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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ölstrom-Steuerventil (nachfolgend als "OCV" bezeichnet) gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1, in dem der Ölstrom von einem auf einen anderen umgeschaltet wird, indem ein Elektromagnet-Aktuator betätigt wird. Insbesondere befasst sich die vorliegende Erfindung mit einer Technik, beispielsweise zur Verwendung in einer variablen Ventilzeitsteuervorrichtung (nachfolgend als "VVT" bezeichnet), in der eine Vorstellphase einer Nockenwelle durch einen Öldruck variiert werden kann.
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Ein gattungsgemäßes Ölstrom-Steuerventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist in der
GB 947514 A gezeigt.
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Ein weiteres Ölstrom-Steuerventil ist in der
DE 199 34 846 A1 gezeigt. Die
DE 102 13 834 A1 und die
JP H11-141359 A zeigen Vorrichtungen mit einer Nockenwellenverstellung und einem zugehörigen Ölstrom-Steuerventil.
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Gemäß dem OCV, das in
JP 2001-187979 A offenbart ist, wird ein Schieber eines Schieberventils mittels eines Elektromagnet-Aktuators axial versetzt, um ein Umschalten von Eingangs-/Ausgangs-Öffnungen, die in einer Hülse ausgebildet sind, umzuschalten.
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Der Elektromagnet-Aktuator ist an einem Stator (ein Element zum magnetischen Anziehen eines Kolbens) eines Kolbens mit einer ersten Volumenveränderungskammer versehen und ist außerdem an einer zur ersten Volumenveränderungskammer des Kolbens gegenüberliegenden Seite mit einer zweiten Volumenveränderungskammer versehen.
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Andererseits ist das Schieberventil auf der Elektromagnet-Aktuator-Seite des Schiebers mit einer dritten Volumenveränderungskammer versehen und ist außerdem auf einer gegenüberliegenden Seite der dritten Volumenveränderungskammer der Hülse mit einer vierten Volumenveränderungskammer versehen.
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Der Kolben und der Schieber sind so angepasst, dass sie einstückig axial versetzt werden. Solch ein axialer Versatz des Kolbens und des Schiebers verursacht eine Volumenveränderung der ersten bis vierten Volumenveränderungskammer. Eine oder mehre Lüftungslöcher, die mit einer externen Ölbahn in Verbindung stehen, sind in der Hülse ausgebildet. Das Lüftungsloch/die Lüftungslöcher und die erste bis vierte Volumenveränderungskammer stehen miteinander durch einen Lüftungskanal in Verbindung. Mit dem Lüftungsloch und dem Lüftungskanal kann Öl zu der ersten bis vierten Volumenveränderungskammer zugeführt werden, wodurch der Kolben und der Schieber axial bewegt werden können.
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Wie vorstehend beschrieben, wird Öl auf die Bewegung des Kolbens und des Schiebers hin durch das Lüftungsloch und den Lüftungskanal zu der ersten bis vierten Volumenveränderungskammer zugeführt oder abgeführt.
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In Folge dessen werden Fremdmaterialien (Abnutzungsstaub usw.), die in dem Öl enthalten sind, zusammen mit dem Öl in die erste bis vierte Volumenveränderungskammer getragen.
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Die erste und zweite Volumenveränderungskammer ist in dem Innenraum des Elektromagnet-Aktuators ausgebildet und wenn magnetische Fremdmaterialien (z.B. Eisenstaub und Eisenstücke) in beide Kammern kommen, können sie einen Teil eines magnetischen Kreislaufs bilden. Wenn dies passiert, verliert der Magnetismus, der auf den Kolben wirkt, sein Gleichgewicht und eine Kraft wirkt auf den Kolben in einer Richtung senkrecht zur Achse des Kolbens. In Folge dessen gleitet der Kolben stark gegen ein Element (z.B. eine Manschettenführung als Öldichtung), das um den Kolben herum angeordnet ist und seine Bewegung in der Axialrichtung wird gestört mit einer Wahrscheinlichkeit, dass Eigenschaften, die von dem OCV gefordert werden, nicht mehr erreichbar sind.
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Selbst ein Fremdmaterial, das kein magnetisches Fremdmaterial ist, kann in der ersten und zweiten Volumenveränderungskammer angelagert werden und die Bewegung des Kolbens stören, wodurch wahrscheinlich das OCV betriebsunwirksam wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehenden Problems erreicht und es ist eine Aufgabe der Erfindung ein OCV bereitzustellen, das in der Lage ist, die Menge an Fremdmaterial, das in die erste und zweite Volumenveränderungskammer (beidseitige Kammern, die axial bezüglich des Kolbens ausgebildet sind), die in dem Innenraum des Elektromagnet-Aktuators ausgebildet sind, zu vermindern oder in der Lage ist, das Eindringen von Fremdmaterial in diese Kammern zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird mit einem OCV mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße OCV hat einen Elektromagnet-Aktuator mit einer Spule, einem Kolben und einem Stator, einem Schieberventil mit einer Hülse und einem Schieber, einem Schaft zum Verriegeln des Kolbens und des Schiebers miteinander und eine Drängeinrichtung zum Drängen des Kolbens und des Schiebers auf eine Seite (eine Seite, die sich von der magnetischen Anziehungsrichtung des Kolbens unterscheidet).
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Der Elektromagnet-Aktuator hat eine erste und zweite Volumenveränderungskammer an beiden Axialenden des Kolbens. Das Schieberventil hat eine dritte und vierte Volumenveränderungskammer an beiden Axialenden des Schiebers. Die Hülse hat ein Lüftungsloch, welches mit einer externen Ölbahn in Verbindung steht.
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Die erste und zweite Volumenveränderungskammer erstreckt sich durch zumindest den Innenraum des Schafts und des Innenraums des Kolbens hindurch, um mit dem Lüftungsloch in Verbindung zu stehen.
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1 ist eine Axial-Schnittansicht eines OCV;
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2A und 2B sind Schnittansichten eines Kolbens in einer Richtung orthogonal zu einer Axialrichtung des Kolbens;
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3 ist ein schematisches Schaubild der VVT;
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4 ist eine Axial-Schnittansicht des OCV;
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5A, 5B und 5C sind Schnittansichten eines Bunds in einer Richtung orthogonal zu einer Axialrichtung des Bunds; und
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6 ist eine Axial-Schnittansicht des OCV.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht des OCV und 3 ist ein schematisches Schaubild der VVT, bei der das OCV verwendet wird.
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Zunächst wird die VVT unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Die VVT, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist an eine Nockenwelle (irgendeine Nockenwelle für Einlassventile, eine Nockenwelle für Auslassventile oder eine Nockenwelle für sowohl Einlass- als auch Auslassventile) in einem Verbrennungsmotor (nachfolgend einfach als "Motor" bezeichnet) montiert und führt die Ventil-Öffnungs-/Schließ-Zeitsteuerung kontinuierlich variabel durch.
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Die VVT wird von einem VCT 1, einem Hydraulikschaltkreis 3 mit einem OCV 2 und einer ECU (Motorsteuereinheit) 4 zum Steuern des OCV 2 gebildet.
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Das VCT 1 hat ein Schuhgehäuse 5 (entspricht einem Antriebsdrehelement), das synchron mit einer Kurbelwelle des Motors gedreht wird und einen Flügelrotor 6 (entspricht einem angetriebenen Drehelement), der bezüglich des Schuhgehäuses 5 relativ drehbar vorgesehen ist und der so angepasst ist, dass er einstückig mit der Nockenwelle dreht. Der Flügelrotor 6 wird bezüglich des Schuhgehäuses 5 relativ gedreht und zwar mittels eines Hydraulikaktuators, der in dem Schuhgehäuse 5 ausgebildet ist, wodurch die Nockenwelle veranlasst wird, sich entweder auf eine Vorstellseite oder eine Verzögerungsseite zu verändern.
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Das Schuhgehäuse 5 ist mit Bolzen oder dergleichen mit einem Zahnrad verbunden, welches an eine Motorkurbelwelle montiert ist und welches mittels eines Zahnriemens oder einer Zahnkette gedreht wird. Folglich dreht das Schuhgehäuse 5 einstückig mit dem Zahnrad. Wie in 3 dargestellt, ist eine Vielzahl (drei in diesem Ausführungsbeispiel) von im Wesentlichen abschnittsförmigen konkaven Abschnitten 7 in dem Innenraum des Schuhgehäuses 5 ausgebildet. Das Schuhgehäuse 5 dreht in der Uhrzeigersinnrichtung in 3 und diese Drehrichtung ist eine Vorstellrichtung.
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Andererseits ist der Flügelrotor 6 an einem Endabschnitt der Nockenwelle unter Verwendung eines Positionierungsstiftes oder dergleichen positioniert und ist unter Verwendung von Bolzen oder dergleichen an den Nockenwellenendabschnitt fixiert. Somit dreht der Flügelrotor 6 einstückig mit der Nockenwelle.
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Der Flügelrotor 6 ist mit Flügeln 6a versehen. Jeder Flügel 6a teilt den Innenraum des entsprechenden konkaven Abschnittes 7 in eine Vorstellkammer 7a und eine Verzögerungskammer 7b. Der Flügelrotor 6 ist so angeordnet, dass er innerhalb eines vorherbestimmten Winkelbereichs relativ zum Schuhgehäuse 5 drehbar ist.
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Die Vorstellkammer 7a ist eine Ölkammer zum hydraulischen Betätigen der Flügel 6a hin zur Vorstellseite und ist innerhalb des zugehörigen konkaven Abschnitts 7 auf der Seite gegenüberliegend zur Drehrichtung des Flügels 6a ausgebildet. Umgekehrt ist die Verzögerungskammer 7b eine Ölkammer zum hydraulischen Betätigen des Flügels 6a zur Verzögerungsseite. Die Kammern 7a und 7b werden durch ein Abdichtelement 8 oder dergleichen flüssigkeitsdicht gehalten.
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Der Hydraulikkreis 3 ist eine Einrichtung zum Zuführen von Öl zu den Vorstellkammern 7a und zu den Verzögerungskammern 7b, was eine Differenz im Öldruck zwischen jeder Vorstellkammer 7a und der zugehörigen Verzögerungskammer 7b verursacht und wodurch der Flügelrotor 6 veranlasst wird, sich relativ bezüglich des Schuhgehäuses 5 zu drehen. Der Hydraulikkreis 3 hat eine Ölpumpe 9, die durch die Kurbelwelle und das OCV 2 betrieben wird, das von der Ölpumpe 9 unter Druck eingespeistes Öl wahlweise in die Vorstellkammern 7a und die Verzögerungskammern 7b zuführt.
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Das OCV 2 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
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Das OCV 2 hat ein Schieberventil 10 mit einer Hülse 11 und einem Schieber 12 sowie einem Elektromagnet-Aktuator 13, um den Schieber 12 axial zu betätigen.
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Die Hülse 11 ist im Wesentlichen in einer Zylinderform ausgebildet und mehrere Eingangs-/Ausgangs-Öffnungen sind darin ausgebildet. Genauer ist eine Einsetzbohrung 11a zum gleitfähigen axialen Unterstützen des Schiebers 12, eine Öldruckzuführöffnung 11b, die mit einer Ölabführöffnung der Ölpumpe 9 in Verbindung steht, eine Vorstellkammerverbindungsöffnung 11c, die mit der Vorstellkammer 7a in Verbindung steht, eine Verzögerungskammerverbindungsöffnung 11d, die mit der Verzögerungskammer 7b in Verbindung steht und eine Ablassöffnung 11e zum Zurückbefördern des Öls in eine Ölwanne 9a, in der in diesem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Hülse 11 ausgebildet.
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Die Öldruckzuführöffnung 11b, die Vorstellkammerverbindungsöffnung 11c und die Verzögerungskammerverbindungsöffnung 11d sind Löcher, die in einer Seitenfläche der Hülse 11 ausgebildet sind. Die Ablassöffnung 11e, die Vorstellkammerverbindungsöffnung 11c, die Öldruckzuführöffnung 11b, die Verzögerungskammerverbindungsöffnung 11d und die Ablassöffnung 11e sind von der linken Seite (gegenüberliegende Seite zur Spule) zur rechten Seite (Spulenseite) ausgebildet.
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Der Schieber 12 hat vier Großdurchmesser-Abschnitte 12a (Stege) als Öffnungsverschlussabschnitte, von denen jeder einen Durchmesser hat, der im Wesentlichen gleich zum Innendurchmesser der Hülse 11 (der Durchmesser der Einsetzbohrung 11a) ist.
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Zwischen benachbarten Großdurchmesser-Abschnitten 12a sind ein Kleindurchmesser-Abschnitt 12b zum Ablassen der Vorstellkammer, wobei der Kleindurchmesser-Abschnitt so ausgebildet ist, dass er den Verbindungszustand der Vielzahl an Eingangs-/Ausgangs-Öffnungen (11b bis 11e) entsprechend einer axialen Position des Schiebers 12 verändert, ein Kleindurchmesser-Abschnitt 12c zum Zuführen von Öldruck und ein Kleindurchmesser-Abschnitt 12d zum Ablassen der Verzögerungskammer ausgebildet.
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Der Kleindurchmesser-Abschnitt 12b zum Ablassen der Vorstellkammer ist zum Ablassen von Öldruck von der Vorstellkammer 7a während der Öldruck zur Verzögerungskammer 7b zugeführt wird. Der Kleindurchmesser-Abschnitt 12c zum Zuführen von Öldruck ist zum Zuführen von Öldruck zur Vorstellkammer 7a oder der Verzögerungskammer 7b. Der Kleindurchmesser-Abschnitt 12d zum Ablassen der Verzögerungskammer ist zum Ablassen von Öldruck von der Verzögerungskammer 7b während der Öldruck zur Vorstellkammer 7a zugeführt wird.
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Der Elektromagnet-Aktuator 13 hat einen Kolben 15, einen Stator 16, eine Spule 17, ein Joch 18 und einen Anschluss 19.
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Der Kolben 15 ist aus einem magnetischen Metall (z.B. Eisen: ein ferromagnetisches Material, das einen Magnetkreislauf bildet), das magnetisch durch den Stator 16 angezogen wird. Der Kolben 15 wird an einer Position in dem Stator 16 axial gleitfähig unterstützt (insbesondere in einer Manschettenführung 24 als Öldichtung).
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Der Stator 16 ist aus einem magnetischen Metall (z.B. Eisen: einem ferromagnetischen Material, das einen Magnetkreislauf bildet) ausgebildet und hat einen Scheibenabschnitt 16a, der zwischen der Hülse 11 und der Spule 17 aufgenommen ist und einen zylindrischen Abschnitt 16b, der einen magnetischen Fluss des Scheibenabschnitts 16a bis in die Nähe des Kolbens 15 leitet. Eine Hauptspalte MG (eine magnetische Anziehungsspalte) ist zwischen dem Kolben 15 und dem zylindrischen Abschnitt 16b ausgebildet.
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Ein konkaver Abschnitt 16c, in den ein Endabschnitt des Kolbens 15 kontaktlos eingefügt wird, ist in einem Ende des zylindrischen Abschnitts 16b ausgebildet. Der konkave Abschnitt 16c ist so ausgebildet, dass, wenn der Kolben 15 in den Innenraum des konkaven Abschnitts 16c eintritt und zu einem Endabschnitt des Stators 16 angezogen wird, der Kolben 15 und der Stator 16 teilweise und axial einander kreuzen. Das Ende des zylindrischen Abschnitts 16b ist bei 16d so geneigt, dass die magnetische Anziehung sich nicht relativ zu einem Hubbetrag des Kolbens 15 ändert.
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Die Spule 17 ist eine Magnetismuserzeugungseinrichtung, welche eine magnetische Kraft erzeugt, wenn sie mit Energie beaufschlagt wird, um den Kolben 15 zum Stator 16 magnetisch anzuziehen. Die Spule 17 hat eine große Anzahl an Isolierdrähten und ist um einen Harzspulenkörper 17a gewickelt.
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Das Joch 18 ist aus einem magnetischen Metall (z.B. Eisen: einem ferromagnetischen Material, das einen magnetischen Kreislauf bildet) ausgebildet und hat einen inneren Zylinderabschnitt 18a, der den Kolben 15 um den Kolben herum umgibt und einen äußeren Zylinderabschnitt 18b, der die Spule 17 um die Spule herum umgibt. Durch Stemmen eines Klinkenabschnitts, der auf der rechten Seite in 1 ausgebildet ist, wird das Joch 18 mit der Hülse 11 verbunden. Der innere Zylinderabschnitt 18a gibt einen magnetischen Fluss zum Kolben 15 ab und empfängt diesen von dem Kolben 15. Eine Seitenspalte SG (eine Magnetflusslieferspalte) ist zwischen dem Kolben 15 und dem inneren Zylinderabschnitt 18a ausgebildet.
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Der Anschluss 19 ist eine Verbindungseinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zur ECU 4 mittels einer Verbindungsleitung. Ein Anschluss 19 hat Anschlussstücke 19a, die jeweils mit beiden Enden der Spule 17 verbunden sind.
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Das OCV 2 hat einen Schaft 21, der eine Linksbewegung in 1 des Kolbens 15 zum Schieber 12 überträgt und außerdem eine Rechtsbewegung in 1 des Schiebers 12 zum Kolben 15 überträgt und hat des Weiteren eine Feder 22 (Drängeinrichtung), um den Schieber 12 und den Kolben 15 in eine Richtung (rechts in 1) zu drängen, in welche der gegenseitige Abstand zwischen Kolben 15 und Stator 16 größer wird.
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Der Schaft 21 wird durch eine Innenperipheriefläche des zylindrischen Bunds 20, der in dem Scheibenabschnitt 16a des Stators 16 angeordnet ist in der Axialrichtung bewegbar unterstützt. Ein Ende des Schafts 21 stößt gegen den Schieber 12 an, während dessen gegenüberliegendes Ende gegen den Kolben 15 anstößt.
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Obwohl in diesem ersten Ausführungsbeispiel ein Beispiel gezeigt ist, in dem der Schaft 21 und der Schieber 12 aneinander anstoßen, können beide durch Presspassung oder dergleichen aneinander fixiert sein. Ebenso, obwohl außerdem ein Beispiel dargestellt ist, bei dem der Schaft 21 und der Kolben 15 gegeneinander anstoßen, können beide durch Presspassung oder dergleichen aneinander fixiert sein. Natürlich kann der Schaft 21 sowohl an den Schieber 12 als auch an den Kolben 15 fixiert sein.
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Obwohl in dem veranschaulichten Beispiel die Feder 22 an einem Ende des Schiebers 12 auf der gegenüberliegenden Seite zur Spule (linke Seite in 1) angeordnet ist, um den Schieber 12 nach rechts in 1 zu drängen, kann die Feder 22 in einer anderen Position angeordnet werden, insofern der Schieber 12 und der Kolben 15 an den Schaft 21 fixiert sind. Beispielsweise kann die Feder 22 zwischen dem Stator 16 und dem Kolben 15 angeordnet sein, um den Kolben 15 nach rechts in 1 zu drängen.
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Wenn die Spule 17 abgeschaltet wird, werden in dem OCV 2 der Schieber 12 und der Kolben 15 mit der Drängkraft der Feder 22 hin zur Spule (nach rechts in 1) versetzt und kommen zum Stillstand.
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In diesem stillstehenden Zustand wird eine maximale Spalte der Hauptspalte MG bestimmt und die Positionierung des Schiebers 12 relativ zur Hülse 11 wird durchgeführt.
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Die Bezugsnummer 23, die in 1 dargestellt ist, kennzeichnet einen O-Ring zum Abdichten.
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Der Schaft 21 ist einstückig mit dem Schieber 12 oder dem Kolben 15 ausgebildet.
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Die ECU führt eine Tastverhältnis-Steuerung durch, um den Betrag an elektrischem Strom (nachfolgend als "Versorgungsstromquantität" bezeichnet), der an die Spule 17 in dem Elektromagnet-Aktuator 13 zuzuführen ist, zu steuern. Durch Steuern der Zuführstromquantität für die Spule 17 wird eine Axialposition des Schiebers 12 linear gesteuert und in den Vorstellkammern 7a und den Verzögerungskammern 7b wird ein Hydraulikdruck entsprechend einem Betriebszustand des Motors erzeugt, um die Vorstellposition der Nockenwelle zu steuern.
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Zum Vorstellen der Nockenwelle entsprechend einem Betriebszustand des Fahrzeugs, erhöht die ECU 4 die Versorgungsstromquantität für die Spule 17. Mit der Erhöhung der Versorgungsstromquantität erhöht sich die magnetische Kraft, welche die Spule 17 erzeugt und sowohl der Kolben 15 als auch der Schieber 12 bewegen sich auf die Seite gegenüberliegend zur Spule (links in 1: Vorstellseite). In Folge dessen erhöht sich ein Durchgangsverhältnis zwischen der Öldruckzuführöffnung 11b und der Vorstellkammerverbindungsöffnung 11c und gleiches passiert mit dem Durchgangsverhältnis zwischen der Verzögerungskammerverbindungsöffnung 11d und der Ablassöffnung 11e. In Folge dessen erhöht sich der Öldruck in der Vorstellkammer 7a, während der Öldruck in der Verzögerungskammer 7b abnimmt, so dass der Flügelrotor 6 relativ zur Vorstellseite bezüglich des Schuhgehäuses 5 versetzt wird und die Nockenwelle vorgestellt wird.
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Umgekehrt verringert, zum Verzögern der Nockenwelle entsprechend dem zum Betriebszustand des Fahrzeugs, die ECU 4 die Versorgungsstromquantität für die Spule 17. Mit der Verringerung der Versorgungsstromquantität verringert sich die magnetische Kraft, welche die Spule 17 erzeugt und sowohl der Kolben 15 als auch der Schieber 12 bewegen sich hin zur Spule (rechts in 1: Verzögerungsseite). In Folge dessen erhöht sich ein Durchgangsverhältnis zwischen der Öldruckzuführöffnung 11b und der Verzögerungskammerverbindungsöffnung 11d und das gleiche passiert beim Durchgangsverhältnis zwischen der Vorstellkammerverbindungsöffnung 11c und der Ablassöffnung 11e. In Folge dessen erhöht sich der Öldruck in der Verzögerungskammer 7b während der Öldruck in der Vorstellkammer 7a abnimmt, so dass der Flügelrotor 6 bezüglich des Schuhgehäuses 5 relativ zur Verzögerungsseite versetzt wird und die Nockenwelle 5 verzögert wird.
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Da sich der Kolben 15 im Innenraum des Elektromagnet-Aktuators 13 axial bewegt, sind Volumenveränderungskammern an beiden Axialseiten des Kolbens ausgebildet und so ausgebildet, dass sie mit der Bewegung des Kolbens 15 ihr Volumen verändern.
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Die Volumenveränderungskammer, die auf der Statorseite (linke Seite in 1) des Kolbens 15 ausgebildet ist, ist als erste Volumenveränderungskammer A gekennzeichnet, während die Volumenveränderungskammer, die auf der gegenüberliegenden Seite des Stators bezüglich des Kolbens 15 ausgebildet ist (eine andere Seite als die der ersten Volumenveränderungskammer A: rechte Seite in 1), als zweite Volumenveränderungskammer B gekennzeichnet.
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Da sich andererseits auch der Schieber 12 im Innenraum der Hülse 11 axial bewegt, sind Volumenveränderungskammern auf beiden Axialseiten der Hülse 11 ausgebildet, die so ausgebildet sind, dass sie ihr Volumen mit der Bewegung des Schiebers 12 verändern.
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Die Volumenveränderungskammer, die auf der Elektromagnet-Aktuator-Seite (rechte Seite in 1) des Schiebers 12 ausgebildet ist, ist als dritte Volumenveränderungskammer C gekennzeichnet und die Volumenveränderungskammer, die auf der Seite (linke Seite in 1) gegenüberliegend zum Elektromagnet-Aktuator des Schiebers 12 ausgebildet ist, ist als vierte Volumenveränderungskammer D gekennzeichnet.
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Ein erstes Lüftungsloch 11f, das mit der dritten Volumenveränderungskammer C in Verbindung steht und ein zweites Lüftungsloch 11g, das mit der vierten Volumenveränderungskammer D in Verbindung steht, sind in der Hülse 11 ausgebildet.
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Das erste und zweite Lüftungsloch 11f, 11g sind Ölbahnen, die mit einer externen Ölbahn in Verbindung stehen (einer Ölbahn, die mit der Ablassöffnung 11e in Verbindung steht), welche das Öl zur Ölwanne 9a zurückbringt. Wenn der Schieber 12 axial versetzt wird, wird das Öl in der dritten und vierten Volumenveränderungskammer C, D von dem ersten und zweiten Lüftungsloch 11f, 11g abgeführt.
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Die erste und zweite Volumenveränderungskammer A, B sind so ausgebildet, dass sie mit dem ersten Lüftungsloch 11f zumindest über eine interne Schaftlüftungsbahn 21a, die im Innenraum des Schafts 21 ausgebildet ist und einer internen Kolbenlüftungsbahn 15a, die im Innenraum des Kolbens 15 ausgebildet ist, die in Serie geschaltet sind, in Verbindung steht. Zwischenräume, die innerhalb und außerhalb des Bunds 20 ausgebildet sind, sind so ausgebildet, dass sie die erste und dritte Volumenveränderungskammer A, C zwangsweise miteinander über den Bund 20 verbinden.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel steht die zweite Volumenveränderungskammer B, die innerhalb des Elektromagnet-Aktuators 13 ausgebildet ist, mit der dritten Volumenveränderungskammer C über die interne Kolbenlüftungsbahn 15a, die zentral im Kolben 15 ausgebildet ist und des Weiteren über die interne Schaftlüftungsbahn 21a, die zentral im Schaft 21 ausgebildet ist, in Verbindung. Das Öl, das in der zweiten Volumenveränderungskammer B vorhanden ist, wird über die interne Kolbenlüftungsbahn 15a, die interne Schaftlüftungsbahn 21a, die dritte Volumenveränderungskammer C und das erste Lüftungsloch 11f ausgestoßen. Andererseits steht die erste Volumenveränderungskammer A in dem Elektromagnet-Aktuator 13 mit der zweiten Volumenveränderungskammer B über zweite Kolbenlüftungsbahnen 15b in Verbindung, die wie Nuten in der Außenperipherie des Kolbens 15 ausgebildet sind, wie in 2A dargestellt. Das Öl, das in der ersten Volumenveränderungskammer A vorhanden ist, wird über die zweite Kolbenlüftungsbahn 15b, die zweite Volumenveränderungskammer B, die interne Kolbenlüftungsbahn 15a, die interne Schaftlüftungsbahn 21a, die dritte Volumenveränderungskammer C und die erste Lüftungsbahn 11f ausgestoßen.
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Somit wird das Öl, das in der zweiten Volumenveränderungskammer B vorhanden ist, über eine lange Lüftungsbahn ausgestoßen, welche die interne Kolbenlüftungsbahn 15a, die interne Schaftlüftungsbahn 21a, und die dritte Volumenveränderungskammer C enthält. Das Öl, das in der ersten Volumenveränderungskammer A enthalten ist, wird über eine noch längere Lüftungsbahn ausgestoßen, welche die zweite Lüftungsbahn 15b, die zweite Volumenveränderungskammer B, die interne Kolbenlüftungsbahn 15a, die interne Schaftlüftungsbahn 21a und die dritte Volumenveränderungskammer C enthält.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Lüftungsnut 12e in einer Oberfläche des Schiebers 12 ausgebildet, gegen die der Schaft 21 anstößt, wobei die dritte Volumenveränderungskammer C und die interne Schaftlüftungsbahn 21a miteinander in Verbindung gebracht werden. Jedoch ist dies nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann eine Lüftungsnut in einer Oberfläche des Schafts 21 ausgebildet werden, gegen die der Schieber 12 anstößt.
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Da, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, die Lüftungsbahn zum Zuführen und Abführen des Öls zu und von dem Innenraum des Elektromagnet-Aktuators 13 lang ausgeführt ist, so dass das Volumen dieser Bahn vergrößert wird, ist es für Fremdmaterialien, die in dem Öl enthalten sind, schwierig, die erste und zweite Volumenveränderungskammer A, B zu erreichen, welche innerhalb des Elektromagnet-Aktuators 13 ausgebildet sind. Deshalb ist es möglich, die Menge an Fremdmaterialien, die in beide Volumenveränderungskammern A und B eintreten, zu verringern.
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Da die Lüftungsbahn, welche zur ersten Volumenveränderungskammer A reicht, länger als die Lüftungsbahn ist, welche zur zweiten Volumenveränderungskammer B reicht, ist es insbesondere möglich, die Menge an Fremdmaterialien, welche in die erste Volumenveränderungskammer A eintreten, zu verringern, dabei bildet die erste Volumenveränderungskammer A die Hauptspalte MG.
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Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten eines Betätigungsdefekts des OCV 2, der durch Eindringen von Fremdmaterialien in den Elektromagnet-Aktuator 13 verursacht wird, zu verhindern und folglich ist es möglich, die Eigenschaften, die von dem OCV 2 gefordert werden, über eine lange Zeitdauer beizubehalten und die Zuverlässigkeit des OCV 2 zu verbessern.
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Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels
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Obwohl in dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel zwei zweite Kolbenlüftungsbahnen 15b in der Außenperipherie des Kolbens 15 ausgebildet sind, ist die Anzahl an Bahnen 15b nicht auf zwei begrenzt. Eine oder drei oder mehrere zweite Kolbenlüftungsbahnen 15b können vorgesehen sein.
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Ohne dass die zweiten Kolbenlüftungsbahnen 15b wie Nuten in der Außenperipherie des Kolbens 15 ausgebildet sind, können zweite Kolbenlüftungsbahnen 15b axial durch den Innenraum des Kolbens 15 ausgebildet sein (außerhalb der internen Kolbenlüftungsbahn 15a), wie in 2B dargestellt. Außerdem ist in diesem Fall die Anzahl an zweiten Kolbenlüftungsbahnen 15b nicht auf drei begrenzt, sondern kann eine, zwei, vier oder mehr sein.
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Obwohl in diesem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel die zweite Volumenveränderungskammer B und die erste Volumenveränderungskammer A über die zweite Kolbenlüftungsbahn 15b als Beispiel einer Lüftungsbahn, welche die erste Volumenveränderungskammer A erreicht, in direkte Verbindung miteinander gebracht werden, kann auch eine Umleitung im Innenraum des Kolbens 15 vorgesehen sein, welche eine Verbindung zwischen der internen Kolbenlüftungsbahn 15a und der ersten Volumenveränderungskammer A bereitstellt und dem Öl kann es erlaubt werden, in einem Kanal zu strömen, der die interne Kolbenlüftungsbahn 15a, die Umleitung und die erste Volumenveränderungskammer A enthält. Das heißt eine Lüftungsbahn mit einer Abkürzung zur zweiten Volumenveränderungskammer B kann bereitgestellt werden, um das Öl zu der ersten Volumenveränderungskammer A zuzuführen und von dieser abzuführen.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Die gleichen Bezugsnummern wie in dem ersten Ausführungsbeispiel repräsentieren die gleichen funktionellen Bauteile.
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In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein erstes Lüftungsloch 11f an einem Ende der Hülse 11 auf der Seite (linke Seite in 4) gegenüberliegend zum Elektromagnet-Aktuator ausgebildet. Das erste Lüftungsloch 11f steht mit einer Volumenveränderungskammer B in Verbindung über die in Serie geschaltete interne Schieberlüftungsbahn 12f als dicke und lange Bahn, die in dem Innenraum eines Schiebers 12 ausgebildet ist, eine interne Schaftlüftungsbahn 21a, die im Innenraum eines Schafts 21 ausgebildet ist und einer internen Kolbenlüftungsbahn 15a, die im Innenraum eines Kolbens 15 ausgebildet ist.
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Andererseits, wie in 5A dargestellt, steht eine erste und dritte Volumenveränderungskammer A, C miteinander über nutartige erste/dritte Verbindungsbahnen 20a in Verbindung, die in der Innenperipherie des Bunds 20 ausgebildet sind, um das Zuführen und Abführen von Öl bezüglich einander zu bewirken. Die erste und dritte Volumenveränderungskammer A, C sind von der Außenseite abgesperrt.
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Der Außendurchmesser des Schiebers 12 und der des Kolbens 15 werden bezüglich zueinander gleich festgesetzt, so dass eine Volumenveränderung der ersten Volumenveränderungskammer A und der der dritten Volumenveränderungskammer C gleich zueinander sind, wenn der Kolben 15 und der Schieber 12 sich durch den Schaft 21 bewegen. Das heißt selbst auf die Bewegung des Kolbens 15 und des Schiebers 12 hin, ist eine Volumenveränderung von "erster Volumenveränderungskammer A + dritter Volumenveränderungskammer C" gleich Null.
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Da der Kolben 15 und der Schieber 12 so vorgesehen sind, dass sie lediglich die Verbindung zwischen der ersten und dritten Volumenveränderungskammer A, C miteinander über die erste/dritte Verbindungsbahn 20a herstellen, werden der Innendruck der ersten Volumenveränderungskammer A und der der dritten Volumenveränderungskammer C zueinander gleich. Somit ist es nicht notwendig, eine Lüftungsbahn bereitzustellen, die mit der Außenseite in Verbindung steht, weder ist solch eine Lüftungsbahn in dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen.
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Infolgedessen, obwohl Öl in die erste und dritte Volumenveränderungskammer A, C über einen dünnen Zwischenraum eindringt, gibt es kein zwangsläufiges Zuführen und Abführen von Öl und folglich kommen Fremdmaterialien nicht in die beiden Kammern A und C.
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Dementsprechend ist es möglich, das Auftreten eines Betriebsdefekts des OCV 2, der durch Eintreten von Fremdmaterialien in die erste Volumenveränderungskammer A verursacht wird, zu verhindern.
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Andererseits, wie vorstehend beschrieben, wird die zweite Volumenveränderungskammer B, die im Innenraum des Elektromagnet-Aktuators 13 ausgebildet ist, in Verbindung mit dem ersten Lüftungsloch 11f gebracht und zwar über die in Serie geschaltete dicke und lange interne Schieberlüftungsbahn 12f, die interne Schaftlüftungsbahn 21a und die interne Kolbenlüftungsbahn 15a.
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Da somit die Lüftungsbahn für das Zuführen und Abführen von Öl zu und von der zweiten Volumenveränderungskammer B lang ausgebildet ist, um dessen Volumen zu vergrößern, ist es für Fremdmaterialien, die in dem Öl enthalten sind, schwierig, die zweite Volumenveränderungskammer B zu erreichen und deshalb ist es möglich, die Menge an Fremdmaterialien, die in die zweite Volumenveränderungskammer B eintreten, zu verringern.
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Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten eines Betriebsdefekts des OCV 2, welcher durch das Eintreten von Fremdmaterialien in die zweite Volumenveränderungskammer B verursacht wird, zu verhindern.
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Da folglich das Eintreten von Fremdmaterialien in die erste und zweite Volumenveränderungskammer A, B, die in dem Innenraum des Elektromagnet-Aktuators 13 definiert sind, verhindert wird, ist es möglich, das Auftreten eines Betriebsdefekts des OCV 2 zu verhindern und folglich ist es möglich, die Eigenschaften, die von dem OCV 2 gefordert werden, über eine lange Zeitdauer beizubehalten und die Zuverlässigkeit des OCV 2 zu verbessern.
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Modifikationen des zweiten Ausführungsbeispiels
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Obwohl in dem vorstehenden zweiten Ausführungsbeispiel die zwei erste/dritte Verbindungsbahn 20a wie Nuten in der Innenperipherie des Bunds 20 ausgebildet sind, wie in 5a dargestellt, können eine, drei oder mehr erste/dritte Verbindungsbahnen 20a vorgesehen werden.
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Ohne das Ausbilden der ersten/dritten Verbindungsbahn 20a in der Innenperipherie des Bunds 20 können beide Verbindungsbahnen wie Nuten in der Außenperipherie des Bunds 20 ausgebildet werden, wie in 5B dargestellt. In diesem Fall ist die Anzahl an ersten/dritten Verbindungsbahnen 20a nicht auf zwei begrenzt, wie in 5B dargestellt, sondern können eine, drei oder mehr sein.
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Des Weiteren ist die Form der ersten/dritten Verbindungsbahn 20a nicht auf solch eine nutartige Form, wie in den 5A und 5B dargestellt, begrenzt, sondern kann von solch einer Schnittflächenform (D Schnitt), wie in 5C dargestellt, sein. Außerdem ist in diesem Fall die Anzahl nicht auf eine begrenzt, sondern kann zwei oder mehr sein.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die gleichen Bezugsnummern wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel repräsentieren die gleichen funktionellen Bauteile.
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In dem vorstehenden zweiten Ausführungsbeispiel werden die erste und dritte Volumenveränderungskammer A, C lediglich über die erste/dritte Verbindungsbahn 20a in Verbindung gebracht ohne irgendeine Lüftungsbahnverbindung mit der Außenseite auszubilden.
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Andererseits wird in diesem dritten Ausführungsbeispiel, wie in 6 dargestellt, eine erste Volumenveränderungskammer A und eine interne Kolbenlüftungsbahn 15a miteinander durch eine Umleitungsöffnung 21b, die in einem kolbenseitigem Ende des Schafts 21 ausgebildet ist, in Verbindung gebracht.
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Gemäß solch einem Aufbau dieses dritten Ausführungsbeispiels steht die erste Volumenveränderungskammer A, die im Innenraum eines Elektromagnet-Aktuators 13 ausgebildet ist, mit einem ersten Lüftungsloch 11f in Verbindung und zwar über eine dicke und lange interne Schieberlüftungsbahn 21f und eine interne Schaftlüftungsbahn 21a, die in Serie geschaltet sind, so dass es für im Öl enthaltene Fremdmaterialien schwierig ist, die erste Volumenveränderungskammer A zu erreichen. Selbst wenn sich des Weiteren sowohl der Kolben 15 als auch der Schieber 12 bewegen, wird die Zufuhr oder Abfuhr (Lüften) von Öl durch die Umleitöffnung 21b kaum durchgeführt und ein wesentlicher Eintritt von Fremdmaterialien in die erste Volumenveränderungskammer A wird verhindert, weil die Volumenveränderung der ersten Volumenveränderungskammer A + dritten Volumenveränderungskammer C gleich Null ist.
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Andererseits steht eine zweite Volumenveränderungskammer B, die im Innenraum des Elektromagnet-Aktuators 13 ausgebildet ist, wie es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fall ist, mit dem ersten Lüftungsloch 11f in Verbindung und zwar über die in Serie geschaltete dicke und lange interne Schieberlüftungsbahn 12f, die interne Schaftlüftungsbahn 21a und die interne Kolbenlüftungsbahn 15a.
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Dementsprechend ist es für im Öl enthaltene Fremdmaterialien schwierig, die zweite Volumenveränderungskammer B zu erreichen und folglich ist es möglich die Menge an Fremdmaterialien, welche in die zweite Volumenveränderungskammer B eintreten, zu verringern.
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Somit wird das Eintreten von Fremdmaterialien in die erste und zweite Volumenveränderungskammer A, B, die im Innenraum des Elektromagnet-Aktuators 13 ausgebildet sind, verhindert und das Auftreten eines Betriebsdefekts des OCV 2 kann verhindert werden. Infolgedessen ist es möglich, die Eigenschaften, die von dem OCV 2 gefordert werden, über eine lange Zeitdauer beizubehalten und folglich ist es möglich, die Zuverlässigkeit des OCV zu verbessern.
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Modifikationen des dritten Ausführungsbeispiels
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In dem vorstehenden dritten Ausführungsbeispiel wird der Außendurchmesser des Schiebers 12 und der des Kolbens 15 gleich zueinander festgesetzt, so dass eine Volumenveränderung der ersten Volumenveränderungskammer A und die der dritten Volumenveränderungskammer C auf die Bewegung sowohl des Kolbens 15 als auch des Schiebers 12 hin gleich werden. Jedoch kann eine Modifikation derart durchgeführt werden, dass eine leichte Volumenveränderung der ersten und dritten Volumenveränderungskammer A, C auftritt und Lüften leicht in der Umleitungsöffnung 21b durchgeführt wird. Alternativ kann eine Modifikation verwendet werden, so dass eine Volumenveränderung der ersten Volumenveränderungskammer A und die der dritten Volumenveränderungskammer C verschieden sind und Lüften in der Umleitungsöffnung 21b durchgeführt wird.
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Obwohl in dem vorstehenden dritten Ausführungsbeispiel die Umleitungsöffnung 21b in einem Ende des Schafts 21 ausgebildet ist, kann eine Umleitungsöffnung wie eine Nut in einer Oberfläche des Kolbens 15 ausgebildet werden, die gegen den Schaft 21 anstößt. Ohne Bereitstellen der Umleitungsöffnung 21b können die erste und zweite Volumenveränderungskammer A, B über die zweite Kolbenlüftungsbahn 15b, die in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, in Verbindung miteinander gebracht werden.
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Modifikationen
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Die VCT 1, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist lediglich ein Beispiel zum Erklären der Ausführungsbeispiele und kann irgendeinen anderen Aufbau haben, insofern die Einstellung des Vorstellens durch einen hydraulischen Aktuator 13 durchgeführt werden kann, der im Innenraum der VCT 1 angeordnet ist.
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Beispielsweise ist, obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen drei konkave Abschnitte 7 in dem Innenraum des Schuhgehäuses 5 ausgebildet sind und drei Flügel 6a an dem Außenperipherieabschnitt des Flügelrotors 6 vorgesehen sind, ist die Anzahl an konkaven Abschnitten 7 und die der Flügel 6a nicht speziell im Aufbau begrenzt, insofern können jeweils eine oder mehrere vorgesehen werden.
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Obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen das Schuhgehäuse 5 synchron mit der Kurbelwelle dreht und der Flügelrotor 6 einstückig mit der Nockenwelle dreht, kann ein Aufbau verwendet werden, so dass der Flügelrotor 6 synchron mit der Kurbelwelle dreht und das Schuhgehäuse 5 einstückig mit der Nockenwelle dreht.
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Obwohl der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen verwendete Schiebers 12 einen Großdurchmesser-Abschnitt 12a und die Kleindurchmesser-Abschnitte 12b–12d hat, ist der Aufbau des Schiebers 12 nicht speziell begrenzt. Beispielsweise kann ein zylindrischer Schieber 12 verwendet werden.
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Obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen Eingangs-/Ausgangs-Öffnungen (die Öldruckzuführöffnung 11b, Vorstellkammerverbindungsöffnung 11c und Verzögerungskammerverbindungsöffnung 11d in den Ausführungsbeispielen) durch Ausbilden von Löchern in den Seitenflächen der Hülse 11 ausgebildet sind, ist der Aufbau der Hülse 11 nicht speziell begrenzt. Beispielsweise können mehrere Eingangs-/Ausgangs-Öffnungen ausgebildet werden, indem Durchgangslöcher in der Diametralrichtung der Hülse 11 ausgebildet werden.
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Der Aufbau des Elektromagnet-Aktuators 13, der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist, ist lediglich ein Beispiel zum Erklären der Ausführungsbeispiele und ein anderer Aufbau kann verwendet werden. Beispielsweise kann der Kolben 15 in der Axialrichtung der Spule 17 angeordnet werden.
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Obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen der Schieber nach dem Einschalten der Spule 17 zu der Seite, die der Spule gegenüberliegt, versetzt wird, kann dies so modifiziert werden, dass der Schieber 12 nach dem Einschalten der Spule 17 zur Spulenseite versetzt wird.
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Obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen die vorliegende Erfindung bei einem OCV 2 verwendet wird, das mit der VCT kombiniert ist, ist die vorliegende Erfindung bei allen OCVs der Bauart anwendbar, welche die Strömung von Öl unterbrichen oder die Strömungsrichtung von Öl umschalten.
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In einem Ölströmungs-Steuerventil (OCV) gemäß dieser Erfindung ist eine erste Volumenveränderungskammer (A) so ausgebildet, dass sie mit einer zweiten Volumenveränderungskammer (B) über eine zweite Kolbenlüftungsbahn (15b) in Verbindung steht. Die zweite Volumenveränderungskammer (B) ist so ausgebildet, dass sie mit einem ersten Lüftungsloch (11f) über eine interne Kolbenlüftungsbahn (15a), eine interne Schaftlüftungsbahn (21a) und eine dritte Volumenveränderungskammer (C) in Verbindung steht. Das heißt, die Lüftungsbahn zur zweiten Volumenveränderungskammer (B) ist lang und dessen Volumen ist groß und die Lüftungsbahn zur zweiten Volumenveränderungskammer (A) ist in ihrem Volumen noch länger und größer. In Folge dessen kann die Menge an Fremdmaterialien, welche in die erste und zweite Volumenveränderungskammer (A, B) eintreten, verringert werden und deshalb ist es möglich, das Auftreten eines Betriebsdefekts des OCV (2) zu verhindern.