DE112014000742T5

DE112014000742T5 - Nockenwellenversteller mit zwei Stiften

Info

Publication number: DE112014000742T5
Application number: DE112014000742.0T
Authority: DE
Inventors: Franklin R. Smith
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-10-15
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: CN105899768B; JP6412096B2; CN105899768A; US8893677B2; JP2019023471A; JP2016511366A; JP6581271B2; WO2014159476A1; US20140261263A1; KR20150128748A; DE112014000742B4

Abstract

Ein System, das einen Nockenwellenversteller mit einem ersten Verriegelungsstift und einem zweiten Verriegelungsstift in der Rotoranordnung aufweist. Der erste und der zweite Verriegelungsstift haben eine verriegelte Position, in der sie in eine Vertiefung in der Gehäuseanordnung eingreifen, und eine entriegelter Position, in der sie nicht in die Gehäuseanordnung eingreifen. Der erste Verriegelungsstift verriegelt die Motoranordnung mit der Gehäuseanordnung, wenn sich der Nockenwellenversteller in oder in der Nähe einer Zwischenphasen-Winkelposition befindet. Der zweite Verriegelungsstift verriegelt die Rotoranordnung mit der Gehäuseanordnung, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer voll verzögerten Position befindet. Alternativ kann der zweite Verriegelungsstift die Rotoranordnung mit der Gehäuseanordnung verriegeln, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer voll vorgelaufenen Position befindet.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet der variablen Nockensteuermechanismen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller mit zwei Verriegelungsstiften.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Brennkraftmaschinen haben unterschiedliche Mechanismen zum Variieren der relativen Zeitsteuerung zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle im Sinne verbesserter Maschinenleistung oder verringerter Emissionen verwendet. Die meisten dieser variablen Nockenwellenzeitsteuer-(VCT)-Mechanismen verwenden einen oder mehrere „Schaufel-Nockenwellenversteller” auf der Maschinenockenwelle (oder auf den Nockenwellen bei einer Maschine mit mehreren Nockenwellen). Wie in den Figuren gezeigt, haben Schaufel-Nockenwellenversteller einen Rotor 105 mit einer oder mehreren Schaufeln 104, der an das Ende der Nockenwelle montiert ist, umgeben von einer Gehäuseanordnung 100 mit den Schaufelkammern, in welche die Schaufeln passen. Es ist möglich, Schaufeln 104 zu haben, die an die Gehäuseanordnung 100 montiert sind und die Kammern ebenfalls in der Rotoranordnung 105. Der Außenumfang des Gehäuses 101 ein bildet das Ritzel, die Scheibe oder das Zahnrad, das die Antriebskraft durch eine Kette, einen Riemen oder Getriebe aufnimmt, gewöhnlich von der Kurbelwelle oder möglicherweise von einer anderen Nockenwelle bei einer Maschine mit mehreren Nockenwellen.
Mit Ausnahme der nockenwellendrehmomentbetätigten (CTA) variablen Nockenwellenzeitsteuer-(VCT)-Systeme, arbeiten die meisten hydraulischen VCT-Systeme gemäß zwei Konzepten, nämlich Öldruckbetätigung (OPA) oder Torsionsunterstützung (TA). Bei den mit öldruckbetätigten VCT-Systemen, lenkt ein Ölsteuerventil (OCV) Maschinenöldruck zu einer Arbeitskammer in dem VCT-Nockenwellenversteller, während gleichzeitig die entgegengesetzte Arbeitskammer, die durch das Gehäuse, den Rotor und die Schaufel definiert wird, entleert wird. Das schafft ein Druckdifferenzial auf einer oder mehreren der Schaufeln, um den VCT-Nockenwellenversteller hydraulisch in die eine oder die andere Richtung zu schieben. Das Neutralisieren oder Bewegen des Ventils zu einer Nullposition legt gleichen Druck auf entgegengesetzte Seiten der Schaufel an und hält den Nockenwellenversteller in irgendeiner Zwischenposition. Falls sich der Nockenwellenversteller in eine Richtung derart bewegt, dass sich die Ventile früher öffnen oder schließen, sagt man, dass der Nockenwellenversteller vorläuft, und falls sich der Nockenwellenversteller in eine Richtung bewegt, so dass sich die Ventile später öffnen oder schließen, sagt man, dass der Nockenwellenversteller verzögert ist.
Die Torsionsunterstützungs-(TA)-Systeme arbeiten gemäß einem ähnlichen Prinzip mit der Ausnahme, dass sie ein oder mehrere Rückschlagventile haben, um den VCT-Nockenwellenversteller daran zu hindern, sich in eine Richtung entgegengesetzt zu der gesteuerten zu bewegen, falls er einer entgegengesetzten Kraft, wie zum Beispiel Drehmoment, unterliegt.
Das Problem bei OPA- oder TA-Systemen besteht darin, dass das Ölsteuerventil zu einer Standardposition geht, die das gesamte Öl entweder von der Vorlauf- oder Verzögerungsarbeitskammer entleert und die entgegengesetzte kommen, füllt. Bei diesem Modus geht der Nockenwellenversteller standardmäßig zum Bewegen in eine Richtung zu einem Endstopp, an dem der Verriegelungsstift eingreift. Das OPA- oder TA-System ist unfähig, den VCT-Nockenwellenversteller während des Maschinenstartzyklus, wenn die Maschine keinen Öldruck entwickelt, zu irgendeiner anderen Position zu lenken. Das schränkt den Nockenwellenversteller darauf ein, fähig zu sein, sich im Maschinenausschaltmodus in nur eine Richtung bewegen zu können. In der Vergangenheit war das akzeptabel, weil der VCT-Nockenwellenversteller beim Maschinenausschalten und während des Maschinenstarts gesteuert wurde, um sich an einem der Endbewegungslimits (entweder vollständiger Vorlauf oder vollständige Verzögerung) zu verriegeln.
Außerdem wird durch Verringern der Leerlaufzeit einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug die Kraftstoffeffizienz erhöht und Emissionen werden verringert. Fahrzeuge können daher einen „Stopp-Start-Modus” verwenden, der die Brennkraftmaschine automatisch stoppt und automatisch wieder startet, um die Zeit zu verringern, die die Maschine im Leerlauf verbringt, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, wie zum Beispiel an einer Ampel oder im Verkehr. Dieses Stoppen der Maschine ist von einer „Ausschalt”-Position oder manuellem Stoppen über das Deaktivieren des Zündschalters unterschiedlich, bei dem der Benutzer des Fahrzeugs die Maschine abschaltet oder das Fahrzeug auf Park stellt und das Fahrzeug abschaltet. Im „Stopp-Start-Modus” stoppt die Maschine, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, und startet dann automatisch auf eine Art, die für den Benutzer des Fahrzeugs fast nicht zu erkennen ist. In der Vergangenheit wurden Fahrzeuge in der Hauptsache im Sinne von Kaltstarts konzipiert, da das die üblichste Situation ist. Bei einem Stopp-Start-System tritt der automatische Neustart auf, wenn sich die Maschine in einem heißen Zustand befindet, weil die Maschine bis zum automatischen Ausschalten lief. Es ist schon seit langem bekannt, dass „Heißstarts” gelegentlich ein Problem sind, weil die Maschineneinstellungen, die für den üblichen Kaltstart erforderlich sind, zum Beispiel eine bestimmte Ventilsteuerposition, für eine warme Maschine ungeeignet sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Nockenwellenversteller mit einem ersten Verriegelungsstift und einem zweiten Verriegelungsstift in der Rotoranordnung. Der erste und der zweite Verriegelungsstift haben eine verriegelte Position, in der sie in eine Vertiefung in der Gehäuseanordnung eingreifen, und eine entriegelte Position, in der sie nicht in die Gehäuseanordnung eingreifen. Der erste Verriegelungsstift verriegelt die Motoranordnung mit der Gehäuseanordnung, wenn sich der Nockenwellenversteller in oder in der Nähe einer Zwischenphasen-Winkelposition befindet. Der zweite Verriegelungsstift verriegelt die Rotoranordnung mit der Gehäuseanordnung, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer voll verzögerten Position befindet. Alternativ kann der zweite Verriegelungsstift die Rotoranordnung mit der Gehäuseanordnung verriegeln, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer voll vorgelaufenen Position befindet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung, der sich zu einer Vorlaufposition bewegt.
2 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung, der sich zu einer Verzögerungsposition bewegt.
3 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung in einer Halteposition.
4 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung in einer Verzögerungsposition mit einem zweiten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
5 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung mit einem Hydraulikkreislauf in einer offenen Position und dem ersten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
6 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung, der sich zu einer Vorlaufposition bewegt.
7 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung, der sich zu einer Verzögerungsposition bewegt.
8 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung in einer Halteposition.
9 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung in einer Verzögerungsposition mit einem zweiten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
10 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung mit einem Hydraulikkreislauf in einer offenen Position und dem ersten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position.
11 zeigt den Nockenwellenversteller der zweiten Ausführungsform, der sich zu der Vorlaufposition bewegt.
12 zeigt einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers der zweiten Ausführungsform, der sich zu der Vorlaufposition bewegt.
13 zeigt einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers in der Halte- oder Zwischenposition.
14 zeigt einen Nockenwellenversteller einer zweiten Ausführungsform in der Verzögerungsposition und einen zweiten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
15 zeigt einen Nockenwellenversteller eines Querschnitts des Nockenwellenverstellers einer zweiten Ausführungsform in der Verzögerungsposition und einen zweiten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
16 zeigt einen Nockenwellenversteller der zweiten Ausführungsform in einer Position mit dem Hydraulikentspannungskreislauf offen, und der erste Verriegelungsstift befindet sich in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
17 zeigt einen Nockenwellenversteller eines Querschnitts des Nockenwellenverstellers der zweiten Ausführungsform mit dem Hydraulikkreislauf offen und dem ersten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
18 zeigt eine Skizze einer zweiten Ausführungsform eines torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung in einer Vorlaufposition mit einem zweiten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
19 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführungsform eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung in einer Vorlaufposition mit einem zweiten Verriegelungsstift in einer verriegelten Position, die den Nockenwellenversteller verriegelt.
20 zeigt eine Skizze eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Verzögerungsverriegelungsmodus.
21 zeigt eine Skizze eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Vorlaufverriegelungsmodus.
22 zeigt eine Skizze eines nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Nockenwellenverstellers einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Halteposition.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung setzt einen Nockenwellenversteller ein, der ein versetztes oder entferntes gesteuertes Ventil hat, das zu dem Hydraulikkreislauf hinzugefügt ist, um eine Hydraulikentspannungsumschaltfunktion zu verwalten, um eine Mittenpositionsverriegelung für Kaltstarts der Maschine bereitzustellen, entweder während des Anlassens oder vor dem kompletten Ausschalten der Maschine. Die Mittenpositionsverriegelung des Nockenwellenverstellers positioniert den Nocken an einer optimalen Position für Kaltstarts der Maschine, sobald ein Stromsignal von dem Stellantrieb oder der Zylinderspule mit variabler Kraft entfernt wurde. Die vorliegende Erfindung offenbart auch ein Verfahren zum Verriegeln des Nockenwellenverstellers in einer vollen Verzögerungsposition während eines automatischen „Stopps” der Maschine im Start-Stopp-Modus.
Die Nockenwellenversteller der vorliegenden Erfindung haben zwei Verriegelungsstifte. Einen ersten Verriegelungsstift, der in einer Verriegelungsposition in eine äußere Endplatte der Gehäuseanordnung des Nockenwellenverstellers eingreift, und einen zweiten Stift, der in einer Verriegelungsposition in die innere Endplatte der Gehäuseanordnung eingreift. Bei einer Ausführungsform wird einer der Verriegelungsstifte zu einer verriegelten Position bewegt, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer vollen Verzögerungsposition befindet, und der andere Verriegelungsstift wird zu einer verriegelten Position bewegt, wenn sich der Nockenwellenversteller in einem Mitten- oder Zwischenphasenwinkel befindet. Bei einer alternativen Ausführungsform wird einer der Verriegelungsstifte zu einer verriegelten Position bewegt, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer vollen Vorlaufposition befindet, und der andere Verriegelungsstift wird zu einer verriegelten Position bewegt, wenn sich der Nockenwellenversteller in einem Mitten- oder Zwischenphasenwinkel befindet. Bei noch einer alternativen Ausführungsform wird einer der Verriegelungsstifte zu einer verriegelten Position bewegt, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer vollen Vorlaufposition befindet, und der andere Verriegelungsstift wird zu einer verriegelten Position bewegt, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer vollen Verzögerungsposition befindet.
Das gesteuerte Ventil kann mit demselben Hydraulikkreislauf, der den Verriegelungsstift einrückt oder freigibt, ein-/aus-gesteuert werden. Das verkürzt das variablen Nockenwellenzeit-(VCT)-Steuerventil auf zwei Hydraulikschaltkreise, einen VCT-Steuerschaltkreis und einen kombinierten Verriegelungsstift-/Hydraulikentspannungssteuerkreislauf. Die Bewegung des gesteuerten Ventils zu einer ersten Position wird aktiv von dem entfernten Ein-/Aus-Ventil oder dem Steuerventil des Nockenwellenverstellers gesteuert.
Der andere der 2 Verriegelungsstifte wird von dem Steuerventil des Nockenwellenverstellers wie gezeigt mit einem nockenwellenbetätigten (CTA)-Nockenwellenversteller oder der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer, wie mit dem torsionsunterstützten (TA)-Nockenwellenversteller gezeigt, gesteuert.
Einer der Vorteile des Einsatzes des entfernten gesteuerten Ventils besteht darin, dass es einen längeren Hub haben kann als das Steuerventil, weil es nicht durch eine Zylinderspule beschränkt wird. Das gesteuerte Ventil kann daher eine größere Durchflusspassage für den Hydraulikentspannungsmodus öffnen und die Betätigungsrate in dem Entspannungsmodus verbessern. Zusätzlich verkürzt und vereinfacht die Lage des entfernten Ventils den Hydraulikentspannungskreislauf und steigert dadurch die Leistung des VCT-Entspannungsmodus oder die Zwischenphasen-Winkelposition des Nockenwellenverstellers.
Die 1 bis 5 und 19 zeigen die Betriebsmodi eines CTA-VCT-Nockenwellenverstellers in Abhängigkeit von der Spulenventilposition. Die Positionen, die in den Figuren gezeigt sind, definieren die Richtung, in die sich der VCT-Nockenwellenversteller bewegt. Es ist klar, dass das Phasensteuerventil eine unendliche Anzahl von Zwischenpositionen hat, so dass das Steuerventil nicht nur die Richtung, in die sich der VCT-Nockenwellenversteller bewegt, steuert, sondern, abhängig von der diskreten Spulenposition, die Rate steuert, mit der der VCT-Nockenwellenversteller Positionen wechselt. Man versteht daher, dass das Phasensteuerventil auch in einer unendlichen Anzahl von Zwischenpositionen arbeiten kann und nicht auf die in den Figuren gezeigten Positionen beschränkt ist.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 und 19 bewegen Drehmomentumkehrungen in der Nockenwelle, die durch die Kräfte des Öffnens und Schließens von Maschinenventilen verursacht werden, die Schaufel 104. Die Vorlauf- und Verzögerungskammern 102, 103 sind eingerichtet, um sich positiven und negativen Drehmomentimpulsen in der Nockenwelle zu widersetzen und werden abwechselnd durch das Nockendrehmoment druckbeaufschlagt. Das Steuerventil 109 erlaubt es der Schaufel 104 in dem Nockenwellenversteller, sich zu bewegen, indem es Fluid erlaubt wird, von der Vorlaufkammer 102 zu der Verzögerungskammer 103 oder umgekehrt, in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung, zu fließen.
Die Gehäuseanordnung 100 des Nockenwellenverstellers hat einen Außenumfang 101 zum Aufnehmen der Antriebskraft, eine innere Endplatte 170 und eine äußere Endplatte 171. Die Rotoranordnung 105 ist mit der Nockenwelle verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 100. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine Vorlaufkammer 102 und eine Verzögerungskammer 103 teilt. Die Schaufel 104 ist zum Drehen fähig, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 zu verlagern. Zusätzlich sind auch ein Hydraulikentspannungskreislauf 133 und ein Verriegelungsstiftkreislauf 123 vorhanden. Der Hydraulikentspannungskreislauf 133 und der Verriegelungsstiftkreislauf 123 sind, wie oben besprochen, im Wesentlichen ein Kreislauf, werden der Einfachheit halber jedoch getrennt besprochen.
Der Hydraulikentspannungskreislauf 133 weist ein von der Feder 131 geladenes gesteuertes Ventil 130 und eine Vorlaufentspannungsleitung 128 auf, die die Vorlaufkammer 102 mit dem gesteuerten Ventil 130 und der gemeinsamen Leitung 114 verbindet, und eine Verzögerungsentspannungsleitung 134, die die Verzögerungskammer 103 mit dem gesteuerten Ventil 130 und der gemeinsamen Leitung 114 verbindet. Die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Verzögerungsentspannungsleitung 134 liegen in einer vorbestimmten Entfernung oder Länge von der Schaufel 104. Das gesteuerte Ventil 130 befindet sich in der Rotoranordnung 105 und ist fluidtechnisch mit dem Verriegelungsstiftkreislauf 123 und der Leitung 119a durch die Leitung 132 verbunden. Die Verriegelungsstiftkreislauf 123 weist einen ersten Verriegelungsstift 143, eine Verriegelungsstiftfeder 144, die Leitung 132, das gesteuerte Ventil 130, die Versorgungsleitung 119a, die Leitung 145, die Auslassleitung 121 auf.
Der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 sind gleitbar in einer Bohrung 172 in der Rotoranordnung 105 und vorzugsweise in der Schaufel 104 aufgenommen. Ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts 143 ist zu einer Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 durch eine Feder 144 vorgespannt und passt in sie. Ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts 147 ist zu einer Vertiefung 141 der Endplatte 171 der Gehäuseanordnung 100 vorgespannt und passt in sie. Das Öffnen und Schließen des Hydraulikentspannungskreislaufs 133 und die Druckbeaufschlagung des Verriegelungsstiftkreislaufs 123 werden beide von dem Umschaltender Bewegung des Phasensteuerventils 109 gesteuert. Obwohl der erste Verriegelungsstift 143 als in eine Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 eingreifend besprochen wird, kann der erste Verriegelungsstift 143 in eine Vertiefung 141 in der äußeren Endplatte 171 eingreifen, und der zweite Verriegelungsstift 147 kann in eine Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 eingreifen. Ferner, obwohl der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 als beide in derselben Bohrung befindlich gezeigt sind, können sich der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 und unterschiedlichen Bohrungen der Rotoranordnung 105 befinden.
Ein Steuerventil 109, vorzugsweise ein Spulenventil, weist eine Spule 111 mit zylindrischen Kontaktflächen 111a, 111b, 111c, 111d auf, die gleitbar in einer Hülse 116 aufgenommen ist. Das Steuerventil kann von dem Nockenwellenversteller entfernt innerhalb einer Bohrung in der Rotoranordnung 105 liegen, die die Nockenwelle steuert, oder in einer Mittenbolzen des Nockenwellenverstellers. Ein Ende der Spule berührt die Feder 115 und das entgegengesetzte Ende der Spule berührt eine Zylinderspule (VFS) 107 mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft. Die Zylinderspule 107 kann auch linear durch Variieren von Strom oder Spannung oder durch andere Verfahren gesteuert werden. Zusätzlich kann das entgegengesetzte Ende der Spule 111 einen Motor oder andere Stellantriebe berühren und von diesen beeinflusst werden.
Die Position des Steuerventils 109 wird von einer Maschinensteuereinheit (ECU) 106 gesteuert, die den Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft steuert. Die ECU 106 weist vorzugsweise eine Zentraleinheit (CPU), die unterschiedliche Rechenprozesse zum Steuern der Maschine ausführt, einen Speicher und Eingangs- und Ausgangsports, die für den Datenaustausch mit externen Vorrichtungen und Sensoren verwendet werden, auf.
Die Position der Spule 111 wird von der Feder 115 und von der Zylinderspule 107, die von der ECU 106 gesteuert wird, beeinflusst. Weitere Einzelheiten in Zusammenhang mit dem Nockenwellenversteller sind unten ausführlich besprochen. Die Position der Spule 111 steuert die Bewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu der Vorlaufposition, Halteposition oder Verzögerungsposition) des Nockenwellenverstellers, sowie ob der Verriegelungsstiftkreislauf 123 und der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen (Ein) oder geschlossen (Aus) sind, und ob der zweite Verriegelungsstift 147 in einer verriegelten oder entriegelten Position ist. Mit anderen Worten steuert die Position der Spule 111 das gesteuerte Ventil 130 aktiv. Das Steuerventil 109 hat einen Vorlaufmodus, einen Verzögerungsmodus, einen Verzögerungsverriegelungsmodus, einen Nullmodus (Halteposition) und einen Entspannungsmodus.
Bei dem Vorlaufmodus wird die Spule 111 zu einer Position derart bewegt, dass Fluid von der Verzögerungskammer 103 durch die Spule 111 zu der Vorlaufkammer 102 fließen kann, Fluid am Austreten aus der Vorlaufkammer 102 blockiert wird, und der Entspannungsventilkreislauf 133 Aus oder geschlossen ist.
Bei dem Verzögerungsmodus wird die Spule 111 zu einer Position derart bewegt, dass Fluid von der Vorlaufkammer 102 durch die Spule 111 zu der Verzögerungskammer 103 fließen kann, Fluid am Austreten aus der Verzögerungskammer 103 blockiert wird, und der Entspannungsventilkreislauf 133 Aus ist.
Im Nullmodus wird die Spule 111 zu einer Position bewegt, die das Austreten von Fluid aus der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103 blockiert, und der Entspannungsventilkreislauf 133 ist Aus.
Bei dem Verzögerungsverriegelungsmodus wurde die Schaufel 104 bereits zu einer vollen Verzögerungsposition bewegt, und der Fluss von der Vorlaufkammer 102 durch die Spule 111 zu der Verzögerungskammer setzt fort, wobei Fluid am Austreten aus der Verzögerungskammer 103 blockiert wird. Bei diesem Modus ist der Entspannungsventilkreislauf Aus und der zweite Verriegelungsstift 147 wird entleert, was es dem zweiten Verriegelungsstift 147 erlaubt, in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 einzugreifen und sich zu einer verriegelten Position zu bewegen. Die „volle Verzögerungsposition” ist durch das Berühren der Schaufel 104 an der Vorlaufwand 102a der Kammer 117 definiert.
In dem Entspannungsmodus treten gleichzeitig drei Funktionen auf. Die erste Funktion im Entspannungsmodus ist, dass sich die Spule 111 zu einer Position bewegt, in der die Spulenkontaktfläche 111b das Fließen von Fluid von der Leitung 112 zwischen den Spulenkontaktflächen 111a und 111b daran hindert, in irgendeine der anderen Leitungen und Leitung 113 einzutreten, wodurch effektiv die Steuerung des Nockenwellenverstellers von dem Steuerventil 109 entfernt wird. Die zweite Funktion im Entspannungsmodus ist das Öffnen oder Einschalten des Entspannungsventilkreislaufs 133. Der Entspannungsventilkreislauf 133 hat komplette Kontrolle über die Bewegung des Nockenwellenverstellers zum Vorlaufen oder Verzögern, bis die Schaufel 104 die Zwischenphasen-Winkelposition erreicht. Die dritte Funktion in dem Entspannungsmodus ist das Entleeren des Verriegelungsstiftkreislaufs 123, das es dem ersten Verriegelungsstift 143 erlaubt, in die Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 einzugreifen. Zu bemerken ist, dass der zweite Verriegelungsstift 147 in einer entriegelten Position bleibt. Die Zwischenphasen-Winkelposition oder Mittenposition liegt vor, wenn die Schaufel 104 irgendwo zwischen der Vorlaufwand 102a und der Verzögerungswand 103a ist, indem die Kammer zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 definiert wird. Die Zwischenphasen-Winkelposition kann irgendwo zwischen der Vorlaufwand 102a und der Verzögerungswand 103a liegen und wird durch die Lage der Entspannungspassagen 128 und 134 in Bezug auf die Schaufel 104 bestimmt.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der impulsbreitenmodulierten Zylinderspule 107 mit variabler Kraft bewegt sich die Spule 111 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs. Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft in etwa 40%, 60% oder mehr als 60% beträgt, wird die Spule 111 zu Positionen bewegt, die jeweils dem Verzögerungsmodus/Verzögerungsverriegelungsmodus, dem Nullmodus und dem Vorlaufmodus entsprechen, und das gesteuerte Ventil 130 wird mit Druck beaufschlagt und bewegt sich zu der zweiten Position, der Hydraulikentspannungskreislauf 133 wird geschlossen, und der erste Verriegelungsstift 143 wird mit Druck beaufschlagt und freigegeben. In dem Verzögerungsverriegelungsmodus wird der zweite Verriegelungsstift 147 entleert und greift in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 der Gehäuseanordnung 100 ein.
Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft 0% beträgt, wird die Spule 111 auf den Entspannungsmodus bewegt, so dass sich das gesteuerte Ventil 130 entleert und zu der zweiten Position bewegt, der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen und der Verriegelungsstift 143 entleert und im Eingriff mit der Vertiefung 142 ist. Ein Arbeitszyklus zu 0% wurde als die Endposition entlang des Spulenhubs ausgewählt, um den Hydraulikentspannungskreislauf 133 zu öffnen, das gesteuerte Ventil 130 zu entleeren und den ersten Verriegelungsstift 143 zu entleeren und in die Vertiefung 142 eingreifen zu lassen, da sich der Nockenwellenversteller, wenn Leistung oder Steuerung verloren geht, standardgemäß auf eine verriegelte Position stellt. Zu bemerken ist, dass die Prozentsätze des Arbeitszyklus, die oben aufgelistet sind, ein Beispiel sind und geändert werden können. Außerdem kann bei einem Arbeitszyklus zu 100% nach Wunsch der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen sein, das gesteuerte Ventil 130 entleert, und der Verriegelungsstift 143 entleert und im Eingriff mit der Vertiefung 142 sein.
Wenn der Arbeitszyklus auf größer als 60% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Vorlaufposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse liegt zwischen 3,5 und 5 mm für die Vorlaufposition.
1 zeigt den Nockenwellenversteller, der sich zu der Vorlaufposition bewegt. Um sich zu der Vorlaufposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 60% erhöht, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 111 wird erhöht, und die Spule 111 wird von der VFS 107 in einem Vorlaufmodus nach rechts bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. In dem gezeigten Vorlaufmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 111a die Leitung 112 und die Leitungen 113 und 114 sind offen. Nockenwellendrehmoment beaufschlagt die Verzögerungskammer 103 mit Druck, was das Fluid veranlasst, sich von der Verzögerungskammer 103 in die Vorlaufkammer 102 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich zu der Verzögerungswand 103a zu bewegen. Fluid tritt aus der Verzögerungskammer 103 durch die Leitung 113 zu dem Steuerventil 109 zwischen den Spulenkontaktflächen 111a und 111b aus und läuft zu der zentralen Leitung 114 und der Leitung 112, die zu der Vorlaufkammer 102 führen, zurück.
Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Falls das Steuerventil 109 in der Nockenwelle ist, kann die Leitung 119 durch ein Lager gebohrt werden. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 109. Von dem Steuerventil 109 tritt Fluid in die Leitung 114 durch die Vorlaufrückschlagventile 108 ein und fließt zu der Vorlaufkammer 102. Die Leitung 119a führt zu 2 unterschiedlichen Leitungen, Leitung 146 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 145 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Die Leitung 145 verzweigt sich ferner in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 111 zwischen den Kontaktflächen 111b und 111c in die Leitungen 146 und 145, um den zweiten Verriegelungsstift 147 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 145 fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 wie in 1 gezeigt blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 111b blockiert, was die Leitung 145 daran hindert, sich zu entleeren, und die Auslassleitung 122 wird von der Spulenkontaktfläche 111c blockiert, was die Leitung 145 und 146 am Entleeren hindert.
Wenn der Arbeitszyklus zwischen 40 und 60% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Verzögerungsposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse liegt zwischen 2 und 3,5 mm für die Verzögerungsposition.
2 zeigt den Nockenwellenversteller, der sich zu der Verzögerungsposition bewegt. Um sich zu der Verzögerungsposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 40% aber weniger als 60% geändert, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 111 wird verringert, und die Spule 111 wird in einem Verzögerungsmodus in der Figur durch die Feder 115 nach links bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Verzögerungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 111b die Leitung 113 und die Leitungen 112 und 114 sind offen. Nockenwellendrehmoment beaufschlagt die Vorlaufkammer 102 mit Druck, was das Fluid in der Vorlaufkammer 102 veranlasst, sich in die Verzögerungskammer 103 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich zu der Vorlaufkammerwand 102a zu bewegen. Fluid tritt aus der Vorlaufkammer 102 durch die Leitung 112 zu dem Steuerventil 109 zwischen den Spulenkontaktflächen 111a und 111b aus und läuft zu der zentralen Leitung 114 und der Leitung 113, die zu der Verzögerungskammer 103 führen, zurück.
Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 109. Von dem Steuerventil 109 tritt Fluid in die Leitung 114 durch die Verzögerungsrückschlagventile 110 ein und fließt zu der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 119a führt zu 2 unterschiedlichen Leitungen, Leitung 146 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 145 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Die Leitung 145 verzweigt sich ferner in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 111 zwischen den Kontaktflächen 111b und 111c in die Leitung 145, um den ersten Verriegelungsstift 143 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 145 fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 wie in 2 gezeigt blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Leitung 146 ist teilweise offen, um die Leitung 122 zwischen den Spulenkontaktflächen 111c und 111d zu entleeren. Der zweite Verriegelungsstift 147 bleibt teilweise gegen die Feder 144 in einer freigegebenen Position vorgespannt, bis die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 sich mit dem zweiten Verriegelungsstift 147, wie in 4 gezeigt, ausrichtet. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 111b blockiert, was die Leitung 145 am Entleeren hindert.
Wenn der Arbeitszyklus zwischen 40 und 60% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Verzögerungsverriegelungsposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt für die Verzögerungsverriegelungsposition etwa 2 mm.
4 zeigt den Nockenwellenversteller in der Verzögerungsverriegelungsposition an der vollen Verzögerungsposition. Um sich zu der vollen Verzögerungsposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 40% aber weniger als 60% geändert, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 111 wird verringert, und die Spule 111 wird in einem Verzögerungsmodus in der Figur durch die Feder 115 nach links bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Verzögerungsverriegelungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 111b die Leitung 113 und die Leitungen 112 und 114 sind offen. Nockenwellendrehmoment beaufschlagt die Vorlaufkammer 102 mit Druck, was das Fluid in der Vorlaufkammer 102 veranlasst, sich in die Verzögerungskammer 103 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich zu der Vorlaufkammerwand 102a zu bewegen. Fluid tritt aus der Vorlaufkammer 102 durch die Leitung 112 zu dem Steuerventil 109 zwischen den Spulenkontaktflächen 111a und 111b aus und läuft zu der zentralen Leitung 114 und der Leitung 113, die zu der Verzögerungskammer 103 führen, zurück. Der Nockenwellenversteller ist in einer vollen Verzögerungsposition, wenn die Schaufel 104 die Vorlaufwand 102a berührt.
Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 109. Von dem Steuerventil 109 tritt Fluid in die Leitung 114 durch die Verzögerungsrückschlagventile 110 ein und fließt zu der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 119a führt zu 2 unterschiedlichen Leitungen, Leitung 146 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 145 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Die Leitung 145 verzweigt sich ferner in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 111 zwischen den Kontaktflächen 111b und 111c in die Leitung 145, um den ersten Verriegelungsstift 143 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 145 fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 wie in 4 gezeigt blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Leitung 146 ist offen, um die Leitung 122 zwischen den Spulenkontaktflächen 111c und 111d Entlüftungsleitung 146 zu entleeren. Der zweite Verriegelungsstift 147 wird in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 vorgespannt und befindet sich in einer verriegelten Position, die die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 verriegelt. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 111b blockiert, was die Leitung 145 am Entleeren hindert.
Die Halteposition des Nockenwellenverstellers findet vorzugsweise zwischen der Verzögerungs- und Vorlaufposition der Schaufel in Bezug auf das Gehäuse statt. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt 3,5 mm.
3 zeigt den Nockenwellenversteller in Nullposition. In dieser Position beträgt der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft etwa 60%, und die Kraft der VFS 107 auf einem Ende der Spule 111 ist gleich der Kraft der Feder 115 auf dem entgegengesetzten Ende der Spule 111 im Haltemodus. Die Kontaktflächen 111a und 111b blockieren das Fließen des Fluids jeweils zu den Leitungen 112 und 113. Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu dem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 109. Von dem Steuerventil 109 tritt Fluid in die Leitung 114 durch eines der Rückschlagventile 108, 110 in Abhängigkeit davon ein, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist. Die Leitung 119a führt zu 2 unterschiedlichen Leitungen, Leitung 146 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 145 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Die Leitung 145 verzweigt sich ferner in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 111 zwischen den Kontaktflächen 111b und 111c in die Leitungen 146 und 145, um den zweiten Verriegelungsstift 147 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid fült. Das Fluid in der Leitung 145 fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 wie in 3 gezeigt blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 111b blockiert, was die Leitungen 145 und 146 daran hindert, sich zu entleeren, und die Auslassleitung 122 wird von der Spulenkontaktfläche 111c blockiert, was die Leitungen 145 und 146 am Entleeren hindert.
Wenn der Arbeitszyklus 0% beträgt, befindet sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers in der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt 0 mm.
5 zeigt den Nockenwellenversteller in der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition, wobei der Arbeitszyklus der Zylinderspule mit variabler Kraft 0% beträgt, die Spule 109 im Entspannungsmodus ist, das gesteuerte Ventil 130 durch die Spule zur Passage 121, die zur Wanne oder zum Auslass führt, entleert wird, und der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen oder Ein ist.
In Abhängigkeit davon, wo die Schaufel 104 war, bevor der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft auf 0% geändert wird, wird entweder die Vorlaufentspannungsleitung 128 oder die Verzögerungsentspannungsleitung 134 jeweils mit der Vorlaufkammer 102 oder der Verzögerungskammer 103 exponiert. Zusätzlich, falls die Maschine ein anormales Ausschalten hatte (zum Beispiel Abwürgen der Maschine), wenn die Maschine anlässt, wäre der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft 0%, die Rotoranordnung 105 würde sich über den Entspannungskreislauf zu der Mittenposition oder der Zwischenphasen-Winkelposition bewegen, und der Verriegelungsstift 143 würde in Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition ungeachtet der Position der Schaufel 104 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100 vor dem anormalen Ausschalten der Maschine eingreifen. Die Fähigkeit des Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung, sich standardgemäß auf eine Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition zu stellen, ohne elektronische Steuerungen zu verwenden, erlaubt es dem Nockenwellenversteller, sich zu der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition auch während des Anlassens der Maschine, wenn die elektronischen Steuerungen nicht typischerweise zum Steuern der Position des Nockenwellenverstellers verwendet werden, zu bewegen. Zusätzlich, da sich der Nockenwellenversteller standardmäßig zu der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition stellt, stellt dies eine Sicherheitsstellung bereit, insbesondere falls Steuersignale oder Leistung verloren gehen, was garantiert, dass die Maschine zum Starten und Laufen sogar ohne aktive Steuerung über die VCT des Nockenwellenverstellers fähig sein wird. Da der Nockenwellenversteller beim Anlassen der Maschine die Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition hat, ist ein längerer Hub der Phase des Nockenwellenverstellers möglich, was Kalibrierungsgelegenheiten bereitstellt. Beim Stand der Technik sind Nockenwellenversteller mit einem längeren Hub oder einem längeren Phasenwinkel nicht möglich, weil die Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition beim Anlassen und Starten nicht vorliegt, und die Maschine Schwierigkeiten hat, entweder an den extremen Vorlauf- oder Verzögerungstopps zu starten.
Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft nur auf 0% gesetzt ist, ist die Kraft auf der VFS auf der Spule 111 verringert, und die Feder 115 bewegt die Spule 111 ganz nach links auf dem Verlauf der Spule zu einem Entspannungsmodus, wie in 5 gezeigt. In dem Entspannungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 111b das Fließen von Fluid von der Leitung 112 zwischen den Spulenkontaktflächen 111a und 111b am Eintreten in irgendeine der anderen Leitungen und Leitung 113, wodurch die Steuerung des Nockenwellenverstellers effektiv von dem Steuerventil 109 entfernt wird. Gleichzeitig kann Fluid von der Zufuhr durch die Leitung 119 zu der Leitung 119b und dem Einlassrückschlagventil 118 zu der gemeinsamen Leitung 114 um die Hülse 116 fließen. Fluid wird daran gehindert, von der Leitung 119a zu Leitung 145 und der Leitung 132 zu dem gesteuerten Ventil 130 über die Spulenkontaktfläche 111c zu fließen. Da Fluid nicht von zu den Leitungen 145 und 132 fließen kann, entleert sich das gesteuerte Ventil 130 zu der Auslassleitung 121, indem die Passage zwischen der Vorlaufentspannungsleitung 128 und der Verzögerungsentspannungsleitung 134 durch das gesteuerte Ventil 130 zu der Leitung 129 und der gemeinsamen Leitung 114 geöffnet wird, mit anderen Worten, der Hydraulikentspannungskreislauf 133 geöffnet oder eingeschaltet wird. Mit dem Auslassen von Fluid von den Leitungen 132 und 145, spannt die Feder 144 den ersten Verriegelungsstift vor, um in die Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 einzugreifen und die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 zu verriegeln. Gleichzeitig fließt Fluid von der Leitung 119a zu der Leitung 146 zwischen den Spulenkontaktflächen 111c und 111d, um den zweiten Verriegelungsstift 147 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Die Auslassleitung 122 wird von der Spulenkontaktfläche 111d blockiert.
Falls die Schaufel 104 innerhalb der Gehäuseanordnung 100 in der Nähe oder in der Vorlaufposition positioniert und die Vorlaufentspannungsleitung 128 mit der Vorlaufkammer 102 exponiert ist, fließt Fluid von der Vorlaufkammer 102 in die Vorlaufentspannungsleitung 128 und durch das offene gesteuerte Ventil 130 und zu der Leitung 129, die zu der gemeinsamen Leitung 114 führt. Von der gemeinsamen Leitung 114 fließt Fluid durch das Rückschlagventil 110 und in die Verzögerungskammer 103, bewegt die Schaufel 104 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100, um die Vorlaufspannungsleitung 128 zu der Vorlaufkammer 102 zu schließen oder zu blockieren. Da die Rotoranordnung 105 die Vorlaufentspannungsleitung 128 von der Vorlaufkammer 102 schließt, wird die Schaufel 104 zu einer Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition innerhalb der Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, bewegt.
Falls die Schaufel 104 innerhalb der Gehäuseanordnung 100 in der Nähe oder in der Verzögerungsposition positioniert war und die Verzögerungsentspannungsleitung 134 mit der Verzögerungskammer 103 exponiert ist, fließt Fluid von der Verzögerungskammer 103 in die Verzögerungsentspannungsleitung 134 und durch das offene gesteuerte Ventil 130 und zu der Leitung 129, die zu der gemeinsamen Leitung 114 führt. Von der gemeinsamen Leitung 114 fließt Fluid durch das Rückschlagventil 108 und in die Vorlaufkammer 102, bewegt die Schaufel 104 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100, um die Verzögerungsentspannungsleitung 134 zu der Verzögerungskammer 103 zu schließen. Da die Rotoranordnung 105 die Verzögerungsentspannungsleitung 134 von der Verzögerungskammer 103 schließt, wird die Schaufel 104 zu einer Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition innerhalb der Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, bewegt.
Alternativ kann der Verzögerungsverriegelungsmodus mit einem Vorlaufverriegelungsmodus wie in 19 gezeigt ersetzt werden, die Schaufel 104 wurde bereits zu einer vollen Vorlaufposition bewegt, und der Fluss von der Verzögerungskammer 103 durch die Spule 111 zu der Vorlaufkammer setzt fort, wobei Fluid am Austreten aus der Vorlaufkammer 102 blockiert wird. Bei diesem Modus ist die Entspannungsventilkreislauf Aus und der zweite Verriegelungsstift 147 wird entleert, was es dem zweiten Verriegelungsstift 147 erlaubt, in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 einzugreifen und sich zu einer verriegelten Position zu bewegen. Die „volle Verzögerungsposition” ist durch das Berühren der Schaufel 104 an der Verzögerungswand 103a der Kammer 117 definiert. Zu bemerken ist, dass das Layout ein Spiegelbild des in den 1 bis 6 gezeigten ist.
Um sich zu der Vorlaufposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 60% erhöht, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 111 wird erhöht, und die Spule 111 wird von der VFS 107 in einem Vorlaufverriegelungsmodus nach links bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Vorlaufverriegelungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 111b die Leitung 112, und die Leitungen 113 und 114 sind offen. Nockenwellendrehmoment beaufschlagt die Verzögerungskammer 103 mit Druck, was das Fluid veranlasst, sich von der Verzögerungskammer 103 in die Vorlaufkammer 102 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich zu der Verzögerungswand 103a zu bewegen. Fluid tritt aus der Verzögerungskammer 103 durch die Leitung 113 zu dem Steuerventil 109 zwischen den Spulenkontaktflächen 111a und 111b aus und läuft zu der zentralen Leitung 114 und der Leitung 112, die zu der Vorlaufkammer 102 führen, zurück. Der Nockenwellenversteller ist in einer vollen Vorlaufposition, wenn die Schaufel 104 die Verzögerungswand 103a berührt.
Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 109. Von dem Steuerventil 109 tritt Fluid in die Leitung 114 durch die Vorlaufrückschlagventile 108 ein und fließt zu der Vorlaufkammer 102. Die Leitung 119a führt zu 2 unterschiedlichen Leitungen, Leitung 246 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 145 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Die Leitung 145 verzweigt sich ferner in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 111 zwischen den Kontaktflächen 111b und 111c in die Leitung 145, um den ersten Verriegelungsstift 143 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 145 fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 wie in 1 gezeigt blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Der zweite Verriegelungsstift 147 wird in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 vorgespannt und befindet sich in einer verriegelten Position, die die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 111b blockiert, was die Leitung 145 am Entleeren hindert. Die Leitung 246 ist in Fluidverbindung mit der Vertiefung 141, entleert sich zur Auslassleitung 122.
Zu bemerken ist, dass die anderen Modi, wie zum Beispiel der Entspannungsmodus, der Verzögerungsmodus und der Haltemodus, ebenfalls für diese Ausführungsform gelten. Ein Nockenwellenversteller mit einem Vorlaufverriegelungsmodus hat daher einen zweiten Verriegelungsstift 147, der in der vollen Vorlaufposition in der verriegelten Position ist, und einen ersten Verriegelungsstift 143, der in der verriegelten Position in einer Zwischenposition im Entspannungsmodus ist. Der zweite Verriegelungsstift 147 befindet sich in einer entriegelten Position in dem Vorlaufmodus, Verzögerungsmodus, Haltemodus und Entspannungsmodus. Der erste Verriegelungsstift befindet sich in einer entriegelten Position in dem Verzögerungsmodus, Haltemodus, Vorlaufmodus und Vorlaufverriegelungsmodus.
Die 6 bis 17 zeigen die Betriebsmodi eines TA-VCT-Nockenwellenverstellers in Abhängigkeit von der Spulenventilposition. Die Positionen, die in den Figuren gezeigt sind, definieren die Richtung, in die sich der VCT-Nockenwellenversteller bewegt. Es ist klar, dass das Phasensteuerventil eine unendliche Anzahl von Zwischenpositionen hat, so dass das Steuerventil nicht nur die Richtung, in die sich der VCT-Nockenwellenversteller bewegt, steuert, sondern, abhängig von der diskreten Spulenposition, die Rate steuert, mit der der VCT-Nockenwellenversteller Positionen wechselt. Man versteht daher, dass das Phasensteuerventil auch in einer unendlichen Anzahl von Zwischenpositionen arbeiten kann und nicht auf die in den Figuren gezeigten Positionen beschränkt ist.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überwindet die Einschränkungen der torsionsunterstützten (TA) und öldruckbetätigten (OPA) variablen Nockenwellenzeitsteuer-(VCT)-Systeme, so dass, wie gewünscht, TA- oder OPA-VCT-Nockenwellenversteller eine oder mehrere Arbeitskammern haben können, die in einem nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Betriebsmodus arbeiten. Die Erfindung verwendet das Steuerventil in einem Entspannungsmodus und einen Hydraulikentspannungskreislauf zum Lenken des VCT-Nockenwellenverstellers in die eine oder die andere Richtung, Vorlauf oder Verzögerung, um die Mittenverriegelungsposition zu erreichen und, falls gewünscht, in einen Verriegelungsstift an dieser Mittenverriegelungsposition einzugreifen zu lassen. Die folgende Beschreibung und Ausführungsformen werden bezüglich eines torsionsassistierten (TA)-Nockenwellenverstellers beschrieben, der ein oder mehrere Rückschlagventile in Ölversorgungsleitungen hat, es ist jedoch klar, dass sie auch für einen öldruckbetätigten Nockenwellenversteller gelten.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein versetztes oder ferngesteuertes Ventil zu einer Hydraulikkreislauf eines torsionsunterstützten oder öldruckbetätigten Nockenwellenverstellers hinzugefügt, um die Hydraulikentspannungsumschaltfunktion zu verwalten.
Unter Bezugnahme auf die 6 bis 17 der zweiten Ausführungsform hat die Gehäuseanordnung 100 des Nockenwellenverstellers einen Außenumfang 101 zum Aufnehmen von Antriebskraft. Die Rotoranordnung 105 ist mit der Nockenwelle verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 100. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer 117, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine Vorlaufkammer 102 und eine Verzögerungskammer 103 teilt. Die Schaufel 104 ist zum Drehen fähig, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 zu verlagern. Zusätzlich sind auch ein Hydraulikentspannungskreislauf 133 und ein Verriegelungsstiftkreislauf 123 vorhanden. Der Hydraulikentspannungskreislauf 133 und der Verriegelungsstiftkreislauf 123 sind, wie oben besprochen, im Wesentlichen ein Kreislauf, werden der Einfachheit halber jedoch getrennt besprochen.
Der Hydraulikentspannungskreislauf 133 weist ein von einer Feder 131 geladenes gesteuertes Ventil 130 und eine Vorlaufentspannungsleitung 128 auf, die die Vorlaufkammer 102 mit dem gesteuerten Ventil 130 und der gemeinsamen Leitung 114 zu Rückschlagventilen 108, 110 verbindet, und eine Verzögerungsentspannungsleitung 134, die die Verzögerungskammer 103 mit dem gesteuerten Ventil 130 und die gemeinsame Leitung 114 zu den Rückschlagventilen 108, 110 verbindet. Die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Verzögerungsentspannungsleitung 134 liegen in einer vorbestimmten Entfernung oder Länge von der Schaufel 104. Das gesteuerte Ventil 130 befindet sich in der Rotoranordnung 105 und ist fluidtechnisch mit dem Verriegelungsstiftkreislauf 123 und der Leitung 119a durch die Leitung 132 verbunden. Die Verriegelungsstiftkreislauf 123 weist einen ersten Verriegelungsstift 166, eine Verriegelungsstiftfeder 167, die Leitung 132, das gesteuerte Ventil 130, die Versorgungsleitung 119a und die Auslassleitung 121 auf.
Der erste Verriegelungsstift 166 und der zweite Verriegelungsstift 165 sind gleitbar in einer Bohrung 172 in der Rotoranordnung 105 und vorzugsweise in der Schaufel 104 aufgenommen. Ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts 166 ist zu einer Vertiefung 164 der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 durch die Feder 167 vorgespannt und passt in sie. Ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts 165 ist zu einer Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 der Gehäuseanordnung 100 vorgespannt und passt in sie. Das Öffnen und Schließen des Hydraulikentspannungskreislaufs 133 und die Druckbeaufschlagung des Verriegelungsstiftkreislaufs 123 werden beide von dem Umschalten/der Bewegung des Phasensteuerventils 160 gesteuert. Obwohl der erste Verriegelungsstift 166 als in eine Vertiefung 164 der inneren Endplatte 170 eingreifend besprochen wird, kann ein Ende des ersten Verriegelungsstifts 166 in eine Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 eingreifen, und ein Ende des zweiten Verriegelungsstifts 165 kann in eine Vertiefung 144 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 eingreifen. Ferner, obwohl der erste Verriegelungsstift 166 und der zweite Verriegelungsstift 165 als beide in derselben Bohrung befindlich gezeigt sind, können sich der erste Verriegelungsstift 166 und der zweite Verriegelungsstift 165 in unterschiedlichen Bohrungen der Rotoranordnung 105 befinden.
Ein Steuerventil 160, vorzugsweise ein Spulenventil, weist eine Spule 161 mit zylindrischen Kontaktflächen 161a, 161b, 161c, 161d und 161e auf, die gleitbar in einer Hülse 116 aufgenommen ist. Das Steuerventil kann von dem Nockenwellenversteller entfernt innerhalb einer Bohrung in der Rotoranordnung 105 liegen, die die Nockenwelle steuert, wie in den 11 bis 17 gezeigt, oder in einem Mittenbolzen des Nockenwellenverstellers. Ein Ende der Spule berührt die Feder 115 und das entgegengesetzte Ende der Spule berührt eine Zylinderspule (VFS) 107 mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft. Die Zylinderspule 107 kann auch linear durch Variieren von Strom oder Spannung oder durch andere Verfahren je nach Fall gesteuert werden. Zusätzlich kann das entgegengesetzte Ende der Spule 161 einen Motor oder andere Stellantriebe berühren und von diesen beeinflusst werden.
Die Position der Spule 161 wird von der Feder 115 und von der Zylinderspule 107, die von der EEC oder ECU 106 gesteuert wird, beeinflusst. Weitere Einzelheiten in Zusammenhang mit dem Nockenwellenversteller sind unten ausführlich besprochen. Die Position der Spule 161 steuert die Bewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu der Vorlaufposition, Halteposition, Verzögerungsposition oder Verzögerungsverriegelungsposition) des Nockenwellenverstellers, sowie ob der Verriegelungsstiftkreislauf 123 und der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen (Ein) oder geschlossen (Aus) sind. Mit anderen Worten, steuert die Position der Spule 161 das gesteuerte Ventil aktiv. Das Steuerventil 160 hat einen Vorlaufmodus, einen Verzögerungsmodus, einen Verzögerungsverriegelungsmodus, einen Nullmodus (Halteposition) und einen Entspannungsmodus.
In dem Vorlaufmodus wird die Spule 161 zu einer Position derart bewegt, dass Fluid von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 durch das Einlassrückschlagventil 118, durch die Leitung 119b zu der Vorlaufkammer 102 fließen kann, und von der Verzögerungskammer 103 durch die Spule 161 zu der Auslassleitung 122 austritt. Der Entspannungsventilkreislauf 133 ist Aus oder geschlossen, und der erste Verriegelungsstift 166 und der zweite Verriegelungsstift 165 sind beide gegen die Feder 167 vorgespannt, um entriegelt zu sein.
In dem Verzögerungsmodus wird die Spule 161 zu einer Position derart bewegt, dass Fluid von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 durch das Einlassrückschlagventil 118, durch die Leitung 119b zu der Verzögerungskammer 103 fließen kann, und von der Vorlaufkammer 102 durch die Spule 161 zu der Auslassleitung 121 austritt. Der Entspannungsventilkreislauf 133 ist Aus und der erste Verriegelungsstift 166 und der zweite Verriegelungsstift 165 sind beide gegen die Feder 167 vorgespannt, um entriegelt zu sein.
In der Halteposition oder im Nullmodus wird die Spule 161 zu einer Position bewegt, die teilweise zu der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103 offen ist, und erlaubt es Versorgungsfluid, in die Vorlaufkammer und die Verzögerungskammer 102, 103 unter Anlegen desselben Drucks an die Vorlaufkammer und die Verzögerungskammer zu strömen, um die Schaufelposition zu halten. Der Entspannungsventilkreislauf 133 ist Aus und der erste Verriegelungsstift 166 und der zweite Verriegelungsstift 165 sind beide gegen die Feder 167 vorgespannt, um entriegelt zu sein.
In dem Verzögerungsmodus wurde die Schaufel 104 bereits zu einer vollen Verzögerungsposition bewegt, und Fluid fließt weiterhin von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 durch das Einlassrückschlagventil 118, durch die Leitung 119b zu der Verzögerungskammer 103, und Fluid von der Vorlaufkammer 102 tritt durch die Spule 161 zu der Auslassleitung 121 aus. Die Entspannungsventilkreislauf 133 ist Aus, und der erste Verriegelungsstift 166 ist gegen die Feder 167 vorgespannt, um entriegelt zu sein. Der zweite Verriegelungsstift 165 wird entleert, was es dem zweiten Verriegelungsstift 165 erlaubt, in die Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 einzugreifen und sich zu einer verriegelten Position zu bewegen. Die „volle Verzögerungsposition” ist durch das Berühren der Schaufel 104 an der Vorlaufwand 102a der Kammer 117 definiert.
In dem Entspannungsmodus treten gleichzeitig drei Funktionen auf. Die erste Funktion in dem Entspannungsmodus ist, dass sich die Spule 161 zu einer Position bewegt, in der die Spulenkontaktflächen 161d und 161b das Fließen von Fluid von der Leitung 112 und der Leitung 113 am Austreten aus den Kammern 102, 103 durch die Auslassleitungen 121, 122 blockieren und es nur einer kleinen Menge druckbeaufschlagten Fluids von dem Vorrat es erlauben, in die Vorlaufkammer 102 und die Verzögerungskammer 103 einzutreten, um die Vorlaufkammer und die Verzögerungskammer 102, 103 voll zu halten, wodurch effektiv die Steuerung des Nockenwellenverstellers von dem Steuerventil 160 genommen wird.
Die zweite Funktion im Entspannungsmodus ist das Öffnen oder Einschalten des Entspannungsventilkreislaufs 133. Wenn das Entspannungsventil offen ist, werden eine oder mehrere der Torsionsunterstützungs-Vorlauf- und Verzögerungskammern 102, 103 in nockendrehmomentbetätigten (CTA)-Modus umgewandelt. Mit anderen Worten wird es Fluid erlaubt, wieder zwischen der Vorlaufkammer und der Verzögerungskammer zu zirkulieren, statt dass der Vorrat eine Kammer füllt und die entgegengesetzte Kammer zur Wanne durch Auslassleitungen entleert. Der Entspannungsventilkreislauf 133 hat komplette Kontrolle über die Bewegung des Nockenwellenverstellers zum Vorlaufen oder Verzögern, bis die Schaufel 104 die Zwischenphasen-Winkelposition erreicht.
Die dritte Funktion in dem Entspannungsmodus ist das Entleeren des Verriegelungsstiftkreislaufs 123, das es dem ersten Verriegelungsstift 166 erlaubt, in die Vertiefung 164 in der inneren Endplatte 170 einzugreifen. Die Zwischenphasen-Winkelposition oder Mittenposition liegt vor, wenn die Schaufel 104 irgendwo zwischen der Vorlaufwand 102a und der Verzögerungswand 103a ist, indem die Kammer zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 definiert wird. Die Zwischenphasen-Winkelposition kann irgendwo zwischen der Vorlaufwand 102a und der Verzögerungswand 103a liegen und wird durch die Lage der Entspannungspassagen 128 und 134 in Bezug auf die Schaufel 104 bestimmt.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der impulsbreitenmodulierten Zylinderspule 107 mit variabler Kraft bewegt sich die Spule 111 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs. Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft in etwa 40%, 60% oder mehr als 60% beträgt, wird die Spule 161 zu Positionen bewegt, die jeweils dem Verzögerungsmodus/Verzögerungsverriegelungsmodus, dem Haltemodus und dem Vorlaufmodus entsprechen, und das gesteuerte Ventil 130 wird mit Druck beaufschlagt und bewegt sich zu der zweiten Position, der Hydraulikentspannungskreislauf 133 wird geschlossen, und der erste Verriegelungsstift 166 wird mit Druck beaufschlagt und freigegeben. In dem Verzögerungsverriegelungsmodus wird der zweite Verriegelungsstift 165 entleert und greift in die Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 der Gehäuseanordnung 100 ein.
Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft 0% beträgt, wird die Spule 161 auf den Entspannungsmodus bewegt, so dass sich das gesteuerte Ventil 130 entleert und zu der zweiten Position bewegt, der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen und der Verriegelungsstift 166 entleert und im Eingriff mit der Vertiefung 164 ist. Ein Arbeitszyklus zu 0% wurde als die Endposition entlang des Spulenhubs ausgewählt, um den Hydraulikentspannungskreislauf 133 zu öffnen, das gesteuerte Ventil 130 zu entleeren und den ersten Verriegelungsstift 166 zu entleeren und in die Vertiefung 164 eingreifen zu lassen, da sich der Nockenwellenversteller, wenn Leistung oder Steuerung verloren geht, standardgemäß auf eine verriegelte Position stellt. Zu bemerken ist, dass die Prozentsätze des Arbeitszyklus, die oben aufgelistet sind, ein Beispiel sind und geändert werden können. Außerdem kann bei einem Arbeitszyklus zu 100% nach Wunsch der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen sein, das gesteuerte Ventil 130 entleert, und der Verriegelungsstift 166 entleert und im Eingriff mit der Vertiefung 164 sein.
Zu bemerken ist, dass der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft von etwa 40%, 60% oder größer als 60% alternativ dem entsprechen kann, dass die Spule 161 zu Positionen bewegt wird, die jeweils dem Vorlaufmodus, der Halteposition und dem Verzögerungsmodus/Verzögerungsverriegelungsmodus entsprechen.
Wenn der Arbeitszyklus auf größer als 60% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Vorlaufposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse liegt zwischen 3,5 und 5 mm für die Vorlaufposition.
Die 6, 11 und 12 zeigen den Nockenwellenversteller, der sich zu der Vorlaufposition bewegt. Unter Bezugnahme auf 6, um sich zu der Vorlaufposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 60% erhöht, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 161 wird erhöht, und die Spule 161 wird von der VFS 107 in einem nach links bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Vorlaufmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 161c die Auslassleitung 121, und die Spulenkontaktfläche 161b verhindert die Rezirkulation von Fluid zwischen der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 112 ist zu dem Vorrat S von der Leitung 119b offen, und die Leitung 113 ist zu der Auslassleitung 122 offen, um irgendwelches Fluid von der Verzögerungskammer 103 auszulassen. Hydraulikfluid wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert und tritt in die Leitung 119 zum Beispiel durch ein Lager ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 160. Von dem Steuerventil 160 tritt Fluid in die Leitung 112 und in die Vorlaufkammer 102 ein, bewegt die Schaufel 104 zu der Verzögerungswand 103a und veranlasst Fluid, sich von der Verzögerungskammer 103 zu bewegen und in die Leitung 113 zu dem Steuerventil 160 auszutreten und zur Wanne durch die Auslassleitung 122 abzufließen.
Die Leitung 119a führt zu der Leitung 169 und zu dem ersten Verriegelungsstift 166. Die Leitung 169 verzweigt sich in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 161 zwischen den Kontaktflächen 161d und 161e, um den ersten Verriegelungsstift 166 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 119a fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 161d blockiert, was den ersten Verriegelungsstift 166 am Entleeren hindert. Die Leitung 168 ist in Fluidverbindung mit der Vorlaufkammer 102 und der zweiten Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165. Der zweite Verriegelungsstift 165 wird von Fluid in der Vorlaufkammer 102 mit Druck beaufschlagt und spannt den zweiten Verriegelungsstift 165 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen oder entriegelten Position vor.
7 zeigt den Nockenwellenversteller, der sich zu der Verzögerungsposition bewegt. Um sich zu der Verzögerungsposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 40% aber weniger als 60% geändert, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 161 wird geändert, und die Spule 161 wird in einem Verzögerungsmodus in der Figur durch die Feder 115 nach rechts bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Verzögerungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 161b die Auslassleitung 122, und die Spulenkontaktfläche 161c verhindert die Rezirkulation von Fluid zwischen der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 113 ist zu dem Vorrat S von der Leitung 119b offen, und die Leitung 112 ist zu der Auslassleitung 121 offen, um irgendwelches Fluid von der Vorlaufkammer 102 auszulassen. Hydraulikfluid wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 160. Von dem Steuerventil 160 tritt Fluid in die Leitung 113 und in die Verzögerungskammer 103 ein, bewegt die Schaufel 104 zu der Vorlaufwand 102a und veranlasst Fluid, sich von der Vorlaufkammer 102 zu bewegen und in die Leitung 112 zu dem Steuerventil 160 auszutreten und zur Wanne durch die Auslassleitung 121 abzufließen.
Die Leitung 119a führt zu der Leitung 169 und zu dem ersten Verriegelungsstift 166. Die Leitung 169 verzweigt sich in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 161 zwischen den Kontaktflächen 161d und 161e, um den ersten Verriegelungsstift 166 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 119a fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134 und die Vorlaufentspannungsleitung 128 von der Leitung 129 und voneinander blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 161d blockiert, was den ersten Verriegelungsstift 166 und das gesteuerte Ventil 130 am Entleeren hindert. Die Leitung 168 ist in Fluidkommunikation mit der Vorlaufkammer 102 und der zweiten Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165, da Fluid aus der Vorlaufkammer 102 austritt, der zweite Verriegelungsstift 165 wird von der Feder 167 zu einer verriegelten Position vorgespannt. Der zweite Verriegelungsstift 165 bleibt teilweise gegen die Feder 167 jedoch in einer freigegebenen Position vorgespannt, bis sich die Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 mit dem zweiten Verriegelungsstift 165, wie in 9 gezeigt, ausrichtet.
Wenn der Arbeitszyklus zwischen 40 und 60% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Verzögerungsverriegelungsposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt für die Verzögerungsverriegelungsposition etwa 2 mm.
Die 9, 14 und 15 zeigen den Nockenwellenversteller in der Verzögerungsverriegelungsposition an der vollen Verzögerungsposition. Unter Bezugnahme auf 9, wird der Arbeitszyklus, zum Bewegen zu der Verzögerungsposition, auf einen Bereich eingestellt, der größer ist als 40%, aber weniger als 60%, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 161 wird geändert, und die Spule 161 wird nach rechts in der Figur durch die Feder 115 in einen Verzögerungsmodus bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Verzögerungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 161b die Auslassleitung 122, und die Spulenkontaktfläche 161c verhindert die Rezirkulation von Fluid zwischen der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 113 ist zu dem Vorrat S von der Leitung 119b offen, und die Leitung 112 ist zu der Auslassleitung 121 offen, um irgendwelches Fluid von der Vorlaufkammer 102 auszulassen. Hydraulikfluid wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 160. Von dem Steuerventil 160 tritt Fluid in die Leitung 113 und in die Verzögerungskammer 103 ein, bewegt die Schaufel 104 zu der Vorlaufwand 102a und veranlasst Fluid, sich von der Vorlaufkammer 102 zu bewegen und in die Leitung 112 zu dem Steuerventil 160 auszutreten und zur Wanne durch die Auslassleitung 121 abzufließen. Der Nockenwellenversteller ist in einer vollen Verzögerungsposition, wenn die Schaufel 104 die Vorlaufwand 102a berührt.
Die Leitung 119a führt zu der Leitung 169 und zu dem ersten Verriegelungsstift 166. Die Leitung 169 verzweigt sich in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 161 zwischen den Kontaktflächen 161d und 161e, um den ersten Verriegelungsstift 166 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 119a fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134 und die Vorlaufentspannungsleitung 128 von der Leitung 129 und voneinander blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 161d blockiert, was den ersten Verriegelungsstift 166 und das gesteuerte Ventil 130 am Entleeren hindert. Die Leitung 168 ist in Fluidverbindung mit der Vorlaufkammer 102 und der zweiten Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165. Da Fluid aus der Vorlaufkammer 102 austritt, wird der zweite Verriegelungsstift 165 von der Feder 167 zum Eingreifen in die Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 vorgespannt, indem die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 verriegelt wird.
Die Halteposition des Nockenwellenverstellers findet vorzugsweise zwischen der Verzögerungs- und Vorlaufposition der Schaufel in Bezug auf das Gehäuse statt. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt 3,5 mm.
Die 8 und 13 zeigen den Nockenwellenversteller in der Halteposition. In dieser Position beträgt der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft 60%, und die Kraft der VFS 107 auf einem Ende der Spule 161 ist gleich der Kraft der Feder 115 auf dem entgegengesetzten Ende der Spule 161 im Haltemodus. Die Kontaktflächen 161b und 161c erlauben es Fluid, von dem Vorrat S in die Vorlaufkammer 102 und in die Verzögerungskammer 103 zu strömen. Die Auslassleitung 121 wird am Entleeren von Fluid von der Leitung 113 durch die Spulenkontaktfläche 161b blockiert, und die Auslassleitung 121 wird am Entleeren von Fluid von der Leitung 112 durch die Spulenkontaktfläche 161c blockiert. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu dem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 160. Von dem Steuerventil 160 tritt Fluid in die Leitungen 112 und 113 ein und tritt in die Vorlaufkammer 102 und die Verzögerungskammer 103 ein.
Die Leitung 119a führt zu der Leitung 169 und zu dem ersten Verriegelungsstift 166. Die Leitung 169 verzweigt sich in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 161 zwischen den Kontaktflächen 161d und 161e, um den ersten Verriegelungsstift 166 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 119a fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134 und die Vorlaufentspannungsleitung 128 von der Leitung 129 und voneinander blockiert sind, und der Entspannungskreislauf 133 Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 161d blockiert, was den ersten Verriegelungsstift 166 und das gesteuerte Ventil 130 am Entleeren hindert. Die Leitung 168 ist in Fluidverbindung mit der Vorlaufkammer 102 und der zweiten Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165. Der zweite Verriegelungsstift 165 wird von Fluid in der Vorlaufkammer 102 mit Druck beaufschlagt und spannt den zweiten Verriegelungsstift 165 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen oder entriegelten Position vor.
Wenn der Arbeitszyklus 0% beträgt, befindet sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers in der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt 0 mm.
Die 10, 16 und 17 zeigen den Nockenwellenversteller in der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition, in der der Arbeitszyklus der Zylinderspule mit variabler Kraft 0% beträgt, die Spule 160 im Entspannungsmodus ist, das gesteuerte Ventil 130 durch die Spule zu der Passage 121, die zur Wanne oder zur Ableitung führt, entleert wird, und der Hydraulikentspannungskreislauf 133 offen oder Ein ist, und der erste Verriegelungsstift 166 entleert wird und in eine Vertiefung 164 eingreift, und die Rotoranordnung 105 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100 in einer Mittenposition oder einer Zwischenphasen-Winkelposition verriegelt ist. In Abhängigkeit davon, wo die Schaufel 104 war, bevor der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft auf 0% geändert wird, wird entweder die Vorlaufentspannungsleitung 128 oder die Verzögerungsentspannungsleitung 134 jeweils mit der Vorlaufkammer 102 oder der Verzögerungskammer 103 exponiert. Zusätzlich, falls die Maschine ein anormales Ausschalten hatte (zum Beispiel Abwürgen der Maschine), wenn die Maschine anlässt, wäre der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft 0%, die Rotoranordnung 105 würde sich über den Entspannungskreislauf 133 zu einer Mittenverriegelungsposition oder einer Zwischenphasen-Winkelposition bewegen, und der erste Verriegelungsstift 166 würde in Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition ungeachtet der Position der Schaufel 104 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100 vor dem anormalen Ausschalten der Maschine eingreifen. Bei der vorliegenden Erfindung liegt der Entspannungsmodus vorzugsweise vor, wenn sich die Spule an einem extremen Bewegungsende befindet. Bei den in der vorliegenden Erfindung gezeigten Beispielen ist es, wenn sich die Spule an einer extremen vollen äußeren Position von der Bohrung befindet.
Die Fähigkeit des Nockenwellenverstellers der vorliegenden Erfindung, sich zu einer Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition ohne Verwendung elektronischer Steuerungen zu entspannen, erlaubt es dem Nockenwellenversteller, sich zu der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition sogar während Maschinenanlassens zu bewegen, wenn die elektronischen Steuerungen nicht typischerweise für das Steuern der Nockenwellenverstellerposition verwendet werden. Zusätzlich, da sich der Nockenwellenversteller zu der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition stellt, stellt dies eine Sicherheitsstellung bereit, insbesondere falls Steuersignale oder Leistung verloren gehen, was garantiert, dass die Maschine zum Starten und Laufen sogar ohne aktive Steuerung über den VCT-Nockenwellenversteller fähig sein wird. Da der Nockenwellenversteller beim Anlassen der Maschine die Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition hat, ist ein längerer Hub der Phase des Nockenwellenverstellers möglich, was Kalibrierungsgelegenheiten bereitstellt. Beim Stand der Technik sind Nockenwellenversteller mit einem längeren Hub oder einem längeren Phasenwinkel nicht möglich, weil die Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition beim Anlassen und Starten nicht vorliegt, und die Maschine Schwierigkeiten hat, entweder an den extremen Vorlauf- oder Verzögerungstopps zu starten.
Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft auf 0% gesetzt ist, ist die Kraft auf der VFS auf der Spule 161 verringert, und die Feder 115 bewegt die Spule 161 ganz nach rechts auf dem Verlauf der Spule zu einer Entspannungsposition. In dieser Entspannungsposition blockiert die Spulenkontaktfläche 161b das Fließen von Fluid von der Leitung 113 zu der Auslassöffnung 122, und die Spulenkontaktfläche 161d blockiert das Fließen von Fluid von der Leitung 112 zu der Auslassöffnung 121, wodurch effektiv die Steuerung des Nockenwellenverstellers von dem Steuerventil 160 genommen wird. gleichzeitig kann Fluid von dem Vorrat durch die Leitung 119 zu der Leitung 119b und dem Einlassrückschlagventil 118 strömen, um an der Spulenkontaktfläche 161c vorbei zu strömen und in die Vorlaufkammer 102 und die Verzögerungskammer 103 jeweils durch die Leitungen 112 und 113 zu strömen. Fluid wird daran gehindert, durch die Leitung 119a zu dem ersten Verriegelungsstift 166 über die Spulenkontaktfläche 161e zu fließen. Da Fluid nicht zu der Leitung 119a fließen kann, ist der erste Verriegelungsstift 166 nicht mehr mit Druck beaufschlagt und entleert sich durch die Spule 161 zwischen der Spulenkontaktfläche 161d und der Spulenkontaktfläche 161e zu der Auslassleitung 121. Ähnlich entleert sich das gesteuerte Ventil 130 auch zu der Auslassleitung 121, indem die Passage zwischen der Vorlaufentspannungsleitung 128 und der Verzögerungsentspannungsleitung 134 durch das gesteuerte Ventil 130 zu der Leitung 129 und der gemeinsamen Leitung 114 geöffnet wird, mit anderen Worten, indem der Hydraulikentspannungskreislauf 133 geöffnet wird und im Wesentlichen alle Torsionsunterstützungskammern in nockendrehmomentbetätigte Kammern man (CTA) oder in CTA-Modus umgewandelt werden, wobei Fluidzirkulation zwischen der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103 erlaubt wird.
Eine Leitung 168 ist in Fluidverbindung mit der Vorlaufkammer 102 und der zweiten Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165. Der zweite Verriegelungsstift 165 wird von Fluid in der Vorlaufkammer 102 mit Druck beaufschlagt und spannt den zweiten Verriegelungsstift 165 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen oder entriegelten Position vor.
Falls die Schaufel 104 innerhalb der Gehäuseanordnung 100 in der Nähe oder in der Verzögerungsposition positioniert war und die Verzögerungsentspannungsleitung 134 mit der Verzögerungskammer 103 exponiert ist, fließt Fluid von der Verzögerungskammer 103 in die Verzögerungsentspannungsleitung 134 und durch das offene gesteuerte Ventil 130 und zu der Leitung 129, die zu der gemeinsamen Leitung 114 führt. Von der gemeinsamen Leitung 114 fließt Fluid durch das Rückschlagventil 108 und in die Vorlaufkammer 102, bewegt die Schaufel 104 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100, um die Verzögerungsentspannungsleitung 134 zu der Verzögerungskammer 103 zu schließen. Da der Rotor 105 die Verzögerungsentspannungsleitung 134 von der Verzögerungskammer 103 verschließt, wird die Schaufel 104 zu einer Zwischenphasen-Winkelposition oder einer Mittenposition innerhalb der Kammer bewegt, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, und der erste Verriegelungsstift 166 richtet sich mit der Vertiefung 164 aus, was die Rotoranordnung 105 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100 in einer Mittenposition oder einer Zwischenphasen-Winkelposition verriegelt. Zu bemerken ist, dass der zweite Verriegelungsstift 165 nicht in die Vertiefung 163 eingreift und in einer entriegelten Position bleibt.
Falls die Schaufel 104 innerhalb der Gehäuseanordnung 100 in der Nähe oder in der Vorlaufposition positioniert und die Vorlaufentspannungsleitung 128 mit der Vorlaufkammer 102 exponiert ist, fließt Fluid von der Vorlaufkammer 102 in die Vorlaufentspannungsleitung 128 und durch das offene gesteuerte Ventil 130 und zu der Leitung 129, die zu der gemeinsamen Leitung 114 führt. Von der gemeinsamen Leitung 114 fließt Fluid durch das Rückschlagventil 110 und in die Verzögerungskammer 103, bewegt die Schaufel 104 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100, um die Vorlaufspannungsleitung 128 zu der Vorlaufkammer 102 zu schließen oder zu blockieren. Da die Rotoranordnung 105 die Vorlaufentspannungsleitung 128 von der Vorlaufkammer 102 verschließt, wird die Schaufel 104 zu einer Zwischenphasen-Winkelposition oder Mittenposition innerhalb der Kammer bewegt, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, und der erste Verriegelungsstift 166 richtet sich mit der Vertiefung 164 aus, indem die Rotoranordnung 105 in Bezug auf die Gehäuseanordnung 100 in einer Mittenposition oder einer Zwischenphasen-Winkelposition verriegelt wird. Zu bemerken ist, dass der zweite Verriegelungsstift 165 nicht in die Vertiefung 163 eingreift und in einer entriegelten Position bleibt.
Die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Verzögerungsentspannungsleitung 134 werden von der Rotoranordnung 105 von der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103 voll geschlossen oder blockiert, wenn sich der Nockenwellenversteller in der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition befindet, was erfordert, dass der erste Verriegelungsstift 166 in die Vertiefung 164 genau in dem Zeitpunkt eingreift, in dem die Vorlaufentspannungsleitung 128 oder die Verzögerungsentspannungsleitung 134 in Bezug auf ihre jeweiligen Kammern geschlossen werden. Alternativ können die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Verzögerungsentspannungsleitung 134 zu der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103 in der Mittenposition oder Zwischenphasen-Winkelposition leicht offen oder teilweise eingeschränkt sein, um es der Rotoranordnung 105 zu erlauben, leicht zu schwingen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der erste Verriegelungsstift 166 über die Position der Vertiefung 164 läuft, so dass der erste Verriegelungsstift 166 in die Vertiefung 164 eingreifen kann.
Alternativ kann der Verzögerungsverriegelungsmodus mit einem Vorlaufverriegelungsmodus wie in 18 gezeigt ersetzt werden, die Schaufel 104 wurde bereits zu einer vollen Vorlaufposition bewegt, und der Fluss von der Verzögerungskammer 103 durch die Spule 111 zu der Vorlaufkammer setzt fort, wobei Fluid am Austreten aus der Vorlaufkammer 102 blockiert wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165 mit der Verzögerungskammer 103 durch die Leitung 268 verbunden. Bei diesem Modus ist die Entspannungsventilkreislauf Aus und der zweite Verriegelungsstift 165 wird entleert, was es dem zweiten Verriegelungsstift 165 erlaubt, in die Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 einzugreifen und sich zu einer verriegelten Position zu bewegen. Die „volle Verzögerungsposition” ist durch das Berühren der Schaufel 104 an der Verzögerungswand 103a der Kammer 117 definiert. Zu bemerken ist, dass das Layout ein Spiegelbild des in den 6 bis 10 gezeigten ist.
Unter Bezugnahme auf 18, um sich zu der Vorlaufposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 60% erhöht, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 161 wird erhöht, und die Spule 161 wird von der VFS 107 in einem Vorlaufmodus nach rechts bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Vorlaufmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 161b die Auslassleitung 121, und die Spulenkontaktfläche 161c verhindert die Rezirkulation von Fluid zwischen der Vorlaufkammer 102 und der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 112 ist zu dem Vorrat S von der Leitung 119b offen, und die Leitung 113 ist zu der Auslassleitung 122 offen, um irgendwelches Fluid von der Verzögerungskammer 103 auszulassen. Hydraulikfluid wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 160. Von dem Steuerventil 160 tritt Fluid in die Leitung 112 und in die Vorlaufkammer 102 ein, bewegt die Schaufel 104 zu der Verzögerungswand 103a und veranlasst Fluid, sich von der Verzögerungskammer 103 zu bewegen und in die Leitung 113 zu dem Steuerventil 116 auszutreten und zur Wanne durch die Auslassleitung 122 abzufließen.
Die Leitung 119a führt zu der Leitung 169 und zu dem ersten Verriegelungsstift 166. Die Leitung 169 verzweigt sich in die Leitung 132, die zu dem gesteuerten Ventil 130 führt. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 161 zwischen den Kontaktflächen 161d und 161e, um den ersten Verriegelungsstift 166 gegen die Feder 167 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen, was den Verriegelungsstiftkreislauf 123 mit Fluid füllt. Das Fluid in der Leitung 119a fließt auch durch die Leitung 132 und beaufschlagt das gesteuerte Ventil 130 mit Druck gegen die Feder 131, wodurch das gesteuerte Ventil 130 zu einer Position bewegt wird, wo die Verzögerungsentspannungsleitung 134, die Vorlaufentspannungsleitung 128 und die Leitung 129 blockiert sind, und der Entspannungskreislauf Aus ist. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 161d blockiert, was den ersten Verriegelungsstift 166 am Entleeren hindert. Die Leitung 268 ist in Fluidverbindung mit der Verzögerungskammer 103 und der zweiten Vertiefung 163 des zweiten Verriegelungsstifts 165. Da Fluid aus der Verzögerungskammer 103 austritt, wird der zweite Verriegelungsstift 165 von der Feder 167 zum Eingreifen in die Vertiefung 163 der äußeren Endplatte 171 vorgespannt, indem die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 verriegelt wird.
Zu bemerken ist, dass die anderen Modi, wie zum Beispiel der Entspannungsmodus, der Verzögerungsmodus und der Haltemodus, ebenfalls für diese Ausführungsform gelten. Ein Nockenwellenversteller mit einem Vorlaufverriegelungsmodus hat daher einen zweiten Verriegelungsstift 165, der in der vollen Vorlaufposition in der verriegelten Position ist, und einen ersten Verriegelungsstift 166, der in der verriegelten Position in einer Zwischenposition im Entspannungsmodus ist. Der zweite Verriegelungsstift 165 befindet sich in einer entriegelten Position in dem Vorlaufmodus, Verzögerungsmodus, Haltemodus und Entspannungsmodus. Der erste Verriegelungsstift befindet sich in einer entriegelten Position in dem Verzögerungsmodus, Haltemodus, Vorlaufmodus und Vorlaufverriegelungsmodus.
Die 20 bis 22 zeigen einen nockendrehmomentbetätigten Nockenwellenversteller einer dritten Ausführungsform, bei dem einer der Verriegelungsstifte zu einer verriegelten Position bewegt wird, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer vollen Vorlaufposition befindet, und der andere Verriegelungsstift zu einer verriegelten Position bewegt wird, wenn sich der Nockenwellenversteller in einer vollen Verzögerungsposition befindet. Die 20 bis 22 zeigen den Verzögerungsverriegelungsbetriebsmodus, den Vorlaufverriegelungsbetriebsmodus und eine Halteposition eines CTA-VCT-Nockenwellenverstellers in Abhängigkeit von der Spulenventilposition. Die Positionen, die in den Figuren gezeigt sind, definieren die Richtung, in die sich der VCT-Nockenwellenversteller bewegt. Es ist klar, dass das Phasensteuerventil eine unendliche Anzahl von Zwischenpositionen hat, so dass das Steuerventil nicht nur die Richtung, in die sich der VCT-Nockenwellenversteller bewegt, steuert, sondern, abhängig von der diskreten Spulenposition, die Rate steuert, mit der der VCT-Nockenwellenversteller Positionen wechselt. Man versteht daher, dass das Phasensteuerventil auch in einer unendlichen Anzahl von Zwischenpositionen arbeiten kann und nicht auf die in den Figuren gezeigten Positionen beschränkt ist.
Drehmomentumkehrungen in der Nockenwelle, die von den Kräften verursacht werden, die die Maschinenventile öffnen und schließen, bewegen die Schaufel 104. Die Vorlauf- und Verzögerungskammern 102, 103 sind eingerichtet, um sich positiven und negativen Drehmomentimpulsen in der Nockenwelle zu widersetzen und werden abwechselnd durch das Nockendrehmoment druckbeaufschlagt. Das Steuerventil 250 erlaubt es der Schaufel 104 in dem Nockenwellenversteller, sich zu bewegen, indem Fluidstrom von der Vorlaufkammer 102 zu der Verzögerungskammer 103 oder umgekehrt, in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung, erlaubt wird.
Die Gehäuseanordnung 100 des Nockenwellenverstellers hat einen Außenumfang 101 zum Aufnehmen der Antriebskraft, eine innere Endplatte 170 und eine äußere Endplatte 171. Die Rotoranordnung 105 ist mit der Nockenwelle verbunden und liegt koaxial innerhalb der Gehäuseanordnung 100. Die Rotoranordnung 105 hat eine Schaufel 104, die eine Kammer, die zwischen der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 ausgebildet ist, in eine Vorlaufkammer 102 und eine Verzögerungskammer 103 teilt. Die Schaufel 104 ist zum Drehen fähig, um die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung 100 und der Rotoranordnung 105 zu verlagern.
Der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 sind gleitbar in einer Bohrung 172 in der Rotoranordnung 105 und vorzugsweise in der Schaufel 104 aufgenommen. Ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts 143 ist zu einer Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 durch eine Feder 144 vorgespannt und passt in sie. Ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts 147 ist zu einer Vertiefung 141 der Endplatte 171 der Gehäuseanordnung 100 vorgespannt und passt in sie. Die Druckbeaufschlagung des ersten Verriegelungsstifts 143 und des zweiten Verriegelungsstifts 147 wird von dem Umschalten/der Bewegung des Phasensteuerventils 109 gesteuert.
Obwohl der erste Verriegelungsstift 143 als in eine Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 eingreifend besprochen wird, kann der erste Verriegelungsstift 143 in eine Vertiefung 141 in der äußeren Endplatte 171 eingreifen, und der zweite Verriegelungsstift 147 kann in eine Vertiefung 142 in der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 eingreifen. Ferner, obwohl der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 als beide in derselben Bohrung befindlich gezeigt sind, können sich der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 und unterschiedlichen Bohrungen der Rotoranordnung 105 befinden.
Ein Steuerventil 250, vorzugsweise ein Spulenventil, weist eine Spule 251 mit zylindrischen Kontaktflächen 251a, 251b, 251c, 251d, 251e auf, die gleitbar in einer Hülse 116 aufgenommen ist. Das Steuerventil kann von dem Nockenwellenversteller entfernt innerhalb einer Bohrung in der Rotoranordnung 105 liegen, die die Nockenwelle steuert, oder in einer Mittenbohrung des Nockenwellenverstellers. Ein Ende der Spule berührt die Feder 115 und das entgegengesetzte Ende der Spule berührt eine Zylinderspule (VFS) 107 mit impulsbreitenmodulierter variabler Kraft. Die Zylinderspule 107 kann auch linear durch Variieren von Strom oder Spannung oder durch andere Verfahren gesteuert werden. Zusätzlich kann das entgegengesetzte Ende der Spule 251 einen Motor oder andere Stellantriebe berühren und von diesen beeinflusst werden.
Die Position des Steuerventils 250 wird von einer Maschinensteuereinheit (ECU) 106 gesteuert, die den Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft steuert. Die ECU 106 weist vorzugsweise eine Zentraleinheit (CPU), die unterschiedliche Rechenprozesse zum Steuern der Maschine ausführt, einen Speicher und Eingangs- und Ausgangsports, die für den Datenaustausch mit externen Vorrichtungen und Sensoren verwendet werden, auf.
Die Position der Spule 251 wird von der Feder 115 und von der Zylinderspule 107, die von der ECU 106 gesteuert wird, beeinflusst. Weitere Einzelheiten in Zusammenhang mit dem Nockenwellenversteller sind unten ausführlich besprochen. Die Position der Spule 251 steuert die Bewegung (zum Beispiel zum Bewegen zu der Vorlaufposition oder Vorlaufhalteposition, Halteposition, Verzögerungsposition oder der Verzögerungsverriegelungsposition) des Nockenwellenverstellers, sowie ob der erste Verriegelungsstift 143 und der zweite Verriegelungsstift 147 in einer verriegelten oder entriegelten Position sind. Das Steuerventil 250 hat einen Vorlaufmodus, einen Vorlaufverriegelungsmodus, einen Verzögerungsmodus, einen Verzögerungsverriegelungsmodus und einen Nullmodus (Halteposition).
In dem Vorlaufmodus, der nicht gezeigt ist, der aber im Wesentlichen mit dem Vorlaufverriegelungsmodus vor dem Eingreifen des ersten Verriegelungsstifts 143 in die erste Vertiefung 142 identisch ist, wird die Spule 251 zu einer Position bewegt, so dass Fluid von der Verzögerungskammer 103 durch die Spule 251 zu der Vorlaufkammer 102 fließen kann, Fluid wird am Austreten aus der Vorlaufkammer 102 blockiert.
In dem Verzögerungsmodus, der nicht gezeigt ist, der aber im Wesentlichen mit dem Verzögerungsverriegelungsmodus vor dem Eingreifen des zweiten Verriegelungsstifts 147 in die zweite Vertiefung 141 identisch ist, wird die Spule 251 zu einer Position bewegt, so dass Fluid von der Vorlaufkammer 102 durch die Spule 251 zu der Verzögerungskammer 103 fließen kann, Fluid wird am Austreten aus der Verzögerungskammer 103 blockiert.
Im Nullmodus oder in der Halteposition, die in 22 gezeigt ist, wird die Spule 251 zu einer Position bewegt, die das Austreten von Fluid aus der Vorlaufkammer und der Rücklaufkammer 102, 103 blockiert.
Bei dem Verzögerungsverriegelungsmodus, der in 20 gezeigt ist, wurde die Schaufel 104 bereits zu einer vollen Verzögerungsposition bewegt, und der Fluss von der Vorlaufkammer 102 durch die Spule 251 zu der Verzögerungskammer setzt fort, wobei Fluid am Austreten aus der Verzögerungskammer 103 blockiert wird. Bei diesem Modus wird der zweite Verriegelungsstift 147 entleert, was es dem zweiten Verriegelungsstift 147 erlaubt, in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 einzugreifen und sich zu einer verriegelten Position zu bewegen. Die „volle Verzögerungsposition” ist durch das Berühren der Schaufel 104 an der Vorlaufwand 102a der Kammer 117 definiert. Zu bemerken ist, dass Fluid in dieser Position durch die Pumpe 140 von dem Vorrat zu dem ersten Verriegelungsstift 143 durch die Leitung 252 geliefert wird, so dass der erste Verriegelungsstift 143 in einer entriegelten Position ist.
Bei dem Vorlaufverriegelungsmodus, der in 21 gezeigt ist, wurde die Schaufel 104 bereits zu einer vollen Vorlaufposition bewegt, und der Fluss von der Verzögerungskammer 103 durch die Spule 251 zu der Vorlaufkammer 102 setzt fort, wobei Fluid am Austreten aus der Vorlaufkammer 102 blockiert wird. Bei diesem Modus wird der erste Verriegelungsstift 143 entleert, was es dem ersten Verriegelungsstift 143 erlaubt, in die Vertiefung 142 der äußeren Endplatte 170 einzugreifen und sich zu einer verriegelten Position zu bewegen. Die „volle Vorlaufposition” ist durch das Berühren der Schaufel 104 an der Verzögerungswand 103a der Kammer 117 definiert. Zu bemerken ist, dass Fluid in dieser Position durch die Pumpe 140 von dem Vorrat zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 durch die Leitung 253 geliefert wird, so dass der zweite Verriegelungsstift 147 in einer entriegelten Position ist.
Basierend auf dem Arbeitszyklus der impulsbreitenmodulierten Zylinderspule 107 mit variabler Kraft bewegt sich die Spule 151 zu einer entsprechenden Position entlang ihres Hubs. Wenn der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft etwa 0%, 50% und mehr als 50% beträgt, wird die Spule 111 zu Positionen bewegt, die jeweils dem Verzögerungsmodus/Verzögerungsverriegelungsmodus, dem Nullmodus und dem Vorlaufmodus/Vorlaufverriegelungsmodus entsprechen. Der Arbeitszyklus des Vorlaufmodus/Vorlaufverriegelungsmodus kann mit dem Verzögerungsmodus/Verzögerungsverriegelungsmodus umgeschaltet werden. In dem Verzögerungsverriegelungsmodus wird der zweite Verriegelungsstift 147 entleert und greift in die Vertiefung 141 der äußeren Endplatte 171 der Gehäuseanordnung 100 ein. In dem Vorlaufverriegelungsmodus wird der erste Verriegelungsstift 143 entleert und greift in die Vertiefung 142 der inneren Endplatte 170 der Gehäuseanordnung 100 ein.
Wenn der Arbeitszyklus auf größer als 50% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Vorlaufposition und Vorlaufverriegelungsmodus. Der Hub der Spule für den vollen Verriegelungsmodus beträgt 5 mm. Zu bemerken ist, dass der Hub der Spule für den Vorlaufmodus zwischen 2, 5 und 5 mm liegen kann.
21 zeigt den Nockenwellenversteller, der sich zu der Vorlaufverriegelungsposition bewegt. Um sich zu der Vorlaufverriegelungsposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf mehr als 50% erhöht, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 251 wird erhöht, und die Spule 251 wird von der VFS 107 in einem Vorlaufmodus nach rechts bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Vorlaufverriegelungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 251a die Leitung 112, und die Leitungen 113 und 114 sind offen. Nockenwellendrehmoment beaufschlagt die Verzögerungskammer 103 mit Druck, was das Fluid veranlasst, sich von der Verzögerungskammer 103 in die Vorlaufkammer 102 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich zu der Verzögerungswand 103a zu bewegen. Fluid tritt aus der Verzögerungskammer 103 durch die Leitung 113 zu dem Steuerventil 250 zwischen den Spulenkontaktflächen 251a und 251b aus und läuft zu der zentralen Leitung 114 und der Leitung 112, die zu der Vorlaufkammer 102 führen, zurück.
Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Falls das Steuerventil 250 in der Nockenwelle ist, kann die Leitung 119 durch ein Lager gebohrt werden. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 250. Von dem Steuerventil 250 tritt Fluid in die Leitung 114 durch die Vorlaufrückschlagventile 108 ein und fließt zu der Vorlaufkammer 102. Die Leitung 119a führt zu zwei unterschiedlichen Leitungen, Leitung 253 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 252 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 251 zwischen den Kontaktflächen 251c und 251d in die Leitung 256, um den zweiten Verriegelungsstift 147 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Das Fluid in der Leitung 253 entleert sich zu der Auslassleitung 121 durch die Spulenkontaktflächen 251b und 251c, was es dem ersten Verriegelungsstift 143 erlaubt, in die erste Vertiefung 142 einzugreifen und die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 zu verriegeln.
Wenn der Arbeitszyklus auf weniger als 50% eingestellt wird, bewegt sich die Schaufel des Nockenwellenverstellers zu einer und/oder in eine Verzögerungsposition/einen Verzögerungsverriegelungsmodus. Der Hub der Spule für den vollen Verzögerungsverriegelungsmodus beträgt 0 mm. zu bemerken ist, dass der Hub der Spule für den Verzögerungsmodus zwischen 0 und 2,5 mm liegen kann.
20 zeigt den Nockenwellenversteller, der sich zu der Verzögerungsverriegelungsposition bewegt. Um sich zu der Verzögerungsverriegelungsposition zu bewegen, wird der Arbeitszyklus auf weniger als 50% geändert, die Kraft der VFS 107 auf der Spule 251 wird verringert, und die Spule 251 wird in einem Verzögerungsmodus in der Figur durch die Feder 115 nach links bewegt, bis die Kraft der Feder 115 die Kraft der VFS 107 ausgleicht. Bei dem gezeigten Verzögerungsverriegelungsmodus blockiert die Spulenkontaktfläche 251b die Leitung 113 und die Leitungen 112 und 114 sind offen. Nockenwellendrehmoment beaufschlagt die Vorlaufkammer 102 mit Druck, was das Fluid in der Vorlaufkammer 102 veranlasst, sich in die Verzögerungskammer 103 zu bewegen, und die Schaufel 104, sich zu der Vorlaufkammerwand 102a zu bewegen. Fluid tritt aus der Vorlaufkammer 102 durch die Leitung 112 zu dem Steuerventil 250 zwischen den Spulenkontaktflächen 251a und 251b aus und läuft zu der zentralen Leitung 114 und der Leitung 113, die zu der Verzögerungskammer 103 führen, zurück.
Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu einem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 250. Von dem Steuerventil 250 tritt Fluid in die Leitung 114 durch die Verzögerungsrückschlagventile 110 ein und fließt zu der Verzögerungskammer 103. Die Leitung 119a führt zu zwei unterschiedlichen Leitungen, Leitung 256 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 252 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 251 zwischen den Kontaktflächen 251c und 251d in die Leitung 252, um den ersten Verriegelungsstift 143 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Das Fluid in der Leitung 253 entleert sich zu der Auslassleitung 122 durch die Spulenkontaktflächen 251d und 251e, was es dem zweiten Verriegelungsstift 147 erlaubt, in die erste Vertiefung 141 einzugreifen und die Gehäuseanordnung 100 in Bezug auf die Rotoranordnung 105 zu verriegeln.
Die Halteposition des Nockenwellenverstellers findet vorzugsweise zwischen der Verzögerungs- und Vorlaufposition der Schaufel in Bezug auf das Gehäuse statt. Der Hub der Spule oder die Position der Spule in Bezug auf die Hülse beträgt 2,5 mm.
22 zeigt den Nockenwellenversteller in Nullposition. In dieser Position beträgt der Arbeitszyklus der Zylinderspule 107 mit variabler Kraft etwa 50%, und die Kraft der VFS 107 auf einem Ende der Spule 251 ist gleich der Kraft der Feder 115 auf dem entgegengesetzten Ende der Spule 251 im Haltemodus. Die Kontaktflächen 251a und 251b blockieren das Fließen des Fluids jeweils zu den Leitungen 112 und 113. Ausgleichsöl wird zu dem Nockenwellenversteller von dem Vorrat S durch die Pumpe 140 geliefert, um für Lecks auszugleichen, und tritt in die Leitung 119 ein. Die Leitung 119 verzweigt sich in zwei Leitungen 119a und 119b. Die Leitung 119b führt zu dem Einlassrückschlagventil 118 und dem Steuerventil 250. Von dem Steuerventil 250 tritt Fluid in die Leitung 114 durch eines der Rückschlagventile 108, 110 in Abhängigkeit davon ein, welches zu den Kammern 102, 103 offen ist. Die Leitung 119a führt zu zwei unterschiedlichen Leitungen, Leitung 256 zu dem zweiten Verriegelungsstift 147 und Leitung 252 zu dem ersten Verriegelungsstift 143. Der Druck des Fluids in der Leitung 119a bewegt sich durch die Spule 251 zwischen den Kontaktflächen 251c und 251d in die Leitung 252, um den ersten Verriegelungsstift 143 gegen die Feder 144 zu der freigegebenen Position und in die Leitung 253 zum Vorspannen des zweiten Verriegelungsstifts 147 gegen die Feder 144 zu einer freigegebenen Position vorzuspannen. Die Auslassleitung 121 wird von der Spulenkontaktfläche 251c blockiert, was die Leitung 252 daran hindert, sich zu entleeren, und die Auslassleitung 122 wird von der Spulenkontaktfläche 251d blockiert, was die Leitung 253 am Entleeren hindert.
Es ist daher klar, dass die Ausführungsformen der Erfindung, die hier beschrieben sind, für die Anwendung der Konzepte der Erfindung nur veranschaulichend sind. Eine Bezugnahme auf Einzelheiten der veranschaulichten Ausführungsformen hierin soll den Geltungsbereich der Ansprüche nicht einschränken, die selbst alle Merkmale, die als für die Erfindung wesentlich betrachtet werden, nennen.

Claims

Variables Nockenwellenzeitsteuersystem, das einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine aufweist, die eine Gehäuseanordnung mit einem Außenumfang zum Aufnehmen von Antriebskraft und eine Rotoranordnung aufweist, die koaxial innerhalb des Gehäuses zum Verbinden mit einer Nockenwelle liegt, die mehrere Schaufeln hat, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Kammer definieren, die durch eine Schaufel in eine Vorlaufkammer mit einer Vorlaufwand und eine Verzögerungskammer mit einer Verzögerungswand geteilt ist, wobei die Schaufel innerhalb der Kammer wirkt, um relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung zu verlagern, wenn Fluid zu der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer geliefert wird, wobei das System Folgendes umfasst: ein Steuerventil zum Lenken von Fluid von einem Fluideingang zu und von der Vorlaufkammer und der Verzögerungskammer durch eine Vorlaufleitung, eine Verzögerungsleitung, eine Versorgungsleitung, die mit dem Fluideingang gekuppelt ist, und mindestens eine Auslassleitung, und wobei das Steuerventil zwischen einem Entspannungsmodus und einem öldruckbetätigten Modus bewegbar ist, Folgendes umfassend: einen Vorlaufmodus, bei dem Fluid von dem Fluideingang zu der Vorlaufkammer geroutet wird, und Fluid von der Verzögerungskammer zu den Auslassleitungen geroutet wird, einen Verzögerungsmodus, bei dem Fluid von dem Fluideingang zu der Verzögerungskammer geroutet wird und Fluid von der Vorlaufkammer zu den Auslassleitungen geroutet wird, eine Halteposition, in der Fluid zu der Vorlaufkammer und der Verzögerungskammer geroutet wird, und einen Verzögerungsverriegelungsmodus, bei dem die Schaufel neben der Vorlaufwand liegt, einen ersten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der erste Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts in eine erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die erste Vertiefung in Fluidverbindung mit der Versorgungsleitung ist, und einen zweiten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der zweite Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts in eine zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die zweite Vertiefung in Fluidverbindung mit der Vorlaufkammer ist, und wobei, wenn das Steuerventil in dem Verzögerungsverriegelungsmodus ist, Fluid zu der zweiten Vertiefung zu der Vorlaufkammer fließt und der zweite Verriegelungsstift in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird, und wobei, wenn das Steuerventil in dem Entspannungsmodus ist, das Steuerventil die mindestens eine Auslassleitung blockiert, wobei Fluid innerhalb der Vorlaufkammer und Verzögerungskammer zurückgehalten wird, und die Versorgungsleitung zu der ersten Vertiefung derart blockiert, dass der erste Verriegelungsstift in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird.
System nach Anspruch 1, wobei, wenn das Steuerventil zu dem Vorlaufmodus, dem Verzögerungsmodus, dem Verzögerungshaltemodus oder in die Halteposition bewegt wird, der erste Verriegelungsstift zu der entriegelten Position bewegt wird.
System nach Anspruch 1, wobei, wenn das Steuerventil zu dem Entspannungsmodus bewegt wird, der zweite Verriegelungsstift zu der entriegelten Position bewegt wird.
System nach Anspruch 1, das ferner eine erste Verriegelungsstiftfeder zum Vorspannen des ersten Verriegelungsstifts zu der ersten Vertiefung umfasst, und eine zweite Verriegelungsstiftfeder zum Vorspannen des zweiten Verriegelungsstifts zu der zweiten Vertiefung in der Gehäuseanordnung.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Verriegelungsstift und der zweite Verriegelungsstift in derselben Bohrung sind, und der erste Verriegelungsstift zu einer ersten Vertiefung vorgespannt ist, und der zweite Verriegelungsstift zu der zweiten Vertiefung durch eine einzige Verriegelungsstiftfeder vorgespannt ist.
Variables Nockenwellenzeitsteuersystem, das einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine aufweist, die eine Gehäuseanordnung mit einem Außenumfang zum Aufnehmen von Antriebskraft und eine Rotoranordnung aufweist, die koaxial innerhalb des Gehäuses zum Verbinden mit einer Nockenwelle liegt, die mehrere Schaufeln hat, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Kammer definieren, die durch eine Schaufel in eine Vorlaufkammer mit einer Vorlaufwand und eine Verzögerungskammer mit einer Verzögerungswand geteilt ist, wobei die Schaufel innerhalb der Kammer wirkt, um relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung zu verlagern, wenn Fluid zu der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer geliefert wird, wobei das System Folgendes umfasst: ein Steuerventil zum Lenken von Fluid zu und von den Kammern durch eine Vorlaufleitung, eine Verzögerungsleitung, eine gemeinsame Leitung, eine Vorlaufentspannungsleitung und eine Verzögerungsentspannungsleitung, wobei das Steuerventil in eine erste Bohrung zu einem Vorlaufmodus, einer Halteposition, einem Verzögerungsmodus, einem Verzögerungsverriegelungsmodus und einem Entspannungsmodus bewegbar ist, einen ersten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der erste Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts in eine erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die erste Vertiefung in Fluidverbindung mit einer Versorgungsleitung ist, die mit einem Fluideingang verbunden ist, und einen zweiten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der zweite Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts in eine zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die zweite Vertiefung in Fluidverbindung mit einer anderen Leitung ist, die mit einem Fluideingang verbunden ist, wobei, wenn das Steuerventil zu dem Entspannungsmodus bewegt wird, die Vorlaufentspannungsleitung oder die Verzögerungsentspannungsleitung in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung ist, die Rotoranordnung zu der Zwischenphasen-Winkelposition in Bezug auf die Gehäuseanordnung bewegt wird, und der erste Verriegelungsstift in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird, und wobei, wenn das Steuerventil in dem Verzögerungsverriegelungsmodus ist, in dem die Schaufel neben der Vorlaufwand liegt, Fluid zu der zweiten Vertiefung entleert wird und der zweite Verriegelungsstift in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird.
System nach Anspruch 6, wobei, wenn das Steuerventil zu dem Vorlaufmodus oder dem Verzögerungsmodus oder in der Halteposition bewegt wird, der erste Verriegelungsstift sich zu der entriegelten Position bewegt und das gesteuerte Ventil zu der ersten Position bewegt wird, wobei ein Fluss des Fluids zwischen der Vorlaufkammer und der Verzögerungskammer durch das gesteuerte Ventil blockiert wird.
System nach Anspruch 6, wobei, wenn das Steuerventil zu dem Entspannungsmodus bewegt wird, der zweite Verriegelungsstift zu der entriegelten Position bewegt wird.
System nach Anspruch 6, wobei, wenn der Nockenwellenversteller in der Zwischenphasen-Winkelposition ist, die Vorlaufentspannungsleitung und die Verzögerungsentspannungsleitung durch die Gehäuseanordnung blockiert sind.
System nach Anspruch 6, das ferner eine erste Verriegelungsstiftfeder zum Vorspannen des ersten Verriegelungsstifts zu der ersten Vertiefung umfasst, und eine zweite Verriegelungsstiftfeder zum Vorspannen des zweiten Verriegelungsstifts zu der zweiten Vertiefung in der Gehäuseanordnung.
System nach Anspruch 6, wobei der erste Verriegelungsstift und der zweite Verriegelungsstift in derselben Bohrung sind, und der erste Verriegelungsstift zu einer ersten Vertiefung vorgespannt ist, und der zweite Verriegelungsstift zu der zweiten Vertiefung durch eine einzige Verriegelungsstiftfeder vorgespannt ist.
System nach Anspruch 6, das ferner ein gesteuertes Ventil in der Rotoranordnung umfasst, das von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist, und die Vorlaufentspannungsleitung und die Verzögerungsentspannungsleitung, die mit der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer kommunizieren eingeschränkt oder blockiert sind, wenn die Rotoranordnung in oder nahe einer Zwischenphasen-Winkelposition ist, wobei, wenn das gesteuerte Ventil in der ersten Position ist, Fluid am Fließen durch das gesteuerte Ventil blockiert wird, und wobei, wenn das gesteuerte Ventil in einer zweiten Position ist, es Fluid erlaubt wird, zwischen die Vorlaufentspannungsleitung von der Vorlaufkammer und die Verzögerungsentspannungsleitung von der Verzögerungskammer durch das gesteuerte Ventil und eine gemeinsame Leitung zu fließen, so dass der Rotor zu einer Zwischenphasen-Winkelposition in Bezug auf das Gehäuse bewegt und dort gehalten wird.
Variables Nockenventilsteuersystem, das einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine aufweist, das eine Gehäuseanordnung mit einem Außenumfang zum Aufnehmen von Antriebskraft und eine Rotoranordnung aufweist, die koaxial innerhalb des Gehäuses zum Verbinden mit einer Nockenwelle liegt, die mehrere Schaufeln hat, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Kammer definieren, die durch eine Schaufel in eine Vorlaufkammer mit einer Vorlaufwand und eine Verzögerungskammer mit einer Verzögerungswand geteilt ist, wobei die Schaufel innerhalb der Kammer wirkt, um relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung zu verlagern, wenn Fluid zu der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer geliefert wird, wobei das System Folgendes umfasst: ein Steuerventil zum Lenken von Fluid von einem Fluideingang zu und von der Vorlaufkammer und der Verzögerungskammer durch eine Vorlaufleitung, eine Verzögerungsleitung, eine Versorgungsleitung, die mit dem Fluideingang gekuppelt ist, und mindestens eine Auslassleitung, und wobei das Steuerventil zwischen einem Entspannungsmodus und einem öldruckbetätigten Modus bewegbar ist, Folgendes umfassend: einen Vorlaufmodus, bei dem Fluid von dem Fluideingang zu der Vorlaufkammer geroutet wird, und Fluid von der Verzögerungskammer zu den Auslassleitungen geroutet wird, einen Verzögerungsmodus, bei dem Fluid von dem Fluideingang zu der Verzögerungskammer geroutet wird und Fluid von der Vorlaufkammer zu den Auslassleitungen geroutet wird, eine Halteposition, in der Fluid zu der Vorlaufkammer und der Verzögerungskammer geroutet wird, und einen Vorlaufverriegelungsmodus, bei dem die Schaufel neben der Verzögerungswand liegt, einen ersten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der erste Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts in eine erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die erste Vertiefung in Fluidverbindung mit der Versorgungsleitung ist, und einen zweiten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der zweite Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts in eine zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die zweite Vertiefung in Fluidverbindung mit der Verzögerungskammer ist, wobei, wenn das Steuerventil in dem Vorlaufverriegelungsmodus ist, Fluid zu der zweiten Vertiefung zu der Verzögerungskammer fließt und der zweite Verriegelungsstift in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird, und wobei, wenn das Steuerventil in dem Entspannungsmodus ist, das Steuerventil die mindestens eine Auslassleitung blockiert, wobei Fluid innerhalb der Vorlaufkammer und Verzögerungskammer zurückgehalten wird, und die Versorgungsleitung zu der ersten Vertiefung derart blockiert, dass der erste Verriegelungsstift in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird.
Variables Nockenventilsteuersystem, das einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine aufweist, die eine Gehäuseanordnung mit einem Außenumfang zum Aufnehmen von Antriebskraft und eine Rotoranordnung aufweist, die koaxial innerhalb des Gehäuses zum Verbinden mit einer Nockenwelle liegt, die mehrere Schaufeln hat, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Kammer definieren, die durch eine Schaufel in eine Vorlaufkammer mit einer Vorlaufwand und eine Verzögerungskammer mit einer Verzögerungswand geteilt ist, wobei die Schaufel innerhalb der Kammer wirkt, um relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung zu verlagern, wenn Fluid zu der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer geliefert wird, wobei das System Folgendes umfasst: ein Steuerventil zum Lenken von Fluid zu und von den Kammern durch eine Vorlaufleitung, eine Verzögerungsleitung, eine gemeinsame Leitung, eine Vorlaufentspannungsleitung und eine Verzögerungsentspannungsleitung, wobei das Steuerventil in eine erste Bohrung zu einem Vorlaufmodus, einer Halteposition, einem Verzögerungsmodus, einem Vorlaufverriegelungsmodus und einem Entspannungsmodus bewegbar ist, einen ersten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der erste Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts in eine erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die erste Vertiefung in Fluidverbindung mit einer Versorgungsleitung ist, die mit einem Fluideingang verbunden ist, und einen zweiten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der zweite Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts in eine zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die zweite Vertiefung in Fluidkommunikation mit einer anderen Leitung ist, die mit einem Fluideingang verbunden ist, wobei, wenn das Steuerventil zu dem Entspannungsmodus bewegt wird, die Vorlaufentspannungsleitung oder die Verzögerungsentspannungsleitung in Fluidverbindung mit der gemeinsamen Leitung ist, die Rotoranordnung zu der Zwischenphasen-Winkelposition in Bezug auf die Gehäuseanordnung bewegt wird, und der erste Verriegelungsstift in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird, und wobei, wenn das Steuerventil in dem Vorlaufverriegelungsmodus ist, in dem die Schaufel neben der Verzögerungswand liegt, Fluid zu der zweiten Vertiefung entleert wird und der zweite Verriegelungsstift in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird.
Variables Nockenventilsteuersystem, das einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine aufweist, die eine Gehäuseanordnung mit einem Außenumfang zum Aufnehmen von Antriebskraft und eine Rotoranordnung aufweist, die koaxial innerhalb des Gehäuses zum Verbinden mit einer Nockenwelle liegt, die mehrere Schaufeln hat, wobei die Gehäuseanordnung und die Rotoranordnung mindestens eine Kammer definieren, die durch eine Schaufel in eine Vorlaufkammer mit einer Vorlaufwand und eine Verzögerungskammer mit einer Verzögerungswand geteilt ist, wobei die Schaufel innerhalb der Kammer wirkt, um relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung zu verlagern, wenn Fluid zu der Vorlaufkammer oder der Verzögerungskammer geliefert wird, wobei das System Folgendes umfasst: ein Steuerventil zum Lenken von Fluid zu und von den Kammern durch eine Vorlaufleitung, eine Verzögerungsleitung, eine gemeinsame Leitung, wobei das Steuerventil in eine erste Bohrung zu einem Vorlaufmodus, einem Vorlaufverriegelungsmodus, einer Halteposition, einem Verzögerungsmodus und einem Verzögerungsverriegelungsmodus bewegbar ist, einen ersten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der erste Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des ersten Verriegelungsstifts in eine erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die erste Vertiefung in Fluidverbindung mit einer Versorgungsleitung ist, die mit einem Fluideingang verbunden ist, und einen zweiten Verriegelungsstift, der gleitbar in der Rotoranordnung liegt, wobei der zweite Verriegelungsstift innerhalb der Rotoranordnung von einer verriegelten Position, in der ein Endabschnitt des zweiten Verriegelungsstifts in eine zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, zu einer entriegelten Position, in der der Endabschnitt nicht in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, bewegbar ist, wobei die zweite Vertiefung in Fluidkommunikation mit einer anderen Leitung ist, die mit einem Fluideingang verbunden ist, wobei, wenn das Steuerventil in dem Verzögerungsverriegelungsmodus ist, in dem die Schaufel neben der Vorlaufwand liegt, Fluid zu der zweiten Vertiefung entleert wird und der zweite Verriegelungsstift in die zweite Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird, wobei, wenn das Steuerventil in dem Vorlaufverriegelungsmodus ist, in dem die Schaufel neben der Verzögerungswand liegt, Fluid zu der ersten Vertiefung entleert wird und der erste Verriegelungsstift in die erste Vertiefung der Gehäuseanordnung eingreift, wobei die relative Winkelposition der Gehäuseanordnung und der Rotoranordnung verriegelt wird.