(57)【要約】  可変圧縮比装置に結合された制御シャフトの回転運動により変えることによって、エンジンの圧縮比を変えるためのアクチュエータ。アクチュエータは、エンジンに取り付けられたハウジング組立体と、制御シャフトに結合され、ハウジング組立体のチャンバを第１チャンバと第２チャンバとに分離する少なくとも１つの羽根を画定し、羽根は回転組立体の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動するために回転可能である回転組立体と、制御シャフトからのねじれエネルギーが回転組立体を第１回転位置から第２回転位置へ向かう方向に回転させることが可能である第１の位置へ、および第１の位置と反対の第２の位置へ移動可能である制御弁と、を含む。【選択図】なし
2014509716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御シャフトを備えた可変圧縮比装置を有する内燃機関のアクチュエータであり、前記エンジンの圧縮比は、前記装置の前記制御シャフトの回転運動によって変更され、前記エンジンからの燃焼衝撃が、ねじれエネルギーを前記制御シャフトに付与するアクチュエータであって、前記アクチュエータが、
前記エンジンに取り付けられたハウジング組立体と、
前記制御シャフトに結合され、前記ハウジング組立体内に同軸に位置付けられた回転組立体であって、前記ハウジング組立体と前記回転組立体は、前記ハウジング組立体のチャンバを第１チャンバと第２チャンバとに分離する少なくとも１つの羽根を画定し、前記羽根は前記ハウジング組立体と前記回転組立体の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動するために回転可能である回転組立体と、
孔内に摺動可能に取り付けられるスプールと複数の逆止弁とを含む制御弁であって、前記スプールは中央スピンドルによって分離された少なくとも２つのランドを有する制御弁とを含み、前記アクチュエータは、前記第１チャンバを前記孔の第１ポートに結合する第１流路、および前記第２チャンバを前記孔の第２ポートに結合する第２流路を有し、
その結果、前記スプールが第１の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第１ポートから、前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第１回転位置から前記第２回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第１チャンバからの流体が、前記第１流路および前記第１ポートを通り、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、そして前記第２ポートを通り前記第２チャンバへ至る前記第２流路へ流されるようにし、第１逆止弁が逆方向の流体流を阻止するように配置され；および、
その結果、前記スプールが第２の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第２ポートから前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第２回転位置から前記第１回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第２チャンバからの流体が、前記第２流路および前記第２ポートを通り、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、そして前記第１ポートを通り前記第１チャンバへ至る前記第１流路へ流されるようにし、第２逆止弁が逆方向の流体流を阻止するように配置され；
前記スプールが第３の位置にあるとき、前記第１チャンバから前記スプールのポートへの前記流路が前記制御弁内の前記第２逆止弁によって遮断され、前記第２チャンバから前記制御弁の前記ポートへの前記流路が前記制御弁内の前記第１逆止弁によって遮断される、
アクチュエータ。
【請求項２】
前記複数の逆止弁が、前記スプールの前記少なくとも２つのランド内に位置付けられる、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１逆止弁および前記第２逆止弁が、前記アクチュエータから離れて位置付けられる、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ハウジング組立体または前記回転組立体の一方の凹部に摺動可能に取り付けられ、前記回転組立体または前記ハウジング組立体の他方の嵌合凹部にばねによって付勢されるロックピンをさらに含み、前記ロックピンは、前記ロックピンが前記嵌合凹部内にあり、前記回転組立体を前記ハウジング組立体にロックするロック位置、および前記ロックピンが前記嵌合凹部内になく、前記回転組立体が前記ハウジング組立体に対して自由に動ける非ロック位置から移動可能である、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記制御弁を受け入れる前記孔が前記回転組立体の中にある、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記制御弁が、前記アクチュエータから離れて位置付けられる、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記回転組立体が、油圧作動される第３チャンバおよび第４チャンバをさらに画定し、
その結果、前記スプールが第１の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第１ポートから、前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第１回転位置から前記第２回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより流体供給が前記制御弁を通して前記第３チャンバへ流され、および流体が前記第４チャンバから油溜めに排出されるようにし、
その結果、前記スプールが前記第２の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第２ポートから、前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第２回転位置から前記第１回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第３チャンバおよび前記第４チャンバの流体が油溜めに排出されるようにし、
前記スプールが前記第３の位置にあるとき、前記第１チャンバから前記スプールのポートへの前記流路が前記制御弁内の前記第２逆止弁によって遮断され、前記第２チャンバから前記制御弁の前記ポートへの前記流路が前記制御弁内の前記第１逆止弁によって遮断され、そして流体が供給部から前記第３チャンバへ流れる、
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
制御シャフトを備えた可変圧縮比装置を有する内燃機関のアクチュエータであり、前記エンジンの圧縮比は、前記装置の前記制御シャフトの回転運動によって変更され、前記エンジンからの燃焼衝撃が、ねじれエネルギーを前記制御シャフトに付与するアクチュエータであって、前記アクチュエータが、
前記エンジンに取り付けられたハウジング組立体と、
前記制御シャフトに結合され、前記ハウジング組立体内に同軸に位置付けられた回転組立体であって、前記ハウジング組立体と前記回転組立体は、前記ハウジング組立体のチャンバを第１チャンバと第２チャンバとに分離する少なくとも１つの羽根を画定し、前記羽根は前記ハウジング組立体と前記回転組立体の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動するために回転可能である回転組立体と、
孔内に摺動可能に取り付けられるスプールを含む制御弁であって、前記スプールが中央スピンドルによって分離された少なくとも２つのランドを有する制御弁と、
を含み、前記アクチュエータは、前記第１チャンバを前記孔の第１ポートに結合する第１流路、および前記第２チャンバを前記孔の第２ポートに結合する第２流路を有し、
その結果、前記スプールが第１の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第１ポートから、前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第１回転位置から前記第２回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第１チャンバからの流体が、前記第１流路および前記第１ポートを通り、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、そして油溜めに至る排出ラインへ流されるようにし、および供給部からの流体が、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、および前記第２流路および前記第２ポートを通り、前記第２チャンバへ流されるようにし；
その結果、前記スプールが第２の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第２ポートから前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第２回転位置から前記第１回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第２チャンバからの流体が、前記第２流路および前記第２ポートを通り、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、そして油溜めに至る排出ラインへ流されるようにし、および供給部からの流体が、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、および前記第１流路および前記第１ポートを通り、前記第１チャンバへ流されるようにし；
前記スプールが第３の位置にあるとき、前記第１チャンバから前記スプールのポートへの前記流路が前記ランドによって遮断され、前記第２チャンバから前記制御弁の前記ポートへの前記流路が前記制御弁内の前記ランドによって遮断される、
アクチュエータ。
【請求項９】
前記制御弁から供給部への逆方向の流体の流れを阻止するために、供給部と前記制御弁との間に逆止弁をさらに含む、請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
制御シャフトを備えた可変圧縮比装置を有する内燃機関のアクチュエータであり、前記エンジンの圧縮比は、前記装置の前記制御シャフトの回転運動によって変更され、前記エンジンからの燃焼衝撃が、ねじれエネルギーを前記制御シャフトに付与するアクチュエータであって、前記アクチュエータが、
前記エンジンに取り付けられたハウジング組立体と、
前記制御シャフトに結合され、前記ハウジング組立体内に同軸に位置付けられた回転組立体であって、前記ハウジング組立体と前記回転組立体は、前記ハウジング組立体のチャンバを第１チャンバと第２チャンバとに分離する少なくとも１つの羽根を画定し、前記羽根は前記ハウジング組立体と前記回転組立体の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動するために回転可能である回転組立体と、
孔内に摺動可能に取り付けられるスプールと複数の逆止弁とを含む制御弁であって、前記スプールは中央スピンドルによって分離された少なくとも２つのランドを有する制御弁とを含み、前記アクチュエータは、前記第１チャンバを前記孔の第１ポートに結合する第１流路と、前記第２チャンバを前記孔の第２ポートに結合する第２流路と、第１流路および前記第２流路に、および前記孔の共通ポートに結合された共通流路とを有し、
その結果、前記スプールが第１の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第１ポートから、前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第１回転位置から前記第２回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第１チャンバからの流体が、前記第１流路および前記第１ポートを通り、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、前記共通ポートおよび前記共通ラインを通り、そして前記第２流路を通って前記第２チャンバへ流されるようにし、前記共通ラインと前記第１ラインとの間の第１逆止弁が逆方向の流体流を阻止するために配置され；
その結果、前記スプールが第２の位置にあるとき、前記スプールのランドは前記第２ポートから前記中央スピンドルを囲む前記孔への流体流を許容し、および前記制御シャフトからのねじれエネルギーは、前記回転組立体を前記第２回転位置から前記第１回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより前記第２チャンバからの流体が、前記第２流路および前記第２ポートを通り、前記制御弁の前記中央スピンドルを囲む前記孔を通り、前記共通ポートおよび前記共通ラインを通り、そして前記第１流路を通って前記第１チャンバへ流されるようにし、前記共通ラインと前記第２ラインとの間の第２逆止弁が逆方向の流体流を阻止するために配置され；
前記スプールが第３の位置にあるとき、前記第１チャンバから前記スプールのポートへの前記流路が前記制御弁内の前記第２逆止弁によって遮断され、前記第２チャンバから前記制御弁の前記ポートへの前記流路が前記制御弁内の前記第１逆止弁によって遮断される、
アクチュエータ。
【請求項１１】
前記複数の逆止弁が、前記スプールの前記少なくとも２つのランド内に位置付けられる、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１逆止弁および前記第２逆止弁が、前記アクチュエータから離れて位置付けられる、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記ハウジング組立体または前記回転組立体の一方の凹部に摺動可能に取り付けられ、前記回転組立体または前記ハウジング組立体の他方の嵌合凹部にばねによって付勢されるロックピンをさらに含み、前記ロックピンは、前記ロックピンが前記嵌合凹部内にあり、前記回転組立体を前記ハウジング組立体にロックするロック位置、および前記ロックピンが前記嵌合凹部内になく、前記回転組立体が前記ハウジング組立体に対して自由に動ける非ロック位置から移動可能である、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
前記制御弁を受け入れる前記孔が前記回転組立体の中にある、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記制御弁が前記アクチュエータから離れて位置付けられる、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、「ＵＳＩＮＧ  ＴＯＲＳＩＯＮＡＬ  ＥＮＥＲＧＹ  ＴＯ  ＭＯＶＥ  ＡＮ  ＡＣＴＵＡＴＯＲ」と題され、２０１１年４月１日に出願された、米国仮特許出願第６１／４７０，５９９号明細書に開示された１つまたは複数の発明を請求する。この米国仮特許出願の米国特許法第１１９条（ｅ）項の下の利益が本明細書によって請求され、上記出願は本明細書によって参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明はアクチュエータの分野に関する。詳細には本発明はアクチュエータを動かすためにねじれエネルギーを使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
一部のエンジンでは、燃焼室の容量を機械的に変えることによって圧縮比が変更される。例えば、米国特許第７，３４７，１８０号明細書では、クランクシャフトと接触する偏心ベアリングの位置を変更することによって、圧縮比は機械的に変えられる。偏心部分を回転させることによって、ピストンの上死点および下死点が移動するように、ベアリングの垂直位置が変えられる。第１の量の燃料を排気ガスとともに燃焼室に添加する方法に加えてこの機械的な変更、およびその後圧縮点火モードにおいてより高い圧縮比のセットを設定するために、第２の量の燃料が新しい空気とともに燃焼室に添加される。
【０００４】
別の例では、圧縮比は、内燃機関のハウジングに取り付けられ、回転により、調整装置の位置および方向を制御する偏心部分を備えた調整装置、および偏心部分を含む調整装置を操作する駆動装置を含む装置によって変えられる。圧縮比を変えるこの装置は、ピストンロッドの長さ、クランクシャフトの上昇、および／またはクランクシャフトの中心からの距離に関してシリンダの上端を変更する調整レバーを含む。偏心部分はハウジングに取り付けられ、回転により、調整装置の調整シャフトの回転の間、圧縮比を変える。
【０００５】
米国特許第６，８２３，８２４号明細書では、エンジンの圧縮比は、クランクシャフトの位置を、クランクシャフトを支持する主ベアリングの側に配置されたアクチュエータによって、ピストンに対して変更することによって、変えられる。
【０００６】
米国特許第７，０６６，１１８号明細書は、ピストン内側要素と、軸方向に滑り移動するための、かつ低圧縮比位置と高圧縮比位置との間で移動可能なピストン内側要素の外周に摺動可能に嵌合したピストン外側要素と、非嵩上げ位置と嵩上げ位置との間でピストン内側要素およびピストン外側要素の軸線周りで回動可能な嵩上げ部材と、および嵩上げ部材を移動するためのアクチュエータとを含む圧縮比可変装置を開示する。嵩上げ部材は、非嵩上げ位置にあるとき、ピストン外側要素の低圧縮比位置への移動を許可し、嵩上げ位置へ回動したとき、ピストン外側要素を高圧縮比位置に保持する。アクチュエータは油圧式に作動される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
制御シャフトを備えた可変圧縮比装置を有する内燃機関のアクチュエータが開示される。エンジンの圧縮比は、可変圧縮比装置の制御シャフトの回転運動によって変更され、エンジンからの燃焼衝撃が、ねじれエネルギーを制御シャフトに付与する。アクチュエータは：エンジンに取り付けられたハウジング組立体と、制御シャフトに結合され、ハウジング組立体内に同軸に位置付けられた回転組立体であって、ハウジング組立体と回転組立体は、ハウジング組立体のチャンバを第１チャンバと第２チャンバとに分離する少なくとも１つの羽根を画定し、羽根はハウジング組立体と回転組立体の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動するために回転可能である回転組立体と、孔内に摺動可能に取り付けられるスプールと複数の逆止弁とを含む制御弁であって、スプールが中央スピンドルによって分離された少なくとも２つのランドを有する制御弁とを含み、アクチュエータは、第１チャンバを孔の第１ポートに結合する第１流路、および第２チャンバを孔の第２ポートに結合する第２流路を有し、その結果、スプールが第１の位置にあるとき、スプールのランドは第１ポートから、中央スピンドルを囲む孔への流体流を許容し、および制御シャフトからのねじれエネルギーは、回転組立体を第１回転位置から第２回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより第１チャンバからの流体が、第１流路および第１ポートを通り、制御弁の中央スピンドルを囲む孔を通り、そして第２ポートを通り第２チャンバへ至る第２流路へ流されるようにし、第１逆止弁は逆方向の流体流を阻止するように配置され；および、その結果、スプールが第２の位置にあるとき、スプールのランドは第２ポートから中央スピンドルを囲む孔への流体流を許容し、および制御シャフトからのねじれエネルギーは、回転組立体を第２回転位置から第１回転位置に向かう方向に回転させることが可能であり、それにより第２チャンバからの流体が、第２流路および第２ポートを通り、制御弁の中央スピンドルを囲む孔を通り、そして第１ポートを通り第１チャンバへ至る第１流路へ流されるようにし、第２逆止弁が逆方向の流体流を阻止するように配置され；スプールが第３の位置にあるとき、第１チャンバからスプールのポートへの流路が制御弁内の第２逆止弁によって遮断され、第２チャンバから制御弁のポートへの流路が制御弁内の第１逆止弁によって遮断される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】低圧縮（ロック）位置に移動するアクチュエータの第１実施形態の概略を示す。
【図２】高圧縮位置に移動するアクチュエータの第１実施形態の概略を示す。
【図３】位置を継続するアクチュエータの第１実施形態の概略を示す。
【図４】位置を継続するアクチュエータの第２実施形態の概略を示す。
【図５】低圧縮（ロック）位置に移動するアクチュエータの第３実施形態の概略を示す。
【図６】高圧縮位置に移動するアクチュエータの第３実施形態の概略を示す。
【図７】位置を継続するアクチュエータの第３実施形態の概略を示す。
【図８】第３実施形態の制御弁の分解図を示す。
【図９】低圧縮（ロック）位置に移動するアクチュエータの第４実施形態の概略を示す。
【図１０】高圧縮位置に移動するアクチュエータの第４実施形態の概略を示す。
【図１１】位置を継続するアクチュエータの第４実施形態の概略を示す。
【図１２】低圧縮（ロック）位置に移動するアクチュエータの第５実施形態の概略を示す。
【図１３】高圧縮位置に移動するアクチュエータの第５実施形態の概略を示す。
【図１４】位置を継続するアクチュエータの第５実施形態の概略を示す。
【図１５】本発明の第２実施形態のアクチュエータの分解図を示す。
【図１６ａ】移動シリンダヘッド可変圧縮比装置の概略を示す。
【図１６ｂ】オフセット多連結ロッドクランク型可変圧縮比装置の概略を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態において、同様の参照番号を使用して同じ要素を示していることに留意されたい。
【００１０】
図１６ａ〜１６ｂを参照すると、本発明の実施形態は、可変圧縮比（ＶＣＲ）装置１６０の制御シャフト１２６に結合されたアクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１、５０１を含む。
【００１１】
図１６ａは移動シリンダヘッド可変圧縮比装置１６０の概略を示す。この例では、制御シャフト１２６がシリンダヘッド１７２を固定シリンダブロック１７０および可動ピストン１６４に対して移動し、燃焼室１６６の大きさを変える。エンジンの圧縮比は、制御シャフト１２６にねじれエネルギーを付与するエンジンからの燃焼衝撃により、ＶＣＲ装置１６０の制御シャフト１２６のアクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１、５０１制御される回転運動によって変えられる。
【００１２】
図１６ｂは、制御ロッド１６２を介してピストン１６４の位置を変えて燃焼室１６６の大きさを、ひいてはエンジンの圧縮比を変えるオフセット多連結ロッドクランク型可変圧縮比装置１６０の概略を示す。本発明では、エンジンの圧縮比は、制御シャフト１２６にねじれエネルギーを付与するエンジンからの燃焼衝撃により、ＶＣＲ装置１６０の制御シャフト１２６のアクチュエータ制御される回転運動によって変えられる。
【００１３】
図１６ａ〜１６ｂは、エンジンの可変圧縮比を変えるために使用され得る可変圧縮比装置１６０および制御シャフト１２６の単なる例である。他の可変圧縮比装置を使用することもできる。
【００１４】
このアクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１はカムトルク（ＣＴＡ）作動されるカムフェーザと同様に作動する。カムトルク作動フェーザと同様に、アクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１はねじれエネルギーを使用して移動可能であり、油圧ラチェットと同様に作用する。アクチュエータは用途に依存して回転式または直線式に機能することができる。
【００１５】
図に示される位置は、アクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１、５０１が移動する方向を定める。制御弁１３２、３４４、５３２が無限数の中間位置を有し、その結果制御弁１３２、３４４、５３２はアクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１、５０１が移動する方向を制御するだけでなく、別個のスプール位置に依存して、アクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１、５０１が位置を変える速度を制御することが理解される。従って、制御弁１０１、２０１、３０１、４０１、５０１は無限の中間位置で作動することもでき、かつ図に示される位置に限定されないことが理解される。
【００１６】
本発明のアクチュエータ１０１、２０１、３０１、４０１、５０１は、ハウジング組立体１０７に囲まれた、制御シャフト１２６の端部または他のいずれかの場所に取り付けられた、１つまたは複数の羽根１０４、４５６を備えた回転組立体１０５、４０５を有し、ハウジング組立体１０７は羽根が収まる羽根チャンバを備える。
【００１７】
第１実施形態の図１〜３を参照すると、制御シャフト１２６にねじれエネルギーを付与するエンジンからの燃焼衝撃が、回転組立体１０５を介して羽根１０４を動かす。第１および第２チャンバ１０２、１０３が制御シャフト１２６の正および負のねじれエネルギーに抵抗するために配置され、選択的にねじれエネルギーによって加圧される。制御シャフト１２６の正のねじれエネルギーは制御シャフト１２６の第１方向へのその軸周りでの捻りに由来し、制御シャフト１２６の負のねじれエネルギーは制御シャフト１２６の第１方向と反対の方向へのその軸周りでの捻りに由来する。
【００１８】
制御弁１３２は、所望の移動方向に依存して、第１チャンバ１０２から第２チャンバ１０３への、またはその逆の流体流れを許容することによって、アクチュエータ１０１内の羽根１０４が移動することを可能にする。
【００１９】
アクチュエータ１０１のハウジング組立体１０７はエンジンに取り付けられるか固定され、回転組立体１０５を囲む。ハウジング組立体１０７はエンジンに固定されているので、ハウジング組立体１０７のエンジンに対する移動は制限される。制御シャフト１２６の捻り以外の全ての動きは、回転組立体１０５によって行われる。回転組立体１０５および羽根１０４は、ハウジング組立体１０７によって規定されかつ制限されるような距離を移動または揺動する。
【００２０】
回転組立体１０５は制御シャフト１２６に接続され、かつハウジング組立体１０７内に同軸に位置付けられる。回転組立体１０５はハウジング組立体１０７と回転組立体１０５との間に形成されたチャンバを第１チャンバ１０２と第２チャンバ１０３とに分離する羽根１０４を有する。ハウジング組立体１０７の両側に、第１エンドプレート（１５４、図１５参照）と第２エンドプレート（１５６、図１５参照）があり、それらは第１チャンバ１０２および第２チャンバ１０３を密閉する。羽根１０４は、ハウジング組立体１０７と回転組立体１０５の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動させるために回転することができる。
【００２１】
第１チャンバ１０２は、制御弁１３２を受け入れる孔１３８の第１ポート１３８ａ、第１逆止弁１１２、および共通ライン１１４と流体連通する共通ポート１３８ｃと流体連通する第１ライン１０６に接続される。第２チャンバ１０３は、制御弁１３２を受け入れる孔の第２ポート１３８ｂ、および共通ライン１１４と流体連通する共通ポート１３８ｃにつながる第２逆止弁１１０と流体連通する第２ライン１０８に接続される。
【００２２】
ロックピン１２０が、回転組立体１０５の孔に摺動可能に収容され、かつばね１２１によってハウジング組立体１０７の凹部１２７に付勢されて収まる端部を有する。あるいはロックピン１２０はハウジング組立体１０７に収容され、かつ回転組立体１０５の凹部１２７にばね１２１付勢されてもよい。この実施形態では、ロックピン１２０の加圧は制御弁１３２によって能動的に制御される。あるいはロックピン１２０は供給圧力によって受動的に制御されてもよい。
【００２３】
制御弁１３２、好ましくはスプール弁は、回転組立体１０５内のスリーブの孔１３８に摺動可能に受け入れられる中央スピンドル１３４ｅによって分離された円筒状のランド１３４ａ、１３４ｂおよび１３４ｃを備えたスプール１３４を含む。スプール１３４の一方の端部はばね１３６に接触し、スプール１３４の反対側の端部はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｆｏｒｃｅ  ｓｏｌｅｎｏｉｄ）１３０に接触する。ＶＦＳ１３０もまた、電流または電圧を変化させることによって、または適用可能な他の方法によって、直線的に制御することができる。さらにスプール１３４の反対側の端部は、電気機械アクチュエータ、モータ、およびオン／オフソレノイドと接触し、かつそれらによって影響を及ぼすことができる。
【００２４】
スプール１３４の位置は、ばね１３６と、電気制御装置（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）１２８によって制御されるＶＦＳ１３０とによって影響を及ぼされる。アクチュエータ１０１の制御に関するさらなる詳細は以下で詳しく考察される。スプール１３４の位置はアクチュエータの（例えば低圧縮位置、継続位置、および高圧縮位置へ移動するための）回転運動を、ひいてはＶＣＲ装置１６０の制御シャフト１２６の回転運動を制御し、圧縮比を変える。スプールの位置はまた、ロックピン１２０が回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対してロックしているかどうかを制御する。
【００２５】
パルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１３０のデューティーサイクルに基づいて、スプール１３４は、低圧縮位置への移動、継続位置、および高圧縮位置への移動にそれぞれ対応するそのストロークに沿った対応位置へ移動し、およびロックピン１２０が加圧され、それは回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対して解除またはロックする。図１〜３は、第１圧縮比に関連付けられる低圧縮、第２圧縮比に関連付けられる高圧縮、および継続位置に対応する特定位置にある制御弁１３２を示すが、制御弁の他の位置を使用してこれらの位置への移動を達成することもできる。
【００２６】
図１は第１圧縮比に関連付けられる低圧縮位置に移動するアクチュエータ１０１を示す。低圧縮位置へ移動するため、ばね１３６の力はＶＦＳ１３０の力より大きく、ばね１３６は、ばね１３６の力がＶＦＳ１３０の力と釣り合うまでスプール１３４を図の左へ移動する。示される低圧縮位置では、スプールのランド１３４ｂが第１ライン１０６に続く第１ポート１３８ａを遮断し、第２ライン１０８に続く第２ポート１３８ｂおよび共通ライン１１４に続く共通ポート１３８ｃが開放される。ねじれエネルギーまたはトルクが、第２チャンバ１０３を加圧し、流体を第２チャンバ１０３から第１チャンバ１０２へ移動させ、かつ羽根１０４を矢印１５３で示される方向へ移動させる。流体は第２チャンバ１０３を出て第２ライン１０８を通り制御弁１３２の第２ポート１３８ｂへ、そしてスプールのランド１３４ａと１３４ｂとの間の中央スピンドル１３４ｅへと至り、そして共通ライン１１４と流体連通する共通ポート１３８ｃに戻り再循環し、第１逆止弁１１２を通り第１チャンバ１０２につながる第１ライン１０６へと至る。
【００２７】
漏出を補うために補給油が供給部Ｓからアクチュエータに供給され、ライン１４２に入る。ライン１４２は２本のライン１４２ａと１４２ｂとに分岐する。ライン１４２ｂは入口逆止弁１４６とつながり、かつ制御弁１３２と流体連通する。制御弁１３２から、流体は共通ポート１３８ｃを通って共通ライン１１４に入り、かつどちらがチャンバ１０２、１０３に開かれているかに応じて逆止弁１１０、１１２のどちらかを通って進む。
【００２８】
ライン１４２ａは制御弁１３２を介してライン１２３と流体連通する。ロックピン１２０および制御弁１３２と流体連通するライン１２３。流体はスプールのランド１３４ｃによって、ライン１４２ａを通ってロックピン１２０へおよびライン１２３へ流れることを阻止される。流体はライン１２３へ流れることができないので、ロックピン１２０はもはや加圧されず、流体をスプール１３４を通して、排出ライン１４０を介して油溜めへと放出し、およびロックピン１２０は凹部１２７と整列し、回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対してロックする。
【００２９】
図２は第２圧縮比に関連付けられる高圧縮位置に移動するアクチュエータを示す。高圧縮位置へ移動するため、デューティーサイクルは、スプール１３４にかかるＶＦＳ１３０の力が変えられ、ばね１３６の力がＶＦＳ１３０の力と釣り合うまでスプール１３４がＶＦＳ１３０によって右へ移動されるように調整される。示される高圧縮位置では、スプールのランド１３４ａが第２ライン１０８に続く第２ポート１３８ｂを遮断し、共通ライン１１４に続く共通ポート１３８ｃおよび第１ライン１０６に続く第１ポート１３８ａが開放される。ねじれエネルギーまたはトルクが、第１チャンバ１０２を加圧し、第１チャンバ１０２の流体を第２チャンバ１０３へ移動させ、かつ羽根１０４を矢印１５３で示される方向へ移動させる。流体は第１チャンバ１０２を出て第１ライン１０６を通り制御弁１３２の第１ポート１３８ａへ、そしてスプールのランド１３４ａと１３４ｂとの間の中央スピンドル１３４ｅへと至り、そして共通ライン１１４の共通ポート１３８ｃに戻り再循環し、第２逆止弁１１０を通り第２チャンバ１０３につながる第２ライン１０８へと至る。
【００３０】
漏出を補うために補給油が供給部Ｓからアクチュエータに供給され、ライン１４２に入る。ライン１４２は２本のライン１４２ａと１４２ｂとに分岐する。ライン１４２ｂは入口逆止弁１４６とつながり、かつ制御弁１３２と流体連通する。制御弁１３２から、流体は共通ポート１３８ｃを通って共通ライン１１４に入り、かつどちらがチャンバ１０２、１０３に開かれているかに応じて逆止弁１１０、１１２のどちらかを通過する。
【００３１】
ライン１４２ａは制御弁１３２を介してライン１２３と流体連通する。ロックピン１２０および制御弁１３２と流体連通するライン１２３。ライン１４２ａの流体の圧力がランド１３４ｂと１３４ｃとの間のスプール１３４を通って移動し、ロックピン１２０をばね１２１の方に、解放位置へ付勢する。油溜めに続く排出ライン１４０はスプールのランド１３４ｃによって遮断され、ロックピン１２０が放出を阻止する。
【００３２】
図３は継続位置、すなわち圧縮比が変化しない位置にあるアクチュエータ１０１を示す。この位置において、可変力ソレノイド１３０のデューティーサイクルは継続され、スプール１３４の一方の端部にかかるＶＦＳ１３０の力はスプール１３４の反対側の端部にかかるばね１３６の力と等しい。ランド１３４ａおよび１３４ｂはそれぞれ、第２ポート１３８ｂを通る第２ライン１０８への、および第１ポート１３８ａを通る第１ライン１０６への流体の流れを遮断する。漏出を補うために補給油が供給部Ｓからアクチュエータ１０１に供給され、ライン１４２に入る。ライン１４２は２本のライン１４２ａおよび１４２ｂに分岐する。ライン１４２ｂは入口逆止弁１４６につながり、かつ制御弁１３２と流体連通する。制御弁１３２から、流体は共通ポート１３８ｃを経て共通ライン１１４に入り、かつどちらがチャンバ１０２、１０３に開かれているかに応じて逆止弁１１０、１１２のどちらかを通過する。
【００３３】
ライン１４２ａは制御弁１３２を介してライン１２３と流体連通する。ライン１２３はロックピン１２０および制御弁１３２と流体連通する。ライン１４２ａの流体の圧力がランド１３４ｂと１３４ｃとの間のスプール１３４を通って移動し、ロックピン１２０をばね１２１の方に、解放位置へ付勢する。油溜めに続く排出ライン１４０はスプールのランド１３４ｃによって遮断され、ロックピン１２０が放出を阻止する。
【００３４】
図４は第２の実施形態を示し、この実施形態では、アクチュエータ２０１の（点線で示される）制御箱２５０が、アクチュエータ２０１から離れて位置付けられる。図１５はアクチュエータ２０１の分解図を示す。
【００３５】
制御箱２５０は制御弁１３２、ＥＣＵ１２８およびＶＦＳ１３０を含む。制御箱２５０に取り付けられているのは、逆止弁１１０、１１２を備えた背板１５０である。制御箱２５０は第２ライン１０８、第１ライン１０６、共通ライン１１４、およびアクチュエータ２０１内に位置付けられたロックピン１２０に続くライン１２３を介してアクチュエータ２０１と流体連通する。回転組立体１０５はスタブシャフト１５２を介して制御シャフト１２６に接続され、かつハウジング組立体１０７内に同軸に位置付けられる。他の実施形態では、制御シャフト１２６と回転組立体１０５との間の他の接続が使用されてもよい。アクチュエータ２０１の高圧縮位置および低圧縮位置への移動は図１〜３に記載されるとおりであり、本明細書において参照によって繰り返される。
【００３６】
図５〜８は第３の実施形態を示し、この実施形態では、アクチュエータ３０は継続位置にあり、制御弁３４４は逆止弁３２８ａ、３２８ｂを含む。
【００３７】
ねじれエネルギーを制御シャフト１２６に付与するエンジンからの燃料衝撃が、回転組立体１０５を介して羽根１０４を移動する。第１および第２チャンバ１０２、１０３が、制御シャフト１２６の正のおよび負のねじれエネルギーに抵抗するように配置され、選択的にねじれエネルギーによって加圧される。制御シャフト１２６の正のねじれエネルギーは制御シャフト１２６の第１方向へのその軸周りでの捻りに由来し、制御シャフト１２６の負のねじれエネルギーは制御シャフト１２６の第１方向と反対の方向へのその軸周りでの捻りに由来する。
【００３８】
制御シャフト１２６に接続され、かつハウジング組立体１０７内に同軸に位置付けられる回転組立体１０５。回転組立体１０５はハウジング組立体１０７と回転組立体１０５との間に形成されたチャンバを第１チャンバ１０２と第２チャンバ１０３とに分離する羽根１０４を有する。ハウジング組立体１０７の両側に、第１エンドプレート（１５４、図１５参照）と第２エンドプレート（１５６、図１５参照）があり、それらは第１チャンバ１０２および第２チャンバ１０３を密閉する。羽根１０４は、ハウジング組立体１０７と回転組立体１０５の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動させるために回転することができる。
【００３９】
制御弁３４４は、所望の移動に依存して、第１チャンバ１０２から第２チャンバ１０３への、またはその逆の流体流れを許容することによって、アクチュエータ３０１内の羽根１０４が移動することを可能にする。
【００４０】
アクチュエータ３０１のハウジング組立体１０７はエンジンに取り付けられるか固定され、かつ回転組立体１０５を囲む。ハウジング組立体１０７はエンジンに固定されているので、ハウジング組立体１０７のエンジンに対する移動は制限される。制御シャフト１２６の捻り以外の全ての動きは、回転組立体１０５によって行われる。回転組立体１０５および羽根１０４は、ハウジング組立体１０７によって規定されかつ制限されるような距離を移動または揺動する。
【００４１】
回転組立体１０５は、制御シャフト１２６に接続され、かつハウジング組立体１０７内に同軸に位置付けられる。回転組立体１０５はハウジング組立体１０７と回転組立体１０５との間に形成されたチャンバを、第１チャンバ１０２と第２チャンバ１０３とに分離する羽根１０４を有する。羽根１０４は、ハウジング組立体１０７と回転組立体１０５の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動させるために回転することができる。
【００４２】
第１チャンバ１０２は、制御弁３４４を受け入れる孔３３８の第１ポート３３８ａと流体連通する第１ライン１０６に接続される。第２チャンバ１０３は、制御弁３４４を受け入れる孔３３８の第２ポート３３８ｂと流体連通する第２ライン１０８に接続される。
【００４３】
ロックピンはアクチュエータ３０１と関連付けられてもよい。ロックピンは、別のランドを制御弁３４４に加えることによって能動的に制御されるか、供給油圧力を用いて受動的に制御されてもよい。
【００４４】
図８は制御弁３４４の分解図を示し、制御弁３４４、好ましくはスプール弁は、中央スピンドル３４０によって分離された２つのランド３０９ａおよび３０９ｂを備えたスプール３０９を含む。ランド３０９ａおよびランド３０９ｂのそれぞれの中に、逆止弁３２８ａおよび３２８ｂを収容するプラグ３３７ａおよび３３７ｂがある。各逆止弁３２８ａ、３２８ｂはディスク３３１ａ、３３１ｂおよびばね３３２ａ、３３２ｂを含む。バンド逆止弁、ボール逆止弁、および円錐タイプを含む他のタイプの逆止弁を使用してもよい。スプール３０９はばね３３６によって制御シャフトから外側へ付勢される。ＥＣＵ１２８によって制御されるＶＦＳ１３０は、制御弁３４４の位置を制御する。
【００４５】
制御弁３４４の位置がアクチュエータの（例えば低圧縮位置、継続位置、および高圧縮位置へ移動するための）回転運動を、ひいてはＶＣＲ装置１６０の制御シャフト１２６の回転運動を制御し、圧縮比を変える。
【００４６】
パルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１３０のデューティーサイクルに基づいて、スプール１３４は、低圧縮位置への移動、継続位置、および高圧縮位置への移動に対応するそのストロークに沿った対応位置へ移動する。図５〜７は、第１圧縮比に関連付けられる低圧縮、第２圧縮比に関連付けられる高圧縮、および継続位置に対応する特定位置にある制御弁３４４を示すが、制御弁の他の位置を使用してこれらの位置への移動を達成することもできる。
【００４７】
図５は第１圧縮比に関連付けられる低圧縮位置に移動するアクチュエータ３０１を示す。低圧縮位置へ移動するため、ＶＦＳ１３０の力はばね３３６の力より大きく、ＶＦＳ１３０は、ＶＦＳ１３０の力がばね３３６の力と釣り合うまでスプールを図の右へ移動する。示される低圧縮位置では、流体は、第２チャンバ１０３から第２ポート３３８ｂへ、そして中央スピンドル３４０の中央スピンドル孔３４０ａを通り、第１ランド３０９ａおよび第１逆止弁３２８ａを通り、第１ポート３３８ａを通り第１ライン１０６および第１チャンバ１０２へ流れる。第２逆止弁３２８ｂは流体が逆方向に流れることを阻止する。
【００４８】
図６は第２圧縮比に関連付けられる高圧縮位置に移動するアクチュエータ３０１を示す。高圧縮位置へ移動するため、ばね３３６の力はＶＦＳ１３０の力より大きく、ばね３３６は、ばね３３６の力がＶＦＳ１３０の力と釣り合うまでスプールを図の左へ移動する。示される高圧縮位置では、流体は、第１チャンバ１０２から第１ポート３３８ａへ、そして中央スピンドル３４０の中央スピンドル孔３４０ａを通り、第２ランド３０９ｂおよび第２逆止弁３２８ｂを通り、第２ポート３３８ｂを通り第２ライン１０８および第２チャンバ１０３へ流れる。第１逆止弁３２８ａは流体が逆方向に流れることを阻止する。
【００４９】
図７は継続位置にある制御弁３４４を示す。この位置では、逆止弁３２８ａ、３２８ｂのディスク３３１ａ、３３１ｂが、第１および第２ライン１０６、１０８から制御弁３４４の中央スピンドル３４０に至る流体の出口を遮断する。
【００５０】
図９〜１１はアクチュエータ４０１の第４の実施形態を示し、この実施形態では、制御シャフト１２６にねじれエネルギーを付与するエンジンからの燃焼衝撃が、回転組立体１０５を介して羽根１０４を移動させる。回転組立体の羽根は油圧および制御シャフト１２６からのねじれエネルギーの両方を用いて回転式に移動される。
【００５１】
アクチュエータ４０１は、ねじれエネルギーによって作動される制御シャフト１２６の端部に取り付けられた、１つまたは複数の羽根１０４と、油圧によって作動される少なくとも１つの羽根４５６とを備えた回転組立体４０５を有する。羽根１０４および回転組立体４０５は羽根チャンバを備えたハウジング組立体１０７によって囲まれ、羽根チャンバには羽根１０４、４５６が収まる。ハウジング組立体１０７の両側に、第１エンドプレート（１５４、図１５参照）と第２エンドプレート（１５６、図１５参照）があり、それらは第１チャンバ１０２、第２チャンバ１０３、第３チャンバ４５０および第４チャンバ４５２を密閉する。
【００５２】
第１および第２チャンバ１０２、１０３は、制御シャフト１２６の正のおよび負のねじれエネルギーに抵抗するように配置され、選択的にねじれエネルギーによって加圧される。制御シャフト１２６の正のねじれエネルギーは制御シャフト１２６の第１方向へのその軸周りでの捻りに由来し、制御シャフト１２６の負のねじれエネルギーは制御シャフトの第１方向と反対の方向へのその軸周りでの捻りに由来する。少なくとも１つの他の羽根４５６は、供給部Ｓからの油圧によって一方向に作動される第３チャンバ４５０を形成する。第３チャンバ４５０を形成する羽根４５６の反対側の第４チャンバ４５２は、油溜めに中身を排出する。
【００５３】
制御弁１３２は、所望の移動方向に依存して、第１チャンバ１０２から第２チャンバ１０３への、またはその逆の流体流れを許容することによって、アクチュエータ４０１内の羽根１０４が移動することを可能にする。制御弁１３２はまた、供給部Ｓから第３チャンバ４５０への流体を許容することによって、羽根４５６が移動することを可能にする。
【００５４】
アクチュエータ４０１のハウジング組立体１０７はエンジンに取り付けられるか固定され、回転組立体４０５を囲む。ハウジング組立体１０７はエンジンに固定されているので、ハウジング組立体１０７のエンジンに対する移動は制限される。制御シャフト１２６の捻り以外の全ての動きは、回転組立体４０５によって行われる。回転組立体４０５および羽根１０４、４５６は、ハウジング組立体１０７によって規定されかつ制限されるような距離を移動または揺動する。
【００５５】
回転組立体４０５は制御シャフト１２６に接続され、かつハウジング組立体１０７内に同軸に位置付けられる。回転組立体４０５はハウジング組立体１０７と回転組立体４０５との間に形成されたチャンバを第１チャンバ１０２と第２チャンバ１０３とに分離する羽根１０４を有する。羽根１０４は、ハウジング組立体１０７と回転組立体１０５の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動させるために回転することができる。回転組立体４０５はまた、ハウジング組立体１０７と回転組立体４０５との間に形成されたチャンバを、ライン４５２を介して油溜めに中身を排出する第４チャンバ４５２と、ライン４４８を介して制御弁１３２に接続される第３チャンバ４５０とに分離する羽根４５６を有する。羽根４５６の移動は、一方向のみにおいて、回転組立体４０５の移動を助ける。
【００５６】
第１チャンバ１０２は、制御弁１３２を受け入れる孔１３８の第１ポート１３８ａ、第１逆止弁１１２、および共通ライン１１４と流体連通する共通ポート１３８ｃと流体連通する第１ライン１０６に接続される。第２チャンバ１０３は、制御弁１３２を受け入れる孔の第２ポート１３８ｂ、および共通ライン１１４と流体連通する共通ポート１３８ｃにつながる第２逆止弁１１０と流体連通する第２ライン１０８に接続される。第３チャンバ４５０は、油溜めにつながる入口ライン１４２ａまたはライン１４０から油圧を受け入れる制御弁１３２を受け入れる孔１３８の第４ポート１３８ｄと流体連通する。第４チャンバ４５２は常にライン４５４を介して油溜めに中身を排出する。
【００５７】
ロックピン１２０が、回転組立体４０５の孔に摺動可能に収容され、かつばね１２１によってハウジング組立体１０７の凹部１２７に付勢されて収まる端部を有する。あるいはロックピン１２０はハウジング組立体１０７に収容され、かつ回転組立体４０５の凹部１２７にばね１２１付勢されてもよい。ロックピン１２０の加圧は制御弁１３２の移動によって能動的に制御される。
【００５８】
制御弁１３２、好ましくはスプール弁は、回転組立体４０５内のスリーブの孔１３８に摺動可能に受け入れられる中央スピンドル１３４ｅによって分離された円筒状のランド１３４ａ、１３４ｂおよび１３４ｃを備えたスプール１３４を含む。スプール１３４の一方の端部はばね１３６に接触し、スプール１３４の反対側の端部はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１３０に接触する。ＶＦＳ１３０もまた、電流または電圧を変化させることによって、または適用可能な他の方法によって、直線的に制御することができる。さらにスプール１３４の反対側の端部は、モータ、電気機械手段、オン／オフソレノイドまたは他のアクチュエータと接触し、かつそれらによって影響を及ぼすことができる。
【００５９】
スプール１３４の位置は、ばね１３６と、ＶＦＳ１３０とによって影響を及ぼされる。ＶＦＳ１３０はＥＣＵ１２８によって制御される。アクチュエータ４０１の制御に関するさらなる詳細は以下で詳しく考察される。スプール１３４の位置はアクチュエータの（例えば低圧縮位置、継続位置、および高圧縮位置へ移動するための）回転運動を、ひいてはＶＣＲ装置１６０の制御シャフト１２６の回転運動を制御し、圧縮比を変える。スプールの位置はまた、ロックピン１２０が回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対してロックしているかどうかを制御する。
【００６０】
パルス幅変調可変力ソレノイド１３０のデューティーサイクルに基づいて、スプール１３４は、低圧縮位置への移動、継続位置、および高圧縮位置への移動にそれぞれ対応するそのストロークに沿った対応位置へ移動し、およびロックピン１２０が加圧されて回転組立体４０５をハウジング組立体１０７に対して解除またはロックする。図９〜１１は、低圧縮、高圧縮、および継続位置に対応する特定位置にある制御弁１３２を示すが、制御弁１３２の他の位置を使用してこれらの位置への移動を達成することもできる。
【００６１】
図９は第１圧縮比に関連付けられる低圧縮位置に移動するアクチュエータ４０１を示す。低圧縮位置へ移動するため、ばね１３６の力はＶＦＳ１３０の力より大きく、ばねはばね１３６の力がＶＦＳ１３０の力と釣り合うまでスプール１３４を図の左へ移動する。示される低圧縮位置では、スプールのランド１３４ｂが第１ライン１０６に続く第１ポート１３８ａを遮断し、第２ライン１０８に続く第２ポート１３８ｂおよび共通ライン１１４に続く共通ポート１３８ｃが開放される。ねじれエネルギーまたはトルクが、第２チャンバ１０３を加圧し、流体を第２チャンバ１０３からおよび第１チャンバ１０２へ移動させ、かつ羽根１０４を矢印４５３で示される方向へ移動させる。流体は第２チャンバ１０３を出て第２ライン１０８を通り制御弁１３２の第２ポート１３８ｂへ、そしてスプールのランド１３４ａと１３４ｂとの間の中央スピンドル１３４ｅへと至り、そして共通ライン１１４と流体連通する共通ポート１３８ｃに戻り再循環し、第１逆止弁１１２および第１チャンバ１０２につながる第１ライン１０６を通る。同時に流体が、油圧作動される第３チャンバ４５０からスプールのランド１３４ｂと１３４ｃとの間の制御弁１３２へ排出し、かつライン４４０を通って油溜めに排出する。流体はまた、第４チャンバ４５２からライン４５４を通って油溜めに排出される。
【００６２】
漏出を補うために補給油が供給部Ｓからアクチュエータに供給され、ライン１４２に入る。ライン１４２は２本のライン１４２ａと１４２ｂとに分岐する。ライン１４２ｂは入口逆止弁１４６および制御弁１３２とつながる。制御弁１３２から、流体は共通ポート１３８ｃを通って共通ライン１１４に入り、かつどちらがチャンバ１０２、１０３に開かれているかに応じて逆止弁１１０、１１２のどちらかを通って流れる。
【００６３】
ライン１４２ａは制御弁１３２を介してライン１２３と流体連通する。入口分岐ライン１４２ａからの流体はスプールのランド１３４ｃによって遮断される。流体はライン１４２ａを通って、ロックピン１２０に至るライン１２３へ流れることを、スプールのランド１３４ｃによって阻止される。流体はライン１２３へ流れることができないので、ロックピン１２０はもはや加圧されず、流体をスプール１３４を通して、排出ライン１４０を介して油溜めへと放出し、およびロックピン１２０は凹部１２７と整列し、回転組立体４０５をハウジング組立体１０７に対してロックする。流体はまた、油圧作動される第３チャンバ４５０へ流れることを阻止される。
【００６４】
図１０は第２圧縮比に関連付けられる高圧縮位置に移動するアクチュエータ４０１を示す。高圧縮位置へ移動するため、デューティーサイクルは、スプール１３４にかかるＶＦＳ１３０の力が変えられ、ばね１３６の力がＶＦＳ１３０の力と釣り合うまでスプール１３４がＶＦＳ１３０によって右へ移動されるように調整される。示される高圧縮位置では、スプールのランド１３４ａが第２ライン１０８に続く第２ポート１３８ｂを遮断し、共通ライン１１４に続く共通ポート１３８ｃおよび第１ライン１０６に続く第１ポート１３８ａが開放される。ねじれエネルギーまたはトルクが、第１チャンバ１０２を加圧し、第１チャンバ１０２の流体を第２チャンバ１０３へ移動させ、かつ羽根１０４を矢印１５３で示される方向へ移動させる。流体は第１チャンバ１０２を出て第１ライン１０６を通り制御弁１３２の第１ポート１３８ａへ、そしてスプールのランド１３４ａと１３４ｂとの間の中央スピンドル１３４ｅへと至り、そして共通ライン１１４の共通ポート１３８ｃに戻り再循環し、第２逆止弁１１０を通り、第２チャンバ１０３につながる第２ライン１０８へと至る。
【００６５】
漏出を補うために補給油が供給部Ｓからアクチュエータに供給され、ライン１４２に入る。ライン１４２は２本のライン１４２ａと１４２ｂとに分岐する。ライン１４２ｂは入口逆止弁１４６とつながり、かつ制御弁１３２と流体連通する。制御弁１３２から、流体は共通ポート１３８ｃを通って共通ライン１１４に入り、かつどちらがチャンバ１０２、１０３に開かれているかに応じて逆止弁１１０、１１２のどちらかを通過する。
【００６６】
ライン１４２ａはスプールのランド１３４ｂと１３４ｃとの間の制御弁１３２を介してライン１２３と流体連通する。ライン１４２ａの流体の圧力がランド１３４ｂと１３４ｃとの間のスプール１３４を通って移動し、ロックピン１２５をばね１２４に対して解放位置まで付勢する。排出ライン１４０はスプールのランド１３４ｃによって遮断され、ロックピン１２０が放出を阻止する。同時に流体がライン４４８を通って、油圧作動される第３チャンバ４５０へ流れ、かつ流体が第４チャンバ４５２からライン４５４を通って油溜めに排出される。油圧作動される第３チャンバ４５０へ供給される流体は、回転組立体４０５が矢印４５３の方向に移動することを助ける。
【００６７】
図１１は継続位置にあるアクチュエータ４０１を示す。この位置において、可変力ソレノイド１３０のデューティーサイクルは継続され、その結果、継続モードにおいて、スプール１３４の一方の端部にかかるＶＦＳ１３０の力はスプール１３４の反対側の端部にかかるばね１３６の力と等しい。ランド１３４ａおよび１３４ｂはそれぞれ、第２ポート１３８ｂを通る第２ライン１０８への、および第１ポート１３８ａを通る第１ライン１０６への流体の流れを遮断する。漏出を補うために補給油が供給部Ｓからフェーザに供給され、ライン１４２に入る。ライン１４２は２本のライン１４２ａおよび１４２ｂに分岐する。ライン１４２ｂは入口逆止弁１４６につながり、かつ制御弁１３２と流体連通する。制御弁１３２から、流体は共通ポート１３８ｃを経て共通ライン１１４に入り、かつどちらがチャンバ１０２、１０３に開かれているかに応じて逆止弁１１０、１１２のどちらかを通過する。
【００６８】
ライン１４２ａはライン１２３およびロックピン１２０につながっている。ライン１４２ａの流体の圧力がランド１３４ｂと１３４ｃとの間のスプール１３４を通って移動し、ロックピン１２０をばね１２４に対して解放位置まで付勢する。排出ライン１４０はスプールのランド１３４ｃによって遮断され、ロックピン１２０が放出を阻止する。同時に流体がライン４４８を通って、油圧作動される第３チャンバ４５０へ流れ、かつ流体が第４チャンバ４５２からライン４５４を通って油溜めに排出される。
【００６９】
図１２〜１４は第５の実施形態のアクチュエータ５０１を示し、この実施形態では、制御シャフト１２６にねじれエネルギーを付与するエンジンからの燃焼衝撃が、回転組立体１０５を介して羽根１０４を移動させる。
【００７０】
本発明のアクチュエータは、ハウジング組立体１０７に囲まれた、制御シャフトの端部に取り付けられた、１つまたは複数の羽根１０４を備えた回転組立体１０５を有し、ハウジング組立体１０７は羽根が収まる羽根チャンバを備える。ハウジング組立体１０７の両側に、第１エンドプレート（１５４、図１５参照）と第２エンドプレート（１５６、図１５参照）があり、それらは第１チャンバ１０２および第２チャンバ１０３を密閉する。
【００７１】
第１および第２チャンバ１０２、１０３が、選択的にねじれエネルギーによって加圧される。制御シャフトの正のねじれエネルギーは制御シャフト１２６の第１方向へのその軸周りでの捻りに由来し、制御シャフト１２６の負のねじれエネルギーは制御シャフトの第１方向と反対の方向へのその軸周りでの捻りに由来する。回転組立体４０５の羽根１０４は、供給部Ｓからの油圧によって作動される。
【００７２】
制御弁５３２は、所望の移動方向に依存して、第１チャンバ１０２への、および第２チャンバ１０３への流体流れを許容することによって、アクチュエータ５０１内の羽根１０４が移動することを可能にする。流体は、第１チャンバ１０２から第２チャンバ１０３へ、またはその逆に流れない。
【００７３】
アクチュエータ５０１のハウジング組立体１０７はエンジンに取り付けられるか固定され、回転組立体１０５を囲む。ハウジング組立体１０７はエンジンに固定されているので、ハウジング組立体１０７のエンジンに対する移動は制限される。制御シャフト１２６の捻り以外の全ての動きは、回転組立体１０５によって行われる。回転組立体１０５および羽根１０４は、ハウジング組立体１０７によって規定されかつ制限されるような距離を移動または揺動する。
【００７４】
回転組立体１０５は制御シャフト１２６に接続され、かつハウジング組立体１０７内に同軸に位置付けられる。回転組立体１０５はハウジング組立体１０７と回転組立体１０５との間に形成されたチャンバを第１チャンバ１０２と第２チャンバ１０３とに分離する羽根１０４を有する。羽根１０４は、ハウジング組立体１０７と回転組立体１０５の相対的な角度位置を、第１圧縮比に関連付けられる第１回転位置から、第２圧縮比に関連付けられる第２回転位置へ移動させるために回転することができる。
【００７５】
第１チャンバ１０２は、制御弁５３２を受け入れる孔の第１ポート１３８と流体連通する第１ライン１０６に接続される。第２チャンバ１０３は、制御弁５３２の第２ポート１３８ｂと流体連通する第２ライン１０８に接続される。
【００７６】
ロックピン１２０が、回転組立体１０５の孔に摺動可能に収容され、かつばね１２１によってハウジング組立体１０７の凹部１２７に付勢されて収まる端部を有する。あるいはロックピン１２０はハウジング組立体１０７に収容され、かつ回転組立体１０５の凹部１２７にばね１２１付勢されてもよい。ロックピン１２０の加圧は制御弁５３２によって能動的に制御される。
【００７７】
制御弁５３２、好ましくはスプール弁は、回転組立体１０５内のスリーブの孔１３８に摺動可能に受け入れられる中央スピンドル５３４ｅによって分離された円筒状のランド５３４ａ、５３４ｂ、５３４ｃ、５３４ｄを備えたスプール５３４を含む。スプール５３４の一方の端部はばね１３６に接触し、スプール５３４の反対側の端部はパルス幅変調可変力ソレノイド（ＶＦＳ）１３０に接触する。ＶＦＳ１３０もまた、電流または電圧を変化させることによって、または適用可能な他の方法によって、直線的に制御することができる。さらにスプール５３４の反対側の端部は、電気機械アクチュエータ、モータ、およびオン／オフソレノイドまたは他のアクチュエータと接触し、かつそれらによって影響を及ぼすことができる。
【００７８】
スプール５３４の位置は、ばね１３６と、電気制御装置（ＥＣＵ）１２８によって制御されるＶＦＳ１３０とによって影響を及ぼされる。アクチュエータ５０１の制御に関するさらなる詳細は以下で詳しく考察される。スプール５３４の位置はアクチュエータの（例えば低圧縮位置、継続位置、および高圧縮位置へ移動するための）回転運動を、ひいてはＶＣＲ装置１６０の制御シャフト１２６の回転運動を制御し、圧縮比を変える。スプールの位置はまた、ロックピン１２０が回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対してロックしているかどうかを制御する。
【００７９】
パルス幅変調可変力ソレノイド１３０のデューティーサイクルに基づいて、スプール５３４は、低圧縮位置への移動、継続位置、および高圧縮位置への移動にそれぞれ対応するそのストロークに沿った対応位置へ移動し、およびロックピン１２０が加圧され、回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対して解除またはロックする。図１０〜１２は、低圧縮、高圧縮、および継続位置に対応する特定位置にある制御弁を示すが、制御弁の他の位置を使用してこれらの位置への移動を達成することもできる。
【００８０】
図１２は第１圧縮比に関連付けられる低圧縮位置に移動するアクチュエータ５０１を示す。低圧縮位置へ移動するため、ＶＦＳ１３０の力はばね１３６の力より大きく、ＶＦＳ１３０は、ＶＦＳ１３０の力がばね１３６の力と釣り合うまでスプール５３４を図の右へ移動する。示される低圧縮位置では、流体が供給部からライン１４２を介して制御弁５３２へ供給される。流体はランド５３４ｂと５３４ｃとの間の中央スピンドル５３４ｅへ、第１ライン１０６につながっている第１ポート１３８ａへ、そして第１チャンバ１０２へと流れる。ねじれエネルギーに加えて第１チャンバ１０２の流体の圧力が、羽根１０４を矢印５５３の方向に移動させる。同時に流体は第２チャンバ１０３を出て第２ライン１０８を通り、かつ第２ポート１３８ｂを通り、スプールのランド５３４ａと５３４ｂとの間の制御弁５３４に至る。制御弁５３４から、流体は第２排出ライン５０８を通って油溜めへ流れ出る。流体は第１ライン１０６から第１排出ライン５０６へ流れ出ることがスプールのランド５３４ｃによって阻止されることに注意すべきである。
【００８１】
ロックピン１２０は第２ライン１０８と流体連通し、第２チャンバ１０３を出る流体は油溜めに排出され、第２ラインの圧力はロックピンのばね１２１の力以下であり、ロックピン１２０は凹部１２７と係合し、回転組立体１０５をハウジング組立体１０７に対してロックする。
【００８２】
図１３は第２圧縮比に関連付けられる高圧縮位置に移動するアクチュエータ５０１を示す。高圧縮位置へ移動するため、ばね１３６の力はＶＦＳ１３０の力より大きく、ばね１３６は、ばね１３６の力がばね１３６の力と釣り合うまで、スプール５３４を図の左へ移動する。示される高圧縮位置では、流体が供給部からライン１４２を介して制御弁５３２へ供給される。流体はランド５３４ｂと５３４ｃとの間の中央スピンドル５３４ｅへ、および第２ライン１０８につながっている第２ポート１３８ｂへ、そして第２チャンバ１０３へと流れる。ねじれエネルギーに加えて第２チャンバ１０３の流体の圧力が、羽根１０４を矢印５５３の方向に移動させる。同時に流体は第１チャンバ１０２を出て第１ライン１０６を通り、かつ第１ポート１３８ａを通り、スプールのランド５３４ｃと５３４ｄとの間の制御弁５３４に至る。制御弁５３４から、流体は第１排出ライン５０６を通って油溜めへ流れ出る。流体は第２ライン１０８から第２排出ライン５０６へ流れ出ることがスプールのランド５３４ｂによって阻止されることに注意すべきである。
【００８３】
ロックピン１２０は第２ライン１０８と流体連通し、流体が供給部によって第２チャンバ１０３へ供給されており、第２ライン１０８の圧力はロックピンのばね１２１の力を超え、ロックピン１２０は凹部１２７と分離し、回転組立体１０５のハウジング組立体１０７に対する自由な移動が許容される。
【００８４】
図１４は位置を継続するアクチュエータ５０１を示す。位置を継続するため、ＶＦＳ１３０の力はばね１３６の力と等しいまたはつり合う。流体は第１ライン１０６から第１排出ライン５０６へ流れ出ることがスプールのランド５３４ｃによって阻止されること、および流体は第２ライン１０８から第２排出ライン５０８へ流れ出ることがスプールのランド５３４ｂによって阻止されることに注意すべきである。
【００８５】
ロックピン１２０は第２ライン１０８と流体連通し、流体が供給部によって第２チャンバ１０３へ供給されており、第２ライン１０８の圧力はロックピンのばね１２１の力を超え、ロックピン１２０は凹部１２７と分離し、回転組立体１０５のハウジング組立体１０７に対する自由な移動が許容される。
【００８６】
アクチュエータから離して位置付けられる制御弁、逆止弁、第１および第２チャンバに続くライン、ＥＣＵ、およびＶＦＳを示す唯一の実施形態の一方、いかなる実施形態も、本発明から範囲を逸脱することなく、アクチュエータから離れて位置付けられた制御弁、第１および第２チャンバに続くライン、逆止弁、ＥＦＳ、およびＶＦＳを含む図４に示されるものと同様の制御箱２５０を有してもよいことに注意すべきである。
【００８７】
従って、本明細書に記載した本発明の実施形態は、本発明の原理の適用の単なる例であることを理解すべきである。本明細書中の示された実施形態の詳細な参照は、請求項の範囲を限定することを意図せず、請求項それら自体が、本発明にとって不可欠と見なされるそれらの特徴を列挙している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【国際調査報告】
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