwischen der Vorschub- und der Verzögerungsposition. Man wird erkennen, dass der Bruchteil des offenen Fluidaustauschs nicht am Anfang von Bereich 1 oder Bereich 2 beginnen oder am Ende von Bereich 1 oder Bereich 2 enden muss und irgendwo innerhalb der Winkeldrehausrichtung zwischen den Rillen 12a, 12b und den entsprechenden Öffnungen 16g, 16h des ersten und des zweiten gemeinsam genutzten Fluidkanals 16a, 16b liegen kann. Man wird erkennen, dass die Steuerung zum Modulieren der Ventilöffnungshaltezeit, die in 10E dargestellt ist, individuell verwendet werden kann oder in Kombination mit der modulierten Ventilhubsteuerung verwendet werden kann, die in 10D dargestellt ist, oder in Kombination mit der Steuerung bei mittlerer Rate verwendet werden kann, die in 10C dargestellt ist, oder in Kombination mit der modulierten Ventilhubsteuerung aus 10D und der Steuerung bei mittlerer Rate aus 10C verwendet werden kann, um einen größeren Steuerbereich über die Bewegungsrate des Verstellers 10 zwischen der vorgeschoben und der verzögerten Position bereitzustellen.
  • In Bezug auf 10F kann die Bewegungsrate des Verstellers 10 entweder in einer Vorschubrichtung (wie dargestellt) oder in einer Verzögerungsrichtung (nicht dargestellt, d. h. der dargestellten Schieberbewegung entgegengesetzt) durch ein Ein/Aus-Steuerventil 60 bereitgestellt werden, das den Schieber zwischen der Vollhubposition 60a und der Nullhubposition 60b ohne Haltezeit bei einer Nullposition bewegt, die zwischen den zwei Endgrenzen des Schieberhubs angeordnet ist. In diesem Steuersystem wird der Versteller 10 während der Einstellung des Verstellers 10 entweder in der Vorschubrichtung (wie dargestellt) oder in der Verzögerungsrichtung (nicht dargestellt, d. h. der dargestellten Schieberbewegung entgegengesetzt) angetrieben.
  • Wenn eine gewünschte Winkelposition mit einem Ein-/Aus-Steuerventil 60 erreicht wird, kann der Versteller 10 in Position gehalten werden, indem sowohl in Bereich 1 als auch in Bereich 2 entweder der Schieber bei der Vollhubposition 60a belassen wird oder der Schieber bei der Nullhubposition 60b belassen wird, sodass der Versteller um die gewünschte Winkelposition oszillieren kann. Allerdings kann dieses Steuerverfahren größere Abweichungen von der gewünschten Winkelposition des Verstellers 10 hervorbringen, als für eine bestimmte Anwendung je nach anderen Betriebseigenschaften des Fluidströmungssystems akzeptabel sind. Wenn ein größerer Steuerungsgrad gewünscht wird oder ein geringerer Abweichungsgrad von der gewünschten Winkelposition gewünscht wird, kann das Ein-/Aus-Steuerventil 60 ähnlich 10E (außer der Nullhalteposition aus 10E) moduliert werden, um den Schieber mehrere Male innerhalb Bereich 1 und Bereich 2 zwischen der Vollhubposition 60a und der Nullhubposition 60b zu bewegen, um den Versteller näher zu der gewünschten Winkelposition zu halten, bis eine weitere Vorschub- oder Verzögerungsbewegung von der Motorsteuereinheit 70 angefordert wird. Als Alternative kann die Motorsteuereinheit 70 die Betriebsweise des Ein-/Aus-Steuerventils 60 zwischen einer Vorschubbewegung und einer Verzögerungsbewegung basierend auf einem vorbestimmten Abweichungswert zwischen einer gemessenen tatsächlichen Verstellerposition und einer gewünschten Verstellerposition umschalten. Der vorbestimmte Abweichungswert kann entweder von der Motorsteuereinheit 70 berechnet oder in einer Abweichungswertnachschlagtabelle gespeichert werden, die mit anderen Motorbetriebseigenschaften korreliert ist, die von der Motorsteuereinheit 70 gemessen und überwacht werden.
  • In Bezug auf 10A bis 10F wird man erkennen, dass die dargestellten und beschriebenen Winkelpositionen nur Darstellungszwecken dienen und dass andere alternative Winkelpositionen je nach den gewünschten Betriebseigenschaften der jeweiligen Anwendung ausgewählt werden können. Die Erfindung ist beispielhaft und ohne Einschränkung in Bezug auf ringförmige Rollensegmente von 90° und 90°-Winkelversätze zwischen den winkelförmigen Rillensegmenten beschrieben und dargestellt. Man wird jedoch erkennen, dass die ringförmigen Rillensegmente kleiner oder größer als dargestellt oder beschrieben sein können. Darüber hinaus können die Winkelversätze zwischen ringförmigen Rillensegmenten kleiner oder größer als dargestellt und beschrieben sein. Außerdem kann die Anzahl der ringförmigen Rillensegmente und der entsprechenden Auftreffflächen größer oder kleiner als die dargestellte und beschriebene sein. Beliebige dieser Modifikationen liegen einzeln oder in beliebigen zulässigen Kombinationen zusammengenommen innerhalb des Schutzumfangs der offenbarten Erfindung.
  • Wenngleich die Erfindung in Verbindung mit den derzeit als am praktischsten und am meisten bevorzugt betrachteten Ausführungsformen beschrieben worden ist, muss man verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern vielmehr verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken soll, die innerhalb des Geistes und des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche enthalten sind, wobei der Schutzumfang so breit gefasst auszulegen ist, dass all solche Modifikationen und gleichwertigen Strukturen, die rechtlich zulässig sind, eingeschlossen sind.

Claims (16)

  1. Variabler Nockenwellenversteller (10), umfassend: einen Antriebsstator (14) und mindestens einen angetriebenen Rotor (20, 20a, 20b), die alle zur Drehung um eine gemeinsame Achse befestigt sind; mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) zum Koppeln des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) zur Drehung mit dem Antriebsstator (14) definiert, damit die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) unabhängig von dem Antriebsstator (14) eingestellt werden kann; ein Steuerventil (60) mit mindestens einer Einlassöffnung (62), mindestens einer Auslassöffnung (64, 64a) und mindestens einem gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d); und mindestens einen drehbaren Fluidströmungsumleiter (80, 80a), der mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) in Fluidaustausch steht.
  2. Versteller nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Fluidströmungsumleiter (80, 80a) ferner Folgendes umfasst: mindestens ein ringförmiges Rillenelement (12a, 12b, 12c, 12d), das sich um einen Abschnitt eines Umfangs entweder mindestens einer Welle (12) oder mindestens eines Lagers (98) erstreckt, während ein anderes des mindestens einen Lagers und der mindestens einen Welle eine Fluidaustauschöffnung (12p) aufweist, wobei eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammern (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidaustausch steht, wobei eine Drehung der mindestens einen Welle (12) das mindestens eine ringförmige Rillensegment und die mindestens eine Fluidaustauschöffnung während eines sich wiederholenden Winkelteils der Drehung der mindestens einen Welle (12) miteinander in Fluidaustausch bringt, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der entsprechenden der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) selektiv zu verbinden.
  3. Versteller nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) ferner eine expandierbare Fluidkammer mit Vorschubverstellung (40, 40a, 40b) und eine expandierbare Fluidkammer (50, 50a, 50b) mit verzögerter Verstellung aufweist.
  4. Versteller nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine Fluidströmungsumleiter (80, 80a) ferner mindestens eine Welle (12) umfasst, die mindestens zwei ringförmige Rillensegmente (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist, die sich um einen Abschnitt eines Umfangs entweder der mindestens einen Welle (12) oder des mindestens eine Lagers erstrecken, wobei jedes ringförmige Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) einzeln mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16a, 16b, 16c, 16d) während eines Winkelteils der Drehung der mindestens einen Welle (12) in Fluidaustausch steht, um den gemeinsam genutzten Fluidkanal (16a, 16b, 16c, 16d) mit der expandierbaren Fluidkammer mit Vorschubverstellung (40, 40a, 40b) und der expandierbaren Fluidkammer mit verzögerter Verstellung (50, 50a, 50b) selektiv zu verbinden.
  5. Versteller nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine gemeinsam genutzte Kanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) ferner mindestens zwei gemeinsam genutzte Fluidkanäle (16a, 16b, 16c, 16d) umfasst, wobei jeder gemeinsam genutzte Fluidkanal (16a, 16b, 16c, 16d) einzeln zum Fluidaustausch durch ein entsprechend ausgerichtetes ringförmiges Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) während eines Winkelteils der Drehung der mindestens einen Welle (12) ausgerichtet ist, um den ausgerichteten gemeinsam genutzten Fluidkanal (16a, 16b, 16c, 16d) mit der expandierbaren Fluidkammer mit Vorschubverstellung (40, 40a, 40b) und der expandierbaren Fluidkammer mit verzögerter Verstellung (50, 50a, 50b) selektiv zu verbinden.
  6. Versteller nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine gemeinsam genutzte Kanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) ferner mindestens zwei gemeinsam genutzte Kanäle (16a, 16b, 16c, 16d) umfasst und die mindestens zwei ringförmigen Rillensegmente (12a, 12b, 12c, 12d) ferner mindestens vier Rillensegmente (12a, 12b, 12c, 12d) umfassen, die sich um einen Abschnitt mindestens eines Umfangs entweder mindestens einer Welle (12) oder mindestens eines Lagers erstrecken, wobei jedes ringförmige Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) mit einem ausgerichteten gemeinsam genutzten Fluidkanal (16a, 16b, 16c, 16d) während eines Winkelteils der Drehung der mindestens einen Welle (12) einzeln in Fluidaustausch steht, um den ausgerichteten gemeinsam genutzten Fluidkanal (16a, 16b, 16c, 16d) mit der expandierbaren Fluidkammer mit Vorschubverstellung (40, 40a, 40b) und der expandierbaren Fluidkammer mit verzögerter Verstellung (50, 50a, 50b) selektiv zu verbinden.
  7. Versteller nach Anspruch 6, wobei die mindestens vier ringförmigen Rillensegmente (12a, 12b, 12c, 12d) in einer einzigen quer verlaufenden Umfangsebene in Bezug auf die mindestens eine Welle (12) oder das mindestens eine Lager angeordnet sind.
  8. Versteller nach Anspruch 6, wobei die mindestens vier ringförmigen Rillensegmente (16a, 16b, 16c, 16d) in zwei Gruppen von Segmenten aufgeteilt sind, die in zwei separaten quer verlaufenden Umfangsebenen in Bezug auf die mindestens eine Welle (12) oder das mindestens eine Lager angeordnet sind.
  9. Versteller nach Anspruch 6, wobei der mindestens eine angetriebene Rotor (20a, 20b) ferner einen ersten und einen zweiten angetriebenen Rotor (20a, 20b) umfasst und wobei die mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp mehrere expandierbare Fluidkammern (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) zum Koppeln des ersten und des zweiten angetriebenen Rotors (20a, 20b) zur Drehung mit dem Antriebsstator (14) definiert, damit die Phase des ersten und des zweiten angetriebenen Rotors (20a, 20b) unabhängig voneinander und von dem Antriebsstator (14) eingestellt werden kann.
  10. Versteller nach Anspruch 1, wobei der Antriebsstator ferner Folgendes umfasst: einen ersten Antriebsstator (14) und mindestens einen angetriebenen Rotor (20, 20a, 20b), die alle zur Drehung um eine gemeinsame erste Achse einer ersten Welle (12) angeordnet sind; einen zweiten Antriebsstator (14a) und mindestens einen angetriebenen Rotor (20, 20a, 20b), die alle zur Drehung um eine gemeinsame zweite Achse einer zweiten Welle (12) angeordnet sind; wobei die mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp ferner Folgendes umfasst: mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) zum Koppeln jedes des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) zur Drehung mit dem entsprechenden ersten und zweiten Antriebsstator (14, 14a), damit die Phase jedes des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) unabhängig von dem entsprechenden ersten und zweiten Antriebsstator (14, 14a) eingestellt werden kann; und wobei das Steuerventil (60) ferner Folgendes umfasst: ein einziges Steuerventil (60), das mit dem mindestens einen drehbaren Fluidströmungsumleiter (80, 80a) zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) in Fluidaustausch steht.
  11. Verfahren zum Zusammenbauen eines variablen Nockenwellenverstellers (10), umfassend: Befestigen mindestens eines angetriebenen Rotors (20a, 20b) in Bezug auf einen Antriebsstator (14) zur Drehung um eine gemeinsame Achse; Koppeln des mindestens einen angetriebenen Rotors (20a, 20b) zur Drehung mit dem Antriebsstator (14) mit mindestens einer Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp, die mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) definiert, damit die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors (20a, 20b) unabhängig von dem Antriebsstator (14) eingestellt werden kann; Bereitstellen eines Steuerventils (60) mit mindestens einer Einlassöffnung (62), mindestens einer Auslassöffnung (64, 64a) und mindestens einem gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d), wobei das Steuerventil (60) zwischen einer ersten und einer zweiten Position beweglich ist, um einen Fluidaustausch zwischen dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) und mindestens einer Öffnung (62, 64, 64a) des Steuerventils (60) bereitzustellen; und Bilden mindestens eines ringförmigen Rillensegments (12a, 12b, 12c, 12d), das sich um einen Abschnitt mindestens eines Umfangs entweder mindestens einer Welle (12) oder mindestens eines Lagers (98) erstreckt, wohingegen ein anderes des mindestens einen Lagers (98) und der mindestens einen Welle (12) eine Fluidaustauschöffnung (12p) aufweist, wobei eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidströmungsaustausch steht, um mindestens einen drehbaren Fluidströmungsumleiter (80, 80a) zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) während eines sich wiederholenden Winkelteils jeder Drehung zu definieren, während sich die Welle (12) dreht.
  12. Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid, umfassend: mindestens zwei Elemente (14, 20, 20a, 92), die mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 90) dazwischen definieren und in Bezug aufeinander als Reaktion auf einen Fluidströmung in und aus der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 90) beweglich sind; ein Steuerventil (60) mit mindestens einer Einlassöffnung (62), mindestens einer Auslassöffnung (64, 64a) und mindestens einem gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d); und mindestens einen drehbaren Fluidströmungsumleiter (80, 80a), der mit dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) zum selektiven Verbinden des mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanals (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbar genutzten Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b, 90) in Fluidaustausch steht, wobei der mindestens eine drehbare Fluidströmungsumleiter mindestens ein ringförmiges Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist, das sich um einen Abschnitt mindestens eines Umfangs entweder mindestens einer Welle (12) oder mindestens eines Lagers (98) erstreckt, während das andere des mindestens einen Lagers und der mindestens einen Welle eine Fluidaustauschöffnung (12p) aufweist, wobei eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 90) durch eine Fluidströmungsverbindung, die zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung hergestellt ist, in Fluidströmungsaustausch steht, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 90) während eines sich wiederholenden Winkelteils jeder Drehung selektiv zu verbinden, während sich die Welle dreht.
  13. Steuersystem für druckbeaufschlagtes Fluid nach Anspruch 12, wobei die mindestens zwei Elemente ferner Folgendes umfassen: einen Arretierstift (92), der in Bezug auf einen Stator (14) und mindestens einen Rotor (20, 20a) als Reaktion darauf beweglich ist, dass druckbeaufschlagtes Fluid in die mindestens eine expandierbare Fluidkammer (90) eingeleitet wird, um die Winkelposition des Stators (14) und mindestens einen Rotors (20, 20a) zueinander zu entsperren.
  14. Verfahren zum Steuern eines Steuersystems für druckbeaufschlagtes Fluid mit mindestens zwei Elementen (14, 20, 20a, 92), die mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b, 90) dazwischen definieren und in Bezug aufeinander als Reaktion auf eine Fluidströmung in und aus der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 90) beweglich sind, umfassend: Bewegen eines Schiebers (60c) eines Steuerventils (60) zwischen mindestens zwei Positionen, die ausgewählt sind aus Positionen, die zwischen einer Vollhubposition (60a) und einer Nullhubposition (60b) liegen, wobei das Steuerventil (60) mindestens eine Einlassöffnung (62), mindestens eine Auslassöffnung (64, 64a) und mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) aufweist; und Drehen des mindestens einen drehbaren Fluidströmungsumleiters (80, 80a), der mindestens ein ringförmiges Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist, das sich um einen Abschnitt mindestens eines Umfangs entweder mindestens einer Welle (12) oder mindestens eines Lagers (98) erstreckt, während ein anderes des mindestens einen Lagers und der mindestens einen Welle eine Fluidaustauschöffnung (12p) aufweist, wobei eine entsprechende der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) durch eine Fluidströmungsverbindung zwischen dem mindestens einen ringförmigen Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) und der mindestens einen Fluidaustauschöffnung in Fluidaustausch steht, wobei das Drehen der Welle (12) das mindestens eine ringförmige Rillensegment (12a, 12b, 12c, 12d) und mindestens eine Fluidaustauschöffnung in Fluidaustausch miteinander bringt, um den mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) mit der mindestens einen expandierbaren Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b, 90) während eines sich wiederholenden Winkelabschnitts jeder Drehung selektiv zu verbinden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Bewegen des Schiebers (60c) des Steuerventils (60) an eine zentrale Nullposition, die zwischen der Vollhubposition (60a) und der Nullhubposition (60b) liegt; und Halten des Schiebers (60c) des Steuerventils (60) in der zentralen Nullposition, um den Fluidaustausch zwischen der mindestens einen Einlassöffnung (62), der mindestens einen Auslassöffnung (64, 64a) und dem mindestens einen gemeinsam genutzten Fluidkanal (16, 16a, 16b, 16c, 16d) zu verhindern.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Einstellen eines Phasenwinkels eines Verstellers (10) als Reaktion auf eine Position des Schiebers (60c) und eine Drehung des drehbaren Fluidströmungsumleiters, wobei der Versteller (10) einen Antriebsstator (14) und mindestens einen angetriebenen Rotor (20, 20a, 20b) aufweist, die alle zur Drehung um eine gemeinsame Achse befestigt sind, wobei mindestens eine Hydraulikkupplung vom Schaufeltyp mindestens eine expandierbare Fluidkammer (40, 50, 40a, 50a, 40b, 50b) zum Koppeln des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) zur Drehung mit dem Antriebsstator (14) definiert, damit die Phase des mindestens einen angetriebenen Rotors (20, 20a, 20b) unabhängig von dem Antriebsstator (14) eingestellt werden kann.
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