DE102004025215A1

DE102004025215A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102004025215A1
Application number: DE102004025215A
Authority: DE
Inventors: Mike Dipl.-Ing. Kohrs; Udo Dipl.-Ing. Friedsmann
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-05-22
Filing date: 2004-05-22
Publication date: 2005-12-08
Also published as: DE502005011305D1; EP1749146A1; US20070169730A1; EP1749146B1; WO2005113943A1

Abstract

Nockenwellenversteller zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle bezüglich einer antreibenden Kurbelwelle, mit einer hydraulisch betätigbaren Verstellvorrichtung mit Kammern, in die und aus denen zur Winkelverstellung über kammerspezifische Druckmittelkanäle wechselseitig eine Hydraulikflüssigkeit zu- und abführbar ist, sowie mit einem Steuerventil, über das die über eine Pumpe zugeführte Hydraulikflüssigkeit den Druckmittelkanälen zuführbar bzw. aus den Druckmittelkanälen in einen Tank abführbar ist, wobei am Ventilkörper des Steuerventils zu den Druckmittelkanälen führende Arbeitsanschlüsse A und B, ein mit der Pumpe koppelbarer Druckanschluss P und ein mit dem Tank koppelbarer Ablaufanschluss T vorgesehen ist, welche Arbeitsanschlüsse A und B je nach gewünschter Winkelverstellung über einen zum Nockenwellenversteller extern angeordneten entkoppelten Zug- und Druckmagneten gesteuert bewegbaren Ventilkolben wahlweise mit dem Druckanschluss P oder dem Ablaufanschluss T koppelbar sind, wobei der Flüssigkeitsverteilraum im Steuerventil (1, 20, 26, 34) derart ausgeführt ist, dass die Hydraulikflüssigkeit an einander im Wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Flächen des Ventilkolbens (4, 22, 28, 36) angreift, so dass auf den Ventilkolben (4, 22, 28, 36) lokale und einander im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtete Kräfte (F¶p1¶, F¶p2¶) wirken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle bezüglich einer antreibenden Kurbelwelle, mit einer hydraulisch betätigbaren Verstellvorrichtung mit Kammern, in die und aus denen zur Winkelverstellung über kammerspezifische Druckmittelkanäle wechselseitig eine Hydraulikflüssigkeit zu- und abführbar ist, sowie mit einem Steuerventil, über das die über eine Pumpe zugeführte Hydraulikflüssigkeit den Druckmittelkanälen zuführbar bzw. aus den Druckmittelkanälen in einen Tank abführbar ist, wobei am Ventilkörper des Steuerventils zu den Druckmittelkanälen führende Arbeitsanschlüsse A und B, ein mit der Pumpe koppelbarer Druckanschluss P und ein mit dem Tank koppelbarer Ablaufanschluss T vorgesehen ist, welche Arbeitsanschlüsse A und B je nach gewünschter Winkelverstellung über einen über einen zum Nockenwellenversteller extern angeordneten entkoppelten Zug- oder Druckmagneten gesteuert bewegbaren Ventilkolben wahlweise mit dem Druckanschluss P oder dem Ablaufanschluss T koppelbar sind.

Hintergrund der Erfindung

Bei bekannten Brennkraftmaschinen ist die Nockenwelle, über die die Ventilbewegung der Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine gesteuert wird, mit der Kurbelwelle der Maschine über eine Steuerkette oder einen Steuerriemen bewegungsgekoppelt, das heißt, die Nockenwelle wird über die Kurbelwelle angetrieben. Um abhängig von der Betriebssituation den Betätigungszeitpunkt der Einlass- und/oder Auslassventile verstellen zu können, so dass die Ventile zeitlich gesehen etwas früher oder später bezogen auf den jeweiligen Arbeitstakt öffnen, werden Nockenwellenversteller integriert, über die der relative Winkel, den die Nockenwelle zur Kurbelwelle einnimmt, verstellt werden kann. Das heißt, beide Wellen können relativ zueinander etwas verdreht werden, was zur Folge hat, dass sich der Betätigungszeitpunkt der über die Nockenwelle betätigten Ventile ändert.

Bekannte Nockenwellenversteller sind beispielsweise als Flügelzellenversteller ausgebildet und umfassen einen Rotor, der mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist, und einen Stator, der über die Steuerkette oder den Steuerriemen mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Am Rotor sind radial nach außen abstehende Flügel vorgesehen, die zwischen am Stator radial nach innen vorspringende Anschläge, die zum einen die Verdrehbewegung begrenzen und zum anderen Kammerwände bilden, eingreifen. Die Kammern werden durch die jeweilige Seite eines rotorseitigen Flügels sowie durch die Seiten der statorseitigen Anschläge begrenzt. In diese Kammern – es sind jeweils abhängig von der Flügelzahl mehrere Kammerpaare realisiert – wird nun zur Verdrehung des Rotors bezüglich des Stators und damit zur Winkelverstellung eine Hydraulikflüssigkeit eingepresst oder abgezogen, wozu man sich eines Steuerventils, in der Regel eines 4/3-Wegeventils bedient. An diesem sind Arbeitsanschlüsse A und B vorgesehen, die jeweils zu einer Kammer A und einer Kammer B eines jeweiligen Kammerpaares führen. Das Steuerventil selbst ist bei der in Rede stehenden Nockenwellenverstellerausbildung als Zentralventil ausgebildet, es ist zentral, mittig im Nockenwellenversteller bzw. in dessen Rotor eingesetzt und mit der mit der Nockenwelle verbunden, das heißt, das Steuerventil rotiert also mit dem Versteller bzw. dem Rotor.

Im Steuerventil selbst ist ein Ventilkolben integriert, der axial beweglich ist, wobei seine Verschiebung über einen zum Nockenwellenversteller extern positionierten, beispielsweise an einem Motor oder sonstigen Drittgegenstand angeordneten Zug- oder Druckmagneten gesteuert wird. Der Magnet ist bei dieser Ausführungsform also nicht im Versteller integriert. Je nach Position des Ventilkolbens wird nun der eine oder andere Arbeitsanschluss A bzw. B mit dem Druckanschluss P gekoppelt, so dass Hydraulikflüssigkeit in die zugeordnete Kammer A oder B geführt wird, während die jeweils andere Kammer mit dem ventilseitigen Ablaufanschluss verbunden wird, so dass die in der entlasteten Kammer befindliche Flüssigkeit über den Ablaufanschluss zum Tank hin abgezogen werden kann. Auf diese Weise kann der Rotor bezüglich des Stators hydraulisch verdreht werden. Zum Halten eines eingestellten Verdrehwinkels zwischen den Anschlägen kann der Ventilkolben beide Arbeitsanschlüsse A und B und damit die zugeordneten Kammern auch nahezu verschließen.

Bei bekannten Nockenwellenverstellern mit dem in Rede stehenden Steuerventil ist der Druckanschluss P mit der Ventillängsachse fluchtend stirnseitig am Ventilkörper vorgesehen. Die unter Druck zugeführte Hydraulikflüssigkeit drückt gegen eine Stirnfläche des häufig hohlzylindrischen Ventilkolbens, bevor sie je nach Kolbenstellung in den jeweiligen Arbeitsanschluss A oder B übertritt. Dies führt dazu, dass aus der Flüssigkeitszufuhr resultierend eine beachtliche Kraft auf den Kolben ausgeübt wird, die der externe Steuermagnet zur Bewegung des Ventilkolbens in eine entgegengesetzte Richtung überwinden muss. Der Magnetkraft wirkt die auf den Ventilkolben wirkende Feder entgegen, die im stromlosen Zustand des Elektromagneten den Ventilkolben in seine Basisstellung (P – B – A – T) verfährt. Die Feder ist auf das System (Magnetkraft, Strömungs- und Druckkräfte der Hydraulik, Kolbenweg, Kolbenreibung, etc.) abgestimmt. Muss nun zusätzlich auch die flüssigkeitsbedingte, in die entgegengesetzte Richtung wirkende Kraft überwunden werden, kann dies bei hohem anliegenden Flüssigkeitsdruck im Extremfall dazu führen, dass die einwirkende Magnetkraft nicht stark genug ist, den Ventilkolben zu verschieben, bzw. dass der der am Magneten anliegenden elektrischen Leistung zugeordnete Bewegungsweg des Ventilkolbens nicht vollständig zurückgelegt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der auch bei hohem anliegenden Flüssigkeitsdruck ein sicheres Stellen des Ventilskolbens zulässt.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Flüssigkeitsverteilraum im Steuerventil, also im Ventilkörper bzw. dem Ventilkolben bzw. zwischen diesen beiden, derart ausgeführt ist, dass die Hydraulikflüssigkeit an einander im Wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Flächen des Ventilkolbens angreift, so dass auf den Ventilkolben lokale und einander im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtete Kräfte wirken.

Beim erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller ist der Flussweg für die Hydraulikflüssigkeit, sobald sie in den Ventilkörper eintritt und bevor sie zu einem der Arbeitsanschlüsse A oder B übertritt, so ausgeführt, dass der Ventilkolben über die Flüssigkeit an zwei einander entgegengesetzt gerichteten Flächen belastet wird, so dass sich aus dieser gerichteten Belastung entgegengesetzt gerichtete, auf den Ventilkolben wirkende Kräfte einstellen, die einander zumindest teilweise kompensieren. Aufgrund dieser Flussführung wird folglich die aus der Flüssigkeitszufuhr resultierende, auf den Ventilkolben einwirkende Gesamtkraft im Vergleich zu den Ausführungen des Standes der Technik deutlich verringert, was dazu führt, dass die vom externen Steuermagneten auf den Ventilkolben bzw. dessen verlängerte Steuerstange, die zum Magneten zeigt, auszuübende Kraft deutlich verringert ist. Damit können sich etwaige Druckspitzen in der Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit in keinem Fall nachteilig auf die Ventilsteuerung auswirken.

Zweckmäßig ist es, wenn die einander entgegengesetzten Kräfte, die durch die erfindungsgemäße Flächenbeaufschlagung erzeugt werden, im Wesentlichen gleichgroß sind, wozu zweckmäßigerweise die beaufschlagten Flächen auch im Wesentlichen gleichgroß sein sollten.

Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann der Druckanschluss P senkrecht zur Ventilachse liegen und in einen zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilkörper gebildeten, stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss A verbindbaren Ringkanal münden, der in den hohlzylindrischen, an beiden Stirnseiten geschlossenen Ventilkolben führt, dessen Hohlraum stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss B verbindbar ist, wobei die stirnseitigen Hohlraumflächen über die Hydraulikflüssigkeit mit Druck beaufschlagt werden. Die Flächen, über die die entgegengesetzt gerichteten Kräfte in den Ventilkolben eingebracht werden, sind bei dieser Ausführungsform die den Hohlraum stirnseitig begrenzenden Stirnflächen. Nachdem es sich um ein hohlzylindrisches Kolbenteil mit gleich bleibendem Hohlraumdurchmesser handelt, sind folglich auch die Flächen im Wesentlichen gleichgroß, so dass sich auch im Wesentlichen gleichgroße, entgegengesetzt gerichtete Kräfte einstellen.

Bereits an dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass natürlich – je nach Ausführung des Steuerventils und der Verstellvorrichtung – anstelle des Arbeitsanschlusses A auch der Arbeitsanschluss B mit dem Ringkanal bzw. anstelle des Arbeitsanschlusses B der Arbeitsanschluss A mit dem Hohlraum verbindbar ist, das heißt, die jeweiligen Arbeitsanschlüsse können auch vertauscht werden. Dies gilt für alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass die beiden Arbeitsanschlüsse über einen zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilkörper ausgebildeten Ringkanal stellungsabhängig mit dem unter einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Ventillängsachse liegenden Ablaufanschluss verbindbar sind. Zweckmäßigerweise sind bei dieser Ventilausführung alle Anschlüsse, also sowohl der Druckanschluss P als auch der Ablaufanschluss T und die Arbeitsanschlüsse A und B senkrecht zur Ventilachse verlau fend und in der Reihenfolge B – T – A – P oder A – T – B – P angeordnet, wobei im letztgenannten Fall eine Zugfederr verwendet wird, um das Ventil im stromlosen Zustand, also ohne wirkenden Magneten in die Grundstellung P – B – A – T zu schalten.

Eine Alternativausführung eines Steuerventils sieht vor, dass der Druckanschluss P unter einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Ventilachse liegt und in einen zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilkörper gebildeten stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss A oder B verbindbaren Ringraum mündet, wobei die Arbeitsanschlüsse A, B stellungsabhängig über Verbindungsbohrungen mit dem Hohlraum des hohlzylindrischen Ventilkolbens verbindbar sind, welcher Hohlraum zum Ablaufanschluss T führt, der bei dieser Ausführungsform axial mit der Ventillängsachse fluchtend verläuft. Auch hier können zweckmäßigerweise der Druckanschluss P und die Arbeitsanschlüsse A und B senkrecht zur Ventillängsachse verlaufen und in der Reihenfolge A – P – B angeordnet sein.

Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass der Druckanschluss P in der Ventillängsachse liegt und über Umlenkkanäle in einen zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilkörper gebildeten, stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss A oder B verbindbaren Ringraum mündet, wobei die Arbeitsanschlüsse A, B stellungsabhängig über Verbindungsbohrungen mit dem Hohlraum des hohlzylindrischen Ventilkolbens verbindbar sind, weicher Hohlraum zum Ablaufanschluss T führt.

Schließlich sieht eine weitere Ventilausführungsform vor, dass der Druckanschluss P mit der Ventillängsachse fluchtend verläuft und in den hohlzylindrischen Ventilkolben mündet, an dem radiale Öffnungen vorgesehen sind, durch die die Hydraulikflüssigkeit in den zwischen dem Ventilkolben und dem Ventilkörper gebildeten Ringraum gelangt, der von der Stirnseite des Ventilkolbens begrenzt ist. Bei dieser Ausführungsform wird – ähnlich wie im Stand der Technik – die Hydraulikflüssigkeit axial in den hohlzylindrischen Ventilkolben geführt. Infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Kolbenöffnungen tritt die Flüssigkeit aus dem Kolben in den hinteren, zwischen dem Kolben und dem Ventilkörper gebildeten Ringraum ein, wo sie quasi umgelenkt wird und auf die entgegengesetzt zur Hohlraumstirnwand liegende Kolbenaußenfläche drückt. Auch bei dieser Ausführungsform werden also einander quasi entgegengesetzt gerichtete Flächen beaufschlagt, so dass entgegengesetzt gerichtete lokale Kräfte auf den Ventilkolben wirken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine Schnittansicht eines Steuerventils einer ersten Ausführungsform,

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller mit dem integrierten Steuerventil aus 1,

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller einer zweiten Ausführungsform mit einem integrierten Steuerventil einer zweiten Ausführungsform,

4 zeigt ein Steuerventil einer dritten Ausführungsform, und

5 zeigt ein Steuerventil einer vierten Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt ein Steuerventil 1 bestehend aus einem Ventilkörper 2, an dem im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Außengewinde 3 vorgesehen ist, über das der Ventilkörper nach Einsetzen in den Rotor einer Verstelleinrichtung nockenwellenseitig verschraubt wird. Im Ventilkörper 2 ist ein Ventilkolben 4 axial beweglich geführt, der gegen eine von einer Feder 5 erzeugte Rückstellkraft bewegt werden kann. Zur Bewegung ist am Ventilkolben 4 eine Stößelstange 6 angeordnet, die mit einem externen, nicht näher gezeigten Steuermagneten zusammenwirkt, um den Ventilkolben gegen die Feder oder mit Federunter stützung in die andere Richtung zu bewegen. Der Steuermagnet ist wie beschrieben extern beispielsweise am Motor angeordnet, er bewegt sich also nicht, anders als das Steuerventil 1, das mit dem Rotor dreht. Das Steuerventil 1 ist im Gehäuse des Nockenwellenverstellers gekapselt aufgenommen, über welches Gehäuse die Stößelstange 6 mit dem Magneten zusammenwirkt.

Am Ventilkörper 2 sind mehrere unterschiedliche Anschlüsse vorgesehen. Zum einen ist ein Arbeitsanschluss A sowie ein Arbeitsanschluss B gezeigt, über die eine Hydraulikflüssigkeit in entsprechende Kammern der als Flügelzellen-Verstellvorrichtung ausgebildeten Vorrichtung gefördert werden kann, abhängig von der Stellung des Ventilkolbens 4. Gezeigt ist ferner ein Druckanschluss P, über den von einer nicht näher gezeigten Pumpe die Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird. Ferner ist ein Ablaufanschluss T gezeigt, über den abzuführende Hydraulikflüssigkeit in einen nicht näher gezeigten Tank gefördert wird.

Am Ventilkolben 4 sind verschiedene Steuerkanten 7a (die dem Arbeitsanschluss A zugeordnet sind) sowie 7b (die dem Arbeitsanschluss B zugeordnet sind) vorgesehen. Über diese Steuerkanten werden je nach Stellung des Ventilkolbens die Arbeitsanschlüsse A und B entweder mit dem Druckanschluss P oder dem Ablaufanschluss T über den Kanal 41 verbunden, je nachdem, ob in die Kammern, die dem Arbeitsanschluss A zugeordnet sind, Flüssigkeit zugeführt und aus den Kammern, die dem Arbeitsanschluss B zugeordnet sind, Flüssigkeit abgeführt und in den Tank über den Ablaufanschluss T gefördert werden sollen, oder umgekehrt. Die Stellung wird über den nicht näher gezeigten Magneten gesteuert.

Um zu vermeiden, dass durch die mit relativ hohem Druck zugeführte Hydraulikflüssigkeit eine Kraft auf den Ventilkolben ausgeübt wird, die vom Magneten, der zum Bewegen des Ventilkolbens 4 entgegen der Federkraft bewegt wird, zusätzlich zu überwinden wäre, ist bei dem Steuerventil 1 ein Ringkanal 8 vorgesehen, in den der Druckanschluss P mündet. Über ventilkolbenseitige Öffnungen 9 mündet der Ringkanal 8 – der je nach Kolbenstellung im Bedarfsfall mit dem Arbeitsanschluss A verbunden werden kann – in den Hohlraum 10 des Ventilkolbens 4. Über entsprechende Öffnungen 11 ist der Hohlraum 10 je nach Kolbenstellung mit dem Arbeitsanschluss B verbindbar, wenn diesem die Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden soll.

Die Hydraulikflüssigkeit drückt im Hohlraum 10 auf zwei einander entgegengesetzte Stirnflächen 12, 13, die den Hohlraum axial gesehen begrenzen. Hieraus resultiert eine auf den Ventilkolben jeweils gerichtet wirkende Kraft F_p1 bzw. F_p2, die ersichtlich einander entgegengesetzt gerichtet sind. Die beiden Kräfte – die im Idealfall gleichgroß sind – kompensieren also einander, so dass der Ventilkolben 4 im Idealfall quasi drucklos ist, soweit Kräfte auf ihn über die Flüssigkeitszufuhr wirken.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller 14, mit einem Rotor 15 und einem Stator 16. Der Rotor 15 ist drehfest mit dem Steuerventil 1 verbunden, diese Mimik ist bezüglich des Stators 16, der mit der Steuerkette oder dem Steuerriemen mit der Kurbelwelle verbunden ist, drehbeweglich. Bekanntlich sind am Rotor mehrere Flügel 17 vorgesehen, die dicht an der Innenwand 18 des Stators anliegen und über die jeweils zwei Kammern begrenzt werden, die jeweils über einen Arbeitsanschluss A bzw. B mit Fluid beaufschlagt bzw. von dort über die jeweiligen Arbeitsanschlüsse Fluid abgezogen werden kann. Ein näheres Eingehen hierauf ist nicht erforderlich, nachdem der grundsätzliche Aufbau derartiger Nockenwellenversteller hinlänglich bekannt ist.

3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Nockenwellenverstellers 19, der vom grundsätzlichen Aufbau her dem Nockenwellenversteller 14 aus 2 entspricht, jedoch ist das integrierte Steuerventil 20 anders aufgebaut. Es weist ebenfalls einen P-Druckanschluss sowie die beiden Arbeitsanschlüsse A und B wie auch einen Ablaufanschluss T auf. Jedoch liegt hier der Druckanschluss P, der von außen über den Ventilkörper 21 nach innen geführt wird, quasi mittig zwischen den Arbeitsanschlüssen A und B, die über die Stellung des Ventilkolbens 22 in entsprechender Weise wie bezüglich des Steuerventils 1 beschrieben mit dem Druckanschluss P bzw. dem Ablaufan schluss T, der hier axial mit der Ventillängsachse verläuft, verbindbar sind. Auch bei dieser Ausführungsform, bei der der Ventilkolben 22 ebenfalls über einen nicht näher gezeigten Steuermagneten gegen eine nicht näher gezeigte Rückstellfeder bewegbar ist, erfolgt die Flüssigkeitszufuhr derart, dass auf den Ventilkolben 22 einander weitgehend kompensierende, aus der eingepressten Flüssigkeit resultierende Kräfte wirken. Der Druckanschluss P mündet in einen Ringkanal 23, der von den Steuerflanken 24, 25, über die die Verbindung zu den Arbeitsanschlüssen A bzw. B geöffnet oder geschlossen werden, begrenzt ist. Die Flüssigkeit drückt also auf diese einander entgegengesetzt gerichteten Flanken, so dass sich zwangsläufig entgegengesetzt gerichtete Kräfte einstellen, die einander kompensieren. Auch hier ist also ein Flüssigkeitsverteilraum realisiert, der eine Kräftekompensation zulässt.

Schließlich zeigt 4 ein weiteres Steuerventil 26, das gleichermaßen in einen Nockenwellenversteller wie er in den vorangehenden Figuren gezeigt ist integriert werden kann. Auch dieses Steuerventil weist einen Ventilkörper 27 und einen Ventilkolben 28 auf. Der Druckanschluss P liegt hier axial zur Ventillängsachse, während die nicht näher gezeigten Arbeitsanschlüsse A und B sowie der Ablaufanschluss T vertikal zur Ventillängsachse liegen.

Ersichtlich ist auch hier der Ventilkolben gegen eine Rückstellfeder 29 gelagert. Er ist hohlzylindrisch, die zugeführte Flüssigkeit tritt in ihn ein. An der gegenüberliegenden Seite sind jedoch mehrere Öffnungen 30 vorgesehen, so dass die Flüssigkeit in den dieses Kolbenende umgebenden Ringraum 31 eintreten kann. Dort drückt die Flüssigkeit auf die Kolbenaußenfläche 32, die der Stirnfläche 33 im Inneren des Kolbens gegenüberliegt. Auch hier werden also wieder zwei einander entgegengesetzt gerichtete Flächen mit dem Fluid beaufschlagt, so dass sich einander entgegengesetzt gerichtete Kräfte ergeben, die auf den Ventilkolben 28 einwirken.

Schließlich zeigt 5 ein weiteres erfindungsgemäßes Steuerventil 34, dessen Druckanschluss P ebenfalls axial verläuft, die Arbeitsanschlüsse A und B gehen am Ventilkörper 35 senkrecht zur Längsachse ab, während der Ablauf anschluss T aus dem Ventilkolben 36 vertikal zur Längsachse abgeht. Auch hier wird die Hydraulikflüssigkeit über entsprechende Führungskanäle 37 zunächst umgelenkt und anschließend in einen Ringraum 38 gegeben, der von zwei Flächen 39, 40 am Ventilkolben 36 begrenzt ist. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ventilausführung aus 3, es stellen sich auch hier gleichgroße, jedoch entgegengesetzt gerichtete Kräfte am Ventilkolben 36 ein. Jedoch ist hier die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit axial, während sie beim Ventil in 3 von der Seite her erfolgt.

1: Steuerventil
2: Ventilkörper
3: Außengewinde
4: Ventilkolben
5: Feder
6: Stößelstange
7a, 7b: Steuerkanten
8: Ringkanal
9: Öffnungen
10: Hohlraum
11: Öffnungen
12: Stirnflächen
13: Stirnflächen
14: Nockenwellenversteller
15: Rotor
16: Stator
17: Flügel
18: Innenwand
19: Nockenwellenversteller
20: Steuerventil
21: Ventilkörper
22: Ventilkolben
23: Ringkanal
24: Steuerflanken
25: Steuerflanken
26: Steuerventil
27: Ventilkörper
28: Ventilkolben
29: Rückstellfeder
30: Öffnungen
31: Ringraum
32: Kolbenaußenfläche
33: Stirnfläche
34: Steuerventil
35: Ventilkörper
36: Ventilkolben
37: Führungskanäle
38: Ringraum
39: Flächen
40: Flächen
41: Kanal
A: Arbeitsanschluss
B: Arbeitsanschluss
P: Druckanschluss
T: Ablaufanschluss
F_p1: Kraft
F_p2: Kraft

Claims

Nockenwellenversteller zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle bezüglich einer antreibenden Kurbelwelle, mit einer hydraulisch betätigbaren Verstellvorrichtung mit Kammern, in die und aus denen zur Winkelverstellung über kammerspezifische Druckmittelkanäle wechselseitig eine Hydraulikflüssigkeit zu- und abführbar ist, sowie mit einem Steuerventil, über das die über eine Pumpe zugeführte Hydraulikflüssigkeit den Druckmittelkanälen zuführbar bzw. aus den Druckmittelkanälen in einen Tank abführbar ist, wobei am Ventilkörper des Steuerventils zu den Druckmittelkanälen führende Arbeitsanschlüsse A und B, ein mit der Pumpe koppelbarer Druckanschluss P und ein mit dem Tank koppelbarer Ablaufanschluss T vorgesehen ist, welche Arbeitsanschlüsse A und B je nach gewünschter Winkelverstellung über einen über einen zum Nockenwellenversteller extern angeordneten entkoppelten Zug- oder Druckmagneten gesteuert bewegbaren Ventilkolben wahlweise mit dem Druckanschluss P oder dem Ablaufanschluss T koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverteilraum im Steuerventil (1, 20, 26, 34) derart ausgeführt ist, dass die Hydraulikflüssigkeit an einander im Wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Flächen des Ventilkolbens (4, 22, 28, 36) angreift, so dass auf den Ventilkolben (4, 22, 28, 36) lokale und einander im Wesentlichen entgegengesetzt gerichtete Kräfte (F_p1, F_p2) wirken.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander entgegengesetzten Kräfte (F_p1, F_p2) im Wesentlichen gleichgroß sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss P unter einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Ventilachse liegt und in einen zwischen dem Ventilkolben (4) und dem Ventilkörper (2) gebildeten, stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss A verbindbaren Ringkanal (8) mündet, der in den hohlzylindrischen, an beiden Stirnseiten geschlossenen Ventilkolben (4) führt, dessen Hohlraum (10) stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss B verbindbar ist, wobei die stirnseitigen Hohlraumflächen (12, 13) über die Hydraulikflüssigkeit mit Druck beaufschlagt werden.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Arbeitsanschlüsse A, B über einen zwischen dem Ventilkolben (4) und dem Ventilkörper (2) ausgebildeten Ringkanal (41) stellungsabhängig mit dem senkrecht zur Ventillängsachse liegenden Ablaufanschluss T verbindbar sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss P, der Ablaufanschluss T und die Arbeitsanschlüsse A und B senkrecht zur Ventillängsachse verlaufend und in der Reihenfolge B – T – A – P oder A – T – B – P angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss P unter einem Winkel, vorzugsweise senkrecht zur Ventillängsachse liegt und in einen zwischen dem Ventilkolben (22) und dem Ventilkörper (21) gebildeten, stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss A oder B verbindbaren Ringraum (23) mündet, wobei die Arbeitsanschlüsse A, B stellungsabhängig über Verbindungsöffnungen mit dem Hohlraum des hohlzylindrischen Ventilkolbens (22) verbindbar sind, welcher Hohlraum zum Ablaufanschluss T führt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss P und die Arbeitsanschlüsse A und B senkrecht zur Ventillängsachse verlaufend und in der Reihenfolge A – P – B angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss P in der Ventillängsachse liegt und über Umlenkkanäle (37) in einen zwischen dem Ventilkolben (36) und dem Ventilkörper (35) gebildeten, stellungsabhängig mit dem Arbeitsanschluss A oder B verbindbaren Ringraum (38) mündet, wobei die Arbeitsanschlüsse A, B stellungsabhängig über Verbindungsöffnungen mit dem Hohlraum des hohlzylindrischen Ventilkolbens (36) verbindbar sind, welcher Hohlraum zum Ablaufanschluss T führt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss P mit der Ventillängsachse fluchtend verläuft und in den hohlzylindrischen Ventilkolben (28) mündet, an dem radiale Öffnungen (30) vorgesehen sind, durch die die Hydraulikflüssigkeit in den zwischen dem Ventilkolben (28) und dem Ventilkörper (27) gebildeten Ringraum (31) gelangt, der von der Stirnseite des Ventilkolbens begrenzt ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil zentral in der Verstellvorrichtung integriert ist und mit ihr rotiert.