DE112022001569T5

DE112022001569T5 - Rezirkulierendes hydraulikfluidsteuerventil

Info

Publication number: DE112022001569T5
Application number: DE112022001569.1T
Authority: DE
Inventors: Steven Burke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2024-01-04
Also published as: CN117043451A; US20220298933A1; WO2022197602A1; US11560813B2

Abstract

Es wird ein Hydraulikfluidsteuerventil (HFCV) (10) bereitgestellt, das dazu konfiguriert ist, ein Hydraulikfluid, das aus einer ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) austritt, zu einer zweiten hydraulischen Betätigungskammer (11 0B) rückzuführen. Das HFCV (10) umfasst einen selektiv bewegbaren Schieber (40), der einen äußeren Ring hat, der dazu konfiguriert ist, das austretende Hydraulikfluid aufzunehmen und entweder zu einem Sumpf oder zu einer von erster oder zweiter hydraulischer Betätigungskammer (110A, 11 0B) oder zu beiden zuzuführen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 18. März 2021 eingereichten vollständigen US-Anmeldung Nr. 17/205,434 , deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Hydraulikfluidsteuerventil, das auf eine hydraulisch betätigte Komponente oder ein hydraulisch betätigtes System angewendet werden kann, einschließlich eines Nockenwellenverstellers für einen Verbrennungsmotor (IC-Motor).
HINTERGRUND
Ein Hydraulikfluidsteuerventil kann die Zufuhr von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid zu einer hydraulisch betätigten Komponente, etwa einem Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors, verwalten. Druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid wird in einem Verbrennungsmotor von einer Hydraulikfluidpumpe bereitgestellt, die mit einem Hydraulikfluidbehälter oder -sumpf fluidtechnisch verbunden ist. Die Größe und somit der Leistungsbedarf der Hydraulikfluidpumpe hängt von einem Gesamtvolumen an druckbeaufschlagtem Fluid ab, das von dem Verbrennungsmotor und seinen assoziierten Hydraulikfluidsystemen angefordert oder verbraucht wird. Dieses angeforderte oder verbrauchte Hydraulikfluid kann reduziert werden, indem mindestens ein Teil des Hydraulikfluids, das typischerweise in den Behälter oder den Sumpf zurückgeführt wird, nachdem es für Betätigungszwecke innerhalb einer hydraulisch betätigten Komponente verwendet wurde, rezirkuliert und wiederverwendet wird.
KURZDARSTELLUNG
Es wird eine beispielhafte Ausführungsform eines Hydraulikfluidsteuerventils, das ein Gehäuse und einen Schieber umfasst, bereitgestellt. Das Gehäuse hat einen ersten Fluidanschluss, der konfiguriert ist, mit einer ersten hydraulischen Betätigungskammer fluidtechnisch verbunden zu sein; und einen zweiten Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einer zweiten hydraulischen Betätigungskammer fluidtechnisch verbunden zu sein. Die erste und zweite hydraulische Betätigungskammer sind dazu konfiguriert, Hydraulikfluid aufzunehmen und abzulassen. Der Schieber ist in einer Bohrung des Gehäuses angeordnet. Der Schieber hat eine erste Öffnung, eine zweite Öffnung, eine dritte Öffnung, einen äußeren Ring und eine innere Fluidkammer. Die erste Öffnung kann an einem Betätigungsende des Schiebers angeordnet sein, und die dritte Öffnung ist an einem Federende des Schiebers angeordnet. Die erste Öffnung kann dazu konfiguriert sein, Hydraulikfluid von einer druckbeaufschlagten Hydraulikfluidquelle aufzunehmen. Die innere Fluidkammer ist derart konfiguriert, dass Hydraulikfluid von der ersten Öffnung zur zweiten Öffnung und von der ersten Öffnung zur dritten Öffnung fließen kann. Die Innenkammer ist dazu konfiguriert, in der ersten und der zweiten axialen Position des Schiebers kontinuierlich jede der drei Öffnungen miteinander fluidtechnisch zu verbinden. In Längsrichtung des Schiebers ist die zweite Öffnung zwischen der ersten und der dritten Öffnung, der äußere Ring zwischen der zweiten und der dritten Öffnung angeordnet und erstreckt sich die innere Fluidkammer von der ersten Öffnung bis zur dritten Öffnung.
In einer ersten axialen Position des Schiebers ist die erste Öffnung dazu konfiguriert, Hydraulikfluid zur ersten hydraulischen Betätigungskammer zuzuführen. In der ersten axialen Position ist der äußere Ring dazu konfiguriert, Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer aufzunehmen und mindestens einen Teil des Hydraulikfluids von der zweiten hydraulischen Betätigungskammer zur ersten hydraulischen Betätigungskammer zuzuführen. In der ersten axialen Position ist der äußere Ring dazu konfiguriert, einen verbleibenden Teil des Hydraulikfluids von der zweiten hydraulischen Betätigungskammer zu einer Ablassöffnung zuzuführen, die innerhalb des Hydraulikfluidsteuerventils angeordnet ist.
In einer zweiten axialen Position des Schiebers ist die dritte Öffnung dazu konfiguriert, Hydraulikfluid zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer zuzuführen. In der zweiten axialen Position ist der äußere Ring dazu konfiguriert, Hydraulikfluid aus der ersten hydraulischen Betätigungskammer aufzunehmen und mindestens einen Teil des Hydraulikfluids von der ersten hydraulischen Betätigungskammer zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer zuzuführen. In der zweiten axialen Position des Schiebers ist der äußere Ring dazu konfiguriert, einen verbleibenden Teil des Hydraulikfluids von der ersten hydraulischen Betätigungskammer zu einer Ablassöffnung zuzuführen, die innerhalb des Hydraulikfluidsteuerventils angeordnet ist. Die Ablassöffnung kann mit einem axialen Ende des Hydraulikfluidsteuerventils fluidtechnisch verbunden sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Hydraulikfluidsteuerventil ein Einwegventil, das zwischen dem Schieber und einer Innenoberfläche der Bohrung des Gehäuses angeordnet ist. Das Einwegventil kann dazu konfiguriert sein: i) zu ermöglichen, dass Hydraulikfluid vom äußeren Ring zur ersten und zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer fließt, und ii) zu verhindern, dass Hydraulikfluid von der ersten und der zweiten hydraulischen Betätigungskammer zum äußeren Ring fließt. Das Einwegventil kann sich radial nach außen öffnen, um den Fluss des Hydraulikfluids vom äußeren Ring zur ersten und zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer zu ermöglichen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Steuerventil des Hydraulikfluidsteuerventils eine stationäre Hydraulikhülse, die radial zwischen dem Schieber und dem Gehäuse angeordnet ist, und ist das Einwegventil auf der stationären Hydraulikhülse angeordnet. Die stationäre Hydraulikhülse kann umfassen: mindestens eine erste Fluidöffnung, die kontinuierlich mit der ersten Öffnung fluidtechnisch verbunden ist; mindestens eine zweite Fluidöffnung, die dazu konfiguriert ist, wahlweise mit der zweiten Öffnung oder dem äußeren Ring fluidtechnisch verbunden zu sein; mindestens eine dritte Fluidöffnung, die dazu konfiguriert ist, wahlweise mit der dritten Öffnung oder dem äußeren Ring fluidtechnisch verbunden zu sein; und mindestens eine vierte Fluidöffnung, die dazu konfiguriert ist, kontinuierlich mit dem äußeren Ring fluidtechnisch verbunden zu sein. Die mindestens eine vierte Fluidöffnung kann dazu konfiguriert sein, sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten hydraulischen Betätigungskammer fluidtechnisch verbunden zu sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen dritten Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, den Schieber mit einer druckbeaufschlagten Hydraulikfluidquelle fluidtechnisch zu verbinden.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen vierten Fluidanschluss, der als Ablassanschluss konfiguriert ist, und ist der vierte Fluidanschluss in einer Längsrichtung des Hydraulikfluidsteuerventils zwischen dem dritten Fluidanschluss und einem Magneten des Hydraulikfluidsteuerventils angeordnet. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der äußere Ring in einem ersten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer dazu konfiguriert: i) eine erste Menge Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer aufzunehmen und ii) einen ersten Anteil der ersten Menge zur ersten hydraulischen Betätigungskammer zuzuführen; und in einem zweiten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer, der sich vom ersten Druckzustand unterscheidet, ist der äußere Ring dazu konfiguriert: i) die erste Menge Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer aufzunehmen und ii) einen zweiten Anteil der ersten Menge zur ersten hydraulischen Betätigungskammer zuzuführen, wobei der zweite Anteil größer ist als der erste Anteil.
In einer beispielhaften Ausführungsform führt der äußere Ring im ersten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer einen dritten Anteil der ersten Menge an eine Ablassöffnung des Hydraulikfluidsteuerventils zu; und im zweiten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer führt der äußere Ring einen vierten Anteil der ersten Menge an die Ablassöffnung des Hydraulikfluidsteuerventils zu, wobei der vierte Anteil kleiner ist als der dritte Anteil.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Hydraulikfluidsteuerventils, das dazu konfiguriert ist, als einzelne Einheit an einem Verbrennungsmotor angebracht zu werden, ist mit einer Spule, einem Anker, einem am Anker angebrachten Druckstift, einem Gehäuse und einem durch den Druckstift betätigten Schieber versehen. Der Anker ist von der Spule umgeben und dazu konfiguriert, durch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld betätigt zu werden. Der Schieber umfasst einen ersten Außensteg, einen zweiten Außensteg und einen äußeren Ring, der durch den ersten und den zweiten Außensteg gebildet wird. Der äußere Ring ist dazu konfiguriert: i) Hydraulikfluid von einer der ersten oder der zweiten hydraulischen Betätigungskammer zu einer verbleibenden der ersten oder der zweiten hydraulischen Betätigungskammer zurückzuführen; und ii) Hydraulikfluid zu einem Ablasskanal des Hydraulikfluidsteuerventils zu leiten. Der Schieber umfasst eine innere Fluidkammer mit einer radialen Außenwand, die eine erste Öffnung, eine zweite Öffnung und eine dritte Öffnung umfasst. Die innere Fluidkammer ist dazu konfiguriert, die erste, die zweite und die dritte Öffnung kontinuierlich miteinander fluidtechnisch zu verbinden. Der erste und der zweite Außensteg, die radiale Außenwand und die erste, die zweite und die dritte Öffnung sind alle einstückig mit dem Schieber gebildet.
In einer beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich der Ablasskanal axial zu einem Federende des Schiebers und tritt durch ein axial offenes Ende des Hydraulikfluidsteuerventils aus.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten und andere Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsformen und die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden unter Bezugnahme auf die folgenden Beschreibungen mehrerer beispielhafter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich und besser verständlich. Es folgt nun eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Hydraulikfluidsteuerventils (HFCV).
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenverstellers, der mit einer Nockenwelle verbunden ist und zusammen mit dem HFCV aus 1 verwendet werden kann.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Nockenwellenverstellers aus 2 ohne Endabdeckungen, um mehrere hydraulische Betätigungskammern zu zeigen.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors und eines Stators des Nockenwellenverstellers der 1.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des HFCV aus 1 einschließlich eines Magneten, eines Ventilgehäuses, eines Schiebers und einer Hydraulikhülse mit Einwegventilen.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Ventilgehäuses der 4.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Schiebers der 4.
7A ist eine perspektivische Ansicht der Hydraulikhülse der 4 ohne installiertes Einwegventil.
7B ist eine perspektivische Ansicht der Hydraulikhülse der 4 mit dem installierten Einwegventil.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer zweiteiligen Hydraulikhülse, die durch einen Mehrkomponentenspritzgussprozess oder einen Umspritzprozess hergestellt wurde.
9A ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im stromlosen Zustand und der Schieber in einer ausgefahrenen Position befindet.
9B ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV in einem ersten erregten Zustand und der Schieber in einer mittleren Position befindet.
9C ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV in einem zweiten erregten Zustand und der Schieber in einer vollständig verschobenen Position befindet.
10A ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im stromlosen Zustand und der Schieber in der ausgefahrenen Position befindet.
10B ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im ersten erregten Zustand und der Schieber in der mittleren Position befindet.
10C ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im zweiten erregten Zustand und der Schieber in der vollständig verschobenen Position befindet.
11A ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im stromlosen Zustand und der Schieber in der ausgefahrenen Position befindet.
11 B ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im ersten erregten Zustand und der Schieber in der mittleren Position befindet.
11C ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV im zweiten erregten Zustand und der Schieber in der vollständig verschobenen Position befindet.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Begriffe „innen“, „außen“, „nach innen“ und „nach außen“ beziehen sich auf Richtungen zu und von den Teilen, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird. Axial bezieht sich auf Richtungen entlang einer diametralen Mittelachse oder einer Rotationsachse. Radial verweist auf Richtungen, die zu der Mittelachse senkrecht sind. Die Wörter „links“, „rechts“, „hinauf“, „aufwärts“, „oberhalb“, „hinunter“, „abwärts“ und „unterhalb“ bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Terminologie beinhaltet die oben speziell erwähnten Begriffe, Ableitungen davon und Wörter mit ähnlicher Bedeutung.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Hydraulikfluidsteuerventils 10 (HFCV).
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenverstellers 100, der an einer Nockenwelle 150 derart befestigt ist, dass der Nockenwellenversteller 100 durch das HFCV 10 aus 1 gesteuert wird, um die Nockenwelle 150 relativ zu einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors (IC) zu verstellen.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors 102 und eines Stators 104 des Nockenwellenverstellers 100.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des HFCV 10 der 1 einschließlich einer Magnetbaugruppe 12, eines Ventilgehäuses 20, eines Schiebers 40 und einer Hydraulikhülse 60 mit einem ersten und einem zweiten Einwegventil 87A, 87B.
5 ist eine perspektivische Ansicht des Ventilgehäuses 20 der 4.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Schiebers 40 der 4.
7A ist eine perspektivische Ansicht der Hydraulikhülse 60 der 4 ohne installiertes erstes und zweites Einwegventil 87A, 87B. 7B ist eine perspektivische Ansicht der Hydraulikhülse 60 der 4 mit installiertem erstem und zweitem Einwegventil 87A, 87B.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer zweiteiligen Hydraulikhülse, die durch einen Mehrkomponentenspritzgussprozess oder einen Umspritzprozess hergestellt wurde.
9A ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 in einem stromlosen Zustand und der Schieber 40 in einer ausgefahrenen Position befindet. 9B ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 in einem ersten erregten Zustand und der Schieber 40 in einer mittleren Position befindet. 9C ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 in einem zweiten erregten Zustand und der Schieber 40 in einer vollständig verschobenen Position befindet.
10A ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 im stromlosen Zustand und der Schieber 40 in der ausgefahrenen Position befindet. 10B ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 im ersten erregten Zustand und sich der Schieber 40 in der mittleren Position befindet. 10C ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 im zweiten erregten Zustand und der Schieber 40 in der vollständig verschobenen Position befindet.
11A ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 im stromlosen Zustand und der Schieber 40 in der ausgefahrenen Position befindet. 11 B ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 im ersten erregten Zustand und der Schieber 40 sich in der mittleren Position befindet. 11C ist eine Querschnittsansicht aus 1, wenn sich das HFCV 10 im zweiten erregten Zustand und der Schieber 40 in der vollständig verschobenen Position befindet. Die folgende Erörterung sollte mit Blick auf die 1 bis 11C gelesen werden.
Der Nockenwellenversteller 100 wird durch druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid F hydraulisch betätigt, das von dem HFCV 10 derart gesteuert wird, dass es den Rotor 102 entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn um eine Drehachse 106 in Bezug auf den Stator 104 über Betätigungskammern 108 dreht. Die hydraulischen Betätigungskammern 108 werden durch nach außen ragende Flügel 103 des Rotors 102 und nach innen ragende Nasen 105 des Stators 104 gebildet. Da der Rotor 102 mit der Nockenwelle 150 verbunden ist, kann eine Drehung des Rotors 102 in Bezug auf den Stator 104 im Uhrzeigersinn CW und gegen den Uhrzeigersinn CCW ein Motorventilereignis in Bezug auf einen Viertaktzyklus eines IC-Motors vorlaufen lassen bzw. verzögern. Eine Drehung des Rotors 102 in Bezug auf den Stator 104 im Uhrzeigersinn kann wie folgt erreicht werden: 1). Druckbeaufschlagung der ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A über einen ersten Hydraulikfluidtunnel 112A, der in dem Rotor 102 angeordnet ist; und 2). Druckentlastung der zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B über einen zweiten Hydraulikfluidtunnel 112B, der in dem Rotor 102 angeordnet ist, der die zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B über das HFCV 10 mit einem Ablasskanal verbunden ist, der das Hydraulikfluid zum „Tank“ oder zu einem Sumpf zurückführt.
Analog dazu kann eine Drehung des Rotors 102 in Bezug auf den Stator 104 gegen den Uhrzeigersinn wie folgt erreicht werden: 1). Druckbeaufschlagung der zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B über den zweiten Hydraulikfluidtunnel 112B, der in dem Rotor 102 angeordnet ist; und 2). Druckentlastung der ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A über den ersten Hydraulikfluidtunnel 112A, der die ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A über das HFCV 10 mit dem Tank verbindet.
Die vorstehenden Druckbeaufschlagungs- und Druckentlastungsvorgänge der ersten und der zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110A, 110B können durch das HFCV 10 bewerkstelligt werden. Das HFCV 10 ist mit einer Hydraulikfluiddruckquelle 35, etwa einer Ölpumpe, fluidtechnisch verbunden und kann über Anschlüsse 14 elektronisch mit einer Steuerung 99, etwa einer Motorsteuereinheit (ECU), kommunizieren, um den Nockenwellenversteller 100 zu steuern. Obwohl das HFCV 10 als den Nockenwellenversteller 100 steuernd beschrieben wird, könnte jeder Phaseneinstellmechanismus, etwa jener, der für ein System mit variablem Verdichtungsverhältnis verwendet wird, ohne darauf beschränkt zu sein, durch das HFCV 10 gesteuert werden.
Das HFCV 10 umfasst die Magnetbaugruppe 12, das Ventilgehäuse 20, den Schieber 40, eine Vorspannfeder 56, die Hydraulikhülse 60 und einen Haltering 84.
Die Magnetbaugruppe 12 umfasst einen elektrischen Steckverbinder 13, eine Spule 15, einen Anker 16, einen ersten Pol 17, einen Druckstift 18 und eine Montageplatte 19. Der elektrische Steckverbinder 13 umfasst zwei Anschlüsse 14, die dazu konfiguriert sind, die elektronische Kommunikation mit der Steuerung (ECU) 99 zu erleichtern. Die Montageplatte 19 ist zusammen mit der Magnetbaugruppe 12 in 4 dargestellt, sie könnte jedoch auch Teil einer anderen Unterbaugruppe des HFCV 10 oder lediglich eine eigenständige Komponente sein. Der Druckstift 18 ist starr am Anker 16 montiert, sodass sich der Druckstift 18 im Einklang mit dem Anker 16 bewegt. Das HFCV 10 kann als pulsweitenmoduliertes Proportionalventil beschrieben werden, das üblicherweise für Nockenwellenverstelleranwendungen verwendet wird.
Das Ventilgehäuse 20 umfasst einen Körper 25 und einen zweiten Pol 26, der sich von einem Aktorende 32 des Körpers 25 in einen Teil der Spule 15 erstreckt. Der Körper 25 hat eine erste Anordnung von Anschlüssen 90A, die einen Versorgungsfluidanschluss 22, einen ersten Fluidanschluss 23 und einen zweiten Fluidanschluss 24 umfasst. Der Körper 25 hat außerdem eine zweite Anordnung von Anschlüssen 91A, die einen Ablassfluidanschluss 21', einen Versorgungsfluidanschluss 22', einen ersten Fluidanschluss 23' und einen zweiten Fluidanschluss 24' umfasst. Jede von erster und zweiter Anordnung von Anschlüssen 90A, 91A hat eine duplizierte Anordnung von Anschlüssen 90B, 91B, die um 180 Grad gegenüber der ersten und der zweiten Anordnung von Anschlüssen 90A, 91A angeordnet ist. 5 zeigt am besten die erste und zweite Anordnung von Anschlüssen 90A, 91A parametrisch. Der obere Teil der Querschnittsansichten der 9A bis 9C zeigt die erste Anordnung von Anschlüssen 90A, und der untere Teil der Querschnittsansichten der 9A bis 9C zeigt die duplizierte erste Anordnung von Anschlüssen 90B. Desgleichen zeigt der obere Teil der Querschnittsansichten der 10A bis 10C die zweite Anordnung von Anschlüssen 91A und der untere Teil der Querschnittsansichten der 10A bis 10C die duplizierte zweite Anordnung von Anschlüssen 91B. Innerhalb der Figuren sind die Elementnummern der duplizierten ersten und zweiten Anordnung von Anschlüssen 90B, 91 B identisch mit den Elementnummern der ersten und der zweiten Anordnung von Anschlüssen 90A, 91A.
Eine erste Bohrung 28 des Ventilgehäuses 20 erstreckt sich derart durch den Körper 25, dass sie jeden radial angeordneten Versorgungsfluidanschluss 22, jeden ersten Fluidanschluss 23 und jeden zweiten Fluidanschluss 24 schneidet und sich damit verbindet. Eine zweite Bohrung 29, die direkt mit der ersten Bohrung 28 verbunden ist, erstreckt sich durch den zweiten Pol 26. Der Druckstift 18 bewegt sich in Längsrichtung innerhalb der zweiten Bohrung 29, um den Schieber 40 zu betätigen. Ein verdrehsicherer Hohlraum 30 befindet sich an einem Halteende 31 der ersten Bohrung 28 und ist dazu konfiguriert, einen Vorsprung der Hydraulikhülse 60 aufzunehmen, um die Hydraulikhülse 60 relativ zum Ventilgehäuse 20 auszurichten. Die Hydraulikhülse 60 wird durch den Haltering 84 innerhalb der ersten Bohrung 28 des Ventilgehäuses 20 in einer stationären Position gehalten.
Der Schieber 40 des HFCV 10 wird durch eine Kraft Fb der Vorspannfeder 56 in Richtung der Magnetbaugruppe 12 oder eines Aktorendes 11 des HFCV 10 vorgespannt. Die pulsweitenmodulierte Magnetbaugruppe 12 kann eine Kraft F1 auf einen Druckstiftaufnahmesteg 47 ausüben, der an einem Aktorende 48 des Schiebers 40 angeordnet ist, um eine Vorspannkraft Fb der Vorspannfeder 56 zu überwinden und den Schieber 40 selektiv in eine gewünschte Längsposition zu bewegen, etwa jene, die die 9B und 9C zeigen. Andere Formen von Aktoren oder Magnetbaugruppen zum Bewegen des Schiebers 40 sind ebenfalls möglich. Eine Position des Schiebers 40 innerhalb des HFCV 10 wird durch die Steuerung 99 gesteuert, die einen Arbeitszyklus der Magnetbaugruppe 12 steuern kann.
Das HFCV 10 könnte innerhalb des Nockenwellenverstellers 100 angeordnet sein; beispielsweise könnte das HFCV 10 als zentrales Befestigungselement konfiguriert sein, das den Nockenwellenversteller 100 an der Nockenwelle 150 befestigt. Das HFCV 10 könnte auch an einer entfernten Stelle innerhalb des Verbrennungsmotors außerhalb der Grenzen des Nockenwellenverstellers 100 angeordnet sein. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen und Funktionsstrategien können auch für andere HFCV-Anwendungen, die in dieser Offenbarung nicht beschrieben sind, gelten.
Unter Bezugnahme auf die 9A und 9C sind im Hinblick auf 3 unterschiedliche Längspositionen des Schiebers 40 dargestellt, in denen druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid selektiv entweder zu der ersten oder zu der zweiten hydraulischen Betätigungskammer 110A, 110B des Nockenwellenverstellers 100 zugeführt wird, und zwar über: i) den ersten und den zweiten Fluidtunnel 112A, 112B, die innerhalb des Rotors 102 angeordnet sind; ii) den ersten und den zweiten Fluidanschluss 23, 24, die auf dem Ventilgehäuse 20 angeordnet sind; und iii) die Einlasshydraulikfluidpfade A, A1 des HFCV 10.
Eine Betätigung des Rotors 102 in Bezug auf den Stator 104 im Uhrzeigersinn CW erfordert eine Druckbeaufschlagung der ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A über den ersten Hydraulikfluidtunnel 112A und eine Druckentlastung der zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B über den zweiten Hydraulikfluidtunnel 112B. Nockenwellendrehmomente, die gelegentlich als „Torsionsmomente“ bezeichnet werden, wirken auf die Nockenwelle 150 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn und sind eine Folge von Ventiltriebreaktionskräften, die auf eine Öffnungsflanke und eine Schließflanke eines sich drehenden Nockenwellennockens wirken. Unter der Annahme einer sich im Uhrzeigersinn drehenden Nockenwelle 150, kann eine Öffnungsflanke eines Nockenwellennockens ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn CCW auf der Nockenwelle und dem Nockenwellenversteller aufgrund von Ventiltriebreaktionskräften verursachen; des Weiteren kann eine Schließflanke eines Nockenwellennockens aufgrund von Ventiltriebreaktionskräften ein Drehmoment im Uhrzeigersinn verursachen.
Im Fall eines Drehmoments gegen den Uhrzeigersinn CCW ist es möglich, dass dieses Drehmoment eine Kraft eines druckbeaufschlagten Fluids F, die auf eine Leitschaufel (oder Leitschaufeln) des Rotors 102 wirkt, der den Rotor 102 in einer Richtung im Uhrzeigersinn CW relativ zu dem Stator 104 betätigt, überwinden kann. In einem solchen Fall kann Hydraulikfluid F aus den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A herausgedrückt werden. Der Nocken der Nockenwelle 150 dreht sich weiter, bis er seinen Scheitel (Spitzenhub) erreicht, und dann bewirkt der Eingriff der Schließflanke des Nockens mit dem Ventiltrieb, dass ein Drehmoment im Uhrzeigersinn CW auf den Nockenwellennocken wirkt. Ein Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn CCW, gefolgt von einem Drehmoment im Uhrzeigersinn CW kann einen Unterdruck in den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A induzieren, wodurch mehr Öl angefordert wird, um die ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A zu füllen. Diese Offenbarung beschreibt in den folgenden Absätzen ein rezirkulierendes HFCV, das nicht nur die Reaktionsfähigkeit eines HFCV auf solche Torsionsmomente und resultierende Unterdrücke erhöhen kann, sondern auch den Verbrauch eines druckbeaufschlagten Hydraulikfluids eines Nockenwellenverstellers reduzieren kann. Dieses Betriebsprinzip wird erreicht, indem ein Teil des Hydraulikfluids, das aus einer Gruppe hydraulischer Betätigungskammern austritt, zu Nachfüllzwecken zu der anderen Gruppe hydraulischer Betätigungskammern geleitet wird.
Der Schieber 40 umfasst in aufeinanderfolgender Längsreihenfolge: ein Federende 41, einen ersten Steg 42, einen zweiten Steg 43, einen dritten Steg 44, einen vierten Steg 45, einen fünften Steg 46 und den Druckstiftaufnahmesteg 47 am Aktorende 48. Der erste und der zweite Steg 42, 43 bilden ein erstes Segment des Schiebers 40, das einen ersten äußeren Ring 49 definiert; der zweite und der dritte Steg 43, 44 bilden ein zweites Segment, das einen zweiten äußeren Ring 50 definiert; der dritte und der vierte Steg 44, 45 bilden ein drittes Segment, das einen dritten äußeren Ring 51 definiert; und der vierte und der fünfte Steg 45, 46 bilden ein viertes Segment, das vierten äußeren Ring 52 definiert. Der Schieber 40 umfasst ferner: erste Durchgangslöcher 53A, die zwischen dem ersten und dem zweiten Steg 42, 43 innerhalb des ersten äußeren Rings 49 angeordnet sind; zweite Durchgangslöcher 53B, die zwischen dem zweiten und dem dritten Steg 43, 44 innerhalb des zweiten äußeren Rings 50 angeordnet sind; dritte Durchgangslöcher 53C, die zwischen dem dritten und dem vierten Steg 44, 45 innerhalb des dritten äußeren Rings 51 angeordnet sind. Der Schieber 40 ist an dem Aktorende 48 geschlossen und an dem Federende 41 offen.
Der Schieber 40 hat eine Längsbohrung 54, die eine radiale Innenoberfläche 55 hat, und bildet gemeinsam mit einem Kolben 57, der innerhalb des Federendes 41 des Schiebers 40 angeordnet ist, eine innere Fluidkammer 58. Der Kolben 57 und die radiale Innenoberfläche 55 definieren außerdem einen ringförmigen Hohlraum 59, der die Vorspannfeder 56 aufnimmt. Andere Anordnungen des Schiebers 40, die den Kolben 57 nicht umfassen, sind ebenfalls möglich. Es lässt sich anmerken, dass die innere Fluidkammer 58 das erste, das zweite und das dritte Durchgangsloch 53A bis 53C derart umfasst, dass das erste, das zweite, und das dritte Durchgangsloch 53A bis 53C mit der inneren Fluidkammer 58 fluidtechnisch verbunden sind. Des Weiteren können das erste, das zweite und das dritte Durchgangsloch 53A bis 53C allesamt über die innere Fluidkammer 58 kontinuierlich miteinander fluidtechnisch verbunden sein. Das heißt, dass unabhängig von der Position des Schiebers eine kontinuierliche fluidtechnische Verbindung zwischen jedem der drei Durchgangslöcher 53A bis 53C und einem oder allen der verbleibenden zwei Durchgangslöcher bestehen kann, wie dies die Figuren zeigen.
Im Sinne der Erörterung dieser Offenbarung sind zwei aneinandergrenzende Fluidkanäle, die über ein Einwegfluidventil miteinander verbunden sind, „fluidtechnisch verbunden“, aber nicht „kontinuierlich fluidtechnisch verbunden“, da es definierte Fluiddruckbedingungen gibt, die keinen Fluidfluss von einem Hydraulikfluidtunnel zu dem anderen ergeben. Der Schieber 40 und seine fünf Stege 41 bis 46, die vier äußeren Ringe 49 bis 52, der Druckstiftaufnahmesteg 47 und das erste, das zweite und das dritte Durchgangsloch 53A bis 53C sind einstückig gebildet.
Im Sinne der Erörterung dieser Offenbarung ist die innere Fluidkammer 58 durch einen Hohlraum, eine Höhlung oder einen Leerraum definiert, der ein Hydraulikfluidvolumen, insbesondere Hydraulikfluid, das zu oder von den hydraulischen Betätigungskammern 108 geleitet wird, direkt berührt und unterbringt. Die innere Fluidkammer 58 kann derart kontinuierlich ohne Unterbrechung (oder kontinuierlich offen) sein, dass ihre gesamte Länge L Hydraulikfluid direkt berührt; anders ausgedrückt kann die innere Fluidkammer 58 vom ersten Durchgangsloch 53A bis zum dritten Durchgangsloch 53C derart kontinuierlich sein, dass Hydraulikfluid kontinuierlich innerhalb der inneren Fluidkammer 58 vom ersten Durchgangsloch 53A bis zum dritten Durchgangsloch 53C ohne Unterbrechung fließen und darin eingehaust sein kann. Die innere Fluidkammer 58 kann als eine Bohrung geformt sein, wie in den Figuren gezeigt, oder kann jede andere geeignete Form haben, um Hydraulikfluid aufzunehmen und es zu berühren. Wie in den Figuren gezeigt, sind zusätzliche Komponenten des HFCV 10 nicht innerhalb der inneren Fluidkammer 58 installiert oder angeordnet, jedoch könnte eine solche Einrichtung möglich sein.
Wie 9B zeigt, kann eine Querschnittsfläche der inneren Fluidkammer 58 an jeder Längsposition X innerhalb der Länge L der inneren Fluidkammer 58 berechnet werden, indem ein Quadrat eines Radius Rx mit Pi (3,14159) multipliziert wird. Der Radius Rx erstreckt sich von der Mittelachse 85 des HFCV 10, die auch als dessen Betätigungsachse beschrieben werden kann, zu der radialen Innenoberfläche 55 der Bohrung 54, die die innere Fluidkammer 58 definiert. Der in den Figuren gezeigte Radius der Bohrung 54 ist konstant, jedoch könnte die Bohrung über ihre gesamte Länge unterschiedliche Radien haben. Trotzdem könnte die Querschnittsfläche der inneren Fluidkammer 58 immer noch von ((pi) × Rx²) definiert werden. Zusätzlich dazu, dass sie kontinuierlich in einer Längsrichtung vom ersten Durchgangsloch 53A bis zum dritten Durchgangsloch 53C offen ist, könnte auch angemerkt werden, dass die innere Fluidkammer 58 in radialer Richtung von der Mittelachse 85 bis zur radialen Innenoberfläche 55 kontinuierlich offen ist. Eine Schnittebene, die zu der Mittelachse 85 quer angeordnet ist und die innere Fluidkammer 58 durchschneidet, schneidet von der radialen Innenoberfläche 55 bis zur Mittelachse 85 durch keinerlei Material (Stahl, Kunststoff usw.). Daher kann das Volumen der inneren Fluidkammer 58 durch Multiplizieren einer Querschnittsfläche mit ihrer Länge L bestimmt werden.
Der Schieber 40 ist innerhalb einer Bohrung 61 oder einer Höhlung der Hydraulikhülse 60 angeordnet. Die Hydraulikhülse 60 ist innerhalb einer Bohrung 28 des Ventilgehäuses 20 angeordnet. Der erste, der zweite, der dritte, der vierte und der fünfte Steg 42 bis 46 des Schiebers 40 greifen in eine radiale Innenoberfläche 62 der Bohrung 61 der Hydraulikhülse 60 ein und werden verschiebbar auf abdichtende Weise von dieser geführt. Die Hydraulikhülse 40 hat ein offenes Betätigungsende 63 und ein geschlossenes Halteende 64. Das geschlossene Halteende 64 bildet ein axiales Widerlager 65 für die Vorspannfeder 56 und umfasst Austrittsanschlüsse 66 für den Austritt von Hydraulikfluid aus dem HFCV 10. Die Austrittsanschlüsse 66 sind fluidtechnisch verbunden mit einem zweiten Ablasshydraullikfluidpfad T2, der später in dieser Offenbarung beschrieben wird.
Die Hydraulikhülse 60 kann als einzelnes Teil oder als zweiteilige Hydraulikhülse hergestellt werden, die entweder durch einen Mehrkomponentenspritzgussprozess oder durch einen Umspritzprozess hergestellt wurde. Es sind auch andere Prozesse oder Ausführungen möglich, die die Funktion der hier beschriebenen Hydraulikhülse 60 erfüllen. 7A zeigt die Hydraulikhülse 60 ohne installiertes erstes und zweites Einwegventil 87A, 87B, und 7B zeigt die Hydraulikhülse 60 mit installiertem erstem und zweitem Einwegventil 87A, 87B. 8 zeigt eine Hydraulikhülse 60A als zweiteilige Konstruktion, die eine Innenhülse 67 und eine Umspritzung 68 umfasst. Die Innenhülse 67 kann aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein, und die Umspritzung 68 kann aus Kunststoff, einem Elastomer oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein. Eine Innenhülse 67 aus Metall kann durch Ziehen, Extrudieren oder einen anderen geeigneten Herstellungsprozess hergestellt werden.
Die Hydraulikhülse 60 hat eine erste Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A und eine zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A. Die erste Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A ist mit der ersten Anordnung von Anschlüssen 90A am Ventilgehäuse 20 ausgerichtet und kontinuierlich damit fluidtechnisch verbunden. Die zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A ist mit der zweiten Anordnung von Anschlüssen 91A am Ventilgehäuse 20 ausgerichtet und kontinuierlich damit fluidtechnisch verbunden. Die erste Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A umfasst eine Versorgungsdurchgangsöffnung 70, eine erste Durchgangsöffnung 71 und eine zweite Durchgangsöffnung 72.
Die zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A umfasst eine Ablassdurchgangsöffnung 73', eine Versorgungsdurchgangsöffnung 70', eine erste Durchgangsöffnung 71', ein erstes Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74', ein zweites Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 75' und eine zweite Durchgangsöffnung 72'. Ein erstes Einwegventil 87A deckt das erste Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74' ab, und ein zweites Einwegventil 87B deckt das zweite Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 75' ab. Das erste und das zweite Einwegventil 87A, 87B biegen sich radial nach außen, um: i) einen radial nach außen gerichteten Fluss von Hydraulikfluid vom ersten bzw. zweiten Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74', 75' zu dem entsprechenden ersten bzw. zweiten Fluidanschluss 23', 24' des Ventilgehäuses 20 zu ermöglichen und ii) einen radial nach innen gerichteten Fluss von Hydraulikfluid vom ersten bzw. zweiten Fluidanschluss 23', 24' zum entsprechenden ersten bzw. zweiten Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74', 75' zu verhindern. Jede dieser Flussinstanzen wird später in dieser Offenbarung ausführlicher beschrieben.
Innerhalb der zweiten Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A öffnen sich die erste Durchgangsöffnung 71' und das erste Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74' beide in eine erste Fluidöffnung 76', die radial außerhalb der ersten Durchgangsöffnung 71' und des ersten Paares Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74' angeordnet ist. Die erste Fluidöffnung 76' überlappt sich mit dem ersten Fluidanschluss 23', und da die Hydraulikhülse 60 in einer relativen Position zum Ventilgehäuse 20 fixiert ist, ist die erste Fluidöffnung 76' kontinuierlich mit dem ersten Fluidanschluss 23' des Ventilgehäuses 20 fluidtechnisch verbunden. Auch innerhalb der zweiten Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A öffnen sich die zweite Durchgangsöffnung 72' und das zweite Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 75' beide in eine zweite Fluidöffnung 77', die radial außerhalb der zweiten Durchgangsöffnung 72' und des zweiten Paares Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 75' angeordnet ist. Die zweite Fluidöffnung 77' überlappt sich mit dem zweiten Fluidanschluss 24' des Ventilgehäuses 20 und ist somit kontinuierlich mit dem zweiten Fluidanschluss 24' fluidtechnisch verbunden. Eine Querstange 78 trennt die erste und die zweite Fluidöffnung 76', 77' und greift abdichtend in eine radiale Innenoberfläche 33 der ersten Bohrung 28 des Ventilgehäuses 20 ein, so dass die erste Fluidöffnung 76' axial gegenüber der zweiten Fluidöffnung 77' abgedichtet ist. Weitere Verweise auf die zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A entsprechen den folgenden Merkmalen: der Ablassdurchgangsöffnung 73', der Versorgungsdurchgangsöffnung 70', der ersten Durchgangsöffnung 71', der zweiten Durchgangsöffnung 72' und der ersten und der zweiten Fluidöffnung 76', 77'.
Die erste Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A hat eine duplizierte erste Anordnung von Durchgangsöffnungen 92B, die in einem entgegengesetzten oder 180-Grad-Umfangswinkelschritt relativ zur ersten Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A angeordnet sind. Ebenso hat die zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A eine duplizierte zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 93B, die in einem entgegengesetzten oder 180-Grad-Umfangswinkelschritt relativ zur zweiten Anordnung von Durchgangsöffnungen 93A angeordnet sind. Unter Bezugnahme auf die Figuren sind die Elementnummern der duplizierten ersten und zweiten Anordnungen von Durchgangsöffnungen 92B, 93B identisch mit den Elementnummern der ersten und zweiten Anordnungen von Durchgangsöffnungen 92A, 93A. Die 7A und 7B zeigen parametrische Ansichten der ersten und der zweiten Anordnung von Durchgangsöffnungen 92A, 93A, während der untere Teil der Querschnittsansichten der 9A bis 9C die duplizierte erste Anordnung von Durchgangsöffnungen 92B zeigt und der untere Teil der Querschnittsansichten der 10A bis 10C die duplizierte zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen 93B zeigt.
Zur weiteren Verdeutlichung identifizieren die 9A und 11A jeweils oben und unten in jeder dieser Querschnittsansichten die aufeinander abgestimmten Anordnungssätze sowohl der Hydraulikhülse 60 als auch des Ventilgehäuses 20. Die in 9A identifizierten aufeinander abgestimmten Anordnungen gelten auch für die 9B und 9C, und die in 11A identifizierten aufeinander abgestimmten Anordnungen gelten auch für die 11 B und 11C.
Die 9A, 10A und 11A zeigen allesamt unterschiedliche Querschnittsansichten des HFCV 10, wenn sich das HFCV 10 in einem stromlosen Zustand und der Schieber 40 in einer ausgefahrenen Position befindet. Die folgende Erörterung beschreibt verschiedene Hydraulikfluidpfade und die jeweiligen fluidtechnischen Verbindungen, die vorhanden sind, wenn sich der Schieber 40 in dieser ausgefahrenen Position befindet. Jeder der beschriebenen Hydraulikfluidpfade ist innerhalb des HFCV 10 in entgegengesetzten Paaren angeordnet.
9A ist eine Querschnittsansicht des HFCV 10, die einen Einlasshydraulikfluidpfad A und einen Rücklaufhydraulikfluidpfad B des HFCV 10 zeigt, wenn sich das HFCV 10 in einem stromlosen Zustand und der Schieber 40 in der ausgefahrenen Position befindet. In dieser ausgefahrenen Position des Schiebers 40 übt die Vorspannfeder 56 eine Kraft Fb derart auf das Federende 41 des Schiebers 40 aus, dass das Aktorende 48 des Schiebers 40 in eine Basis 27 des zweiten Pols 26 des Ventilgehäuses 20 eingreift. Dem Weg des Einlasshydraulikfluidpfads A folgend fließt Hydraulikfluid von der Hydraulikfluiddruckquelle 35 durch die Versorgungsfluidanschlüsse 22 des Gehäuses, durch die Versorgungsdurchgangsöffnungen 70 der Hydraulikhülse 60, durch den vierten äußeren Ring 52 und die dritten Durchgangslöcher 53C des Schiebers 40 und zur inneren Fluidkammer 58 des Schiebers 40; sobald das Hydraulikfluid die innere Fluidkammer 58 erreicht, fließt es kontinuierlich ohne Unterbrechung in einer ersten Fließrichtung FD1 in Richtung Federende 41 des Schiebers, bis es eine Längsposition der ersten Durchgangslöcher 53A erreicht; von der inneren Fluidkammer 58 fließt das Hydraulikfluid durch die ersten Durchgangslöcher 53A und den ersten äußeren Ring 49 des Schiebers 40, durch die zweiten Durchgangsöffnungen 72 der Hydraulikhülse 60, durch die zweiten Fluidanschlüsse 24 des Ventilgehäuses 20 und zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B.
Dem Weg des Rücklaufhydraulikfluidpfads B der 9A folgend fließt Hydraulikfluid von den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A durch die ersten Fluidanschlüsse 23 des Ventilgehäuses 20, durch die ersten Durchgangsöffnungen 71 der Hydraulikhülse 60 und zum zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40. Der Hydraulikfluidfluss vom zweiten äußeren Ring 50 wird dann entweder zu einem zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 oder einem Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R' geleitet, wie nun unter Bezugnahme auf 10A beschrieben wird.
10A zeigt auch eine Querschnittsansicht des HFCV 10 im stromlosen Zustand und des Schiebers 40 in der ausgefahrenen Position, jedoch, wie 1 zeigt, in einer anderen Schnittebene als die Querschnittsansicht der 9A. 10A zeigt einen Einlasshydraulikfluidpfad A', den Rücklaufhydraulikfluidpfad B', einen ersten Ablasshydraulikfluidpfad T1, einen ersten Teil des zweiten Ablasshydraulikfluidpfads T2 und einen Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R'. Dem Weg des Hydraulikfluidpfads A' folgend fließt Hydraulikfluid von der Hydraulikfluiddruckquelle 35 durch die Versorgungsfluidanschlüsse 22' des Ventilgehäuses 20, durch die Versorgungsdurchgangsöffnungen 70' der Hydraulikhülse 60, durch den vierten äußeren Ring 52 und die dritten Durchgangslöcher 53C des Schiebers 40 und zur inneren Fluidkammer 58 des Schiebers 40; sobald sie sich in der inneren Fluidkammer 58 befindet, fließt die Hydraulik kontinuierlich ohne Unterbrechung in der ersten Fließrichtung FD1 in Richtung des Federendes 41 des Schiebers 40, bis sie eine Längsposition der ersten Durchgangslöcher 53A erreicht; von der inneren Fluidkammer 58 fließt das Hydraulikfluid durch die ersten Durchgangslöcher 53A und den ersten äußeren Ring 49 des Schiebers 40, durch die zweiten Durchgangsöffnungen 72' der Hydraulikhülse 60, durch die zweiten Fluidanschlüsse 24' des Ventilgehäuses 20 und zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B.
Dem Weg des ersten Ablasshydraulikfluidpfads T1 der 10A folgend fließt Hydraulikfluid von der Ablassdurchgangsöffnung 73' zum Ablassfluidanschluss 21'. Hydraulikfluid, das aus dem Ablassfluidanschluss 21' austritt, kehrt zu einem Hydraulikfluidsumpf zurück, typischerweise zu jenem der Hydraulikfluiddruckquelle 35. Ein Zweck des ersten Ablasshydraulikfluidpfads T1 besteht darin, Hydraulikfluid abzulassen, das sich in der Ablassdurchgangsöffnung 73' aufgrund interner radialer Leckagen ansammelt, die zwischen Folgendem auftreten: i) dem fünfte Steg 46 des Schiebers 40 und der radialen Innenoberfläche 62 der Bohrung 61 der Hydraulikhülse 60; oder ii) einer radialen Außenoberfläche 69 der Hydraulikhülse 60 und einer radialen Innenoberfläche 33 der ersten Bohrung 28 des Ventilgehäuses 20. Ein zweiter Zweck des ersten Ablasshydraulikfluidpfads T1 besteht darin, Hydraulikfluid abzulassen, das sich in einem Hohlraum 36 sammelt, der sich zwischen dem Aktorende 48 des Schiebers 40 und dem zweiten Pol 26 des Ventilgehäuses 20 gebildet hat.
Dem Weg des Rücklaufhydraulikfluidpfads B' der 10A folgend fließt Hydraulikfluid von den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A durch die ersten Fluidanschlüsse 23' des Ventilgehäuses 20, durch die erste Fluidöffnung 76' und die erste Durchgangsöffnung 71' der Hydraulikhülse 60 und zum zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40. Vom zweiten äußeren Ring 50 aus kann das Hydraulikfluid in zwei separate Hydraulikfluidpfade aufgeteilt werden, einen zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 und einen Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R'.
Der Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R' erleichtert eine effiziente Rückführung von Hydraulikfluid von den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B. Der Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R' bewegt sich in der ersten Fluidrichtung FD1 innerhalb des zweiten äußeren Rings 50, durch die zweiten Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 75', die zweiten Einwegventile 87B und die zweite Fluidöffnung 77' der Hydraulikhülse 60 und durch die zweiten Fluidanschlüsse 24' des Ventilgehäuses 20. Die Menge an Hydraulikfluid, die den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B von den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A über den Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R' zugeführt wird, hängt vom Bedarf oder einer Druckdifferenzbedingung zwischen dem zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40 und den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B ab.
Damit ein positiver Hydraulikfluidfluss vom zweiten äußeren Ring 50 zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B erfolgt, muss ein Hydraulikfluiddruck P3 innerhalb des zweiten äußeren Rings 50 größer sein als ein Hydraulikfluiddruck P2 innerhalb der zweiten Betätigungskammern 110B. Eine solche Druckdifferenzbedingung definiert eine positive Druckdifferenz. Des Weiteren unterscheidet sich eine Menge an Hydraulikfluid, die von dem zweiten äußeren Ring 50 (über die ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A) zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B in einem ersten Überdruckdifferenzzustand ΔP1 zugeführt wird, von einer Menge an Hydraulikfluid, die vom zweiten äußeren Ring 50 zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B in einem zweiten Überdruckdifferenzzustand ΔP2 zugeführt wird, der sich von dem ersten Überdruckdifferenzzustand ΔP1 unterscheidet. Dementsprechend hängt eine Menge an Hydraulikfluid, die vom zweiten äußeren Ring 50 an den zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 zugeführt wird, auch von der zuvor beschriebenen positiven Druckdifferenz zwischen dem zweiten äußeren Ring 50 und den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B ab und variiert daher entsprechend. Diese Beziehung wird nachstehend in Form einer mathematischen Gleichung dargestellt.
X = Menge an Hydraulikfluid, die aus den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A austritt und an den zweiten äußeren Ring 50 zugeführt wird (Pfad B')
Y = erste Teilmenge von X, die von den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B zurückgeführt wird (Pfad R')
Z = zweite Teilmenge von X, die aus dem HFCV 10 austritt (Pfad T2)
ΔP = Hydraulikfluiddruck des zweiten äußeren Rings 50 - Druck der zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B $X = Y + Z$
Für ΔP1 = 0,5 bar: $X = Y 1 + Z 1$
Für ΔP2 = 1 bar: $X = Y 2 + Z 2$
Wobei gilt: Y2 > Y1 und Z2 < Z1
Die vorstehend angeführten Beispiele für positive Druckdifferenzen zwischen dem zweiten äußeren Ring 50 und den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B veranschaulichen, wie eine Menge an Hydraulikfluid im Rücklaufhydraulikfluidpfad B' auf den Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R' und den zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 aufgeteilt wird. In derlei Beispielen für positive Druckdifferenzen kann eine Menge an Fluidfluss des Rücklaufhydraulikfluidpfads B' in zwei Fluidflussmengen aufgeteilt werden, eine erste Teilfluidflussmenge Y innerhalb des Rezirkulierungshydraulikfluidpfads R' und eine zweite Teilfluidflussmenge Z innerhalb des zweiten Ablasshydraulikfluidpfads T2. Die erste Teilfluidflussmenge Y kann von null bis X variieren, einer Menge, die jener des Rücklaufhydraulikfluidpfads B' entspricht. Die zweite Teilmenge Z des Fluidflusses kann ebenfalls von null bis X variieren, einer Menge, die jener des Rücklaufhydraulikfluidpfads B' entspricht. Unter Bezugnahme auf die beiden vorstehend angeführten ΔP-Beispiele gilt: Für einen zunehmenden positiven ΔP über den zweiten äußeren Ring 50 und die zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110A, 110B nimmt die erste Teilmenge Y zu und die zweite Teilmenge Z ab. Darüber hinaus nimmt für ein abnehmendes positives ΔP die erste Teilmenge Y ab und die zweite Teilmenge Z zu. Es könnte angemerkt werden, dass eine Menge an rezirkuliertem Hydraulikfluid, das zu den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B über den Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R' zugeführt wird, je nach Bedarf variiert.
11A zeigt eine Querschnittsansicht des HFCV 10, die den zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 durchschneidet, der sich vom zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40 zum Halteende 31 der ersten Bohrung 28 (oder einem offenen Ende) des Ventilgehäuses 20 erstreckt. Der zweite Ablasshydraulikfluidpfad T2 umfasst zwei symmetrisch entgegengesetzte Pfade, wie 11A zeigt. Dem Weg des zweiten Ablasshydraulikfluidpfads T2 folgend fließt Hydraulikfluid vom zweiten äußeren Ring 50 durch eine erste Ablassdurchgangsöffnung 80 der Hydraulikhülse 60, innerhalb einer axial verlaufenden Nut 79 der Hydraulikhülse 60 in der ersten Fließrichtung FD1, durch eine zweite Ablassdurchgangsöffnung 81 der Hydraulikhülse 60 und durch eine Federmulde 82, die zwischen dem axialen Widerlager 65 der Hydraulikhülse 60 und dem Federende 41 des Schiebers 40 gebildet ist, durch Austrittsanschlüsse 66, die am axialen Widerlager 65 angeordnet sind, durch eine Halteringmulde 83, die zwischen dem Haltering 84 und dem axialen Widerlager 65 gebildet ist, und durch einen inneren offenen Bereich 86 des Halterings 84. Aus dem HFCV 10 abgelassenes oder austretendes Fluid wird dann zu einem Sumpf der druckbeaufschlagten Hydraulikfluiddruckquelle 35, etwa einer Ölpumpe, geleitet.
Die 9B, 10B und 11B zeigen verschiedene Querschnittsansichten des HFCV 10, wenn sich das HFCV 10 im ersten erregten Zustand und der Schieber 40 in der mittleren Position befindet. Die mittlere Position des Schiebers 40 wird erreicht, wenn die pulsweitenmodulierte Magnetbaugruppe 12 eine erste Kraft F1-A auf das Aktorende 48 des Schiebers 40 ausübt, um die Vorspannkraft Fb der Vorspannfeder 56 zu überwinden.
Wie die 9B und 10B zeigen, überlappt sich weder der erste äußere Ring 49 noch der dritte äußere Ring 51 mit einer von den ersten Durchgangsöffnungen 71, 71' oder den zweiten Durchgangsöffnungen 72, 72' der Hydraulikhülse 60, wodurch die Verbindung von Folgendem blockiert wird: i) druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid mit einer von ersten und zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110A, 110B und ii) aus einer von ersten und zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110A, 110B austretendem Hydraulikfluid. Somit kann die mittlere Position des Schiebers 40 dazu verwendet werden, eine Verstellposition des Nockenwellenverstellers 100 aufrechtzuerhalten, oder, anders ausgedrückt, eine konstante Drehposition des Rotors 102 relativ zum Stator 104 aufrechtzuerhalten. Wenn sich der Schieber 40 in der mittleren Position befindet, ist der erste Ablasshydraulikfluidpfad T1, wie zuvor für 10A beschrieben, aktiv und lässt ab oder tritt Hydraulikfluid zum Sumpf der Hydraulikfluiddruckquelle 35 aus. Der zweite Ablasshydraulikfluidpfad T2, wie zuvor für die 10A und 11A beschrieben, ist ebenfalls aktiv; in diesem Fall tritt jedoch Hydraulikfluid aus, das aus einer internen Leckage des HFCV 10 resultiert, zum zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40 fließt, und nicht aus Hydraulikfluid, das von einer der ersten oder der zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110A, 110B geleitet wird, wie für 10A beschrieben.
Die beschriebene mittlere Position des Schiebers 40 und die entsprechenden Flüsse (bzw. ausbleibenden Flüsse) stellen eines von vielen Gestaltungsszenarien dar. In anderen beispielhaften Ausführungsformen könnte eine geringe Flussmenge zu oder von den ersten und den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110A, 110B möglich sein.
Die 9C, 10C und 11C zeigen verschiedene Querschnittsansichten des HFCV 10, wenn sich das HFCV 10 im zweiten erregten Zustand befindet und der Schieber 40 selektiv in die vollständig verschobene Position bewegt wird. Die folgende Erörterung beschreibt verschiedene Hydraulikfluidpfade und die jeweiligen fluidtechnischen Verbindungen, die vorhanden sind, wenn sich der Schieber 40 in dieser vollständig verschobenen Position befindet.
Die Querschnittsansicht der 9C zeigt einen Einlasshydraulikfluidpfad A1 und einen Rücklaufhydraulikfluidpfad B1 des HFCV 10. Jeder dieser beschriebenen Hydraulikfluidpfade A1, B1 ist in entgegengesetzten Paaren innerhalb des HFCV 10 angeordnet. In dieser vollständig verschobenen Position des Schiebers 40 übt die pulsweitenmodulierte Magnetbaugruppe 12 eine zweite Kraft F1-B auf das Aktorende 48 des Schiebers 40 aus, um die Vorspannkraft Fb der Vorspannfeder 56 zu überwinden. Die zweite Kraft F1-B ist betragsmäßig größer als die zuvor beschriebene erste Kraft F1-A. Dem Weg des Einlasshydraulikfluidpfads A1 folgend fließt Hydraulikfluid von der Hydraulikfluiddruckquelle 35 durch die Versorgungsfluidanschlüsse 22 des Ventilgehäuses 20, durch die Versorgungsdurchgangsöffnungen 70 der Hydraulikhülse 60, durch den vierten äußeren Ring 52 und die dritten Durchgangslöcher 53C des Schiebers 40 und zur inneren Fluidkammer 58 des Schiebers 40; sobald das Hydraulikfluid die innere Fluidkammer 58 erreicht, fließt es kontinuierlich ohne Unterbrechung in der ersten Fließrichtung FD1 zum Federende 41 des Schiebers, bis es eine Längsposition der zweiten Durchgangslöcher 53B erreicht; von der inneren Fluidkammer 58 fließt das Hydraulikfluid durch die zweiten Durchgangslöcher 53B und den dritten äußeren Ring 51 des Schiebers 40, durch die ersten Durchgangsöffnungen 71 der Hydraulikhülse 60 und durch die ersten Fluidanschlüsse 23 des Ventilgehäuses 20 und zu den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A.
Dem Weg des Rücklaufhydraulikfluidpfads B1 der 9C folgend fließt Hydraulikfluid von den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B durch die zweiten Fluidanschlüsse 24 des Ventilgehäuses 20, durch die zweiten Durchgangsöffnungen 72 der Hydraulikhülse 60 und zum zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40. Der Hydraulikfluidfluss vom zweiten äußeren Ring 50 kann entweder zum zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 oder zu einem Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R1' geleitet werden, der nun unter Bezugnahme auf 10C beschrieben wird.
10C zeigt einen Einlasshydraulikfluidpfad A1', einen Rücklaufhydraulikfluidpfad B1', den ersten Ablasshydraulikfluidpfad T1, einen ersten Teil des zweiten Ablasshydraulikfluidpfads T2 und einen Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R1'. Jeder dieser Hydraulikfluidpfade A1', B1', T1, T2 ist in entgegengesetzten Paaren innerhalb des HFCV 10 angeordnet.
Dem Weg des Einlasshydraulikpfads A1' folgend fließt Hydraulikfluid von der Hydraulikfluiddruckquelle 35 durch die Versorgungsfluidanschlüsse 22' des Ventilgehäuses 20, durch die Versorgungsdurchgangsöffnungen 70' der Hydraulikhülse 60, durch den vierten äußeren Ring 52 und die dritten Durchgangslöcher 53C des Schiebers 40 und zur inneren Fluidkammer 58 des Schiebers 40; sobald sich das Hydraulikfluid innerhalb der inneren Fluidkammer 58 befindet, fließt es kontinuierlich ohne Unterbrechung in der ersten Fließrichtung FD1 in Richtung des Federendes 41 des Schiebers 40, bis es eine Längsposition der zweiten Durchgangslöcher 53B erreicht; von der inneren Fluidkammer 58 fließt das Hydraulikfluid durch die zweiten Durchgangslöcher 53B und den dritten äußeren Ring 51 des Schiebers 40, durch die erste Durchgangsöffnung 71' und die erste Fluidöffnung 76' der Hydraulikhülse 60 und durch den ersten Fluidanschluss 23' des Ventilgehäuses 20, bevor es die ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A erreicht.
Der Ausdruck „fließt kontinuierlich ohne Unterbrechung“ soll den Fluss innerhalb der kontinuierlich hohlen inneren Fluidkammer 58 beschreiben, die frei von internen Komponenten ist, um die herum, innerhalb derer oder durch die das Hydraulikfluid fließen müsste, um die Längsposition der zweiten Durchgangslöcher 53B zu erreichen. Der Pfad des ersten Ablasshydraulikfluidpfads T1 der 10C ist der gleiche wie jener, der zuvor für die 10A und 10B beschrieben wurde, daher ist eine weitere Erörterung nicht erforderlich.
Dem Weg des Rücklaufhydraulikfluidpfads B1' aus 10C folgend fließt Hydraulikfluid von den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B durch die zweiten Fluidanschlüsse 24' des Ventilgehäuses 20, durch die zweite Fluidöffnung 77' und die zweite Durchgangsöffnung 72' der Hydraulikhülse 60 und zum zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40. Vom zweiten äußeren Ring 50 kann das Hydraulikfluid in zwei separate Hydraulikfluidpfade aufgeteilt werden, den zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 und einen Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R1'. Der Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R1' erleichtert eine effiziente Rückführung von Hydraulikfluid von den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B zu den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A. Der Rezirkulierungshydraulikfluidpfad R1' bewegt sich in einer zweiten Fluidrichtung FD2 innerhalb des zweiten äußeren Rings 50, durch die ersten Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen 74', die ersten Einwegventile 87A und die erste Fluidöffnung 76' der Hydraulikhülse 60 und durch die ersten Fluidanschlüsse 23' des Ventilgehäuses 20. Die Menge an Hydraulikfluid, die den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A von den zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B über den Rezirkulierungspfad R1' für Hydraulikfluid zugeführt wird, hängt vom Bedarf oder von einer Druckdifferenz zwischen dem zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers und den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A ab. Dies ähnelt dem, was zuvor für 10A beschrieben wurde, jedoch ist in einer beispielhaften Ausführungsform ein Hydraulikfluiddruck P3 des zweiten äußeren Rings 50 größer als ein Hydraulikfluiddruck P1 der ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A, damit ein Fluss innerhalb des Rezirkulierungshydraulikfluidpfads R1' vom zweiten äußeren Ring 50 zu den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A auftritt. Des Weiteren unterscheidet sich eine Menge an Hydraulikfluid, die den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A in einem ersten Überdruckdifferenzzustand ΔP1' vom zweiten äußeren Ring 50 (über die zweiten hydraulischen Betätigungskammern 110B) zugeführt wird, von einer Menge an Hydraulikfluid, die den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A in einem zweiten Überdruckdifferenzzustand ΔP2', der sich vom ersten Überdruckdifferenzzustand ΔP1' unterscheidet, vom zweiten äußeren Ring 50 zugeführt wird. Dementsprechend hängt eine Menge an Hydraulikfluid, die dem zweiten Ablasshydraulikfluidpfad T2 vom zweiten äußeren Ring 50 zugeführt wird, auch von der positiven Druckdifferenz zwischen dem zweiten äußeren Ring 50 und den ersten hydraulischen Betätigungskammern 110A ab und variiert daher entsprechend. Die bisherigen mathematischen Gleichungen und Erörterungen, die für die Rezirkulierungs- und Ablasshydraulikfluidmengen in 10A bereitgestellt wurden, gelten auch für die Rezirkulierungs- und Ablasshydraulikmengen in 10C, sodass eine weitere Erörterung nicht erforderlich ist.
11C zeigt eine Querschnittsansicht des HFCV 10, das die zweiten Ablasshydraulikfluidpfade T2 durchschneidet, die sich vom zweiten äußeren Ring 50 des Schiebers 40 zum Halteende 31 der ersten Bohrung 28 des Ventilgehäuses 20 erstrecken. Die zweiten Ablasshydraulikfluidpfade T2 der 11C sind im Fließpfad und in der Funktion identisch mit den zweiten Ablasshydraulikfluidpfaden T2, die zuvor für 11A beschrieben wurden, sodass eine weitere Erörterung nicht erforderlich ist. Die Größen und/oder der Durchmesser der Durchgangsöffnungen und Öffnungen des zweiten Ablasshydraulikfluidpfads T2 können angepasst werden, um sie auf die Menge an Rückführung abzustimmen, die innerhalb des HFCV 10 auftritt. Diese Menge könnte von dem Ausmaß der Nockenwellenverdrehungen, die auf den Nockenwellenversteller wirken, abhängen; beispielsweise können höhere Nockenwellenverdrehungen eine kleiner bemessene Ablassdurchgangsöffnung erfordern.
Die in den Figuren gezeigten Fließpfade sind paarweise symmetrisch bezüglich eines Umfangs der Zylinderhülse angeordnet. In der in den Figuren gezeigten beispielhaften Ausführungsform schneidet eine transversale Schnittebene, die die Mittelachse 85 des HFCV 10 und einen der Fließpfade schneidet, auch eine zweite Stelle desselben Fließpfads. Andere Anordnungen von Fließpfaden sind ebenfalls möglich, einschließlich nicht symmetrischer Anordnungen.
Zwar sind vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche umfasst sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Wörtern handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Wörter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben wurde, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht sind. Zwar hätten verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Realisierungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden können, Fachleute erkennen jedoch, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften ein Kompromiss eingegangen werden kann, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Realisierungsform abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. einschließen, sind aber nicht auf diese beschränkt. In dem Maße, in dem Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Realisierungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: Hydraulikfluidsteuerventil, HFCV
11: Aktorende
12: Magnetbaugruppe
13: elektrischer Steckverbinder
14: Anschluss
15: Spule
16: Anker
17: erster Pol
18: Druckstift
19: Montageplatte
20: Ventilgehäuse
21, 21': Ablassfluidanschluss
22: Versorgungsfluidanschluss
23, 23': erster Fluidanschluss
24, 24': zweiter Fluidanschluss
25: Körper
26: zweiter Pol
27: Basis
28: erste Bohrung
29: zweite Bohrung
30: Hohlraum
31: Halteende
32: Aktorende
33: Innenoberfläche der ersten Bohrung
34: -
35: Hydraulikfluiddruckquelle
36: Hohlraum
37: -
38: -
39: -
40: Schieber
41: Federende
42: erster Steg
43: zweiter Steg
44: dritter Steg
45: vierter Steg
46: fünfter Steg
47: Druckstiftaufnahmesteg
48: Aktorende
49: erster äußerer Ring
50: zweiter äußerer Ring
51: dritter äußerer Ring
53A: erstes Durchgangsloch
53B: zweites Durchgangsloch
53C: drittes Durchgangsloch
54: Längsbohrung
55: Innenoberfläche der Längsbohrung
56: Vorspannfeder
57: Kolben
58: innere Fluidkammer
59: Hohlraum
60: Hydraulikhülse
61: Bohrung
62: Innenoberfläche der Bohrung
63: Betätigungsende
64: Halteende
65: Widerlager
66: Austrittsanschlüsse
67: Innenhülse
68: Umspritzung
69: Außenoberfläche
70: Versorgungsdurchgangsöffnung
71, 71': erste Durchgangsöffnung
72, 72`: zweite Durchgangsöffnung
73`: Ablassdurchgangsöffnung
74': erstes Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen
75`: zweites Paar Rezirkulierungsdurchgangsöffnungen
76`: erste Fluidöffnung
77': zweite Fluidöffnung
78: Querstange
79: Nut
80: erste Ablassdurchgangsöffnung
81: zweite Ablassdurchgangsöffnung
82: Federmulde
83: Halteringmulde
84: Haltering
85: Mittelachse
86: offener Bereich
87A: zweites Einwegventil
87B: zweites Einwegventil
88: -
89: -
90A: erste Ordnung Anschlüsse
91A: zweite Anordnung Anschlüsse
92A: erste Anordnung von Durchgangsöffnungen
92B: duplizierte erste Anordnung von Durchgangsöffnungen
93A: zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen
93B: duplizierte zweite Anordnung von Durchgangsöffnungen
99: Steuerung
100: Nockenwellenversteller
101: -
102: Rotor
103: Flügel
104: Stator
105: Nase
106: Drehachse
107: -
108: Betätigungskammer
109: -
110A: erste hydraulische Betätigungskammer
110B: zweite hydraulische Betätigungskammer
112A: erster Hydraulikfluidtunnel
112B: zweiter Hydraulikfluidtunnel
150: Nockenwelle
A, A', A1, A1': Einlasshydraulikfluidpfad
B, B', B1': Rücklaufhydraulikfluidpfad
CW: Uhrzeigersinn
CCW: gegen den Uhrzeigersinn
F: Hydraulikfluid
FD1: erste Fließrichtung
FD2: zweite Fluidrichtung
L: Länge
P: Hydraulikfluiddruck
P1: Hydraulikfluiddruck
P2
P3: Hydraulikfluiddruck
ΔP1: erster Überdruckdifferenzzustand
ΔP2: zweiter Überdruckdifferenzzustand
R', R1': Rezirkulierungshydraulikfluidpfad
Rx: Radius
T1: erster Ablasshydraulikfluidpfad
T2: zweiter Ablasshydraullikfluidpfad
X: Längsposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 17205434 [0001]

Claims

Hydraulikfluidsteuerventil (10), umfassend ein Ventilgehäuse (20), das aufweist: einen ersten Fluidanschluss (23), der dazu konfiguriert ist, mit einer ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) fluidtechnisch verbunden zu sein; und einen zweiten Fluidanschluss (24), der dazu konfiguriert ist, mit einer zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) fluidtechnisch verbunden zu sein, wobei die erste und die zweite hydraulische Betätigungskammer (110A, 110B) dazu konfiguriert sind, Hydraulikfluid aufzunehmen und abzulassen; einen Schieber (40), der in einer Bohrung des Ventilgehäuses (20) angeordnet ist, wobei der Schieber (40) eine erste Öffnung, eine zweite Öffnung, eine dritte Öffnung, einen äußeren Ring und eine innere Fluidkammer (58) aufweist, die dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid fließen zu lassen von: i) der ersten Öffnung zur zweiten Öffnung und ii) von der ersten Öffnung zur dritten Öffnung; und in Längsrichtung des Schiebers (40) : die zweite Öffnung zwischen der ersten und der dritten Öffnung angeordnet ist; der äußere Ring zwischen der zweiten und der dritten Öffnung angeordnet ist; und die innere Fluidkammer (58) sich von der ersten Öffnung bis zur dritten Öffnung erstreckt; und wobei in einer ersten axialen Position des Schiebers (40) die erste Öffnung dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid zur ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) zuzuführen; und der äußere Ring dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) aufzunehmen und mindestens einen Teil des Hydraulikfluids von der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (11 0B) zur ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) zuzuführen; und wobei in einer zweiten axialen Position des Schiebers (40): die dritte Öffnung dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) aufzunehmen; und der äußere Ring dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid von der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) aufzunehmen und mindestens einen Teil des Hydraulikfluids von der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) zuzuführen.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Öffnung an einem Aktorende des Schiebers (40) angeordnet ist und die dritte Öffnung an einem Federende des Schiebers (40) angeordnet ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 2, wobei die innere Fluidkammer dazu konfiguriert ist, jede der drei Öffnungen in der ersten und der zweiten axialen Position des Schiebers (40) kontinuierlich fluidtechnisch miteinander zu verbinden.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 1, wobei: in der ersten axialen Position des Schiebers (40) der äußere Ring dazu konfiguriert ist, einen verbleibenden Teil des Hydraulikfluids von der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) zu einer Ablassöffnung zuzuführen, die innerhalb des Hydraulikfluidsteuerventils angeordnet ist; und in der zweiten axialen Position des Schiebers (40) der äußere Ring dazu konfiguriert ist, einen verbleibenden Teil des Hydraulikfluids von der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) zu einer Ablassöffnung zuzuführen, die innerhalb des Hydraulikfluidsteuerventils angeordnet ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 4, wobei die Ablassöffnung mit einem axialen Ende des Hydraulikfluidsteuerventils (10) fluidtechnisch verbunden ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 4, wobei die erste Öffnung dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid von einer druckbeaufschlagten Hydraulikfluidquelle (35) aufzunehmen.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Einwegventil, das zwischen dem Schieber (40) und einer Innenoberfläche der Bohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei das Einwegventil dazu konfiguriert ist: i) zu ermöglichen, dass Hydraulikfluid vom äußeren Ring zur ersten und zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110A, 110B) fließt, und ii) zu verhindern, dass Hydraulikfluid von der ersten und der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (11 0A, 110B) zum äußeren Ring fließt.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 7, wobei sich das Einwegventil in radialer Richtung nach außen öffnet, um den Fluss von Hydraulikfluid vom äußeren Ring zur ersten und zur zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110A, 110B) zu ermöglichen.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Hydraulikhülse (60), die radial zwischen dem Schieber (40) und dem Ventilgehäuse (20) angeordnet ist, und wobei das Einwegventil auf der Hydraulikhülse (60) angeordnet ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 8, wobei das Ventilgehäuse (20) ferner einen dritten Fluidanschluss umfasst, der dazu konfiguriert ist, den Schieber (40) mit einer druckbeaufschlagten Hydraulikfluidquelle (35) fluidtechnisch zu verbinden.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 10, wobei das Ventilgehäuse (20) ferner einen vierten Fluidanschluss umfasst, der als Ablassanschluss konfiguriert ist, wobei der vierte Fluidanschluss in einer Längsrichtung des Hydraulikfluidsteuerventils zwischen dem dritten Fluidanschluss und einem Magneten des Hydraulikfluidsteuerventils angeordnet ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10), umfassend: ein Ventilgehäuse (20), das Folgendes hat: einen ersten Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einer ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) fluidtechnisch verbunden zu sein; und einen zweiten Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einer zweiten hydraulischen Betätigungskammer (11 0B) fluidtechnisch verbunden zu sein, wobei die erste und die zweite hydraulische Betätigungskammer (110A, 110B) dazu konfiguriert sind, Hydraulikfluid aufzunehmen und abzulassen; einen Schieber (40), der in einer Bohrung des Ventilgehäuses (20) angeordnet ist, wobei der Schieber (40) Folgendes hat: eine erste Öffnung; eine zweite Öffnung; eine dritte Öffnung; ein äußerer Ring; und eine innere Fluidkammer, die dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid fließen zu lassen von: i) der ersten Öffnung zur zweiten Öffnung und ii) der ersten Öffnung zur dritten Öffnung; und in Längsrichtung des Schiebers (40): die zweite Öffnung zwischen der ersten und der dritten Öffnung angeordnet ist; der äußere Ring zwischen der zweiten und der dritten Öffnung angeordnet ist; und die innere Fluidkammer sich von der ersten Öffnung bis zur dritten Öffnung erstreckt; und in einem ersten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A): der äußere Ring dazu konfiguriert ist: i) eine erste Menge Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) aufzunehmen und ii) einen ersten Anteil der ersten Menge zur ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) zuzuführen; und in einem zweiten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A), der sich vom ersten Druckzustand unterscheidet: der äußere Ring dazu konfiguriert ist: i) die erste Menge Hydraulikfluid aus der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110B) aufzunehmen und ii) einen zweiten Anteil der ersten Menge zur ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) zuzuführen, wobei der zweite Anteil größer ist als der erste Anteil.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 12, wobei: im ersten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) der äußere Ring einen dritten Anteil der ersten Menge an eine Ablassöffnung des Hydraulikfluidsteuerventils zuführt; und im zweiten Druckzustand der ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) der äußere Ring einen vierten Anteil der ersten Menge an die Ablassöffnung des Hydraulikfluidsteuerventils (10) zuführt, wobei der vierte Anteil kleiner ist als der dritte Anteil.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 13, wobei die Ablassöffnung mit einem axialen Ende des Hydraulikfluidsteuerventils (19) verbunden ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10), das dazu konfiguriert ist, als einzelne Einheit an einem Verbrennungsmotor angebracht zu werden, wobei das Hydraulikfluidsteuerventil (10) umfasst: einen Schieber (40); einen Anker (16), der von dem Schieber (40) umgeben und dazu konfiguriert ist, durch ein von dem Schieber (40) erzeugtes Magnetfeld betätigt zu werden; einen am Anker (16) angebrachten Druckstift (18); ein Ventilgehäuse (20), das Folgendes hat: einen ersten radialen Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einer ersten hydraulischen Betätigungskammer (110A) fluidtechnisch verbunden zu sein; einen zweiten radialen Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einer zweiten hydraulischen Betätigungskammer fluidtechnisch verbunden zu sein; und einen dritten radialen Fluidanschluss, der dazu konfiguriert ist, mit einer druckbeaufschlagten Hydraulikfluidquelle fluidtechnisch verbunden zu sein; und einen Schieber (40), der in einer Bohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist und durch den Druckstift betätigt wird, wobei der Schieber (40) Folgendes hat: einen ersten äußeren Steg; einen zweiten äußeren Steg; einen äußeren Ring, der durch den ersten und den zweiten äußeren Steg gebildet wird, wobei der äußere Ring dazu konfiguriert ist: i) Hydraulikfluid von einer von erster und zweiter hydraulischer Betätigungskammer (110A, 110B) zu einer verbleibenden von erster und zweiter hydraulischer Betätigungskammer (110A, 110B) zurückzuführen und ii) Hydraulikfluid zu einem Ablasskanal des Hydraulikfluidsteuerventils (10) zu leiten; und eine innere Fluidkammer, die dazu konfiguriert ist, Hydraulikfluid direkt zu berühren, wobei die innere Fluidkammer eine radiale Außenwand hat, die umfasst: eine erste Öffnung; eine zweite Öffnung; und eine dritte Öffnung; und die innere Fluidkammer dazu konfiguriert ist, die erste, die zweite und die dritte Öffnung kontinuierlich miteinander fluidtechnisch zu verbinden; und der erste und der zweite Außensteg, die radiale Außenwand und die erste, die zweite und die dritte Öffnungen allesamt einstückig mit dem Schieber (40) gebildet sind.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 15, wobei sich der Ablasskanal axial zu einem Federende des Schiebers (40) erstreckt und durch ein axial offenes Ende des Hydraulikfluidsteuerventils (10) austritt.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Einwegventil, das zwischen dem Schieber (40) und einer inneren radialen Oberfläche der Bohrung des Ventilgehäuses (20) angeordnet ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 17, ferner umfassend eine stationäre Hydraulikhülse (60), die radial zwischen dem Schieber (40) und dem Ventilgehäuse (20) angeordnet ist, und wobei das Einwegventil auf der stationären Hydraulikhülse angeordnet ist.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 18, wobei die stationäre Hydraulikhülse umfasst: mindestens eine erste Fluidöffnung, die kontinuierlich mit der ersten Öffnung fluidtechnisch verbunden ist; mindestens eine zweite Fluidöffnung, die dazu konfiguriert ist, selektiv mit einem von der zweiten Öffnung und dem äußeren Ring verbunden zu werden; mindestens eine dritte Fluidöffnung, die dazu konfiguriert ist, selektiv mit einem von der dritten Öffnung und dem äußeren Ring verbunden zu werden; und mindestens eine vierte Fluidöffnung, die dazu konfiguriert ist, kontinuierlich mit dem äußeren Ring fluidtechnisch verbunden zu sein.
Hydraulikfluidsteuerventil (10) nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine vierte Fluidöffnung dazu konfiguriert ist, sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten hydraulischen Betätigungskammer (110A, 110B) fluidtechnisch verbunden zu sein.