DE102008031978B4 - Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung - Google Patents

Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung Download PDF

Info

Publication number
DE102008031978B4
DE102008031978B4 DE102008031978.3A DE102008031978A DE102008031978B4 DE 102008031978 B4 DE102008031978 B4 DE 102008031978B4 DE 102008031978 A DE102008031978 A DE 102008031978A DE 102008031978 B4 DE102008031978 B4 DE 102008031978B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
camshaft
engagement
camshaft adjuster
rotor
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008031978.3A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008031978A1 (de
Inventor
Michael Busse
Lutz Witthöft
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102008031978.3A priority Critical patent/DE102008031978B4/de
Publication of DE102008031978A1 publication Critical patent/DE102008031978A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008031978B4 publication Critical patent/DE102008031978B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34459Locking in multiple positions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34466Locking means between driving and driven members with multiple locking devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34469Lock movement parallel to camshaft axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine, welcher ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbares Antriebsteil (2), ein mit einer Nockenwelle drehfest verbindbares Abtriebsteil (3), das drehverstellbar zum Antriebsteil (2) gelagert ist und dessen Drehlage zum Antriebsteil (2), bezogen auf eine Antriebsrichtung der Nockenwelle, zwischen einer vorlaufenden ersten Enddrehlage und einer nachlaufenden zweiten Enddrehlage durch einen Stellantrieb verstellbar ist, wobei der Stellantrieb mindestens einen Arbeitsraum (11) umfasst, der durch ein Dichtelement (Flügel 12) in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern (13, 14) geteilt wird, eine Verriegelungseinrichtung (19, 20, 29, 30) zur drehfesten Verriegelung von An- und Abtriebsteil (2, 3) in einer von den beiden Enddrehlagen verschiedenen Basisposition, sowie eine Frühverstellungseinrichtung (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) durch welche das Abtriebsteil (3) relativ zum Antriebsteil (2) zwischen der zweiten Enddrehlage und der Basisposition frühverstellbar ist, umfasst, ferner eine die Druckkammern (13, 14) strömungstechnisch miteinander verbindende Kurzschlussleitung (43) vorgesehen ist, welche mit einer schaltbaren Unterbrechungseinrichtung (19, 20, 21, 22, 44, 45) so zusammenwirkt, dass die Kurzschlussleitung (43) bei einer Frühverstellung des Abtriebsteils (3) durch die Frühverstellungseinrichtung (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) nicht unterbrochen und andernfalls unterbrochen ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Brennkraftmaschinen undbetrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß Patentanspruch 1.
  • Stand der Technik
  • In modernen Brennkraftmaschinen ermöglichen Nockenwellenversteller eine Verstellung der relativen Drehlage (Phasenlage) zwischen Kurbel- und Nockenwelle zur Steuerung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile. Hierdurch sind eine Reihe vorteilhafter Effekte erzielbar, wie eine Verminderung des Schadstoffausstoßes, eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs und eine Erhöhung von Wirkungsgrad, Maximaldrehmoment und Maximalleistung der Brennkraftmaschine.
  • Allgemein umfassen Nockenwellenversteller ein mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil, ein nockenwellenfestes Abtriebsteil und einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stellantrieb, welcher das Drehmoment vom Antriebsteil auf das Abtriebsteil überträgt und eine Fixierung und Verstellung der relativen Drehlage zwischen diesen beiden ermöglicht.
  • In der Praxis werden häufig hydraulische Nockenwellenversteller eingesetzt, die einen von der Kurbelwelle angetriebenen Außenrotor („Stator“) und einen zum Stator drehverstellbar gelagerten, nockenwellenfesten Innenrotor („Rotor“) umfassen. In so genannten Flügelzellenverstellern formt der Stator ein Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Arbeitsräume, in die sich jeweils ein mit dem Rotor verbundener radialer Flügel erstreckt, wodurch jeder Arbeitsraum in zwei gegeneinander arbeitende Druckkammern geteilt wird. Bezogen auf eine Antriebs- bzw. Arbeitsrichtung der Nockenwelle teilt jeder Flügel den Arbeitsraum in eine vorlaufende Druckkammer („Druckkammer B“) und eine nachlaufende Druckkammer („Druckkammer A“). Durch gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern können die Flügel innerhalb der Arbeitsräume verschwenkt werden, wodurch eine Änderung der Phasenlage zwischen Nocken- und Kurbelwelle bewirkt wird.
  • Während des Betriebs der Brennkraftmaschine treten an der Nockenwelle Wechselmomente auf, die auf den mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor übertragen werden. Grund hierfür ist, dass die Nocken im Bereich ihrer Anlauframpe die Gaswechselventile gegen die Federkraft der Ventilfedern öffnen müssen, andererseits im Bereich ihrer Ablauframpe von der Federkraft der Ventilfedern beaufschlagt werden. Bei ungenügender Ölversorgung, wie dies etwa während der Startphase der Brennkraftmaschine oder im Leerlauf der Fall ist, bewirken die Wechselmomente eine unkontrollierte Bewegung des Rotors, bei der die Flügel innerhalb der Arbeitsräume hin und her schlagen, was Verschleiß fördert und unerwünschte Geräusche 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 in einer so genannten Basisposition ausgerüstet. Als Basisposition wird eine für den Start der Brennkraftmaschine thermodynamisch günstige Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle gewählt, die von der konkreten Auslegung der Brennkraftmaschine abhängt. Dies kann eine Früh-, Spät- oder Zwischenstellung sein, wobei - bezogen auf die Antriebsrichtung der Nockenwelle - die Spätstellung einer Enddrehlage bzw. maximale Verstellung des Rotors in Nachlaufrichtung (in der die Volumina der Druckkammern B jeweils maximal sind), die Frühstellung einer Enddrehlage bzw. maximale Verstellung des Rotors in Vorlaufrichtung (in der die Volumina der Druckkammern A maximal sind) und die Zwischenstellung einer Phasenlage, die sich zwischen der Früh- und der Spätstellung befindet, entspricht. Als Mittenstellung wird eine Zwischenstellung bezeichnet, die sich zumindest annähernd in der Mitte zwischen Früh- und Spätstellung befindet. Dementsprechend wird eine Verstellung des Rotors in einer zur Antriebsrichtung der Nockenwelle gleichen Drehrichtung als „Frühverstellung“ und eine Verstellung des Rotors in einer hierzu gegensätzlichen Drehrichtung als „Spätverstellung“ bezeichnet.
  • Hydraulische 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.
  • Die US 2008 / 0 092 837 A1 zeigt einen verstellbaren Nockenwellenversteller für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einer Nockenwelle, umfassend: ein Gehäuse mit einem Außenumfang zum Aufnehmen einer Antriebskraft und Kammern; einen Rotor zur Verbindung mit einer Nockenwelle, die koaxial innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse und der Rotor mindestens einen Flügel definieren, der eine Kammer in dem Gehäuse in eine Vorschubkammer und eine Verzögerungskammer trennt; der Flügel kann sich drehen, um die relative Winkelposition des Gehäuses und des Rotors zu verschieben; ein gesteuertes Bypassventil, das eine Fluidverbindung zwischen der Vorwärts- und der Verzögerungskammer bereitstellt, wobei, wenn das gesteuerte Bypassventil geschlossen ist, das Steuerbypassventil den Durchgang zwischen der Vorrückkammer und der Verzögerungskammer blockiert und wobei, wenn das gesteuerte Bypassventil geöffnet ist, das Fluid durch den sich von der Vorschubkammer zur Verzögerungskammer erstreckenden Durchgang fließt, so dass der Phasensteller und die Nockenwelle während des Ventilöffnens in eine erste Position bewegt werden, bevor ein Ventil seinen Spitzenhub erreicht, und dass das Nockenwellendrehmoment, der Öldruck oder eine Kombination des Nockenwellendrehmoments und Öldruck den Versteller und die Nockenwelle schnell in eine zweite Position bewegen, bevor das Ventil den Nullhub erreicht.
  • Ist für einen hydraulischen Nockenwellenversteller eine Mittenverriegelung vorgesehen, so werden bei einem sachgerechten Abstellen der Brennkraftmaschine die Druckkammern A mit Druckmittel beaufschlagt, um hierdurch eine Frühverstellung des Rotors über die Basisposition hinaus zu bewirken. Aufgrund von Reib- bzw. Schleppmomenten, die inherent auf die Nockenwelle einwirken, wird der Rotor selbsttätig spätverstellt, so dass eine Verrieglung in Mittenstellung bei Motorstart erfolgen kann.
  • Wird die Brennkraftmaschine jedoch nicht sachgerecht abgestellt, zum Beispiel beim „Abwürgen“ des Motors, kann eine hydraulische Frühverstellung des Rotors nicht mehr erfolgen, was bei einer Stellung des Rotors zwischen Spätstellung und Basisposition zur Folge hat, dass die Basisposition aufgrund der Reibmomente nicht mehr erreicht wird. Soll der Rotor für einen Neustart der Brennkraftmaschine in Früh- oder Zwischenstellung verriegelt werden, sind deshalb spezielle Frühverstellungseinrichtungen vorzusehen, durch die der Rotor mechanisch frühverstellt wird.
  • Jedenfalls befindet sich bei einem Neustart der Brennkraftmaschine sowohl in den Druckkammern A als auch in den Druckkammern B noch Restöl, das über Leckagestellen nur relativ langsam ablaufen kann, wodurch ein Restdruck in den Druckkammern erzeugt wird. Der Füllstand der Druckkammern bzw. die Menge des Restöls hängt hierbei merklich von der Öltemperatur ab, da bei niedriger Öltemperatur aufgrund der geringeren Ölviskosität weniger Öl über Leckagestellen ablaufen kann als bei höherer Öltemperatur.
  • Soll der Nockenwellenversteller zur Verriegelung in Basisposition durch eine solche Einrichtung frühverstellt werden, beispielsweise beim Neustart der Brennkraftmaschine, muss hierbei das noch in den Druckkammern B vorhandene Restöl verdrängt werden, so dass die Frühverstellung in der Regel sehr langsam abläuft. Dies gilt umso mehr als die Druckkammern B beim Start der Brennkraftmaschine typischer Weise mit der Ölpumpe und die Druckkammern A mit dem Öltank verbunden sind, so dass eine Verdrängung nur über die Leckagestellen erfolgen kann.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen hydraulischen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, durch den eine schnellere Frühverstellung des Rotors zum Erreichen der Basisposition zwecks Verriegelung durch eine Verriegelungseinrichtung ermöglicht ist.
  • Lösung der Aufgabe
  • Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine gezeigt. Der Nockenwellenversteller umfasst ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbares, synchron mit der Kurbelwelle drehbares Antriebsteil und ein mit einer Nockenwelle drehfest verbindbares Abtriebsteil, das konzentrisch und drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist. Zwischen An- und Abtriebsteil ist ein hydraulischer Stellantrieb geschaltet, welcher das Drehmoment vom Antriebs- auf das Abtriebsteil überträgt und eine Fixierung und Verstellung der relativen Drehlage 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 weiterhin eine Verriegelungseinrichtung, durch welche An- und Abtriebsteil in einer von Spät- und Frühstellung verschiedenen, wählbaren Zwischenstellung (Basisposition) drehfest verriegelbar sind. An- und Abtriebsteil können beispielsweise in einer zumindest annähernd zwischen Früh- und Spätstellung befindlichen Mittenstellung drehfest verriegelt werden.
  • Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller umfasst weiterhin eine Frühverstellungseinrichtung, durch welche das Abtriebsteils relativ zum Antriebsteil zwischen der zweiten Enddrehlage (Spätstellung) und der Basisposition in Richtung zur ersten Enddrehlage (Frühstellung) frühverstellbar ist.
  • Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass er eine die gegeneinander wirkenden Druckkammern strömungstechnisch (fluidleitend) miteinander verbindende Kurzschlussleitung aufweist, welche mit einer schaltbaren Unterbrechungseinrichtung so gekoppelt ist, dass die Kurzschlussleitung bei einer Frühverstellung des Abtriebsteils durch die Frühverstellungseinrichtung nicht unterbrochen und andernfalls unterbrochen ist. Eine Frühverstellung des Abtriebsteils relativ zum Antriebsteil erfolgt bei nicht betriebenem Motor, d. h. ungenügender Druckmittelversorgung (zum Beispiel beim Start der Brennkraftmaschine), falls sich das Abtriebsteil in einer Phasenlage zwischen der Spätstellung und der Basisposition relativ zum Antriebsteil befindet. Falls sich das Abtriebsteil in einer Phasenlage zwischen der Frühstellung und der Basisposition relativ zum Antriebsteil befindet oder falls An- und Abtriebsteil in Basisposition verriegelt sind, ist die Kurzschlussleitung durch die Unterbrechungseinrichtung unterbrochen.
  • Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller ermöglicht somit in vorteilhafter Weise eine Überleitung von Druckmittel von den in Antriebsrichtung vorlaufenden Druckkammern zu den in Antriebsrichtung nachlaufenden Druckkammern, wenn das Abtriebsteil relativ zum Antriebsteil frühverstellt wird, um An- und Abtriebsteil in Basisposition zu verriegeln.
  • Bei einer technisch einfachen Realisierung umfasst die Verriegelungseinrichtung zwei Eingriffspaare, welche jeweils einen im An- oder Abtriebsteil aufgenommenen axialen Riegel (beispielsweise ein kolbenförmiger Verriegelungspin) und eine im entsprechend anderen Teil geformte Riegelkulisse aufweisen, wobei die beiden Eingriffspaare so ausgebildet sind, dass sie nur in Basisposition gleichzeitig in Eingriff bringbar sind, wobei ein erstes Eingriffspaar in Basisposition eine zur zweiten Enddrehlage (Spätstellung) gerichteten Spätverstellung des Abtriebsteils und ein zweites Eingriffspaar eine zur ersten Enddrehlage (Frühstellung) gerichtete Frühverstellung des Abtriebsteils hemmt, um An- und Abtriebsteil drehfest zu verriegeln. Hierbei mündet die Kurzschlussleitung jeweils in die Riegel der beiden Eingriffspaare aufnehmende Ausnehmungen, wobei die Riegel jeweils mit einem beispielsweise in Form einer Ringnut ausgebildeten Druckmittelkanal versehen sind, welcher so angeordnet ist, dass die Kurzschlussleitung bei eingreifendem (verriegeltem) ersten Eingriffspaar und bei gleichzeitig nicht eingreifendem (entriegeltem) zweiten Eingriffspaar nicht unterbrochen ist und andernfalls unterbrochen ist. Somit ist die Kurzschlussleitung unterbrochen, falls das erste Eingriffspaar und das zweite Eingriffspaar gleichzeitig verriegelt sind, oder falls das erste Eingriffspaar entriegelt und das zweite Eingriffspaar gleichzeitig verriegelt sind, oder falls das erste Eingriffspaar und das zweite Eingriffspaar gleichzeitig entriegelt sind.
  • Vorteilhaft ist die Verriegelungseinrichtung in Form einer Rasterverriegelungseinrichtung ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl Eingriffspaare, welche jeweils einen im An- oder Abtriebsteil aufgenommenen axialen Riegel (beispielsweise einen kolbenförmigen Verriegelungspin) und eine im entsprechend anderen Teil geformte Riegelkulisse aufweisen. Die Riegel können jeweils durch einen Bewegungsmechanismus in Eingriff mit den zugeordneten Riegelkulissen gebracht werden, beispielsweise indem sie durch ein Federelement in axialer Richtung aus ihrer Aufnahme gedrängt werden und durch eine stirnseitige Beaufschlagung mit Druckmittel in ihre Aufnahme zurückgedrängt werden können.
  • Die Eingriffspaare sind hierbei so ausgebildet, dass deren Riegel zwischen der zweiten Enddrehlage (Spätstellung) und der Basisposition bei Frühverstellung des Abtriebsteils in sukzessiven Eingriff mit den zugehörigen Riegelkulissen bringbar sind, wobei die Riegelkulissen eine Spätverstellung des Abtriebsteils jeweils hemmen und eine Frühverstellung bis zum Erreichen der Basisposition zulassen. Besonders vorteilhaft sind die Eingriffspaare in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet.
  • 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.
  • Figurenliste
  • 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 Ansicht einen erfindungsgemäßen Flügelzellenversteller;
    • 2 in einer schematischen perspektivischen Ansicht den Flügelzellenversteller von 1 ohne erste Seitenplatte;
    • 3 in einer schematischen perspektivischen Ansicht den Flügelzellenversteller von 1 mit durchscheinender erster Seitenplatte zur Darstellung der Riegelkulissen;
    • 4 in einer schematischen perspektivischen Teilschnittansicht den Flügelzellenversteller von 1;
    • 5 in einer schematischen perspektivischen Ansicht den Flügelzellenversteller von 1 ohne erste Seitenplatte und Riegel;
    • 6 in einer schematischen Darstellung einen radialen Schnitt im Bereich der Kurzschlussleitung durch den Flügelzellenversteller von 5;
    • 7-10 verschiedene schematische Axialschnittdarstellungen zur Veranschaulichung verschiedener Eingriffszustände des ersten und zweiten Riegels des Flügelzellenverstellers von 1.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 6 wird ein auf dem Rotationskolbenprinzip basierender und als hydraulischer Flügelzellenversteller ausgebildeter Nockenwellenversteller 1 beschrieben. Der Flügelzellenversteller 1 umfasst als Antriebsteil einen mit einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle über ein Kettenrad 4 in Antriebsverbindung stehenden 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 wird synchron mit der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn gedreht (wie durch den Pfeil in 1 angegeben ist), wodurch die Arbeits- bzw. Antriebsrichtung der Nockenwelle festgelegt wird.
  • Eine den Hohlraum des Stators 2 begrenzende Innenmantelfläche 5 ist mit mehreren, in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, radialen Ausnehmungen versehen, die jeweils von einer ersten radialen Seitenwand 6, einer zweiten radialen Seitenwand 7 und einer äußeren Umfangswand 8 begrenzt sind. Über innere Umfangswände 9, die einer Außenmantelfläche 10 des Rotors 3 anliegen, ist der Stator 2 drehbar auf dem Rotor 3 gelagert. Die radialen Ausnehmungen des Stators 2 formen gemeinsam mit der Außenmantelfläche 10 des Rotors 3 und zwei axialen Dichtflächen, welche weiter unten näher erläutert werden, fünf in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete hydraulische Arbeitsräume 11. Lediglich der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass eine größere oder kleinere Anzahl von Arbeitsräumen möglich ist.
  • In jeden Arbeitsraum 11 ragt, ausgehend vom Rotor 3, radial auswärts ein Flügel 12, wodurch die Arbeitsräume 11 jeweils in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern 13, 14 geteilt werden. Bezogen auf die Antriebsrichtung des Stators 2 sind dies eine vorlaufende erste Druckkammer 13 („Druckkammer B“) und eine nachlaufende zweite Druckkammer 14 (Druckkammer „A“). Die Flügel 12 sind jeweils in Axialnuten 15 aufgenommen, die in der Außenmantelfläche 11 des Rotors 3 geformt sind. Alternativ könnten die Flügel 12 auch am Rotoraußendurchmesser angesintert sein.
  • Der Stator 2 formt ein den Rotor 3 druckdicht kapselndes Gehäuse mit zwei axialen Seiten- bzw. Dichtplatten, eine von der Nockenwelle weiter entfernt angeordnete erste Seitenplatte 16 mit einer der Nockenwelle zugewandten ersten Dichtfläche 27 und eine zur Nockenwelle näher angeordnete zweite Dichtplatte 17 mit einer von der Nockenwelle abgewandten zweiten Dichtfläche 28, durch welche die Arbeitsräume 11 bzw. Druckkammern 13, 14 in axialer Richtung druckdicht verschlossen werden. In die beiden Druckkammern 13, 14 eines jeden Arbeitsraums 11 münden jeweils Druckmittelleitungen 18, durch welche Druckmittel (Hydrauliköl) den Druckkammern 13, 14 zugeführt oder von diesen abgeleitet werden kann. Durch gezielte Beaufschlagung mit Hydrauliköl kann zwischen dem Druckkammerpaar 13, 14 eines jeden Arbeitsraums 11 ein Druckgefälle aufgebaut werden, wodurch ein Verschwenken der Flügel 12 und somit eine Änderung der relativen Drehlage (Phasenlage) des Rotors 3 zum Stator 2 bewirkt wird.
  • Die erste radiale Seitenwand 6 und die zweite radiale Seitenwand 7 eines jeden Arbeitsraums 11 bilden jeweils einen Endanschlag für den in den Arbeitsraum 11 ragenden Flügel 12. Bezogen auf die Arbeitsrichtung der Nockenwelle befindet sich der Rotor 3 in Spätstellung, falls die Flügel 12 jeweils der ersten radialen Seitenwand 6 anliegen. Andererseits befindet sich der Rotor 3 in Frühstellung, falls die Flügel 12 jeweils der zweiten radialen Seitenwand 7 anliegen. Durch die beiden Endanschläge ist ein maximal möglicher Verstellwinkel des Rotors 3 zum Stator 2 vorgegeben.
  • Treten während des Betriebs der Brennkraftmaschine Wechselmomente an der Nockenwelle auf, werden diese bei einer ungenügenden Druckmittelversorgung auf den Rotor 3 übertragen. Um zu vermeiden, dass die Flügel 12 in den Arbeitsräumen 11 in unkontrollierter Weise hin und her schlagen, kann der Rotor 3 durch eine Rasterverriegelungseinrichtung mit dem Stator 2 in Mittenstellung drehfest verriegelt werden.
  • Die Rasterverriegelungseinrichtung umfasst zu diesem Zweck fünf Eingriffspaare, die jeweils einen axialen Riegel 19, 20, 34, 35, 36 umfassen, der in einer im Rotor 3 geformten axialen Ausnehmung 20, 21, 37, 38, 39 aufgenommen ist und in Eingriff mit einer von der ersten Dichtfläche 27 der ersten Seitenplatte 16 geformten, zugehörigen Riegelkulisse 29, 30, 40, 41, 42 gebracht werden kann. Im Gegenuhrzeigersinn betrachtet, umfassen die Eingriffspaare einen in einer ersten Ausnehmung 21 aufgenommenen ersten Riegel 19 mit einer zugehörigen ersten Riegelkulisse 29, einen in einer zweiten Ausnehmung 22 aufgenommenen zweiten Riegel 20 mit einer zugehörigen zweiten Riegelkulisse 30, einen in einer dritten Ausnehmung 37 aufgenommenen dritten Riegel 34 mit einer zugehörigen dritten Riegelkulisse 40, einen in einer vierten Ausnehmung 38 aufgenommenen vierten Riegel 35 mit einer zugehörigen vierten Riegelkulisse 41 und einen in einer fünften Ausnehmung 39 aufgenommenen fünften Riegel 36 mit einer zugehörigen fünften Riegelkulisse 42.
  • Mit Ausnahme der Gestaltung der Riegelkulissen 29, 30, 40, 41, 42 haben die Eingriffspaare einen zueinander gleichen Aufbau. Die Riegel 19, 20, 34, 35, 36 werden jeweils durch ein Federelement in Richtung zur ersten Dichtfläche 27 der ersten Seitenplatte 16 gedrängt und können stirnseitig hydraulisch beaufschlagt werden, wodurch sie entgegen der Federkraft der jeweiligen Federelemente in ihre Ausnehmungen 20, 21, 37, 38, 39 im Rotor 3 zurückgedrängt werden können. Zu diesem Zweck mündet in die Riegelkulissen 29, 30, 40, 41, 42 jeweils eine Druckmittelleitung zur Versorgung mit Druckmittel, beispielsweise über die Druckkammern „A“ oder „B“, beziehungsweise 13 oder 14, oder eine separate Druckmittelversorgung. Beispielhaft ist dies für den ersten und zweiten Riegel 19 und 20 gezeigt, wobei der erste Riegel 19 bzw. zweite Riegel 20 durch ein sich an einem ersten Ansatz 25 bzw. zweiten Ansatz 26 abstützendes erstes Federelement 23 bzw. zweites Federelement 24 in Richtung zur ersten Dichtfläche 27 der ersten Seitenplatte 16 gedrängt werden. Zur hydraulischen Beaufschlagung mündet in die erste Riegelkulisse 29 bzw. zweite Riegelkulisse 30 jeweils eine Druckmittelleitung 31 zur Versorgung mit Druckmittel.
  • In 3 und 4 ist jeweils eine Situation dargestellt, in der sich der Rotor 3 in Basisposition (Mittenstellung) befindet, in der der erste Riegel 19 und der zweite Riegel 20 in die zugehörige Riegelkulisse 29, 30 greifen können. Wie 3 entnommen werden kann, sind die erste und zweite Riegelkulisse 29, 30 so geformt, dass der erste Riegel 19 einer ersten radialen Kulissenwand 32 in der einen Umfangsrichtung und der zweite Riegel 20 einer zweiten radialen Kulissenwand 33 in der anderen Umfangsrichtung anliegt, so dass eine Verstellung des Rotors 3 sowohl in der einen als auch in der anderen Umfangsrichtung gehemmt und der Rotor 3 und der Stator 2 somit drehfest verriegelt sind.
  • Durch die drei anderen Eingriffspaare, d. h. dritter bis fünfter Riegel 34-35 mit zugehöriger dritter bis fünfter Riegelkulisse 40-42, wird bei einer Frühverstellung des Rotors 3 zwischen der Spätstellung und der Basisposition (Mittenstellung) in sukzessiver Weise eine Spätverstellung des Rotors 3 gehemmt und eine weitere Frühverstellung bis zum Erreichen der Basisposition zugelassen. Kann die Basisposition des Rotors 3 beim Stoppen der Brennkraftmaschine nicht regeltechnisch (das heißt aufgrund Druckmittelregelung) eingenommen werden, bewirkt die Rasterverriegelungseinrichtung bei ungenügender Druckmittelversorgung im Zusammenwirken mit den auf die Nockenwelle übertragenen Wechselmomenten, dass die Basisposition des Rotors 3 eingenommen und der Rotor 3 und der Stator 2 drehfest verriegelt werden.
  • Wie 3 entnommen werden kann, sind die Riegelkulissen 29, 30, 40-42 zu diesem Zweck so ausgebildet, dass bei Spätstellung des Rotors 3 lediglich der erste Riegel 19 in die erste Riegelkulisse 29 greifen kann und alle übrigen Riegel 34-36 nicht in die zugehörige Riegelkulisse 40-42 greifen können. Ausgehend von der Spätstellung des Rotors 3 kann bei einer fortschreitenden Frühverstellung des Rotors 3 zunächst der dritte Riegel 34 in die dritte Riegelkulisse 40 greifen, gefolgt von einem Eingriff des vierten Riegels 35 in die vierte Riegelkulisse 41, gefolgt von einem Eingriff des fünften Riegels 36 in die fünfte Riegelkulisse 42, und schließlich gefolgt von einen Eingriff des zweiten Riegels 20 in die zweite Riegelkulisse 30. Durch jeden nachfolgenden Eingriff eines Riegels 19, 20, 34-36 in die zugehörige Riegelkulisse 29, 30, 40-42 wird in immer näher an der Basisposition liegenden Phasenlagen eine Spätverstellung des Rotors 3 gehemmt, so dass die Basisposition durch das sukzessive Einrasten der Riegel 19, 20, 34-36 in die Riegelkulissen 29, 30, 40-42 aufgrund der einwirkenden Wechselmomente erreicht werden kann. Die erste Riegelkulisse 29 ist hierbei so ausgebildet, dass sie in Mittenstellung bzw. Basisposition eine weitere Frühverstellung hemmt, um gemeinsam mit dem in Eingriff befindlichen zweiten Riegel 20 eine drehfeste Verriegelung von Stator 2 und Rotor 3 zu realisieren. Die Eingriffspaare sind so ausgebildet, dass sie auf Basis einer mittleren Auslenkung infolge der Wechselmomente der Nockenwelle in Eingriff gelangen können.
  • Durch entsprechende Druckbeaufschlagung können alle fünf Eingriffspaare gleichzeitig hydraulisch entriegelt werden, um eine Verstellung der Phasenlage zwischen Stator 2 und Rotor 3 während des Betriebs der Brennkraftmaschine zu ermöglichen.
  • Der Nockenwellenversteller 1 ist mit einer im Rotor 3 geformten Kurzschlussleitung 43 zur strömungstechnischen Verbindung der zweiten Druckkammer 14 des in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Riegel 20 und dem fünften Riegel 36 angeordneten Arbeitsraums 11 mit der ersten Druckkammer 13 des in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Riegel 19 und dem dritten Riegel 34 angeordneten Arbeitsraums 11 versehen. Da alle ersten Druckkammern 13 über eine in den Figuren nicht näher dargestellte Druckmitteleitung strömungstechnisch miteinander verbunden sind und da alle zweiten Druckkammern 14 über eine ebenfalls in den Figuren nicht näher dargestellte Druckmittelleitung strömungstechnisch miteinander verbunden sind, werden alle ersten Druckkammern 13 und alle zweiten Druckkammern 14 über die Kurzschlussleitung 43 strömungstechnisch miteinander verbunden.
  • Die Kurzschlussleitung 43 ist aus drei Teilabschnitten zusammengesetzt, einem zwischen der zweiten Druckkammer 14 und der ersten Ausnehmung 21 angeordneten ersten Kurzschlussleitungsabschnitt 46, der sowohl in die zweite Druckkammer 14 als auch in die erste Ausnehmung 21 mündet, einem zwischen der ersten Ausnehmung 21 und der zweiten Ausnehmung 22 angeordneten zweiten Kurzschlussleitungsabschnitt 47, der sowohl in die erste Ausnehmung 21 als auch in die zweite Ausnehmung 22 mündet, und einem zwischen der zweiten Ausnehmung 22 und der ersten Druckkammer 13 angeordneten dritten Kurzschlussleitungsabschnitt 48, der sowohl in die zweite Ausnehmung 22 als auch in die erste Druckkammer 13 mündet.
  • In die Außenumfangsfläche des zylindrisch geformten ersten Riegels 19 ist in Umfangsrichtung eine erste Ringnut 44 eingearbeitet, die in axialer Höhe so angeordnet ist, dass sie eine strömungstechnische Verbindung des ersten Kurzschlussleitungsabschnitts 46 mit dem zweiten Kurzschlussleitungsabschnitt 47 herstellt, falls der erste Riegel 19 in die erste Riegelkulisse 29 greift, und eine strömungstechnische Verbindung des ersten Kurzschlussleitungsabschnitts 46 mit dem zweiten Kurzschlussleitungsabschnitt 47 unterbindet, falls der erste Riegel 19 nicht in die erste Riegelkulisse 29 greift. Auf diese Weise wird ein erstes schaltbares Unterbrechungselement zum strömungstechnischen Verbinden bzw. Unterbrechen des ersten Kurzschlussleitungsabschnitts 46 und zweiten Kurzschlussleitungsabschnitts 47 geschaffen.
  • In die Außenumfangsfläche des zylindrisch geformten zweiten Riegels 20 ist in Umfangsrichtung eine zweite Ringnut 45 eingearbeitet, die in axialer Höhe so angeordnet ist, dass sie eine strömungstechnische Verbindung des zweiten Kurzschlussleitungsabschnitts 47 mit dem dritten Kurzschlussleitungsabschnitt 48 herstellt, falls der zweite Riegel 20 nicht in die zweite Riegelkulisse 30 greift, und eine strömungstechnische Verbindung des zweiten Kurzschlussleitungsabschnitts 47 mit dem dritten Kurzschlussleitungsabschnitt 48 herstellt, falls der zweite Riegel 20 in die zweite Riegelkulisse 30 greift. Auf diese Weise wird ein zweites schaltbares Unterbrechungselement zum strömungstechnischen Verbinden bzw. Unterbrechen des zweiten Kurzschlussleitungsabschnitts 47 und dritten Kurzschlussleitungsabschnitts 48 geschaffen.
  • Der erste Riegel 19 und zweite Riegel 20 bzw. die darin eingearbeitete erste Ringnut 44 bzw. zweite Ringnut 45 formen in Zusammenwirken mit der Kurzschlussleitung 43 bzw. deren Abschnitte 46-48 zwei schaltbare Unterbrechungselemente (im Sinne einer schaltbaren Unterbrechungseinrichtung), durch die die Kurzschlussleitung 43 freigegeben oder unterbrochen werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 7 bis 10 erfolgt nun eine Beschreibung der vier möglichen Schaltzustände der beiden Schaltelemente.
  • In 7 ist ein erster Schaltzustand gezeigt, bei dem sowohl der erste Riegel 19 als auch der zweite Riegel 20 in die jeweils zugehörige Riegelkulisse 29 bzw. 30 greifen, d. h. die beiden Riegel 19, 20 sind verriegelt. Diese Situation tritt dann auf, wenn sich der Rotor 3 in Basisposition (Mittenstellung) befindet und Rotor 3 und Stator 2 drehfest miteinander verriegelt sind. In diesem Fall befindet sich die zweite Ringnut 45 nicht auf gleicher axialer Höhe zur Kurzschlussleitung 43 (bzw. zum zweiten Kurzschlussleitungsabschnitt 47 und dritten Kurzschlussleitungsabschnitt 48), so dass die Kurzschlussleitung 43 unterbrochen ist. Die ersten Druckkammern 13 sind mit den zweiten Druckkammern 14 strömungstechnisch nicht verbunden, was bei einer drehfesten Verriegelung von Rotor 3 und Stator 2 nicht erforderlich ist.
  • In 8 ist ein zweiter Schaltzustand gezeigt, bei dem nur der erste Riegel 19, nicht aber der zweite Riegel 20 in die jeweils zugehörige Riegelkulisse 29 bzw. 30 greift, d. h. der erste Riegel 19 ist verriegelt und der zweite Riegel 20 ist entriegelt. Diese Situation tritt dann auf, wenn sich der Rotor 3 in einer Phasenlage zum Stator 2 zwischen der Spätstellung und Basisposition (Mittenstellung) befindet. In diesem Fall befinden sich beiden Ringnuten 44, 45 auf gleicher axialer Höhe zur Kurzschlussleitung 43, so dass die Kurzschlussleitung 43 nicht unterbrochen ist. Die ersten Druckkammern 13 sind mit den zweiten Druckkammern 14 strömungstechnisch verbunden. In diesem Fall kann bei einer Frühverstellung des Rotors 3 in Richtung Basisposition (Verringerung des Volumens der zweiten Druckkammern 14) ein Überströmen von Druckmittel (Hydrauliköl) von den zweiten Druckkammern 14 (Druckkammern B) in die ersten Druckkammern 13 (Druckkammern A) erfolgen, so dass weniger in den zweiten Druckkammern 14 verbliebenes Druckmittel bei der Frühverstellung des Rotors verdrängt werden muss und die Basisposition schneller erreicht werden kann. Dieser Fall tritt typischer Weise bei einem Motorstart auf, wenn die Basisposition beim Abstellen des Motors nicht erreicht wurde.
  • In 9 ist ein dritter Schaltzustand gezeigt, bei dem nur der zweite Riegel 20, nicht aber der erste Riegel 19 in die jeweils zugehörige Riegelkulisse 29 bzw. 30 greift, d. h. der erste Riegel 19 ist entriegelt und der zweite Riegel 20 ist verriegelt. Diese Situation tritt dann auf, wenn sich der Rotor 3 in einer Phasenlage zwischen der Basisposition (Mittenstellung) und Frühstellung befindet. In diesem Fall befinden sich beide Ringnuten 44, 45 nicht auf gleicher axialer Höhe zur Kurzschlussleitung 43, so dass die Kurzschlussleitung 43 unterbrochen ist. Die ersten Druckkammern 13 sind mit den zweiten Druckkammern 14 strömungstechnisch nicht verbunden, was aufgrund der Stellung des Rotors 3 nicht erforderlich ist.
  • In 10 ist ein vierter Schaltzustand gezeigt, bei dem weder der erste Riegel 19 noch der zweite Riegel 20 in die jeweils zugehörige Riegelkulisse 29 bzw. 30 greifen, d. h. der erste Riegel 19 und der zweite Riegel 20 sind entriegelt. Diese Situation tritt im Motorbetrieb auf, um eine Einstellung der Phasenlage zwischen Stator 2 und Rotor 3 zu ermöglichen. In diesem Fall befindet sich die erste Ringnut 43 nicht auf gleicher axialer Höhe zur Kurzschlussleitung 43, so dass die Kurzschlussleitung 43 unterbrochen ist. Die ersten Druckkammern 13 sind mit den zweiten Druckkammern 14 strömungstechnisch nicht verbunden, was aufgrund des Motorbetriebs nicht erwünscht ist.
  • Zusammenfassung
  • Die Erfindung zeigt einen Nockenwellenversteller 1 mit Zwischenverriegelung, die im Ausführungsbeispiel über eine von Wechselmomenten der Nockenwelle angetriebene Rasterverriegelungseinrichtung realisiert ist. Um bei einer ungenügenden Druckmittelversorgung, insbesondere beim Motorstart, Rotor 3 und Stator 2 in Basisposition verriegeln zu können, ist für den Fall, dass sich Rotor 3 und Stator 2 in einer Phasenlage zwischen Früh- und Zwischenstellung befinden, eine Frühverstellung des Rotors 3 erforderlich, die ein Verdrängen von in den Druckkammern 14 verbliebenem Druckmittel erfordert. Da die Druckkammern 14 aufgrund des restlichen Druckmittels nur schwer komprimierbar sind, kann eine Verstellung bislang nur relativ langsam erfolgen, abhängig von der Temperatur bzw. Viskosität des Druckmittels und den vorhandenen Leckagestellen. Durch einen Kurzschluss zwischen den Druckkammern 14 und Druckkammern 13 kann Druckmittel von den Druckkammern 14 in die Druckkammern 13 geleitet werden, so dass sich bei der Rasterverriegelung die Schwingungsamplitude der Nockenwelle bzw. des Rotors 3 erhöhen, wodurch die Verstellzeit verringert wird. Dieser Effekt wirkt sich umso stärker aus, je kälter das Druckmittel bzw. je geringer die Viskosität des Druckmittels ist. Bei entriegeltem Rotor 3 und Stator 2 muss der Kurzschluss wieder unterbrochen werden, da dies sonst eine sehr hohe Leckage während des Motorbetriebs und gegebenenfalls Schmierprobleme zur Folge hätte. Eine Unterbrechung des Kurzschlusses erfolgt durch zwei zur drehfesten Verriegelung von Rotor 3 und Stator 2 eingesetzte Riegel 19, 20 mit umlaufender Ringnut 44, 45, die gemeinsam wie ein (logischer) „ODER“-Schalter mit vier verschiedenen Schaltzuständen wirken. Die vier verschiedenen Schaltzustände können durch die unterschiedliche Lage (axiale Ebene) der Ringnuten 44, 45 in einfacher Weise realisiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Flügelzellenversteller / hydraulischer Nockenwellenversteller
    2
    Stator / Antriebsteil
    3
    Rotor / Abtriebsteil
    4
    Kettenrad
    5
    Innenmantelfläche
    6
    erste radiale Seitenwand
    7
    zweite radiale Seitenwand
    8
    äußere Umfangswand
    9
    innere Umfangswand
    10
    Außenmantelfläche
    11
    Arbeitsraum
    12
    Flügel / Dichtelement
    13
    erste Druckkammer
    14
    zweite Druckkammer
    15
    Axialnut
    16
    erste Seitenplatte
    17
    zweite Seitenplatte
    18
    Druckmittelleitung
    19
    erster Riegel
    20
    zweiter Riegel
    21
    erste Ausnehmung
    22
    zweite Ausnehmung
    23
    erstes Federelement
    24
    zweites Federelement
    25
    erster Ansatz
    26
    zweiter Ansatz
    27
    erste Dichtfläche
    28
    zweite Dichtfläche
    29
    erste Riegelkulisse
    30
    zweite Riegelkulisse
    31
    Druckmittelleitung
    32
    erste radiale Kulissenwand
    33
    zweite radiale Kulissenwand
    34
    dritter Riegel
    35
    vierter Riegel
    36
    fünfter Riegel
    37
    dritte Ausnehmung
    38
    vierte Ausnehmung
    39
    fünfte Ausnehmung
    40
    dritte Riegelkulisse
    41
    vierte Riegelkulisse
    42
    fünfte Riegelkulisse
    43
    Kurzschlussleitung
    44
    erste Ringnut
    45
    zweite Ringnut
    46
    erster Kurzschlussleitungsabschnitt
    47
    zweiter Kurschlussleitungsabschnitt
    48
    dritter Kurzschlussleitungsabschnitt

Claims (10)

  1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine, welcher ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbares Antriebsteil (2), ein mit einer Nockenwelle drehfest verbindbares Abtriebsteil (3), das drehverstellbar zum Antriebsteil (2) gelagert ist und dessen Drehlage zum Antriebsteil (2), bezogen auf eine Antriebsrichtung der Nockenwelle, zwischen einer vorlaufenden ersten Enddrehlage und einer nachlaufenden zweiten Enddrehlage durch einen Stellantrieb verstellbar ist, wobei der Stellantrieb mindestens einen Arbeitsraum (11) umfasst, der durch ein Dichtelement (Flügel 12) in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern (13, 14) geteilt wird, eine Verriegelungseinrichtung (19, 20, 29, 30) zur drehfesten Verriegelung von An- und Abtriebsteil (2, 3) in einer von den beiden Enddrehlagen verschiedenen Basisposition, sowie eine Frühverstellungseinrichtung (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) durch welche das Abtriebsteil (3) relativ zum Antriebsteil (2) zwischen der zweiten Enddrehlage und der Basisposition frühverstellbar ist, umfasst, ferner eine die Druckkammern (13, 14) strömungstechnisch miteinander verbindende Kurzschlussleitung (43) vorgesehen ist, welche mit einer schaltbaren Unterbrechungseinrichtung (19, 20, 21, 22, 44, 45) so zusammenwirkt, dass die Kurzschlussleitung (43) bei einer Frühverstellung des Abtriebsteils (3) durch die Frühverstellungseinrichtung (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) nicht unterbrochen und andernfalls unterbrochen ist.
  2. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (19, 20, 29, 30) zwei Eingriffspaare (19, 20, 29, 30) umfasst, welche jeweils einen im An- oder Abtriebsteil (2, 3) aufgenommenen axialen Riegel (19, 20) und eine im entsprechend anderen Teil geformte Riegelkulisse (29, 30) umfassen, wobei die beiden Eingriffspaare (19, 20, 29, 30) so ausgebildet sind, dass sie in Basisposition gleichzeitig in Eingriff bringbar sind, wobei ein erstes Eingriffspaar (19, 29) eine Spätverstellung des Abtriebsteils (3) und ein zweites Eingriffspaar (20, 30) eine Frühverstellung des Abtriebsteils (3) hemmt, wobei die Kurzschlussleitung (43) jeweils in die die Riegel (19, 20) der beiden Eingriffspaare (19, 20, 29, 30) aufnehmende Ausnehmungen (21, 22) mündet, wobei die Riegel (19, 20) jeweils mit einem Druckmittelkanal (44, 45) versehen sind, welcher so angeordnet ist, dass die Kurzschlussleitung (43) bei eingreifendem ersten Eingriffspaar (19, 29) und bei nicht eingreifendem zweiten Eingriffspaar (20, 30) nicht unterbrochen ist und andernfalls unterbrochen ist.
  3. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelkanäle der Riegel (19, 20) der beiden Eingriffspaare (19, 20, 29, 30) in Form von Ringnuten (44, 45) ausgebildet sind.
  4. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (19, 20, 29, 30) eine Mehrzahl Eingriffspaare (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) aufweist, welche jeweils einen im An- oder Abtriebsteil (2, 3) aufgenommenen axialen Riegel (19, 20, 34-36) und eine im entsprechend anderen Teil geformte Riegelkulisse (29, 30, 40-42) umfassen, wobei die Eingriffspaare (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) so ausgebildet sind, dass deren Riegel (19, 20, 29, 30) zwischen der zweiten Enddrehlage und der Basisposition bei Frühverstellung des Abtriebsteils (3) in sukzessiven Eingriff mit den zugehörigen Riegelkulissen (29, 30, 40-42) bringbar sind, wobei die Riegelkulissen (29, 30, 40-42) eine Spätverstellung des Abtriebsteils (3) hemmen und eine Frühverstellung bis zum Erreichen der Basisposition zulassen.
  5. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffspaare (19, 20, 29, 30, 34-36, 40-42) in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  6. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisposition eine zumindest annähernd in der Mitte zwischen den beiden Enddrehlagen befindliche Mittenstellung ist.
  7. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Flügelzellenverstellers (1) ausgebildet ist.
  8. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegel (19, 20, 34-36) im Rotor (3) aufgenommen und die Riegelkulissen (29, 30, 40-42) im Stator (2), beispielsweise in einer axialen Seitenplatte (16), geformt sind.
  9. Brennkraftmaschine mit einem Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 9.
DE102008031978.3A 2008-07-07 2008-07-07 Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung Expired - Fee Related DE102008031978B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008031978.3A DE102008031978B4 (de) 2008-07-07 2008-07-07 Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008031978.3A DE102008031978B4 (de) 2008-07-07 2008-07-07 Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008031978A1 DE102008031978A1 (de) 2010-01-14
DE102008031978B4 true DE102008031978B4 (de) 2019-03-28

Family

ID=41412595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008031978.3A Expired - Fee Related DE102008031978B4 (de) 2008-07-07 2008-07-07 Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008031978B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011080422A1 (de) 2011-08-04 2013-02-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenverstellsystem und Verbrennungskraftmaschine mit Nockenwellenverstellsystem

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19908934A1 (de) 1999-03-02 2000-09-07 Schaeffler Waelzlager Ohg Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle
DE202005008264U1 (de) 2005-05-23 2005-08-25 Ina-Schaeffler Kg Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
EP1596040A2 (de) 2004-05-14 2005-11-16 INA-Schaeffler KG Nockenwellenversteller
DE102005013141A1 (de) 2005-03-22 2006-09-28 Schaeffler Kg Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung einer Brennkraftmaschine
US20080092837A1 (en) 2005-01-18 2008-04-24 Borgwarner Inc. Valve Event Reduction Through Operation of a Fast-Acting Camshaft Phaser

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19908934A1 (de) 1999-03-02 2000-09-07 Schaeffler Waelzlager Ohg Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle
EP1596040A2 (de) 2004-05-14 2005-11-16 INA-Schaeffler KG Nockenwellenversteller
US20080092837A1 (en) 2005-01-18 2008-04-24 Borgwarner Inc. Valve Event Reduction Through Operation of a Fast-Acting Camshaft Phaser
DE102005013141A1 (de) 2005-03-22 2006-09-28 Schaeffler Kg Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung einer Brennkraftmaschine
DE202005008264U1 (de) 2005-05-23 2005-08-25 Ina-Schaeffler Kg Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008031978A1 (de) 2010-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008011915A1 (de) Nockenwellenversteller mit Verriegelungseinrichtung
EP2118453B1 (de) Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine
DE10213831A1 (de) Variables Ventilsteuerzeitengerät
DE102007028187B4 (de) Hydraulischer Nockenwellenversteller zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE102011077586A1 (de) Nockenwellenversteller
DE102008011916A1 (de) Nockenwellenversteller mit Rasterverriegelungseinrichtung
DE102008036877B4 (de) Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
WO2015039657A1 (de) Multiverriegelung eines nockenwellenverstellers und verfahren zum betrieb eines nockenwellenverstellers
DE102014212617B4 (de) Mittenverriegelung für einen Nockenwellenversteller
EP2504533A1 (de) Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine
EP1653056B1 (de) Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
WO2014005739A1 (de) Hydraulischer nockenwellenversteller mit mittenverriegelung und einstellbarem verriegelungsspiel
DE102010007748B4 (de) Vorrichtung zur Änderung der Ventilsteuerzeiten
EP2504534B1 (de) Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkaftmaschine
EP1888895B1 (de) Vorrichtung zur variablen einstellung der steuerzeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine
DE102013211281A1 (de) Nockenwellenverstelleinrichtung
DE102008031978B4 (de) Hydraulischer Nockenwellenversteller mit Kurzschlussleitung
DE102012209027B4 (de) Nockenwellenversteller
DE102008032028B4 (de) Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
DE102005023228A1 (de) Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
EP2453112B1 (de) Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine
DE10006349C2 (de) Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle
DE102014223020B4 (de) Ansteuerung der Verriegelungselemente bei Mittenverriegelung eines Nockenwellenverstellers
DE102018103073B3 (de) Hydraulischer Nockenwellenversteller
DE102015116024A1 (de) Schwenkmotorversteller einer Nockenwelle

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120823

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120823

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20140214

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20140214

R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20150209

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20150223

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee