DE102010013777A1

DE102010013777A1 - Zentralventil

Info

Publication number: DE102010013777A1
Application number: DE102010013777A
Authority: DE
Inventors: Andreas Knecht; Rainer Maier; Markus Todt
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2010-04-03
Filing date: 2010-04-03
Publication date: 2011-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zentralventil (12) für einen Schwenkmotorversteller (59), bei welchem ein Hohlkolben (23) innerhalb einer Buchse (22) geführt ist. Diese Buchse weist axial aufeinander folgend einen radialen Ölversorgungsanschluss (P), einen ersten radialen Arbeitsanschluss (B) und einen zweiten radialen Arbeitsanschluss (A) auf. Diesen beiden Arbeitsanschlüssen (B, A) folgt ein Tankabfluss (T), der ausschließlich an dem einen Ende des Zentralventils (12) angeordnet ist. Die Buchse (22) weist umfangsmäßig versetzt zu dem zweiten Arbeitsanschluss (A) einen zum Tankabfluss (T) führenden Tankabflusskanal (38) auf. Dieser Tankabflusskanal (38) wird mittels eines Aufsatzes (35) gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 ein Zentralventil für einen Schwenkmotorversteller.
Aus der DE 10 2005 041 393 A1 ist bereits ein Zentralventil für einen Schwenkmotorversteller bekannt, das in Übereinstimmung mit der Erfindung einen Kolben aufweist, der innerhalb einer Buchse geführt ist. Axial aufeinander folgend ist ein radialer Ölversorgungsanschluss P vorgesehen, dem ein erster radialer Arbeitsanschluss B und ein zweiter radialer Arbeitsanschluss A folgt. Diesem zweiten radialen Arbeitsanschluss A folgt ein Tankabfluss T, der den einzigen Tankabfluss T bildet. Der Kolben ist dabei nicht rotationssymmetrisch und weist zwei getrennte und aneinander vorbei geführte Kanäle auf. Um den Kolben axial zu verschieben, liegt an diesem eine Stößelstange eines Stellgliedes an.
Auch die DE 10 2005 052 481 A1 zeigt ein Zentralventil für einen Schwenkmotorversteller. Bei diesem Zentralventil folgen ebenfalls die beiden Arbeitsanschlüsse A, B dem Ölversorgungsanschluss P, dem wiederum ein einziger Tankabfluss T folgt.
Ferner ist aus der DE 103 22 394 A1 ein Schwenkmotorversteller bekannt, innerhalb dessen ein hydraulisches Ventil vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zentralventil zu schaffen, das in kostengünstiger Weise eine Anschlussreihenfolge P-B-A-T ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Gemäß einem Vorteil der Erfindung findet erfindungsgemäß ein Hohlkolben Anwendung, der eine zentrale Ausnehmung aufweist. Dieser Hohlkolben ist in einer Buchse verschieblich, die umfangsmäßig versetzt zu einem zweiten Arbeitsanschluss A einen zum Tankabfluss T führenden Tankabflusskanal aufweist. Infolge dieses umfangsmäßigen Versatzes ist es möglich, das Fluid an dem zweiten Arbeitsanschluss A vorbei zum Tankabfluss T abzuführen. Das Fluid kann dabei axial oder aber auch radial vom Zentralventil abgeführt werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann dieser umfangsmäßig versetzte Tankabflusskanal gemeinsam von der Buchse und einem Aufsatz gebildet werden. Dieser Aufsatz kann insbesondere aus einem Kunststoff gefertigt sein, der auf die Buchse aufgespritzt ist. Der Aufsatz kann aber auch als separates Teil beispielsweise als Tiefziehteil aus Blech gefertigt sein. Die in diesem Aufsatz notwendigen Öffnungen zur Herstellung des Tankabflusses können dabei kostengünstig ausgestanzt sein. Aber auch Öffnungen für den benachbarten zweiten Arbeitsanschluss A können aus dem Aufsatz ausgestanzt oder in diesen gebohrt werden. Im Falle der Verwendung von Kunststoff können die Öffnungen bei dessen Spritzvorgang hergestellt sein. Mit dem Aufsatz wird bestimmt, in welche Richtung – d. h. axial oder radial – das Fluid abgeführt wird. Um eine Bearbeitung nach der Montage vom Aufsatz auf die Buchse zu verhindern, kann der Aufsatz lageorientiert und verdrehgesichert montiert sein.
Der Aufsatz kann insbesondere topfförmig sein, so dass dessen Topfboden als Abstützung für eine Schraubendruckfeder verwendet werden kann, welche der Kraft eines Stellgliedes entgegen wirkt. Diese Schraubendruckfeder stützt sich dazu andererseits am Hohlkolben ab. Dazu kann beispielsweise ein in den Hohlkolben eingesetzter Verschlusskörper vorgesehen sein, an dem sich die Schraubendruckfeder abstützt.
Der Aufsatz kann beispielsweise auch ein Spritzgussteil aus Kunststoff sein oder im Metal-Injection-Molding-Verfahren geschaffen sein.
Das erfindungsgemäße Zentralventil ermöglicht es in besonders vorteilhafter Weise Druckschwankungen in den dem ersten Arbeitsanschluss B zugeordneten Druckkammern des Schwenkmotorverstellers zu nutzen, um die der entgegen gerichteten Drehrichtung zugeordneten Druckkammern mit ausreichend fluidischen Volumenstrom zu versorgen. Diese Druckschwankungen resultieren aus den Nockenwellenwechselmomenten, die sich an der Nockenwelle in Reaktion auf die Gaswechselventilkräfte einstellen. Je geringer die Anzahl der Brennräume pro Nockenwelle, desto stärker die Nockenwellenwechselmomente, so dass sich die Nutzung der Nockenwellenwechselmomente im besonderen Maße bei Verbrennungsmotoren mit drei Zylindern anbietet. Ferner sind Einflussparameter noch die Stärke der Gaswechselventilfedern und die Nockenwellendrehzahl.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Aufsatz auf die Buchse aufgepresst. Dies ermöglicht eine freie Gestaltung der Tankabflusskanäle. Sie können beliebig gestaltet werden, was eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Querschnitte erlaubt. Die Anzahl der Tankabflusskanäle und deren Querschnitt bestimmen dabei den Strömungswiderstand am Tankabfluss T.
Anspruch 14 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bei welcher mehrere Funktionsflächen einteilig an dem Aufsatz vorgesehen sind, so dass Koaxialiätsfehler vermindert werden, wie diese ansonsten bei unterschiedlichen Bauteilen auftreten könnten.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen
1 einen Schwenkmotorversteller in einer geschnittenen Ansicht,
2 in einer perspektivischen Ansicht ein Zentralventil, welches in einen Schwenkmotorversteller gemäß 1 eingesetzt ist,
3 in einer geschnittenen Darstellung das Zentralventil aus 2, wobei dessen Hohlkolben von einem elektromagnetischen Stellglied unbelastet ist,
4 das Zentralventil aus 3, wobei dessen Hohlkolben von dem elektromagnetischen Stellglied axial maximal belastet ist,
5 das Zentralventil aus 2 bis 4, wobei sich dessen Hohlkolben in einer mittigen Stellung befindet,
6 in einem zweiten Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils, bei welchem ein langer Aufsatz mit einem aufgeschobenem Sieb vorgesehen ist,
7 das Zentralventil gemäß 6 in einem Querschnitt,
8 in einem dritten Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils, bei welchem ein Aufsatz keine integrierte Federtellerfunktion hat,
9 das Zentralventil gemäß 8 in einem Querschnitt,
10 in einem vierten Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils, bei welchem Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen an dem von einem Schraubenkopf entfernten Ende des Zentralventils liegen,
11 das Zentralventil aus 10, wobei ein Hohlkolben maximal verschoben ist,
12 das Zentralventil aus 10, wobei sich der Hohlkolben in einer Zwischenstellung zwischen den Stellungen gemäß 10 und 11 befindet,
13 das Zentralventil gemäß 10 bis 12 in einem Querschnitt,
14 in einem fünften Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils, bei welchem für beide Arbeitsanschlüsse bzw. beide Drehrichtungen jeweils eigene Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen vorgesehen sind und
15 das Zentralventil gemäß 14 in einem Querschnitt.
Mit einem Schwenkmotorversteller 59 gemäß 1 wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage zwischen der Kurbel- und der Nockenwelle verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schliesszeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Der Schwenkmotorversteller 59 ermöglicht dabei eine stufenlose Verstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle. Der Schwenkmotorversteller 59 weist einen zylindrischen Stator 1 auf, der drehfest mit einem Antriebsrad 2 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Antriebsrad 2 ein Kettenrad, über das eine nicht näher dargestellte Kette geführt ist. Das Antriebsrad 2 kann aber auch ein Zahnriemenrad sein, über das ein Antriebsriemen als Antriebselement geführt ist. Über dieses Antriebselement und das Antriebsrad 2 ist der Stator 1 mit der Kurbelwelle antriebsverbunden.
Der Stator 1 umfasst einen zylindrischen Statorgrundkörper 3, an dessen Innenseite radial nach innen in gleichen Abständen Stege 4 abstehen. Zwischen benachbarten Stegen 4 werden Zwischenräume 5 gebildet, in die, über ein in 2 bis 5 näher dargestelltes Zentralventil 12 gesteuert, Druckmedium eingebracht wird. Zwischen benachbarten Stegen 4 ragen Flügel 6, die radial nach außen von einer zylindrischen Rotornabe 7 eines Rotors 8 abstehen. Diese Flügel 6 unterteilen die Zwischenräume 5 zwischen den Stegen 4 jeweils in zwei Druckkammern 9 und 10.
Die Stege 4 liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der Außenmantelfläche der Rotornabe 7 an. Die Flügel 6 ihrerseits liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der zylindrischen Innenwand des Statorgrundkörpers 3 an.
Der Rotor 8 ist drehfest mit der nicht näher dargestellten Nockenwelle verbunden. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle zu verändern, wird der Rotor 8 relativ zum Stator 1 gedreht. Hierzu wird je nach gewünschter Drehrichtung das Druckmedium in den Druckkammern 9 oder 10 unter Druck gesetzt, während die jeweils anderen Druckkammern 10 oder 9 zum Tank hin entlastet werden. Um den Rotor 8 gegenüber dem Stator 1 entgegen dem Uhrzeigersinn in die dargestellte Stellung zu verschwenken, werden vom Zentralventil 12 radiale Bohrungen 11 in der Rotornabe 7 unter Druck gesetzt.
Dieses Zentralventil 12 ist in 2 in einer perspektivischen Ansicht als Einzelteil ersichtlich. Dabei ist das Zentralventil 12 im montierten Zustand in die Rotornabe 7 eingesteckt und/oder geschraubt. In alternativen zeichnerisch nicht dargestellten Ausgestaltungen ist es auch möglich, das Zentralventil 12 in die Nockenwelle oder ein separates Nockenwellenendstück einzustecken und/oder einzuschrauben. Die radialen Bohrungen 11 der Rotornabe 7 führen dabei in einer Ringnut 15 des Zentralventils 12, die einen zweiten Arbeitsanschluss A bildet. In diese Ringnut 15 führt eine Gruppe von radialen Bohrungen 14 des Zentralventils 12. Diese Gruppe von radialen Bohrungen 14 ist gleichmäßig am Umfang des Zentralventils 12 verteilt.
Bezüglich einer Zentralachse 13 axial neben diesem zweiten Arbeitsanschluss A ist ein erster Arbeitsanschluss B vorgesehen, der von einer Ringnut 16 gebildet wird. Dieser erste Arbeitsanschluss B führt in nicht näher ersichtliche radialen Bohrungen der Rotornabe 7, welche in einer Ebene hinter der Zeichnungsebene gemäß 1 liegen. Diese nicht näher ersichtlichen radialen Bohrungen der Rotornabe 7 führen in Druckkammern 9, welche dem Verschwenken des Rotors 8 im Uhrzeigersinn zugeordnet sind. Die den beiden Arbeitsanschlüssen A, B zugeordneten und unmittelbar benachbarten Gruppen vor radialen Bohrungen 14, 17 sind prinzipiell gleichwertige Anschlüsse. Deren dem ersten Arbeitsanschluss B zugeordnete Bohrungen 17 grenzen sich von der Gruppe der Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 18 des ersten Arbeitsanschlusses B ab. Diese zweite Gruppe von Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 18 im ersten Arbeitsanschluss B dient der Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten für ein schnelles Verschwenken des Rotors 8 bzw. ein Verschwenken des Rotors 8 trotz geringem Öldrucks an einem Ölversorgungsanschluss P.
Der Ölversorgungsanschluss P schließt sich dem ersten Arbeitsanschluss B bezüglich der Zentralachse 13 axial an. Somit liegt der erste Arbeitsanschluss B zwischen dem zweiten Arbeitsanschluss A und dem Ölversorgungsanschluss P. In einer Ringnut 19 des Ölversorgungsanschlusses P ist ein ringförmiges Sieb 20 eingesetzt, welches diesen Ölversorgungsanschluss P vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln in das Zentralventil 12 schützt. Das ringförmige Sieb 20 ist dabei in der Art eines ringförmigen Bandes geformt. Anstelle eines geschlossenen Ringes kann das Sieb 20 auch als offenes Band ausgeformt sein, das sich an dessen Enden überlappt. In diesem Fall wird das Band zur Montage aufgespreizt und anschließend auf die Buchse 22 aufgeschoben.
In 3 ist ersichtlich, dass auch in der Ringnut 19 des Ölversorgungsanschlusses P Bohrungen 21 vorgesehen sind, die am Umfang des Zentralventils 12 einer Buchse 22 angeordnet sind.
Innerhalb dieser Buchse 22 ist ein Hohlkolben 23 axial verschiebbar angeordnet. 3 zeigt dabei das entlastete Zentralventil 12. Das Zentralventil 12 gilt als entlastet, wenn ein an dem P-seitigen Ende des Hohlkolbens 23 anliegendes Ende einer Stößelstange 24 von einem Elektromagneten 25 unbelastet ist. In diesem Zustand ist der Elektromagnet 25 unbestromt. Die Stößelstange 24 ist an deren dem Zentralventil 12 zugewandten Ende 26 mit einer Rundung ausgeführt, so dass die Kontaktfläche idealisiert – d. h. unter Ausblendung der herz'schen Pressung – punktförmig ist.
In diesem entlasten Zustand des Zentralventils 12 wird der Hohlkolben 23 von einer Schraubendruckfeder 29 gegen einen Axialanschlag 34 gedrückt. Dieser Axialanschlag 34 wird von einem Axialsicherungsring gebildet, der am P-seitigen Ende in eine Innenringnut der Buchse 22 eingesetzt ist. Die Schraubendruckfeder 29 ist hingegen am entgegen gesetzten Ende – d. h. an einem T-seitigen Ende – der Buchse 22 angeordnet. Dabei stützt sich diese Schraubendruckfeder 29 einerseits mittelbar über einen Aufsatz 35 an der Buchse 22 ab. Andererseits stützt sich die Schraubendruckfeder 29 mittelbar über einen Verschlusskörper 36 am Hohlkolben 23 ab. Dazu ist dieser Verschlusskörper 36 am T-seitigen Ende innerhalb eines ersten Ringsteges 30 am Hohlkolben 23 eingesetzt, so dass dieses Ende verschlossen ist. An diesem ersten Ringsteg 30 ist ein erster Absatz 32 vorgesehen, der diesen ersten Ringsteg 30 von einer Ringnut 50 abgrenzt. Entlang diesem Absatz 32 wird ein Teilstrom vom zweiten Arbeitsanschluss A über mehrere Querbohrungen 27 im Hohlkolben 23 und längs ausgerichtete Tankabflusskanäle 38 zum Tankabfluss T geführt. Ein weiterer Teilstrom fließt entlang der Ringnut 50 unmittelbar vom zweiten Arbeitsanschluss A zum Tankabfluss T, ohne durch das Innere des Hohlkolbens 23 zu fließen. Zur Durchleitung des Hydraulikfluids sind dem Tankabfluss T zugeordnete radiale Bohrungen 28 in der Buchse 22 axial zwischen den radialen Bohrungen 14, 17 der beiden Arbeitsanschlüsse A, B angeordnet. Die Ringnut 50 wird auf der dem Absatz 32 gegenüber liegenden Seite von einem zweiten Absatz 33 begrenzt. Der zweite Absatz 33 ist somit an einem zweiten Ringsteg 31 auf der dem ersten Ringsteg 30 zugewandten Seite angeordnet. Dieser zweite Absatz 33 verschließt die radiale Bohrung 28 zum Tankabfluss T, wenn der Elektromagnet 25 voll bestromt wird, so dass die Stößelstange 24 den Hohlkolben 23 in die in 4 dargestellte Stellung verschiebt.
In diesem Fall gibt ein auf der anderen – d. h. P-seitigen – Seite des zweiten Ringsteges 31 angeordneter dritter Absatz 37 den hydraulischen Fluss zu der dem Tankabfluss T zugeordneten radialen Bohrung 28 frei. Der Fluss führt dabei von den regulären Bohrungen 17 über eine sich zwischen den ersten beiden Ringstegen 30, 31 bildender Ringnut des ersten Arbeitsanschlusses B zu der dem Tankabfluss T zugeordneten radialen Bohrung 28, welche wiederum über die besagten Tankabflusskanäle 38 an dem zweiten Arbeitsanschluss A vorbei zum Tank führt. Die Tankabflusskanäle 38 werden dabei zwischen der Buchse 22 und dem Aufsatz 35 gebildet.
Während die dem ersten Arbeitsanschluss B zugeordneten Druckkammern zum Tank entlastet werden, werden die dem zweiten Arbeitsanschluss A zugeordneten Druckkammern in der Stellung gemäß 4 befüllt. Dazu wird das Fluid vom Ölversorgungsanschluss P über das Sieb 20 und ein bandförmiges Pumpenrückschlagventil 39 entlang einem vierten Absatz 40, durch

– Querbohrungen 41 und
– einen zentralen Kanal 42

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Beim Befüllen der dem zweiten Arbeitsanschluss A zugeordneten Druckkammern ist deren Bedarf an Fluid unter bestimmten Randbedingungen größer als von der Ölpumpe an Volumenstrom nachgefördert werden kann. Dieses Problem löst die der Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten zugeordnete radiale Rückschlagventil-Zufuhrbohrung 18, welche von einem bandförmigen Rückschlagventil 43 verschlossen ist, das für radial von außen kommende Überdrücke öffnet. Hingegen werden radial von innen kommende Überdrücke gesperrt. In gleicher Weise arbeitet das Pumpenrückschlagventil 39. Somit stellt immer dann, wenn die Nockenwelle in die zu verstellende Drehrichtung voreilt, die Ölpumpe gemeinsam mit den der anderen Drehrichtung zugeordneten Druckkammern den erhöhnten Bedarf an Fluid zur Verfügung. Ist die Nockenwelle jedoch infolge der Gaswechselventilfederkräfte bestrebt, in die „falsche” Drehrichtung zu drehen, so werden die daraus resultierenden Volumenströme gesperrt.
Eine axial innerhalb der Buchse 22 zwischen dem Ölversorgungsanschluss P und der radialen Rückschlagventil-Zufuhrbohrung 18 für den FastPhaser angeordneter radial nach innen gerichteter ringförmiger erster Innensteg 44 hat lediglich die Funktion, das Rückschlagventil 43 und das Pumpenrückschlagventil 39 gegen eine axiale Verschiebung zu sichern.
Hingegen trennt ein innerhalb der Buchse 22 axial zwischen den ersten Bohrungen 17 und den Rückschlagevenil-Zulaufbohrungen 18 des ersten Arbeitsanschlusses B angeordneter radial nach innen gerichteter zweiter Innensteg 46 den ersten Arbeitsanschluss B von

– dem zweiten Arbeitsanschluss A und
– dem Ölversorgungsanschluss P.

Zudem trennt der Innensteg 46 den ersten Arbeitsanschluss B von den Rückschlagvenil-Zulaufbohrungen 18 des Anschlusses für die Nockenwellenwechselmomentennutzung.
Dazu bildet der zweite Innensteg 46 mit einem radial innerhalb von diesem liegenden dritten Ringsteg 47 einen Dichtspalt. Dieser dritte Ringsteg 47 liegt axial zwischen dem zweiten Ringsteg 31 und dem vierten Ringsteg 45. Der dritte Ringsteg 47 weist einen dem T-seitigen Ende zugewandte fünfte Absatz 48 auf.
5 zeigt das Zentralventil 12 mit dem Hohlkolben 23 in einer mittigen Stellung, die erreicht wird, wenn der Elektromagnet zur Hälfte ausgerückt ist. Dabei stellt sich am Zentralventil 12 eine Überschneidungssteuerung ein, bei welcher den beiden Drehrichtungen zugeordneten Druckkammern ein höherer Volumenstrom zugeführt werden kann, als zum Tank abgeführt werden kann. Dazu weisen die bezüglich der beiden benachbarten Ringstege 45, 47 voneinander abgewandten Absätze 40, 48 nur einen sehr kurzen Dichtspalt gegenüber der Buchse 22 auf. Hingegen weist der zweiten Ringsteg 31 beidseitig der radialen Bohrungen 28 zwei relativ große Dichtspalte zu der Buchse 22 auf. D. h., die Absätze 33 an dem zweiten Ringsteg 31 und ein gegenüberliegend an diesem angeordneter sechster Absatz 49 bilden relativ große Dichtspalte mit der Buchse 22. Dabei schließen diese beiden Dichtspalte die zum Tankabfluss T führende radiale Bohrung 28 relativ dicht ab. Somit ist sichergestellt, dass in der dargestellten mittigen Stellung der Rotor gegenüber dem Stator in einer bestimmten Winkelstellung festgehalten ist.
2 zeigt somit die Beaufschlagung der einen Druckkammern bei gleichzeitiger Entlastung der anderen Druckkammern zum Tank.
3 zeigt hingegen die Beaufschlagung der anderen Druckkammern bei gleichzeitiger Entlastung der einen Druckkammern zum Tank.
Gemäß 2 bis 5 weist die Buchse 22 an deren P-seitigem Ende ein Außengewinde 60 auf, dem sich ein Bund anschließt, der zu einem Werkzeugangriff 61 ausgeformt sein kann. Beispielsweise kann als Werkzeugangriff 61 ein Sechskant angeformt sein. Damit ist es möglich, das Zentralventil 12 in den Schwenkmotorversteller 59 oder in die Nockenwelle oder ein Nockenwellenendstück einzuschrauben. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Außengewinde auch am anderen Ende vorgesehen sein, um den Rotor gegen die Nockenwelle zu verspannen.
An dem gegenüber liegenden Ende ist der Aufsatz 35 vorgesehen. Dieser ist als Kunststoffspritzgussteil gefertigt. Der Aufsatz 35 weist die Ringnut 15 auf, in deren Grund Öffnungen 51 vorgesehen sind, welche mit den dem zweiten Arbeitsanschluss A zugehörigen radialen Bohrungen 14 fluchten. Somit verteilt sich das Fluid von diesen Öffnungen 51 gleichmäßig in der Ringnut 15. Diese Ringnut 15 ist axial beidseitig begrenzt von Ringstegen 52, 53. Am T-seitigen Ende ist der Aufsatz 35 zu einem zapfenfömigen Endstück 54 ausgeformt, an dem die Schraubendruckfeder 29 in besagter Weise axial abgestützt ist. Umfangsmäßig zwischen den Öffnungen 51 sind am zapfenförmigen Endstück 54 sich parallel der Zentralachse 13 erstreckende Schlitze 55 vorgesehen, die sich in der Buchse 22 als Längsnuten 56 fortführen und gemeinsam mit der Innenwand 57 des Aufsatzes 35 die Tankabflusskanäle 38 bilden. Damit sind auch diese Tankabflusskanäle 38 bzw. die Längsnuten 56 umfangsmäßig zwischen den Öffnungen 51 angeordnet.
Die Druckkammern an dem der Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten zugeordneten ersten Arbeitsanschluss B können der Verstellung nach Früh oder der Verstellung nach Spät zugeordnet sein. Je nachdem, ob der Schwenkmotorversteller auf der Nockenwelle

– für die Einlassventile oder
– für die Auslassventile

DE 10 2009 048 238.5

6 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils 112. Dabei ist ein nicht näher dargestellter Elektromagnet zur Axialverschiebung eines Hohlkolbens 123 unbestromt. Bei diesem Zentralventil 112 ist ein langer Aufsatz 135 mit einem aufgeschobenem Sieb 120 vorgesehen. Dazu erstreckt sich der Aufsatz 135 auf der Buchse 122 bis hin zum Sieb 120. Dieses Sieb 120 ist axial zwischen einem Absatz 58 der Buchse 122 und der endseitigen Stirnfläche 62 gegen Axialverschiebung gesichert. Das Sieb 120 ist vor dem Aufpressen des Aufsatzes 135 axial aufgeschoben, was montagegünstig ist. Der Verschlusskörper 136 ist im Gegensatz zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel in den Hohlkolben 123 eingeschraubt. Der Verschlusskörper 136 weist dabei einen Bund 63 auf, der am stirnseitigen Ende des Hohlkolbens 123 zum Anschlag kommt.
Die Bohrungen 117 und die Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 118 sind fluchtend zu Bohrungen 64, 65 im langen Aufsatz 135 ausgerichtet. Dabei kann diese fluchtende Ausrichtung bei der Montage erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Bohrungen 64, 65 erst nach der Montage zu bohren.
Der Aufsatz 135 weist drei Ringstege 75, 76, 77 auf, die axial zueinander beabstandet sind. Diese Ringstege 75, 76, 77 trennen die Anschlüsse voneinander. Diese Anschlüsse sind in axial aufeinander folgender Reihenfolge:

– der Versorgungsanschluss P,
– der erste Arbeitsanschluss B mit dessen Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 118 und Bohrungen 117,
– der zweite Arbeitsanschluss A und
– der Tankabfluss T.

Dadurch, dass die drei Ringstege sämtlich an einem Bauteil – nämlich dem Aufsatz 135 – angeordnet sind, werden Koaxialiätsfehler vermindert, wie diese ansonsten bei unterschiedlichen Bauteilen auftreten könnten.
7 zeigt das Zentralventil 112 gemäß 6 in einem Querschnitt. Dabei wird deutlich, dass die Tankabflusskanäle 138 im Gegensatz zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel in sich geschlossen sind. D. h., die Wandungen der Tankabflusskanäle 138 werden ausschließlich von dem Aufsatz gebildet, so dass die Buchse 122 keine Wandung der Tankabflusskanäle 138 bildet. Die Buchse 122 ist dabei radial zwischen der inneren Wandung 66 und dem Hohlkolben 123 angeordnet.
Ansonsten ist das Zentralventil 112 analog dem Zentralventil 12 des vorangegangenen Ausführungsbeispiels ausgestaltet. Deutlich ist zu sehen, dass die zum zweiten Arbeitsanschluss A führenden radialen Bohrungen 114 im Winkel umfangsmäßig zwischen den Tankabflusskanälen 138 angeordnet sind.
8 zeigt in einem dritten Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils 212. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen hat der Aufsatz 235 keine integrierte Federtellerfunktion. Die Schraubendruckfeder 229 ist stattdessen axial an einer Scheibe 68 abgestützt, welche in die Buchse 222 eingepresst ist. Somit braucht der Aufsatz 235 im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen keinen Boden und ist hülsenförmig ausgeführt.
Die radialen Bohrungen 214 des zweiten Arbeitsanschlusses A können nach der Montage des Aufsatzes 235 durch diesen Aufsatz 235 und die Buchse 222 komplett gebohrt werden, wodurch ein gerichtetes Aufpressen des Aufsatzes entfallen kann. Es ist ferner möglich, die Buchse vor der Montage zu bohren und den Aufsatz nach der Montage zu bohren.
Auch wenn bei diesem Ausführungsbeispiel das Außengewinde 260 im Bereich des schraubenkopfförmigen Werkzeugangriffes 61 vorgesehen ist, so wäre es hier besonders einfach möglich, ein Außengewinde am nockenwellenseitigen Ventilende 67 vorzusehen. Ein solches zeichnerisch nicht dargestelltes Außengewinde erlaubt es, den Rotor gegen die Nockenwelle zu verspannen.
Der Aufsatz 235 hat eine einfache Geometrie als Drehteil und kann beispielsweise spanabhebend aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein.
9 zeigt das Zentralventil gemäß 8 in einem Querschnitt.
10 zeigt in einem vierten Ausführungsbeispiel ein Längsschnitt eines Zentralventils 312, bei welchem Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 318 an dem von einem Schraubenkopf 361 entfernten Ende des Zentralventils 312 liegt. In dieser 10 ist das Zentralventil 312 in dem beim Elektromagneten unbestromten Zustand dargestellt. Das Zentralventil 312 weist einen Aufsatz 335 auf, der grundsätzlich dem Aufsatz 35 des ersten Ausführungsbeispiels relativ ähnlich ist. Jedoch sind innerhalb des Aufsatzes 335, axial zueinander beabstandet die Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 318 und die regulären Bohrungen 317 des ersten Arbeitsanschlusses B vorgesehen. Dazu weist der Aufsatz 335 eine gemeinsame Ringnut 316 auf. Der Hohlkolben 323 befindet sich in 10 in einer Stellung, in der die Schraubendruckfeder 329 diesen bis zum Axialanschlag 334 drückt. Der Hydraulikdruck vom Versorgungsanschluss P wird auf den ersten Arbeitsanschluss B geführt und ein Rückschlagventil 343 verschließt die Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 318. Der zweite Arbeitsanschluss A ist mittels zwei Ringstegen 69, 70 gegen die Ringräume 71, 72 innerhalb des Versorgungsanschlusses P und des ersten Arbeitsanschlusses B gesperrt. Der zweite Arbeitsanschluss A ist jedoch über einen analog 3 entlang dem Aufsatz 335 geführten Tankabflusskanal 338 gegen den Tankabfluss T entlastet. Demzufolge wird der Tankabflusskanal 338 am ersten Arbeitsanschluss B und an den Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 318 vorbei geführt.
11 das Zentralventil aus 10, wobei Elektromagnet voll bestromt ist, so dass der Hohlkolben 323 maximal gegen die Schraubendruckfeder 329 verschoben ist. Dabei ist die Schraubendruckfeder jedoch weder auf Federwindungsanschlag verschoben noch läuft der Hohlkolben 223 gegen einen Anschlag. Die Begrenzung erfolgt hingegen durch den Maximalhub des Elektromagneten bzw. Stellgliedes, welches eine Stößelstange 24 analog 3 betätigt. In dieser Stellung gemäß 11 wird der hydraulische Druck unmittelbar vom Versorgungsanschluss P zum zweiten Arbeitsanschluss A geleitet. Die regulären Bohrungen 317 des ersten Arbeitsanschlusses B sind von den gesagten beiden Ringstegen 69, 70 gegen den Ringraum 71 innerhalb des Versorgungsanschlusses P und einen Ringraum 73 innerhalb der Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 318 gesperrt. Der erste Arbeitsanschluss B ist jedoch über den analog 3 entlang dem Aufsatz 335 geführten Tankabflusskanal 338 gegen den Tankabfluss T entlastet.
12 zeigt das Zentralventil 312, wobei sich der Hohlkolben 223 in einer Zwischenstellung zwischen den Stellungen gemäß 10 und 11 befindet. D. h. der Elektromagnet ist teilbestromt. Dabei ist ersichtlich, dass die beiden Ringstege 69, 70 zulaufseitig – d. h. vom Versorgungsanschluss P – eine geringere Überdeckung mit der Buchse 322 aufweisen, als ablaufseitig zum Tankablaufkanal 338. Dieser Zusammenhang wird näher in der EP 1 331 367 A2 erläutert.
13 zeigt das Zentralventil gemäß 10 bis 12 in einem Querschnitt.
14 zeigt in einem fünften Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt eines Zentralventils 412, bei welchem für beide Arbeitsanschlüsse A, B bzw. beide Drehrichtungen jeweils eine Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen 418, 74 vorgesehen ist. Analog den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist ein Sieb 420 am Versorgungsanschluss P vorgesehen. Der Aufsatz 435 ist grundsätzlich ähnlich dem Aufsatz gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel 10 bis 13 ausgeführt.
15 zeigt das Zentralventil gemäß 14 in einem Querschnitt.
Es ist auch möglich, die Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten beiden Drehrichtungen zuzuordnen, indem beiden Arbeitsanschlüssen A, B zusätzliche Bohrungen zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten zugeordnet werden.
Das Zentralventil kann insbesondere in den Stator eingeschraubt sein. Es ist jedoch auch möglich, das Zentralventil in den Rotor einzuschrauben. Anstelle der gezeigten Schraubenform kann das Zentralventil auch mit einem Gewindezapfen ausgeführt sein, auf den eine Mutter aufgeschraubt ist. Zudem ist es möglich, das Zentralventil in die Nockenwelle selbst oder ein Nockenwellenendstück einzuschrauben. Das Außengewinde muss nicht am P-seitigem Ende vorgesehen sein. Es ist auch eine andere axiale Position möglich. Eine solche andere axiale Position ist insbesondere dann sinnvoll, wenn mit dem Zentralventil der Rotor gegen die Nockenwelle verspannt werden soll.
Die Schlitze im Aufsatz müssen nicht parallel zur Zentralachse ausgerichtet sein. Die Schlitze können im Aufsatz und/oder in der Buchse eingearbeitet sein.
Der Hohlkolben muss nicht mit Ringstegen ausgeführt sein. Es ist auch möglich, den Hohlkolben nur mit radialen Bohrungen auszuführen. In dem Fall werden dann die Absätze von den Kanten der Bohrungen gebildet. Es muss auch nicht notwendig sein, diese Öffnungen im Hohlkolben zu bohren. Ist der Hohlkolben beispielsweise als Spritzgussteil aus Kunststoff oder als MIM-Bauteil im Metal-injection-molding gefertigt, so können die Öffnungen auch in diesem Spritzgussprozeß gefertigt sein.
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist für beide Arbeitsanschlüsse eine Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten vorgesehen.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist die Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente axial zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen A, B angeordnet.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Antriebsrad
3: Statorgrundkörper
4: Stege
5: Zwischenräume
6: Flügel
7: Rotornabe
8: Rotor
9: Druckkammer
10: Druckkammer
11: radiale Bohrungen
12: Zentralventil
13: Zentralachse
14: radiale Bohrungen
15: Ringnut
16: Ringnut
17: Bohrungen
18: Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen
19: Ringnut
20: Sieb
21: Bohrungen
22: Buchse
23: Hohlkolben
24: Stößelstange
25: Elektromagnet
26: Ende
27: Querbohrungen
28: radiale Bohrung
29: Schraubendruckfeder
30: erster Ringsteg
31: zweiter Ringsteg
32: erster Absatz
33: zweiter Absatz
34: Axialanschlag
35: Aufsatz
36: Verschlusskörper
37: dritter Absatz
38: Tankabflusskanäle
39: Pumpenrückschlagventil
40: vierter Absatz
41: Querbohrungen
42: zentraler Kanal
43: Rückschlagventil
44: erster Innensteg
45: vierter Ringsteg
46: zweiter Innensteg
47: dritter Ringsteg
48: fünfter Absatz
49: sechster Absatz
50: Ringnut
51: Öffnungen
52: Ringsteg
53: Ringsteg
54: zapfenförmiges Endstück
55: Schlitze
56: Längsnuten
57: Innenwand
58: Absatz
59: Schwenkmotorversteller
60: Außengewinde
61: Werkzeugangriff
62: Stirnfläche
63: Bund
64: Bohrungen
65: Bohrungen
66: Innere Wandung
67: nockenwellenseitiges Ventilende
68: Scheibe
69: Ringsteg
70: Ringsteg
71: Ringraum
72: Ringraum
73: Ringraum
74: Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen
75: erster Ringsteg
76: zweiter Ringsteg
77: dritter Ringsteg
112: Zentralventil
114: radiale Bohrungen
117: Bohrungen
118: Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen
120: Sieb
122: Buchse
123: Hohlkolben
135: Aufsatz
136: Verschlusskörper
138: Tankabflusskanäle
212: Zentralventil
214: radiale Bohrungen
222: Buchse
229: Schraubendruckfeder
235: Aufsatz
260: Außengewinde
312: Zentralventil
317: Bohrungen
318: Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen
323: Hohlkolben
329: Schraubendruckfeder
334: Axialanschlag
335: Aufsatz
338: Tankabflusskanäle
343: Rückschlagventil
361: Schraubenkopf
412: Zentralventil
418: Rückschlagventil-Zufuhrbohrungen
420: Sieb
435: Aufsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005041393 A1 [0002]
DE 102005052481 A1 [0003]
DE 10322394 A1 [0004]
DE 102009048238 [0054]
EP 1331367 A2 [0068]

Claims

Zentralventil (12) für einen Schwenkmotorversteller (59), bei welchem ein Hohlkolben (23) innerhalb einer Buchse (22) geführt ist, die axial aufeinander folgend einen radialen Ölversorgungsanschluss (P), einen ersten radialen Arbeitsanschluss (B) und einen zweiten radialen Arbeitsanschluss (A) aufweist, wobei diesen beiden entgegen gesetzten Drehrichtungen des Schwenkmotorverstellers (59) zugeordneten Arbeitsanschlüssen (B, A) ein Tankabfluss (T) folgt, der ausschließlich an dem einen Ende des Zentralventils (12) angeordnet ist, wobei die Buchse (22) umfangsmäßig versetzt zu dem zweiten Arbeitsanschluss (A) einen zum Tankabfluss (T) führenden Tankabflusskanal (38) aufweist, – der das Fluid vom ersten Arbeitsanschluss (B) an dem zweiten Arbeitsanschluss (A) vorbei abführt, wenn dieser vom Ölversorgungsanschluss (P) mit Fluid versorgt wird und – der das Fluid vom zweiten Arbeitsanschluss (A) direkt abführt, wenn der erste Arbeitsanschluss (B) vom Ölversorgungsanschluss (P) mit Fluid versorgt wird, wobei der Tankabflusskanal (38) von einem Aufsatz (35) begrenzt wird, in welchem die Buchse (22) eingesteckt ist.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tankabflusskanal (38) von der Buchse (22) gemeinsam mit dem Aufsatz (35) gebildet wird, in welchen die Buchse (22) eingesteckt ist.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsanschluss (B) mit Fluid vom Ölversorgungsanschluss (P) über einen hydraulischen Strom versorgbar ist, der radial zwischen dem Hohlkolben (23) und der Buchse (22) verläuft, wohingegen der zweite Arbeitsanschluss (A) mit Fluid vom Ölversorgungsanschluss (P) über einen hydraulischen Strom versorgbar ist, der innerhalb des Hohlkolbens (23) verläuft.
Zentralventil (12) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Arbeitsanschluss (B) eine Öffnung (Bohrung 17) in der Buchse (22) vorgesehen ist, wobei zwischen dieser Öffnung (Bohrung 17) und dem Ölversorgungsanschluss (P) eine Öffnung (Bohrung 18) zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten vorgesehen ist.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (Bohrung 18) zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten in den selben ersten Arbeitsanschluss (B) führt, wie die axial benachbarte Öffnung (Bohrung 17) zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Buchse (22) innenseitig der beiden axial benachbarten Öffnungen (Bohrungen 17, 18) des ersten Arbeitsanschlusses (B) ein radial nach innen ragender Innensteg (46) vorgesehen ist, der gemeinsam mit einem Ringsteg (47) einen Dichtspalt bilden kann, der den Fluidaustausch zwischen den beiden axial benachbarten Öffnungen (Bohrungen 17, 18) sperrt, wenn ein Fluidstrom vom Ölversorgungsanschluss (P) zum zweiten Arbeitsanschluss (A) und ein getrennter Fluidstrom von der Öffnung (Bohrung 17) des ersten Arbeitsanschlusses (B) zum Tankabfluss (T) geleitet wird, so dass von der Öffnung (Bohrung 18) zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente Fluid in den erstgenannten Fluidstrom eingeleitet wird.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Buchse (22) innenseitig der Öffnung (Bohrung 21) des Ölversorgungsanschlusses (P) und der dieser Öffnung (Bohrung 21) axial benachbarten Öffnung (Bohrung 18) zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente Rückschlagventile (39, 43) eingesetzt sind.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile (39, 43) bandförmig sind und axial voneinander mittels eines radial innerhalb der Buchse (22) radial nach innen ragenden Innensteges (4) getrennt sind.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schraubendruckfeder axial einerseits am Aufsatz (35) und andererseits am Hohlkolben (23) abgestützt ist.
Zentralventil (12) nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (29) gegenüber einem Verschlusskörper (36) abgestützt ist, welcher in den Hohlkolben (23) eingesetzt ist.
Zentralventil (12) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Tankabfluss (T) gegenüber liegenden Ende ein Außengewinde in die Buchse (22) geschnitten ist.
Zentralventil (12) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ende mit dem Tankabfluss (T) ein Außengewinde vorgesehen ist, mit welchem der Rotor gegen die Nockenwelle verspannt ist.
Zentralventil (12) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für beide Arbeitsanschlüsse (A, B) jeweils zumindest eine Rückschlagventil-Zufuhrbohrung (74, 418) zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten vorgesehen ist.
Zentralventil (12) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (135) mehrere axial zueinander beabstandete Ringstege (75, 76, 77) aufweist, welche den Versorgungsanschluss (P), die beiden Arbeitsanschlüsse (A, B) und den Tankabfluss (T) voneinander trennen.