DE102008011916A1

DE102008011916A1 - Nockenwellenversteller mit Rasterverriegelungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008011916A1
Application number: DE102008011916A
Authority: DE
Inventors: Michael Busse
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, welcher ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil, ein konzentrisches nockenwellenfestes Abtriebsteil, das drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist und dessen relative Drehlage zum Antriebsteil zwischen zwei Enddrehlagen mittels eines Stelltriebs verstellbar ist, und eine Rasterverriegelungseinrichtung, durch welche An- und Abtriebsteil in einer Verriegelungsdrehlage drehfest verriegelbar sind, umfasst. Die Rasterverriegelungseinrichtung umfasst zumindest ein Eingriffspaar mit einem im An- oder Abtriebsteil aufgenommenen Verriegelungselement und einer im entsprechend anderen Teil geformten Stufenkulisse mit einer Mehrzahl axial gestufter Kulissenführungen in einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden terassenförmigen Anordnung, wobei das Eingriffspaar so ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement bei einer relativen Drehlage zwischen einer in Antriebsrichtung nachlaufenden Enddrehlage und der Verriegelungsdrehlage bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung in sukzessiven Eingriff mit den Kulissenführungen bringbar ist, wobei die Kulissenführungen eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung hemmen und eine Verstellung in Antriebsrichtung bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage zulassen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Brennkraftmaschinen und betrifft einen mit einer Rasterverriegelungseinrichtung zur Verriegelung von An- und Abtriebsteil in einer Verriegelungsdrehlage ausgerüsteten Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Stand der Technik
In Brennkraftmaschinen erfolgt eine mechanische Betätigung von Gaswechselventilen über eine durch eine Kurbelwelle in Drehung versetzte Nockenwelle, wobei über Anordnung und Form der Nocken Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile gezielt einstellbar sind.
Werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile in Abhängigkeit des momentanen Betriebszustands der Brennkraftmaschine in geeigne ter Weise gesteuert, können eine Reihe vorteilhafter Effekte erreicht werden, wie eine Verminderung des Schadstoffausstoßes, eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs und eine Erhöhung von Wirkungsgrad, Maximaldrehmoment und Maximalleistung der Brennkraftmaschine. Die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile können durch eine Änderung der relativen Drehlage (Phasenlage) zwischen Nocken- und Kurbelwelle verstellt werden, zu welchem Zweck in modernen Kraftfahrzeugen spezielle Vorrichtungen, so genannte Nockenwellenversteller, eingesetzt werden.
Nockenwellenversteller umfassen ein mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stelltrieb, welcher das Drehmoment vom An- auf das Abtriebsteil überträgt und eine Fixierung und Verstellung der relativen Drehlage zwischen diesen beiden ermöglicht.
In einem Rotationskolbenversteller ist in einem zentralen Hohlraum eines von der Kurbelwelle angetriebenen Außenrotors (”Stator”) ein nockenwellenfester konzentrischer Innenrotor (”Rotor”) drehverstellbar gelagert. In einer Ausgestaltung als Flügelzellenversteller sind im Stator in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Arbeitsräume geformt, in die sich jeweils ein mit dem Rotor verbundener radialer Flügel erstreckt, wodurch jeder Arbeitsraum in zwei im Wesentlichen druckdichte Druckkammern geteilt wird. Bezogen auf die Arbeitsrichtung der Nockenwelle teilt jeder Flügel den Arbeitsraum in eine vorlaufende Druckkammer und eine nachlaufende Druckkammer. Durch gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern können die Flügel innerhalb der Arbeitsräume verschwenkt werden, was dazu führt, dass über den mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor eine Änderung der relativen Drehlage (Phasenlage) zwischen Nocken- und Kurbelwelle bewirkt wird. Eine Begrenzung des Verstellwinkels zwischen Rotor und Stator erfolgt durch Anschlag der Flügel gegen die radialen Wände der Arbeitsräume oder durch spezielle Einrichtungen zum Begrenzen des Verstellwinkels.
Eine Steuerung des Flügelzellenverstellers erfolgt durch eine elektronische Steuereinrichtung, welche auf Basis von elektronisch erfassten Kenndaten der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise Drehzahl und Last, den Zu- und Abfluss von Druckmittel zu bzw. von den einzelnen Druckkammern über ein zum Beispiel als Proportionalventil ausgebildetes Steuerventil regelt.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine treten an der Nockenwelle Wechselmomente auf. Grund hierfür ist, dass die Nocken im Bereich ihrer Anlauframpe das von einer Ventilfeder in Schließstellung gehaltene Gaswechselventil gegen die Federkraft öffnen müssen, wodurch das Antriebsmoment vergrößert wird, und im Bereich ihrer Ablauframpe von der Federkraft beaufschlagt werden, wodurch das Antriebsmoment verkleinert wird. Die erzeugten Wechselmomente werden auf den mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor übertragen.
Bei ungenügender Druckmittelversorgung, wie dies etwa während der Startphase der Brennkraftmaschine oder im Leerlauf der Fall ist, führen die von der Nockenwelle auf den Rotor übertragenen Wechselmomente dazu, dass der Rotor in unkontrollierter Weise bewegt wird, was zur Folge hat, dass die Flügel innerhalb der Arbeitsräume hin und her schlagen, was den Verschleiß gefördert und eine unerwünschte Geräuschentwicklung verursacht. Zudem schwankt die Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle stark, so dass die Brennkraftmaschine nicht startet oder unruhig läuft.
Um dieses Problem zu vermeiden, werden hydraulische Nockenwellenversteller mit einer Verriegelungseinrichtung zur drehfesten Verriegelung von Stator und Rotor ausgerüstet. Eine solche Verriegelungseinrichtung umfasst beispielsweise einen im Rotor aufgenommenen axialen Riegel, der durch eine Feder in axialer Richtung aus seiner Aufnahme gedrängt wird und formschlüssig in eine Verriegelungskulisse greifen kann, die in einer axialen Seitenplatte des Stators geformt ist. Für eine Entriegelung wird der Riegel stirnseitig mit Druckmittel beaufschlagt und in seine Aufnahme im Rotor zurückgedrängt.
Eine Verriegelung von Stator und Rotor erfolgt in einer als Basisposition bezeichneten, für einen Start der Brennkraftmaschine thermodynamisch günstigen Phasenlage der Nockenwelle. Abhängig von der konkreten Auslegung der Brennkraftmaschine wird als Basisposition eine Früh-, Spät- oder Zwischenstellung gewählt. Bezogen auf die Antriebsrichtung von Stator bzw. Nockenwelle entspricht die Spätstellung einer Enddrehlage des Rotors in Nachlaufrichtung (in der die Volumina der vorlaufenden Druckkammern maximal), die Frühstellung einer Enddrehlage des Rotors in Vorlaufrichtung (in der die Volumina der nachlaufenden Druckkammern maximal) und die Zwischenstellung einer Phasenlage, die sich zwischen der Früh- und der Spätstellung befindet. Als Mittenstellung wird eine Zwischenstellung bezeichnet, die sich zumindest annähernd in der Mitte zwischen der Früh- und Spätstellung befindet. Eine Verstellung der Phasenlage des Rotors in einer zur Antriebsrichtung des Stators bzw. Nockenwelle gleichen Drehrichtung wird als Frühverstellung bezeichnet. Eine Verstellung der Phasenlage des Rotors in einer hierzu entgegen gesetzten Drehrichtung wird als Spätverstellung bezeichnet.
Flügelzellenversteller mit einer Verriegelungseinrichtung zur drehfesten Verriegelung von Stator und Rotor in Basisposition sind als solche hinlänglich bekannt und beispielsweise in den Druckschriften DE 20 2005 008 264 U1 , EP 1 596 040 A2 , DE 10 2005 013 141 A1 und DE 199 08 934 A1 der Anmelderin eingehend beschrieben.
Wird beim Abstellen der Brennkraftmaschine die Basisposition nicht erreicht (zum Beispiel beim ”Abwürgen” des Motors), verstellt sich der Rotor aufgrund von Reibmomenten selbsttätig in die Spätstellung. Soll der Rotor in Früh- oder einer Zwischenstellung verriegelt werden, sind deshalb spezielle Vorkehrungen zu treffen, durch die der Rotor relativ zum Stator verstellt wird. In herkömmlichen Nockenwellenverstellern sind zu diesem Zweck beispielsweise Drehfedern vorgesehen, welche den Rotor in Richtung der gewünschten Basisposition vorspannen.
Bei einem ausgefeilteren Mechanismus, welcher im US-Patent 6,439,181 B1 beschrieben ist, sind neben einer solchen Drehfeder radiale Riegelplättchen im Stator vorgesehen, welche bei einer Frühverstellung des Rotors in eine im Rotor geformte Verriegelungskulisse greifen können, um zu verhindern, dass der Rotor noch vor Erreichen der Basisposition wieder in Spätstellung zurückdreht. Durch Federn werden die Riegelplättchen in die Verriegelungskulissen gedrückt.
Nachteilig bei dem aus dem US-Patent 6,439,181 B1 bekannten Nockenwellenversteller ist insbesondere die Tatsache, dass die im Stator aufgenommenen Riegelplättchen radial gerichtet sind, so dass sie der Fliehkraft beim Drehen des Stators ausgesetzt sind. Zum einen erfordert dies entsprechend starke Federkräfte der Federn, durch welche die Riegelplättchen in Richtung Rotor gedrückt werden, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Verriegelung zu verhindern. Zum anderen ist der für eine hydraulische Entriegelung der Riegelplättchen aufzubringende Druck abhängig von der einwirkenden Fliehkraft, was eine hydraulische Regelung erschwert.
Nachteilig ist zudem, dass durch die eingesetzten Riegelplättchen der für die Arbeitsräume bzw. Druckkammern verfügbare Platz verringert wird. Um eine genügend hohe Anzahl an Arbeitsräumen realisieren zu können, ist die Zahl der eingesetzten Riegelplättchen deshalb relativ gering zu halten – im gezeigten Beispiel sind dies drei Riegelplättchen.
Ein weiterer Nachteil des dort gezeigten Nockenwellenverstellers ergibt sich daraus, dass durch die in Umfangsrichtung nicht gleichmäßig verteilten Riegelplatten eine Unwucht im drehenden Stator erzeugt wird, wodurch die Lagerung von Stator und Rotor beeinträchtigt und die Phasenlage des Rotors schwanken kann.
Aufgabe der Erfindung
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen gattungsgemäßen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, durch welche obige und weitere Nachteile herkömmlicher Nockenwellenversteller vermieden werden können.
Lösung der Aufgabe
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller umfasst ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil und ein nockenwellenfestes Abtriebsteil, das in konzentrischer Anordnung drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist. Zwischen An- und Abtriebsteil ist ein beispielsweise hydraulischer Stelltrieb geschaltet, welcher das Drehmoment vom Antriebsteil auf das Abtriebsteil überträgt und eine Fixierung und Verstellung der relativen Drehlage (Phasenlage) zwischen diesen beiden ermöglicht.
Die Phasenlage des Abtriebsteils ist innerhalb eines maximalen Drehwinkelbereichs verstellbar. Bezogen auf eine Dreh- bzw. Antriebsrichtung des Antriebsteils (im Weiteren als ”Antriebsrichtung” bezeichnet) ist das Abtriebsteil in einem Drehwinkelbereich zwischen einer in Antriebsrichtung vorauseilenden Enddrehlage (Frühstellung) und einer entsprechend nacheilenden Enddrehlage (Spätstellung) verstellbar.
Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller umfasst eine Rasterverriegelungseinrichtung, durch welche An- und Abtriebsteil in einer von der Spätstellung verschiedenen, wählbaren Verriegelungsdrehlage (Basisposition) drehfest verriegelbar sind. An- und Abtriebsteil können beispielsweise in Früh- oder Mittenstellung drehfest verriegelt werden.
Die Rasterverriegelungseinrichtung umfasst zumindest ein Eingriffspaar mit zwei einander zugeordneten, miteinander in Eingriff bringbaren Eingriffselementen, wobei das eine Eingriffselement ein im An- oder Abtriebsteil aufgenommenes Verriegelungselement und das andere Eingriffselement eine im entsprechend anderen Teil geformte, in Umfangsrichtung sich erstreckende Stufenkulisse ist. Die Stufenkulisse ist mit einer Mehrzahl (zumindest zwei) axial gestufter Kulissenführungen versehen, die jeweils zur Führung des Verriegelungselements dienen.
Innerhalb der Stufenkulisse sind die Kulissenführungen in einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden, terrassen- bzw. treppenförmigen Anordnung (gestaffelt) angeordnet, wobei die Kulissenführungen, bezogen auf die Antriebsrichtung, in Form einer absteigenden Terrasse angeordnet sind.
Das zumindest eine Eingriffspaar ist so ausgebildet, dass dessen Verriegelungselement bei einer relativen Drehlage zwischen der in Antriebsrichtung nachlaufenden Endrehlage (Spätstellung) und der Verriegelungsdrehlage (Basisposition) in Eingriff mit der zugeordneten Stufenkulisse bringbar ist. Das Eingriffspaar ist insbesondere so ausgebildet, dass das Verriegelungselement bei einer Verstellung des Abtriebsteils in der Antriebsrichtung des Antriebsteils in sukzessiven Eingriff mit den Kulissenführungen bringbar ist, wobei die Kulissenführungen bei eingreifendem Verriegelungselement jeweils eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung (Spätverstellung) hemmen und eine Verstellung in Antriebsrichtung (Frühverstellung) bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage zulassen. Durch das wenigstens eine Eingriffspaar kann auf diese Weise eine stufenförmige Verrastung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage realisiert werden.
Vorteilhaft ist eine Mehrzahl (zumindest zwei) Eingriffspaare in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, die so ausgebildet sind, dass die Verriegelungsele mente bei relativen Drehlagen zwischen der in Antriebsrichtung nachlaufenden Endrehlage und der Verriegelungsdrehlage sukzessiv in Eingriff mit den zugehörigen Stufenkulissen bringbar sind. Die Eingriffspaare sind insbesondere so ausgebildet, dass die Verriegelungselemente bei einer Verstellung des Abtriebsteils in der Antriebsrichtung des Antriebsteils in sukzessiven Eingriff mit den Kulissenführungen bringbar sind, wobei die Kulissenführungen bei eingreifenden Verriegelungselementen jeweils eine Verstellung des Abtriebsteils in Spätverstellung hemmen und in Frühverstellung bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage zulassen. Durch die Eingriffspaare kann auf diese Weise eine stufenförmige Verrastung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage realisiert werden.
Das Verriegelungselement kann durch einen Bewegungsmechanismus in Eingriff mit der zugeordneten Stufenkulisse bzw. den von diese geformten Kulissenführungen gebracht werden, beispielsweise indem es durch ein Federelement in axialer Richtung in die Stufenkulisse gedrückt wird und durch stirnseitige Beaufschlagung mit einem Druckmittel in seine Aufnahme zurückgedrängt werden kann.
Durch die axiale Ausrichtung der Verriegelungselemente kann eine Beeinträchtigung des Eingriffs aufgrund von Fliehkraft beim synchronen Drehen des Antriebsteils mit der Kurbelwelle vermieden werden. Durch die Anordnung von Stufenkulissen mit zumindest zwei axial gestuften Führungskulissen kann eine relativ hohe Zahl von Raststufen bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage mit einer relativ geringen Anzahl von Eingriffspaaren technisch einfach und preiswert realisiert werden.
Erfindungsgemäß kann es von Vorteil sein, wenn bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung die Verriegelungselemente sukzessiv in Eingriff mit der zugeordneten Stufenkulisse bzw. mit den ihnen jeweils axial nächstliegenden Kulissenführungen gelangen und anschließend, bei weiterer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung, in Eingriff mit axial versetzten Kulissenführungen derselben Stufenkulisse gelangen. Beispielsweise können die Verriege lungselemente innerhalb der jeweils zugeordneten Stufenkulisse in einer selben Abfolge in Eingriff mit axial versetzten Kulissenführungen gelangen, wie sie bereits in Eingriff mit den jeweils zugeordneten Stufenkulissen gelangt sind. Die Kulissenführungen verschiedener Stufenkulissen, die eine selbe axiale Versetzung (bzw. einen selben axialen Abstand von den zugeordneten Verriegelungselementen) haben, können in einer selben axialen Ebene angeordnet sein.
In besonders vorteilhafter Weise ist das wenigstens eine Eingriffspaar so ausgebildet, dass das Verriegelungselement, bei einer jeweiligen Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung um erste Drehwinkel, die kleiner sind als ein zweiter Drehwinkel, durch den das Abtriebsteil aufgrund von Wechselmomenten der Nockenwelle im Mittel verstellt wird, sukzessiv in die Kulissenführungen der zugeordneten Stufenkulisse greifen kann. Falls eine Mehrzahl Eingriffspaare angeordnet ist, sind diese so ausgebildet, dass die Verriegelungselemente bei einer jeweiligen Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung um erste Drehwinkel, die stets kleiner sind als ein zweiter Drehwinkel, durch den das Abtriebsteil aufgrund von Wechselmomenten der Nockenwelle im Mittel verstellt wird, sukzessiv in die Führungskulissen der jeweils zugeordneten Stufenkulissen greifen können. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das Abtriebsteil alleinig aufgrund der von der Nockenwelle auf das Abtriebsteil übertragenen Wechselmomente über eine Mehrzahl von Raststufen in die Verriegelungsdrehlage gebracht und dort mit dem Antriebsteil drehfest verriegelt werden kann. Die ersten Drehwinkel, um welche das Antriebsteil in Antriebsrichtung jeweils verstellt wird, können zueinander gleich oder voneinander verschieden sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers liegt ein maximaler erster Drehwinkel in einem Bereich von 1 bis 5°. Vorzugsweise beträgt der erste Drehwinkel maximal 4°. Besonders bevorzugt beträgt der erste Drehwinkel maximal 2,5°.
Werden die Eingriffspaare in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet, kann in vorteilhafter Weise vermieden werden, dass Unwucht im synchron mit der Kurbelwelle gedrehten Nockenwellenversteller erzeugt wird.
In dem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller kann eine drehfeste Verriegelung von An- und Abtriebsteil in Verriegelungsdrehlage auch durch ein einzelnes Eingriffspaar erfolgen, dass ein im An- oder Abtriebsteil aufgenommenes Verriegelungselement und eine im entsprechend anderen Teil geformte Verriegelungskulisse umfasst, wobei das Eingriffspaar so ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement in formschlüssigen Eingriff mit der zugeordneten Verriegelungskulisse bringbar ist.
In dem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller kann eine drehfeste Verriegelung von An- und Abtriebsteil in Verriegelungsdrehlage auch durch zwei Eingriffspaare erfolgen, welche jeweils ein im An- oder Abtriebsteil aufgenommenes Verriegelungselement und eine im entsprechend anderen Teil geformte Verriegelungskulisse umfassen, wobei in einem Eingriffspaar das Verriegelungselement so in Eingriff mit seiner zugeordneten Verriegelungskulisse bringbar ist, dass eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung gehemmt ist, und wobei im anderen Eingriffspaar das Verriegelungselement so in Eingriff mit seiner zugeordneten Verriegelungskulisse bringbar ist, dass eine Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung gehemmt ist. Bei den Verriegelungskulissen kann es sich insbesondere um Stufenkulissen handeln.
Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller ist vorzugsweise in Form eines Flügelzellenverstellers ausgebildet, wobei insbesondere bevorzugt bei jedem Eingriffspaar der Riegel im Rotor aufgenommen und die Riegelkulisse im Stator, beispielsweise in einer axialen Seiten- bzw. Deckplatte, geformt ist.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Brennkraftmaschine, die mit wenigstens einem wie oben beschriebenen Nockenwellenversteller ausgerüstet ist.
Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, die mit wenigstens einem wie oben beschriebenen Nockenwellenversteller ausgerüstet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
1 in einer schematischen perspektivischen Frontalansicht einen erfindungsgemäßen Flügelzellenversteller mit einem in Spätstellung befindlichen Rotor;
2–8 in weiteren schematischen perspektivischen Frontalansichten den Flügelzellenversteller von 1, wobei der Rotor bezüglich der in 1 gezeigten Spätstellung jeweils um einen gleichen Drehwinkel in Richtung Mittenstellung verstellt wurde;
9 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Positionen der Verriegelungselemente in der in 1 gezeigten Spätstellung des Rotors.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Unter Bezugnahme auf 1 bis 9 wird nun ein auf dem Rotationskolbenprinzip basierender hydraulischer Flügelzellenversteller 1 beschrieben. In den 1 bis 8 ist der Flügelzellenversteller 1 in einer Frontansicht entlang der Axialenrichtung gezeigt.
Demnach umfasst der Flügelzellenversteller 1 als Antriebsteil einen mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle über ein Kettenrad 4 in Antriebsverbindung ste henden Außenrotor bzw. Stator 2 und als Abtriebsteil einen in einem zentralen Hohlraum des Stators 2 konzentrisch angeordneten Innenrotor bzw. Rotor 3, der beispielsweise mittels einer Schraubenverbindung drehfest mit einer (nicht dargestellten) Nockenwelle an deren Stirnseite angebracht ist. Der Stator 2 kann synchron mit der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn gedreht werden, wodurch die Antriebsrichtung der Nockenwelle festgelegt ist.
Der Stator 2 formt mit seiner inneren Umfangsfläche 7 mehrere radiale Ausnehmungen 5, die jeweils von radialen Seitenwänden begrenzt sind, von denen in den Figuren lediglich eine in Antriebsrichtung nachlaufende Seitenwand 6 zu erkennen ist. Der Stator 2 ist über seine innere Umfangsfläche 7, welche einer Außenmantelfläche 8 des Rotors 3 anliegt, drehbar auf dem Rotor 3 gelagert. Die radialen Ausnehmungen 5 des Stators 2 formen zusammen mit der Außenmantelfläche 8 des Rotors 3 und zwei axialen Dichtflächen, welche weiter unten näher erläutert werden, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete hydraulische Arbeitsräume (hier beispielsweise vier Arbeitsräume). Lediglich der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass eine größere oder kleinere Anzahl von Arbeitsräumen möglich ist.
In jede radiale Ausnehmung 5 bzw. Arbeitsraum ragt, ausgehend vom Rotor 3, radial auswärts ein Flügel 9, wodurch die Arbeitsräume jeweils in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern 10, 11 geteilt werden. Bezogen auf die Drehrichtung des Stators 2 sind dies eine vorlaufende erste Druckkammer 10 (”Druckkammer A”) und eine nachlaufende zweite Druckkammer 11 (”Druckkammer B”).
Die Flügel 9 sind jeweils in Axialnuten 12 aufgenommen, die in der Außenmantelfläche 8 des Rotors 3 geformt sind. Am Nutgrund der Axialnuten können radial auswärts belastende Federelemente angeordnet sein, wodurch bewirkt wird, dass die Flügel 9 der Umfangsfläche 7 des Stators 3 dichtend anliegen. Gleichermaßen wäre es auch möglich, die Flügel 9 einteilig mit dem Rotor 3 auszubilden.
Der Stator 2 formt ein den Rotor 3 druckdicht kapselndes Gehäuse mit zwei axialen Seiten- bzw. Dichtplatten, nämlich eine von der Nockenwelle weiter entfernte Dichtplatte 13 mit einer der Nockenwelle zugewandten Dichtfläche 14 und eine der Nockenwelle näheren Dichtplatte mit einer von der Nockenwelle abgewandten Dichtfläche, wobei letztere in den Figuren nicht erkennbar ist. Durch die beiden Dichtflächen werden die Druckkammern 10, 11 in axialer Richtung druckdicht verschlossen. In den 1 bis 8 ist die Dichtplatte 13 jeweils mit einer Durchbrechung versehen, um die dahinter liegenden Strukturen erkennbar zu machen.
In die beiden Druckkammern 10, 11 münden jeweils nicht dargestellte Druckmittelleitungen, durch welche Druckmittel (z. B. Hydrauliköl) den Druckkammern zugeführt oder von diesen abgeleitet werden kann. Durch gezielte Beaufschlagung mit Druckmittel kann zwischen jedem Druckkammerpaar 10, 11 ein Druckgefälle aufgebaut werden, wodurch ein Verschwenken der Flügel 9 und somit eine Änderung der relativen Drehlage (Phasenlage) des Rotors 3 zum Stator 2 bewirkt wird.
Die beiden radialen Seitenwände eines jeden Arbeitsraums bilden jeweils einen Endanschlag für den in die Ausnehmung 5 ragenden Flügel 9. Bezogen auf die Antriebsrichtung von Stator 2 bzw. Nockenwelle befindet sich der Rotor 3 in Spätstellung, falls die Flügel 9 jeweils der in Antriebsrichtung nachlaufenden radialen Seitenwand 6 anliegen. Andererseits befindet sich der Rotor 3 in Frühstellung, falls die Flügel 9 jeweils der gegenüberliegenden radialen Seitenwand anliegen. Durch die beiden Endanschläge ist ein maximal möglicher Verstellwinkel des Rotors 3 zum Stator 2 gegeben. Obgleich dies nicht dargestellt ist, kann gleichermaßen durch eine spezielle Drehwinkelbegrenzungseinrichtung ein maximal möglicher Verstellwinkel des Rotors 3 vorgegeben sein, beispielsweise um bei einem aus Blech gefertigten Stator ein Anschlagen der Flügel an den radialen Seitenwänden zu vermeiden.
Um zu vermeiden, dass bei einer ungenügenden Druckmittelversorgung während des Betriebs der Brennkraftmaschine an der Nockenwelle auftretende Wechselmomente auf den Rotor 3 übertragen werden, kann der Rotor 3 durch eine Verriegelungseinrichtung mit dem Stator 2 in Basisposition drehfest verriegelt werden. Als Basisposition ist hier beispielhaft die Mittenstellung dargestellt und erläutert, jedoch wäre es gleichermaßen möglich, den Rotor 3 in einer hiervon verschiedenen Phasenlage drehfest zu verriegeln.
Wie insbesondere 9 entnommen werden kann, umfasst die Verriegelungseinrichtung fünf in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete axiale Riegel 16–20, die jeweils in einer axialen Ausnehmung 32 im Rotor 3 aufgenommen sind. In den axialen Ausnehmungen 32 ist jeweils ein Federelement 15 aufgenommen, durch das die Riegel 16–20 in Richtung zur nockenwellenzugewandten Dichtfläche 14 gedrängt werden.
Die Riegel 16–20 können, je nach Phasenlage des Rotors 3, in eine zugehörige Riegelkulisse 21–25 greifen, welche durch die von der Nockenwelle weiter entfernte erste Dichtplatte 13 in deren Dichtfläche 14 geformt sind.
In den 1 bis 8 ist die Dichtplatte 13 jeweils durchscheinend dargestellt, so dass die Riegelkulissen 21–25 und die dahinter befindlichen Riegel 16–20 erkennbar sind.
Die Riegel 16–20 können stirnseitig hydraulisch beaufschlagt werden, wodurch sie, entgegen der Federkraft der jeweiligen Federelemente 15, in ihre axialen Ausnehmungen 32 im Rotor 3 zurückgedrängt werden können. Zu diesem Zweck mündet in jede Riegelkulisse 21–25 jeweils eine Druckmittelleitung zur Versorgung mit Druckmittel, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Die Riegelkulissen 21–25 können unabhängig von den Druckkammern A oder Druckkammern B mit Druckmittel gespeist werden können.
Einem ersten Riegel 16, einem zweiten Riegel 17 und einem dritten Riegel 18 sind eine erste Riegelkulisse 21, eine zweite Riegelkulisse 22 bzw. eine dritte Riegelkulisse 23 zugeordnet. Die erste, zweite und dritte Riegelkulisse 21–23 sind als Stufenkulissen mit jeweils zwei Kulissenführungen ausgebildet. So um fasst die erste Riegelkulisse 21 eine erste und zweite Kulissenführung 26, 27, die zweite Riegelkulisse 22 eine dritte und vierte Kulissenführung 28, 29 und die dritte Riegelkulisse 23 eine fünfte und sechste Kulissenführung 30, 31. Die beiden Kulissenführungen einer jeden Stufenkulisse sind axial gestuft ausgebildet, wobei sie bezüglich der Antriebsrichtung des Stators 2 in einer absteigenden Terrassenanordnung (Treppenanordnung) gestaffelt angeordnet sind. Die beiden Kulissenführungen einer Stufenkulisse sind, bezogen auf die Dichtfläche 14 der Dichtplatte 13 (bzw. bezogen auf eine zur Dichtfläche 14 parallele Referenzfläche) so angeordnet, dass sie längs der Antriebsrichtung des Stators 2 eine zunehmende axiale Tiefe (axialen Versatz) aufweisen.
Jede Stufenkulisse weist eine die beiden Kulissenführungen in Umfangsrichtung voneinander trennende axiale Stufe (Kante) auf. So sind die erste und zweite Kulissenführung 26, 27 der ersten Riegelkulisse 21 durch eine erste Stufe 33, die dritte und vierte Kulissenführung 28, 29 der zweiten Riegelkulisse 22 durch eine zweite Stufe 34 und die fünfte und sechste Kulissenführung 30, 31 der dritten Riegelkulisse 23 durch eine dritte Stufe 235 voneinander getrennt. Die vierte und fünfte Riegelkulisse 24, 25 sind nicht als Stufenkulisse ausgebildet.
Die Kulissenführungen mit einem jeweils gleichen axialen Versatz, das heißt, die erste Kulissenführung 26, die dritte Kulissenführung 28 und die fünfte Kulissenführung 30 bzw. die zweite Kulissenführung 27, die vierte Kulissenführung 29 und die sechste Kulissenführung 31, sind jeweils in einer selben axialen Ebene geformt.
Die fünf Eingriffspaare sind so ausgebildet und angeordnet, dass die fünf Riegel 16–20 bei einer Phasenlage des Rotors 3 zwischen der Spätstellung und der Mittenstellung jeweils in Eingriff mit der zugeordneten Riegelkulisse gebracht werden können.
In 1 und 9 ist eine Situation dargestellt, in der sich der Rotor 3 in Spätstellung befindet, in der die Flügel 9 jeweils der radialen Seitenwand 6 anliegen. In dieser Phasenlage des Rotors 3 greift lediglich der vierte Riegel 19 in die zugehörige vierte Riegelkulisse 24. Die vierte Riegelkulisse 24 ist so ausgebildet, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung ermöglicht.
Kann die Basisposition (Mittenstellung) des Rotors 3 beim Stoppen der Brennkraftmaschine nicht regeltechnisch eingenommen werden, kann durch die Verriegelungseinrichtung 1 im Zusammenwirken mit den auf die Nockenwelle übertragenen Wechselmomenten eine Frühverstellung des Rotors 3 bis zur Mittenstellung und eine drehfeste Verriegelung von Rotor 3 und Stator 2 in Mittenstellung erreicht werden, wie im Weiteren näher erläutert wird.
Bei ungenügender Druckmittelversorgung werden von der Nockenwelle Wechselmomente auf den Rotor 3 übertragen, die dazu führen, dass der Rotor 3 um einen für eine bestimmte Brennkraftmaschine typischen mittleren zweiten Drehwinkel jeweils in den beiden Drehrichtungen hin und her schwingt. Ausgehend von der in 1 gezeigten Spätstellung wird der Rotor 3 um den mittleren zweiten Drehwinkel frühverstellt und rastet hierbei jeweils in verschiedenen Raststufen ein, von denen aus er jeweils wieder um den zweiten Drehwinkel frühverstellt werden kann.
Der erste Riegel 16 und die erste Kulissenführung 26 sind so ausgebildet, dass der erste Riegel 16, ausgehend von der in 1 gezeigten Spätstellung, bereits bei einer Verstellung des Rotors 3 um einen ersten Drehwinkel, der kleiner ist als der mittlere zweite Drehwinkel, in die erste Kulissenführung 26 greifen kann. Die erste Kulissenführung 26 ist so geformt, dass sie eine Spätverstellung des Rotors 3 durch Anschlag des ersten Riegels 16 an der Kulissenwand verhindert, sich jedoch andererseits so in Umfangsrichtung erstreckt, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung zulässt. Von dieser im Weiteren als ”erste Zwischenstellung” bezeichneten Phasenlage aus ist lediglich eine weitere Frühverstellung des Rotors 3 möglich. Da der erste Drehwinkel kleiner ist als der mittlere zweite Drehwinkel, kann stets gewährleistet werden, dass ein in Spätstellung befindlicher Rotor 3 bei ungenügender Druckmittelversorgung durch die Wechselmomente der Nockenwelle so weit verstellt wird, dass der erste Riegel 16 in die erste Riegelkulisse 21 greifen kann. In 2 ist eine Situation dargestellt, bei der die Phasenlage des Rotors 3 von der Spatstellung um den ersten Drehwinkel in die erste Zwischenstellung verstellt wurde. Der in die erste Kulissenführung 26 greifende erste Riegel 16 ist in 2 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht.
Eine weitere Übertragung von Wechselmomenten auf den Rotor 3 führt dazu, dass der Rotor, nun ausgehend von der ersten Zwischenstellung, um den mittleren zweiten Drehwinkel in Richtung Mittenverstellung verstellt wird. Der zweite Riegel 17 und die zweite Riegelkulisse 22 sind so ausgebildet, dass der zweite Riegel 17 bereits bei einer Verstellung der Phasenlage des Rotors 3 um denselben ersten Drehwinkel in die dritte Kulissenführung 28 der zweiten Riegelkulisse 22 greifen kann. Die dritte Kulissenführung 28 hemmt durch Anschlag des zweiten Riegels 17 an der Kulissenwand eine Spätverstellung des Rotors 3 und erstreckt sich andererseits so in Umfangsrichtung, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung zulässt. In 3 ist eine Situation dargestellt, bei der die Phasenlage des Rotors 3 von der ersten Zwischenstellung um den ersten Drehwinkel in eine im Weiteren als ”zweite Zwischenstellung” bezeichnete Phasenlage verstellt wurde, wobei der in die dritte Kulissenführung 28 greifende zweite Riegel 17 in 3 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht ist.
In entsprechender Weise führt eine weitere Übertragung von Wechselmomenten auf den Rotor 3 dazu, dass der Rotor 3, nun ausgehend von der zweiten Zwischenstellung, um denselben mittleren zweiten Drehwinkel in Richtung Mittenverstellung verstellt wird. Der dritte Riegel 18 und die dritte Riegelkulisse 23 sind so ausgebildet, dass der dritte Riegel 18 bereits bei einer Verstellung der Phasenlage des Rotors 3 um denselben ersten Drehwinkel in die fünfte Kulissenführung 30 der dritten Riegelkulisse 23 greifen kann. Die fünfte Kulissenführung 30 hemmt durch Anschlag des dritten Riegels 18 an der Kulissenwand eine Spätverstellung des Rotors 3 und erstreckt sich andererseits so in Umfangsrichtung, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung zulässt. In 4 ist eine Situation dargestellt, bei der die Phasenlage des Rotors 3 von der zweiten Zwischenstellung um den ersten Drehwinkel in eine im Weiteren als ”dritte Zwischenstellung” bezeichnete Phasenlage verstellt wurde, wobei der in die fünfte Kulissenführung 30 einrastende dritte Riegel 18 ist in 4 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht ist.
4 stellt eine Situation dar, bei der die ersten bis dritten Riegel 16–18 durch Verstellung des Rotors 3 in Antriebsrichtung jeweils in Eingriff mit der axial nächstliegenden Kulissenführung der zugeordneten Riegelkulisse gebracht wurden. Bei einer weiteren Verstellung des Rotors 3 in Antriebsrichtung werden diese Riegel in entsprechender Abfolge in Eingriff mit der jeweils axial tiefer versetzten Kulissenführung gebracht.
Nun ausgehend von der dritten Zwischenstellung wird der Rotor 3 durch die Nockenwellenwechselmomente um den zweiten Drehwinkel frühverstellt. Der erste Riegel 16 und die zweite Kulissenführung 27 der ersten Riegelkulisse 21 sind so ausgebildet, dass der erste Riegel 16 bereits bei einer Verstellung der Phasenlage des Rotors 3 um denselben ersten Drehwinkel in die zweite Kulissenführung 27 der ersten Riegelkulisse 21 greifen kann. Die zweite Kulissenführung 27 hemmt durch Anschlag des ersten Riegels 16 an der ersten Stufe 33 eine Spätverstellung des Rotors 3 und erstreckt sich andererseits so in Umfangsrichtung, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung zulässt. In 5 ist eine Situation dargestellt, bei der die Phasenlage des Rotors 3 von der dritten Zwischenstellung um den ersten Drehwinkel in eine im Weiteren als ”vierte Zwischenstellung” bezeichnete Phasenlage verstellt wurde. Der in die zweite Kulissenführung 27 greifende erste Riegel 16 ist in 5 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht.
Gleichermaßen führt eine weitere Übertragung von Wechselmomenten auf den Rotor 3 dazu, dass der Rotor, nun ausgehend von der vierten Zwischenstellung, um den zweiten Drehwinkel in Richtung Mittenverstellung verstellt wird. Der zweite Riegel 17 und die vierte Kulissenführung 29 der zweiten Riegelkulisse 22 sind so ausgebildet, dass der zweite Riegel 17 bereits bei einer Verstellung der Phasenlage des Rotors 3 um denselben ersten Drehwinkel in die vierte Kulis senführung 29 der zweiten Riegelkulisse 22 greifen kann. Die vierte Kulissenführung 29 hemmt durch Anschlag des zweiten Riegels 17 an der zweiten Stufe 34 eine Spätverstellung des Rotors 3 und erstreckt sich andererseits so in Umfangsrichtung, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung zulässt. In 6 ist eine Situation dargestellt, bei der die Phasenlage des Rotors 3 von der vierten Zwischenstellung um den ersten Drehwinkel in eine im Weiteren als ”fünfte Zwischenstellung” bezeichnete Phasenlage verstellt wurde. Der in die vierte Kulissenführung 29 greifende zweite Riegel 17 ist in 6 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht.
Wie in 7 gezeigt ist, führt eine weitere Übertragung von Wechselmomenten auf den Rotor 3 dazu, dass der Rotor, nun ausgehend von der fünften Zwischenstellung, um den zweiten Drehwinkel in Richtung Mittenverstellung verstellt wird. Der dritte Riegel 18 und die sechste Kulissenführung 31 der dritten Riegelkulisse 28 sind so ausgebildet, dass der dritte Riegel 18 bereits bei einer Verstellung der Phasenlage des Rotors 3 um den ersten Drehwinkel in die sechste Kulissenführung 31 der dritten Riegelkulisse 23 greifen kann. Die sechste Kulissenführung 31 hemmt durch Anschlag des dritten Riegels 18 an der dritten Stufe 35 eine Spätverstellung des Rotors 3, erstreckt sich andererseits aber so in Umfangsrichtung, dass sie eine Frühverstellung des Rotors 3 bis hin zur Mittenstellung zulässt. In 7 ist eine Situation dargestellt, bei der die Phasenlage des Rotors 3 von der vierten Zwischenstellung um den ersten Drehwinkel in eine im Weiteren als ”sechste Zwischenstellung” bezeichnete Phasenlage verstellt wurde. Der in die sechste Kulissenführung 31 greifende dritte Riegel 18 ist in 7 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht.
Wie in 8 gezeigt ist, führt eine weitere Übertragung von Wechselmomenten auf den Rotor 3 dazu, dass der Rotor, nun ausgehend von der sechsten Zwischenstellung, um den zweiten Drehwinkel in Mittenverstellung verstellt wird. Der fünfte Riegel 20 und die fünfte Riegelkulisse 25 sind so ausgebildet, dass der fünfte Riegel 20 bereits bei einer Verstellung der Phasenlage des Rotors 3 um den ersten Drehwinkel in die fünfte Riegelkulisse 25 greifen kann. Die fünfte Riegelkulisse 25 hemmt durch Anschlag des fünften Riegels 20 am Spätan schlag 37 eine Spätverstellung des Rotors 3. Gleichzeitig gelangt der vierte Riegel 19 zur Anlage gegen einen Frühanschlag 36 der vierten Riegelkulisse 24, so dass der Rotor 3 und der Stator 2 in der erreichten Mittenstellung drehfest verriegelt sind. Der in die fünfte Riegelkulisse 25 eingreifende fünfte Riegel 20 ist in 8 durch einen Kreis zusätzlich kenntlich gemacht.
Die Rasterverriegelungseinrichtung ermöglicht somit eine durch sieben Raststufen realisierte Verstellung und Verriegelung des Rotors in Basisposition allein aufgrund der von der Nockenwelle auf den Rotor übertragenen Wechselmomente.
Bei einem maximalen Verstellwinkel von ca. 20° befindet sich die Mittenstellung bei ca. 10° Verstellwinkel. Somit kann der Rotor 3 jeweils in die nächste Raststufe verstellt werden, wenn er um ca. 1,4° (erster Drehwinkel) verstellt wird.

1: Flügelzellenversteller
2: Stator
3: Rotor
4: Kettenrad
5: radiale Ausnehmung
6: radiale Seitenwand
7: Umfangsfläche
8: Außenmantelfläche
9: Flügel
10: erste Druckkammer
11: zweite Druckkammer
12: Axialnut
13: Dichtplatte
14: Dichtfläche
15: Federelement
16: erster Riegel
17: zweiter Riegel
18: dritter Riegel
19: vierter Riegel
20: fünfter Riegel
21: erste Riegelkulisse
22: zweite Riegelkulisse
23: dritte Riegelkulisse
24: vierte Riegelkulisse
25: fünfte Riegelkulisse
26: erste Kulissenführung
27: zweite Kulissenführung
28: dritte Kulissenführung
29: vierte Kulissenführung
30: fünfte Kulissenführung
31: sechste Kulissenführung
32: axiale Ausnehmung
33: erste Stufe
34: zweite Stufe
35: dritte Stufe
36: Frühanschlag
37: Spätanschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202005008264 U1 [0011]
- EP 1596040 A2 [0011]
- DE 102005013141 A1 [0011]
- DE 19908934 A1 [0011]
- US 6439181 B1 [0013, 0014]

Claims

Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine, welcher umfasst: – ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil (2), – ein konzentrisches nockenwellenfestes Abtriebsteil (3), das drehverstellbar zum Antriebsteil (2) gelagert ist und dessen relative Drehlage zum Antriebsteil zwischen zwei Enddrehlagen mittels eines Stelltriebs verstellbar ist, und – eine Rasterverriegelungseinrichtung, durch welche An- und Abtriebsteil in einer Verriegelungsdrehlage drehfest verriegelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterverriegelungseinrichtung zumindest ein Eingriffspaar (16, 21; 17, 22; 18, 23) mit einem im An- oder Abtriebsteil aufgenommenen Verriegelungselement (16, 17, 18) und einer im entsprechend anderen Teil geformten Stufenkulisse (21, 22, 23) mit einer Mehrzahl axial gestufter Kulissenführungen (26, 27; 28, 29; 30, 31) in einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden terrassenförmigen Anordnung umfasst, wobei das Eingriffspaar so ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement bei einer relativen Drehlage zwischen einer in Antriebsrichtung nachlaufenden Enddrehlage und der Verriegelungsdrehlage bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung in sukzessiven Eingriff mit den Kulissenführungen bringbar ist, wobei die Kulissenführungen eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung hemmen und eine Verstellung in Antriebsrichtung bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage zulassen.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Eingriffspaare (16, 21; 17, 22; 18, 23), die so ausgebildet sind, dass die Verriegelungselemente bei relativen Drehlagen zwischen der in Antriebsrichtung nachlaufenden Endrehlage und der Verriegelungsdrehlage bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung in sukzessiven Eingriff mit den Kulissenführungen bringbar sind, wobei die Kulissenführungen eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung hemmen und eine Verstellung in Antriebsrichtung bis zum Erreichen der Verriegelungsdrehlage zulassen.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Eingriffspaare, die so ausgebildet sind, dass bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung zunächst die Verriegelungselemente sukzessiv in erstmaligen Eingriff mit den zugehörigen Stufenkulissen gebracht werden und anschließend die in die Stufenkulissen greifenden Verriegelungselemente, beispielsweise in einer selben Abfolge, sukzessiv in Eingriff mit einer axial versetzten Kulissenführung gelangen.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Stufe (33, 34, 35), an der eine Kulissenführung (26, 28, 30) in eine benachbarte axial versetze Kulissenführung (27, 29, 31) übergeht, eine radiale Ausrichtung hat.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Eingriffspaar (16, 21; 17, 22; 18, 23) so aus gebildet ist, dass das Verriegelungselement bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung um erste Drehwinkel, die jeweils kleiner sind als ein zweiter Drehwinkel, durch den das Abtriebsteil (3) aufgrund von Wechselmomenten der Nockenwelle im Mittel verstellt wird, sukzessiv in die Kulissenführungen greifen kann.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffspaare (16, 21; 17, 22; 18, 23) so ausgebildet sind, dass die Verriegelungselemente bei einer Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung um erste Drehwinkel, die jeweils kleiner sind als ein zweiter Drehwinkel, durch den das Abtriebsteil (3) aufgrund von Wechselmomenten der Nockenwelle im Mittel verstellt wird, sukzessiv in die Kulissenführungen greifen können.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler erster Drehwinkel in einem Bereich von 1° bis 5° liegt.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehwinkel maximal 4° beträgt.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehwinkel maximal 2,5° beträgt.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffspaare (16, 21; 17, 22; 18, 23) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsdrehlage die in Antriebsrichtung vorlaufende Enddrehlage des Antriebsteils ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsdrehlage eine zumindest annähernd in der Mitte zwischen den beiden Enddrehlagen befindliche Mittenstellung ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehfeste Verriegelung von An- und Abtriebsteil durch zwei Eingriffspaare erfolgt, wobei in einem Eingriffspaar das Verriegelungselement in Verriegelungsdrehlage so in Eingriff mit der zugeordneten Stufenkulisse bringbar ist, dass eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung gehemmt ist, und wobei im anderen Eingriffspaar das Verriegelungselement in Verriegelungsdrehlage so in Eingriff mit der zugeordneten Stufenkulisse bringbar ist, dass eine Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung gehemmt ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung ein Eingriffspaar mit einem im An- oder Abtriebsteil aufgenommenen Verriegelungselement und einer im entsprechend anderen Teil geformten Verriegelungskulisse umfasst, wobei das Eingriffspaar so ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement für eine drehfeste Verriegelung von An- und Abtriebsteil in Verriegelungslage in formschlüssigen Eingriff mit der zugeordneten Verriegelungskulisse bringbar ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehfeste Verriegelung von An- und Abtriebsteil in Verriegelungsdrehlage durch zwei Eingriffspaare (19, 24; 20, 25) erfolgt, welche jeweils ein im An- oder Abtriebsteil aufgenommenes Verriegelungselement (19, 20) und eine im entsprechend anderen Teil geformte Verriegelungskulisse (24, 25) umfassen, wobei in einem Eingriffspaar (20, 25) das Verriegelungselement so in Eingriff mit seiner zugeordneten Verriegelungskulisse bringbar ist, dass eine Verstellung des Abtriebsteils entgegen der Antriebsrichtung in Verriegelungsdrehlage gehemmt ist, und wobei im anderen Eingriffspaar (19, 24) das Verriegelungselement so in Eingriff mit seiner zugeordneten Verriegelungskulisse bringbar ist, dass eine Verstellung des Abtriebsteils in Antriebsrichtung in Verriegelungsdrehlage gehemmt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Flügelzellenverstellers ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Eingriffspaar das Verriegelungselement im Rotor (3) aufgenommen und die Stufen- bzw. Verriegelungskulisse im Stator (2), beispielsweise in einer axialen Deckplatte (13), geformt ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier Eingriffspaare (16, 21; 17, 22; 18, 23) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine mit einem Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 19.