DE102011004539A1 - Camshaft phaser with improved locking device - Google Patents
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Abstract
Phasensteller zur Verstellung der Drehwinkelposition einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, der Phasensteller umfassend: (a) einen von der Kurbelwelle drehantreibbaren Stator (3), (b) einen vom Stator (3) drehantreibbaren und zum Drehantreiben der Nockenwelle (1) mit dieser koppelbaren Rotor (7), (c) eine Frühstellkammer (8) zur Erzeugung eines auf den Rotor (7) relativ zum Stator (3) in Richtung Voreilung wirkenden Drehmoments und eine Spätstellkammer (9) zur Erzeugung eines auf den Rotor (7) relativ zum Stator (3) in Richtung Nacheilung wirkenden Drehmoments, die zur Erzeugung des jeweiligen Drehmoments mit einem Druckfluid beaufschlagbar sind, um die Drehwinkelposition des Rotors (7) relativ zum Stator (3) verstellen zu können, (d) einen Verriegelungspin (60; 70), der an einem aus Stator (3) und Rotor (7) in eine Ver- und Entriegelungsrichtung (± L) in und aus einem Verriegelungseingriff (L) hin und her beweglich abgestützt und durch Beaufschlagung mit dem Druckfluid gegen Federkraft aus dem Verriegelungseingriff bewegbar ist, (e) und eine von dem anderen aus Stator (3) und Rotor (7) gebildete Aufnahme (80; 90), in die der Verriegelungspin (60; 70) im Verriegelungseingriff mit einem bis zu einem freien Ende des Verriegelungspins (60; 70) reichenden vorderen Pinabschnitt (61; 71) und einem vom freien Ende entfernten hinteren Pinabschnitt (62; 72) eingreift und dadurch den Rotor (7) gegen ein Verdrehen relativ zum Stator (3) blockiert, (f) wobei der hintere Pinabschnitt (62; 72) eine im Verriegelungseingriff in die Aufnahme (80; 90) eingreifende, bis zu einem Öffnungsrand (83; 93) der Aufnahme (80; 90) gemessene Länge (L62:L72) aufweist, die höchstens doppelt so groß wie die Länge (L61; L71) des vorderen Pinabschnitts (71) ist, und die Aufnahme (80; 90) mit jeweils korrespondierender Länge einen im Verriegelungseingriff mit dem vorderen Pinabschnitt (61; 71) überlappenden unteren Aufnahmeabschnitt (81; 91) und einen im Verriegelungseingriff mit dem hinteren Pinabschnitt (62; 72) überlappenden, den Öffnungsrand (83; 93) aufweisenden oberen Aufnahmeabschnitt (82; 92) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass (g) entweder der vordere Pinabschnitt (61) an einem äußeren Umfang zur Ver- und Entriegelungsrichtung (± L) eine Neigung (α) aufweist, die über die gesamte Länge (L61) des vorderen Pinabschnitts (61) so groß ist, dass der Rotor (7) nur durch den Eingriff des vorderen Pinabschnitts (61) nicht blockierbar ist, und der Eingriff des hinteren Pinabschnitts (62) die Blockierung bewirkt, (h) oder der obere Aufnahmeabschnitt (92) an einem inneren Umfang zur Ver- und Entriegelungsrichtung (± L) eine Neigung (β) aufweist, die über die gesamte Länge (L72) des oberen Aufnahmeabschnitts (92) so groß ist, dass der Rotor (7) nur durch Eingriff des vorderen Pinabschnitts (71) in den oberen Aufnahmeabschnitt (92) nicht blockierbar ist, und der Eingriff des vorderen Pinabschnitts (71) in den unteren Aufnahmeabschnitt (91) die Blockierung bewirkt.Phase adjuster for adjusting the angle of rotation position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine, the phase adjuster comprising: (a) a stator (3) which can be rotatably driven by the crankshaft, (b) a stator (3) which can be rotatably driven by the stator (3) and which also rotates the camshaft (1) this couplable rotor (7), (c) an advance chamber (8) for generating a torque acting on the rotor (7) relative to the stator (3) in the direction of advance and a retarding chamber (9) for generating a torque on the rotor (7) torque acting relative to the stator (3) in the direction of lag, which can be acted upon with a pressure fluid to generate the respective torque in order to be able to adjust the rotational angle position of the rotor (7) relative to the stator (3), (d) a locking pin (60; 70), which is supported on one of the stator (3) and rotor (7) in a locking and unlocking direction (± L) in and out of a locking engagement (L) and can be moved back and forth by being acted upon is movable with the pressure fluid against spring force from the locking engagement, (e) and a receptacle (80) formed by the other of the stator (3) and rotor (7); 90), into which the locking pin (60; 70) engages in locking engagement with a front pin section (61; 71) extending to a free end of the locking pin (60; 70) and a rear pin section (62; 72) remote from the free end and thereby blocking the rotor (7) against rotation relative to the stator (3), (f) wherein the rear pin section (62; 72) engages in the receptacle (80; 90) in locking engagement up to an opening edge (83; 93) of the receptacle (80; 90) has a measured length (L62: L72) which is at most twice as large as the length (L61; L71) of the front pin section (71), and the receptacle (80; 90) each with a corresponding Length a lower receiving portion (81; 91) overlapping in locking engagement with the front pin portion (61; 71) and an upper receiving portion (82; 92) having the opening edge (83; 93) overlapping in locking engagement with the rear pin portion (62; 72) ), thereby marked eichnet that (g) either the front pin section (61) on an outer circumference to the locking and unlocking direction (± L) has an inclination (α) which is so great over the entire length (L61) of the front pin section (61) that the rotor (7) cannot be blocked only by the engagement of the front pin section (61), and the engagement of the rear pin section (62) causes the blocking, (h) or the upper receiving section (92) on an inner circumference for ver - and unlocking direction (± L) has an inclination (β) which is so great over the entire length (L72) of the upper receiving section (92) that the rotor (7) only by engaging the front pin section (71) in the upper Receiving portion (92) cannot be blocked, and the engagement of the front pin portion (71) in the lower receiving portion (91) causes the blocking.
Description
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellen-Phasensteller zur Verstellung der Drehwinkelposition einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und spezieller eine Verbesserung bezüglich einer Verriegelung und Entriegelung des Phasenstellers.The invention relates to a camshaft phaser for adjusting the rotational angular position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine, and more particularly to an improvement with respect to a locking and unlocking of the phaser.
Zur Erhöhung von Leistung und Drehmoment, aber auch zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasschadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren für Straßenfahrzeuge haben Nockenwellen-Phasensteller zur Variation der Einlass- und auch Auslasssteuerzeiten Verbreitung gefunden. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit, aber auch im Hinblick auf eine günstige Kosten-Nutzen-Relation haben sich hydraulische, durch das Schmieröl für die Brennkraftmaschine betätigte Phasensteller nach dem Prinzip des hydraulischen Schwenkmotors bewährt. Verschärfte Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission erfordern hohe Stellgeschwindigkeiten. Zur Steigerung der Stellgeschwindigkeit, insbesondere bei niedrigem Schmieröldruck und niedriger Öltemperatur und entsprechend hoher Viskosität, sieht die
Die hydraulischen Phasensteller können beim Stillstand der Brennkraftmaschine leer laufen. Beim Starten der Brennkraftmaschine kann die mit dem Phasensteller zu verstellende Nockenwelle undefinierte Winkelpositionen einnehmen, bis der Phasensteller wieder vollständig befüllt ist. Hierdurch verschlechtern sich das Startverhalten und die Abgasschadstoffemissionen der Brennkraftmaschine. Zudem führt das ungleichförmige Drehmoment der Nockenwelle bei entleertem Phasensteller zu schlagenden Geräuschen. Zur Vermeidung dieser Effekte werden Nockenwellen-Phasensteller mit Verriegelungseinrichtungen versehen, die gewährleisten, dass die Nockenwelle beim Start der Brennkraftmaschine eine definierte Position in Relation zur Kurbelwelle einnimmt. Praktisch wird die Verriegelung durch einen beispielsweise im Rotor integrierten federbelasteten Verriegelungspin realisiert, der in eine Aufnahme des Stators eintaucht, also einriegelt, und gegen die Federkraft einer Verriegelungsfeder durch Beaufschlagung mit dem Druckfluid des Phasenstellers entriegelt wird. Ein Lösen der Verriegelung und eine dann mögliche Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle sind erst möglich, wenn sich ein für die Verstellung der Nockenwelle ausreichender Druck im Druckfluidsystem aufgebaut hat. Insbesondere eine Auslegung der Verriegelungseinrichtung für eine Verriegelung der Nockenwelle in der ”früh”-Winkelposition bereitet in der Praxis häufig Schwierigkeiten, da sich bei der Entriegelung das Schleppmoment der Nockenwelle und das Verstellmoment des Verstellers zur Verstellung der Nockenwelle in Richtung ”spät” addieren und diese Drehmomente Verkantungskräfte auf den Verriegelungspin verursachen, wodurch die Entriegelung erschwert wird. Bei der Auslegung und Abstimmung der Verriegelungseinrichtung besteht daher ein Zielkonflikt bezüglich einer sicheren Entriegelung bereits bei sehr niedrigen Fluiddrücken und Nockenwellendrehzahlen einerseits und einer sicheren Verriegelung auch unter ungünstigen Randbedingungen wie etwa beim Kaltstart der Brennkraftmaschine bei leergelaufenem Phasensteller andererseits, insbesondere dann, wenn beim Abstellen der Brennkraftmaschine die Verriegelungsposition nicht angefahren wurde.The hydraulic phaser can run empty at standstill of the engine. When the internal combustion engine is started, the camshaft to be adjusted with the phaser can assume undefined angular positions until the phaser is completely filled again. As a result, the starting behavior and the exhaust gas pollutant emissions of the internal combustion engine deteriorate. In addition, the non-uniform torque of the camshaft with deflated phaser leads to beating noise. To avoid these effects camshaft phasers are provided with locking devices, which ensure that the camshaft occupies a defined position in relation to the crankshaft at the start of the internal combustion engine. Practically, the locking is realized by an example integrated in the rotor spring-loaded locking pin, which dips into a receptacle of the stator, so locks, and is unlocked against the spring force of a locking spring by acting on the pressurized fluid of the phaser. A release of the lock and then possible adjustment of the phase position of the camshaft are only possible when a sufficient pressure for the adjustment of the camshaft has built up in the pressure fluid system. In particular, an interpretation of the locking device for locking the camshaft in the "early" angular position is often difficult in practice, since in the unlocking the drag torque of the camshaft and the adjusting torque of the adjuster for adjusting the camshaft in the direction of "late" add and this Torque cause jamming forces on the locking pin, whereby the unlocking is difficult. In the design and vote of the locking device therefore there is a conflict of objectives with respect to a secure unlocking even at very low fluid pressures and camshaft speeds on the one hand and a secure lock even under unfavorable conditions such as the cold start of the engine at idle phase plate on the other hand, especially when turning off the engine the locking position was not approached.
Aus der
Bei einem aus der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Nockenwellen-Phasensteller mit einer Verriegelungseinrichtung zu schaffen, die den Phasensteller in Startphasen einer Brennkraftmaschine sicher verriegelt, aber ein Entriegeln auch bei niedrigen Drücken eines den Phasensteller beaufschlagenden Druckfluids, wie sie etwa im Leerlauf der betriebswarmen Brennkraftmaschine auftreten, mit größerer Sicherheit gewährleistet, so dass auch die Gefahr reduziert wird, dass sie im falschen Moment verriegelt, wenn der Rotor des Phasenstellers beispielsweise aus der verriegelbaren Drehwinkelposition verstellt werden soll. It is an object of the invention to provide a camshaft phaser with a locking device which securely locks the phaser in start phases of an internal combustion engine, but unlocking even at low pressures of a pressure fluid acting on the phaser, such as occur during idling of the warm engine, ensured with greater security, so that the risk is reduced that it locks at the wrong moment, if the rotor of the phaser is to be adjusted, for example, from the lockable rotational angle position.
Die Erfindung geht von einem Nockenwellen-Phasensteller zur Verstellung der Drehwinkelposition einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine aus, der einen von der Kurbelwelle in vorzugsweise fester Drehzahlbeziehung drehantreibbaren Stator und einen vom Stator drehantreibbaren und zum Drehantreiben der Nockenwelle mit dieser koppelbaren Rotor umfasst. Im montierten Zustand wird der Stator von der Kurbelwelle drehangetrieben und treibt auf den Rotor ab, der wiederum mit der Nockenwelle gekoppelt ist und dadurch die Nockenwelle drehantreibt. Der Stator kann insbesondere mit einem Antriebsrad eines Zugmitteltriebs, beispielsweise Ketten- oder Zahnriementriebs, oder eines Zahnradtriebs, drehmomentfest verbunden sein, wobei das Antriebsrad vorzugsweise ein fester Bestandteil des Stators ist. Der Rotor ist im montierten Zustand drehmomentübertragend, vorzugsweise drehfest, mit der Nockenwelle verbunden, also für solch eine Montage eingerichtet.The invention is based on a camshaft phaser for adjusting the rotational angular position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine comprising a rotatably driven by the crankshaft in preferably fixed speed relationship stator and a rotatably driven by the stator and rotatably driving the camshaft with this coupled rotor. When assembled, the stator is rotationally driven by the crankshaft and drives on the rotor, which in turn is coupled to the camshaft and thereby rotatably drives the camshaft. The stator may in particular be connected torque-tightly to a drive wheel of a traction drive, for example a chain drive or a toothed belt drive, or a gear drive, the drive wheel preferably being an integral part of the stator. The rotor is in the assembled state torque transmitting, preferably non-rotatably connected to the camshaft, so set up for such a mounting.
Der Nockenwellen-Phasensteller weist wenigstens eine Frühstellkammer zur Erzeugung eines auf den Rotor relativ zum Stator in Richtung Voreilung wirkenden Drehmoments und wenigstens eine Spätstellkammer zur Erzeugung eines auf den Rotor in die Gegendrehrichtung relativ zum Stator in Richtung Nacheilung wirkenden Drehmoments auf. Vorzugsweise umfasst der Phasensteller mehrere Frühstellkammern und mehrere Spätstellkammern, um die zur Erzeugung des jeweiligen Drehmoments erforderliche Kraft um die Drehachse des Rotors gleichmäßig und auf eine größere Druckfläche zu verteilen. Für die Verstellung der Drehwinkelposition des Rotors in Richtung Frühstellung bzw. Voreilung ist die wenigstens eine Frühstellkammer oder sind die bevorzugt mehreren Frühstellkammern gemeinsam mit dem Druckfluid beaufschlagbar und die wenigstens eine Spätstellkammer oder die bevorzugt mehreren Spätstellkammern in Bezug auf den Druck entlastbar. Das Umgekehrte gilt für eine Verstellung des Rotors in Richtung Spätstellung bzw. Nacheilung. In bevorzugten Ausführungen sind die Früh- und Spätstellkammer(n) mittels einer Regelungseinrichtung auch derart wechselseitig mit dem Druckfluid beaufschlagbar, dass der Rotor nicht nur in einer der beiden oder in den beiden Endpositionen, der Frühstellung oder der Spätstellung, sondern auch in einer Drehwinkelzwischenposition, von beiden Endpositionen beabstandet, geregelt eingestellt werden kann.The camshaft phaser has at least one early setting chamber for generating a torque acting on the rotor in the direction of advance relative to the stator and at least one late setting chamber for generating a torque acting on the rotor in the reverse direction of rotation relative to the stator in the direction of lag. Preferably, the phaser comprises a plurality of Frühstellkammern and a plurality of Spätstellkammern to distribute the force required to generate the respective torque about the axis of rotation of the rotor uniformly and on a larger pressure surface. For the adjustment of the rotational angular position of the rotor in the direction of advance position or advance, the at least one early setting chamber or the preferably a plurality of Frühstellkammern be acted upon together with the pressurized fluid and the at least one Spätstellkammer or preferably several Spätstellkammern relieved in relation to the pressure. The reverse applies to an adjustment of the rotor in the direction of late or lag. In preferred embodiments, the early and late setting chamber (s) by means of a control device so mutually acted upon by the pressurized fluid that the rotor not only in one of the two or in the two end positions, the early position or the late position, but also in a rotational angle intermediate position, spaced from both end positions, can be adjusted regulated.
Das Druckfluid kann in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kurbelwelle gefördert werden, so dass sein Druck mit der Drehzahl der Kurbelwelle steigt. Die Abhängigkeit kann beispielsweise derart sein, dass der Druck des Druckfluids der Drehzahl quasi ständig folgt, im Extremfall kontinuierlich, die Abhängigkeit kann aber auch so gestaltet sein, dass der Druck des Druckfluids bei steigender Drehzahl der Kurbelwelle nur in diskreten Schritten, in Stufen, gegebenenfalls auch nur in einer einzigen Stufe steigt. Das Druckfluid wird in bevorzugten Ausführungen mittels einer Verdrängerpumpe gefördert, die von der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben wird. Der Phasensteller ist für die Zuführung des Druckfluids zu den Stellkammern an eine Hochdruckseite eines Druckfluidsystems und für die Abführung des Druckfluids aus den Stellkammern an eine Niederdruckseite des Druckfluidsystems anschließbar.The pressurized fluid may be delivered in response to the rotational speed of the crankshaft so that its pressure increases with the speed of the crankshaft. The dependence can for example be such that the pressure of the pressure fluid quasi constantly follows the speed, in the extreme case continuously, but the dependence can also be designed so that the pressure of the pressure fluid with increasing speed of the crankshaft only in discrete steps, in stages, if necessary even in a single step rises. The pressurized fluid is conveyed in preferred embodiments by means of a positive displacement pump, which is driven by the internal combustion engine in dependence on the rotational speed of the crankshaft. The phase adjuster can be connected to a low-pressure side of the pressurized fluid system for supplying the pressurized fluid to the actuation chambers to a high-pressure side of a pressurized fluid system and for discharging the pressurized fluid out of the actuation chambers.
Bei dem Druckfluid kann es sich insbesondere um ein der Schmierung der Brennkraftmaschine dienendes Schmieröl handeln. Die Vorrichtung kann entsprechend in einem Schmierölversorgungssystem der Brennkraftmaschine angeordnet sein, das in diesem Fall das Druckfluidsystem bildet.The pressurized fluid may in particular be a lubricating oil serving to lubricate the internal combustion engine. The device may accordingly be arranged in a lubricating oil supply system of the internal combustion engine, which in this case forms the pressurized fluid system.
Der Phasensteller umfasst eine Verriegelungseinrichtung, die zwischen einem Verriegelungszustand und einem Freigabezustand wechseln kann. Im Verriegelungszustand blockiert sie den Rotor in einer bestimmten Drehwinkelposition relativ zum Stator formschlüssig. Sie ist im Verriegelungszustand mit dem Druckfluid beaufschlagbar, derart, dass sie durch Beaufschlagung mit dem Druckfluid gegen eine Federkraft in den die Verstellung der Drehwinkelposition des Rotors zulassenden Freigabezustand wechselt, wenn der Druck des Druckfluids einen Entriegelungsmindestdruck erreicht hat.The phase adjuster comprises a locking device that can switch between a locking state and a release state. In the locked state, it positively locks the rotor in a specific rotational angle position relative to the stator. It is acted upon in the locking state with the pressurized fluid, such that it changes by being exposed to the pressurized fluid against a spring force in the release position permitting the adjustment of the rotational angular position of the rotor when the pressure of the pressurized fluid has reached a minimum release pressure.
Die Verriegelungseinrichtung umfasst einen hin und her beweglichen Verriegelungspin, der gegen eine Federkraft aus einem Verriegelungseingriff und entsprechend mittels der Federkraft in den Verriegelungseingriff beweglich ist. Der Verriegelungseingriff des Pins entspricht dem Verriegelungszustand der Verriegelungseinrichtung. Zur Erzeugung der Federkraft kann eine Verriegelungsfeder, vorzugsweise eine mechanische Feder, vorgesehen sein. Der Verriegelungspin kann insbesondere am Rotor abgestützt sein und vom Rotor in eine Ver- und Entriegelungsrichtung zwischen dem Verriegelungseingriff und einer dem Freigabezustand entsprechenden Freigabeposition hin und her beweglich geführt sein. Der Verriegelungspin kann über die Verriegelungsfeder am Rotor in die Entriegelungsrichtung beweglich abgestützt sein. Grundsätzlich wäre eine Abstützung am Stator und Führung durch den Stator aber stattdessen ebenfalls möglich. Der Verriegelungspin ist in und aus dem Ver- und Entriegelungseingriff in die vorzugsweise über eine Stirnseite des Rotors oder des Stators hinausführende Verriegelungsrichtung beweglich abgestützt, bevorzugt wie gesagt am Rotor, grundsätzlich wäre aber auch eine radiale Beweglichkeit des Verriegelungspins denkbar. Besonders bevorzugt wird eine axiale Beweglichkeit.The locking means comprises a reciprocally movable locking pin which is movable against a spring force from a locking engagement and correspondingly by means of the spring force in the locking engagement. The locking engagement of the pin corresponds to the locking state of the locking device. To generate the spring force, a locking spring, preferably a mechanical spring, may be provided. The locking pin may in particular be supported on the rotor and be guided to and fro by the rotor in a locking and unlocking direction between the locking engagement and a releasing position corresponding to the release state. The locking pin can over the Locking spring on the rotor to be movably supported in the unlocking. In principle, a support on the stator and guidance through the stator but instead also possible. The locking pin is movably supported in and out of the locking and unlocking engagement in the preferably over an end side of the rotor or the stator out locking direction, preferably as stated on the rotor, but in principle would also be a radial mobility of the locking pin conceivable. Particularly preferred is an axial mobility.
Die Verriegelungseinrichtung umfasst ferner eine Aufnahme für ein Zusammenwirken mit dem Verriegelungspin. Bei Abstützung des Pins am Rotor, ist die Aufnahme drehfest mit dem Stator. Bei Abstützung des Pins am Stator, ist die Aufnahme drehfest mit dem Rotor. Die Aufnahme weist eine Öffnung auf, durch die der Verriegelungspin bei bestehendem Verriegelungseingriff mit einem Eingriffsbereich in die Aufnahme eingreift. Der Eingriffsbereich umfasst einen bis zum freien Ende des Pins erstreckten vorderen Pinabschnitt und einen vom freien Ende entfernten, zumindest durch den vorderen Pinabschnitt vom freien Ende getrennten hinteren Pinabschnitt, der sich im Verriegelungseingriff vom freien Ende des Pins aus gesehen bis wenigstens auf die Höhe des Rands der Öffnung der Aufnahme erstreckt.The locking device further comprises a receptacle for cooperation with the locking pin. With support of the pin on the rotor, the recording is rotationally fixed with the stator. When supporting the pin on the stator, the recording is rotationally fixed with the rotor. The receptacle has an opening through which the locking pin engages in existing locking engagement with an engagement portion in the receptacle. The engagement portion includes a front pin portion extended to the free end of the pin and a rear pin portion spaced from the free end by at least the front pin portion and lockingly engaged from the free end of the pin to at least the height of the rim the opening of the receptacle extends.
Die Aufnahme weist Aufnahmeabschnitte auf, die in Ver- und Entriegelungsrichtung mit den Pinabschnitten korrespondierende Längen aufweisen, nämlich einen unteren Aufnahmeabschnitt, der wenigstens so lang wie der vordere Pinabschnitt ist, und einen oberen Aufnahmeabschnitt, der sich vom Rand der Aufnahmeöffnung, dem Öffnungsrand, in Richtung auf den unteren Aufnahmeabschnitt, vorzugsweise bis zum unteren Aufnahmeabschnitt erstreckt und so lang wie der hintere Pinabschnitt ist. Im Verriegelungseingriff überlappen der vordere Pinabschnitt mit dem unteren Aufnahmeabschnitt und der hintere Pinabschnitt mit dem oberen Aufnahmeabschnitt.The receptacle has receiving portions which have in the locking and unlocking with the pin portions corresponding lengths, namely a lower receiving portion which is at least as long as the front pin portion, and an upper receiving portion extending from the edge of the receiving opening, the opening edge in Direction to the lower receiving portion, preferably extends to the lower receiving portion and as long as the rear pin portion. In the locking engagement overlap the front pin portion with the lower receiving portion and the rear pin portion with the upper receiving portion.
Nach der Erfindung wirkt im Verriegelungseingriff von Verriegelungspin und Aufnahme entweder der hintere Pinabschnitt mit dem oberen Aufnahmeabschnitt oder der vordere Pinabschnitt mit dem unteren Aufnahmeabschnitt blockierend zusammen. Der Verriegelungspin wird mit anderen Worten in der zweiten Alternative mit seinem vorderen Pinabschnitt im unteren Aufnahmeabschnitt blockiert, aber nicht im hinteren Pinabschnitt. In der bevorzugten ersten Alternative wird die Blockierung im Zusammenwirken des hinteren Pinabschnitts und oberen Aufnahmeabschnitts erzielt, während vom vorderen Pinabschnitt keine Blockierwirkung ausgeht. In der ersten Alternative weist der vordere Pinabschnitt an seinem äußeren Umfang zur Ver- und Entriegelungsrichtung eine Neigung auf, die über die gesamte Länge des vorderen Pinabschnitts so groß ist, dass der Rotor mir durch den Eingriff des vorderen Pinabschnitts nicht blockierbar ist, also der Eingriff des hinteren Pinabschnitts die Blockierung bewirkt. In der zweiten Alternative weist stattdessen der obere Aufnahmeabschnitt an einem inneren Umfang zur Ver- und Entriegelungsrichtung eine Neigung auf, die über die gesamte Länge des oberen Aufnahmeabschnitts so groß ist, dass der Rotor nur durch Eingriff des vorderen Pinabschnitts in den oberen Aufnahmeabschnitt nicht blockiert werden kann, jedoch der Eingriff des vorderen Pinabschnitts in den unteren Aufnahmeabschnitt die Blockierung bewirkt. Da Leckagen mit zunehmendem Querschnitt der Öffnung der Aufnahme schwieriger zu verhindern sind, wird einer Verjüngung des Verriegelungspins im vorderen Pinabschnitt gegenüber einer Aufweitung der Aufnahme zur Aufnahmeöffnung hin der Vorzug gegeben.According to the invention acts in the locking engagement of the locking pin and recording either the rear pin portion with the upper receiving portion or the front pin portion with the lower receiving portion blocking together. In other words, in the second alternative, the locking pin is blocked with its front pin portion in the lower receiving portion, but not in the rear pin portion. In the preferred first alternative, the blocking is achieved in cooperation of the rear pin portion and upper receiving portion, while no blocking effect emanates from the front pin portion. In the first alternative, the front pin portion has an inclination at its outer circumference to the locking and unlocking direction, which is so great over the entire length of the front pin portion that the rotor can not be locked by the engagement of the front pin portion, that is the engagement the rear pin section causes the blockage. In the second alternative, instead, the upper receiving portion has an inclination at an inner periphery to the locking and unlocking direction, which is so large over the entire length of the upper receiving portion that the rotor is not blocked only by engagement of the front pin portion in the upper receiving portion However, the engagement of the front pin portion in the lower receiving portion causes the blockage. Since leaks are more difficult to prevent with increasing cross-section of the opening of the receptacle, a taper of the locking pin in the front pin portion is given preference over a widening of the receptacle towards the receiving opening.
Der vordere Pinabschnitt ist in Ver- und Entriegelungsrichtung wenigstens halb so lang wie der hintere Pinabschnitt. Andererseits ist der hintere Pinabschnitt zweckmäßigerweise wenigstens halb so lang wie der vordere Pinabschnitt. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Länge des vorderen Pinabschnitts zur Länge des hinteren Pinabschnitts gleich 1 ± 0.5. Der vordere Pinabschnitt kann sogar länger als der hintere Pinabschnitt sein. Vorzugsweise ist jedoch der hintere Pinabschnitt länger als der vordere. Zweckmäßigerweise ist zumindest derjenige Pinabschnitt, der im Verriegelungseingriff im Zusammenwirken mit dem zugeordneten Aufnahmeabschnitt die Blockierung bewirkt, wenigstens 0.5 mm, bevorzugt wenigstens 1 mm lang. Im Verriegelungseingriff sollte zwischen denjenigen Abschnitten, die blockierend zusammenwirken, in Ver- und Entriegelungsrichtung Linienkontakt bestehen. Bevorzugt besteht ein flächiger Blockierkontakt.The front pin section is at least half as long as the rear pin section in the locking and unlocking direction. On the other hand, the rear pin portion is desirably at least half as long as the front pin portion. Preferably, the ratio of the length of the front pin portion to the length of the rear pin portion is 1 ± 0.5. The front pin portion may even be longer than the rear pin portion. Preferably, however, the rear pin portion is longer than the front. Conveniently, at least that pin portion which causes the blocking in the locking engagement in cooperation with the associated receiving portion, at least 0.5 mm, preferably at least 1 mm long. In interlocking engagement, there should be line contact between those sections which interact in a blocking manner in the direction of locking and unlocking. Preferably there is a flat blocking contact.
Die genannte Neigung, entweder des vorderen Pinabschnitts oder des oberen Aufnahmeabschnitts, ist größer als 30°, um eine Selbsthemmung von Pin und Aufnahme zu vermeiden. Vorzugsweise ist die gegen die Ver- und Entriegelungsrichtung gemessene Neigung wenigstens 45°. Die Neigung beträgt vorzugsweise weniger als 80° und noch bevorzugter höchstens 75°. Die Neigung kann insbesondere 60° ± 10° betragen. Falls der vordere Pinabschnitt sich in Richtung auf das freie Ende des Verriegelungspins verjüngt, kann der vordere Pinabschnitt zumindest in einem Umfangswirkbereich, in dem der vordere Pinabschnitt den Öffnungsrand der Aufnahme kontaktieren kann, konisch, also mit konstanter Neigung, oder mit variabler Neigung und in solchen Ausführungen vorzugsweise von außen gesehen konkav verjüngt sein. Besonders bevorzugt ist der vordere Pinabschnitt kegelstumpfförmig. In Ausführungen, in denen sich der obere Aufnahmeabschnitt in Richtung auf den unteren Aufnahmeabschnitt verjüngt bzw. sich in Richtung auf den Rand der Aufnahmeöffnung aufweitet, gilt sinngemäß das gleiche.The said inclination, either of the front pin portion or the upper receiving portion, is greater than 30 °, to avoid self-locking pin and recording. Preferably, the inclination measured against the locking and unlocking direction is at least 45 °. The inclination is preferably less than 80 ° and more preferably at most 75 °. The inclination may be in particular 60 ° ± 10 °. If the front pin portion tapers toward the free end of the locking pin, the front pin portion may be conical, ie constant pitch, or variable pitch, in at least a circumferential effective range where the front pin portion can contact the opening edge of the receptacle Embodiments preferably be concave tapered as seen from the outside. Particularly preferably, the front pin portion is frustoconical. In embodiments in which the upper receiving portion tapers in the direction of the lower receiving portion or in the direction of the edge expands the receiving opening, the same applies mutatis mutandis.
Falls im Verriegelungseingriff wie bevorzugt der hintere Pinabschnitt mit dem oberen Aufnahmeabschnitt in dem Blockierkontakt ist, kann der hintere Pinabschnitt über wenigstens einen Teil seiner Länge, vorzugsweise über seine gesamte Länge, wenigstens in einem Umfangwirkbereich, mit dem er im Verriegelungseingriff im Blockierkontakt ist, zylindrisch sein oder eine Neigung von weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 10° aufweisen. Sinngemäß das gleiche gilt in der alternativen Ausführung für den vorderen Pinabschnitt, falls nämlich der vordere Pinabschnitt im Verriegelungseingriff mit dem unteren Aufnahmeabschnitt im Blockierkontakt ist.If in locking engagement, as preferred, the rearward pin portion is in the blocking contact with the upper receiving portion, the rearward pin portion may be cylindrical over at least a portion of its length, preferably over its entire length, at least in a circumferential effective area with which it is in locking contact in locking engagement or an inclination of less than 20 °, preferably less than 10 °. Analogously, the same applies in the alternative embodiment for the front pin portion, namely, if the front pin portion is in locking engagement with the lower receiving portion in blocking contact.
Der Verriegelungspin ist in bevorzugten einfachen Ausführungen um eine in die Ver- und Entriegelungsrichtung weisende Längsachse rotationssymmetrisch. Die Aufnahme ist in bevorzugten einfachen Ausführungen in Bezug auf eine in Ver- und Entriegelungsrichtung weisende Längsachse rotationssymmetrisch. Rotationssymmetrie ist insbesondere mit Blick auf die Fertigungskosten, aber auch in Bezug auf die Abdichtproblematik günstig.The locking pin is in preferred simple embodiments about a pointing in the locking and unlocking longitudinal axis rotationally symmetric. The receptacle is rotationally symmetrical in preferred simple embodiments in relation to a longitudinal axis pointing in the direction of locking and unlocking. Rotational symmetry is particularly favorable in view of the manufacturing costs, but also in terms of Abdichtproblematik.
In bevorzugten Ausführungen ist der hintere Pinabschnitt zylindrisch oder mit einer Neigung von weniger als 20°, vorzugsweise weniger als 10° konisch und der vordere Pinabschnitt konisch mit einer gegen die Ver- und Entriegelungsrichtung gemessenen Neigung von vorzugsweise 60° ± 10°.In preferred embodiments, the rearward pin portion is cylindrical or tapered at an inclination of less than 20 °, preferably less than 10 °, and the forward pin portion is tapered with an inclination of preferably 60 ° ± 10 ° as measured against the locking and unlocking direction.
Der Verriegelungspin ist am vorderen Ende vorzugsweise abgeflacht. Er kann am vorderen Ende aber stattdessen auch ballig, nach außen gewölbt sein. In bevorzugten Ausführungen ist der vordere Pinabschnitt kegelstumpfförmig, so dass am vorderen Ende des Verriegelungspins eine plane, zur Ver- und Entriegelungsrichtung orthogonale Stirnfläche erhalten wird.The locking pin is preferably flattened at the front end. Instead, it can also be convex at the front end and arched outwards. In preferred embodiments, the front pin portion is frusto-conical, so that at the front end of the locking pin a plane, orthogonal to the locking and unlocking direction end face is obtained.
Im unteren Aufnahmeabschnitt ist an der dem Verriegelungspin im Verriegelungseingriff gegenüberliegenden Stirnfläche in einem zentralen Flächenbereich vorzugsweise eine lokale, flache Erhebung gebildet, gegen die der Verriegelungspin im Verriegelungseingriff zur Anlage gelangt, um den Verriegelungspin im Verriegelungseingriff von der besagten Stirnfläche der Aufnahme freizuhalten und einen raschen Druckaufbau zum Entriegeln zu fördern. Verjüngt sich der vordere Pinabschnitt bis zum freien Ende des Verriegelungspins wird eine Freistellung für einen raschen Druckaufbau aber auch bereits von Hause aus erhalten.In the lower receiving portion, a local, flat elevation is preferably formed on the locking pin in the opposite end face in a central surface area, against which the locking pin engages in locking engagement to keep the locking pin in locking engagement of the said end face of the recording and a rapid pressure build-up to promote unlocking. If the front pin section tapers to the free end of the locking pin, an exemption for rapid pressure build-up is also obtained from home.
Der Rotor wird im Verriegelungseingriff des Verriegelungspins relativ zum Stator vorzugsweise in einer Frühstellung fixiert. Die Verriegelungseinrichtung könnte durch entsprechende Anordnung von Verriegelungspin und. Aufnahme stattdessen aber auch dafür eingerichtet sein, den Rotor in der Spätstellung im Verriegelungseingriff zu fixieren oder aber in einer zwischen diesen beiden Extrempositionen liegenden Zwischenstellung. Die Verriegelungseinrichtung kann in noch einer Variante dafür eingerichtet sein, den Rotor in mehr als nur einer einzigen der genannten Stellungen relativ zum Stator in jeweils einem Verriegelungseingriff zu fixieren. Für das Entriegeln ist eine Beaufschlagung der Verriegelungseinrichtungdurch das Druckfluid der Frühstellkammer von Vorteil. Die Druckbeaufschlagung der Frühstellkammer entlastet die Verriegelungseinrichtung zumindest zu einem Teil vom Schleppmoment der Nockenwelle, so dass dem Entriegeln entgegenwirkende Quer- bzw. Scherkräfte im Vergleich zu einer Beaufschlagung der Verriegelungseinrichtung aus der Spätstellkammer verringert werden. Es gibt Anlass zu der Vermutung, dass die von Schleppmomentschwankungen herrührenden Druckpulsationen in der Frühstellkammer bei im Verriegelungseingriff bestehendem Verriegelungsspiel den Verriegelungseingriff von Quer- bzw. Scherkräften entlasten und die Entriegelung erleichtern oder überhaupt erst ermöglichen. Eine Erhöhung des Schleppmoments bewirkt über ein Verriegelungsspiel eine geringfügige Verkleinerung der Frühstellkammer, so dass der Druck sich in der Frühstellkammer erhöht und die Verriegelungseinrichtung im Verriegelungseingriff entlastet. In bevorzugten Ausführungen ist die Verriegelungseinrichtung zum Lösen des Verriegelungseingriffs nur mit der Frühstellkammer verbunden.The rotor is preferably fixed in the locking engagement of the locking pin relative to the stator in an early position. The locking device could by appropriate arrangement of locking pin and. Pick instead but also be set up to fix the rotor in the late position in locking engagement or in a lying between these two extreme positions intermediate position. In yet another variant, the locking device can be set up to fix the rotor in each case in a locking engagement in more than just one of the stated positions relative to the stator. For unlocking, it is advantageous for the locking device to be acted upon by the pressure fluid of the early-adjusting chamber. The pressurization of the early adjustment chamber relieves the locking device at least in part from the drag torque of the camshaft, so that the unlocking counteracting transverse or shear forces are reduced in comparison to an actuation of the locking device from the Spätstellkammer. There is reason to suspect that the pressure pulsations in the early-adjusting chamber resulting from drag torque fluctuations relieve the locking engagement of transverse or shear forces when the locking play exists in the locking engagement and facilitate the unlocking or even make it possible in the first place. An increase in the drag torque causes a slight reduction of the early adjustment chamber via a locking clearance, so that the pressure increases in the early adjustment chamber and relieves the locking device in the locking engagement. In preferred embodiments, the locking device for releasing the locking engagement is connected only to the early adjustment chamber.
Der Verriegelungspin weist vorzugsweise wenigstens eine Druckfläche auf, an der er mit dem Druckfluid beaufschlagbar ist, um den Verriegelungspin aus dem Verriegelungseingriff in die Freigabeposition zu bewegen und die Verriegelungseinrichtung dadurch in die Freigabezustand zu überführen. Der Verriegelungspin kann als ein einfacher Kolben mit nur einer einzigen Druckfläche für die Beaufschlagung mit dem Druckfluid gebildet sein. In bevorzugten Ausführungen ist der Verriegelungspin als Stufenkolben ausgeführt und weist den Eingriffsbereich und einen Führungsabschnitt auf. Der Verriegelungspin weist eine erste Druckfläche in einem Übergangsbereich zwischen dem Eingriffsbereich und dem Führungsabschnitt auf. Eine zweite Druckfläche ist am Eingriffsbereich vorgesehen. Die Druckflächen sind jeweils mit dem Druckfluid beaufschlagbar, um den Verriegelungseingriff zu lösen. Die erste und die zweite Druckfläche können fluidisch voneinander getrennt und die eine der Druckflächen mit der Frühstellkammer und die andere mit der Spätstellkammer verbunden sein, wie dies bei Phasenstellern mit stufigem Verriegelungspin üblich ist, um sowohl bei Druckbeaufschlagung der Frühstellkammer als auch bei Druckbeaufschlagung der Spätstellkammer entriegeln zu können. In bevorzugten Ausführungen der Erfindung sind die erste Druckfläche und die zweite Druckfläche hingegen miteinander verbunden, so dass das Druckfluid zum Lösen des Verriegelungseingriffs zu einer der Druckflächen und von dort zu der anderen der Druckflächen gelangt. Eine kombinierte Beaufschlagung findet in derartigen Ausführungen nicht statt. Die Verriegelungseinrichtung ist nur entweder mit der Spätstellkammer oder, bevorzugter, nur mit der Frühstellkammer verbunden, allerdings werden entsprechend dem Druck in der betreffenden Stellkammer beide Druckflächen zugleich beaufschlagt. Es ergibt sich eine im Vergleich zum Stand der Technik große Druckgesamtfläche und hierdurch eine auch bei kleinem Druck im Vergleich größere für das Entriegeln zur Verfügung stehende Kraft. Daher kann die Verriegelungsfeder eine größere Federsteifigkeit als sonst bei Stufenkolben üblich aufweisen oder mit höherer Vorspannung eingebaut sein. Entsprechend sicher hält die Verriegelungsfeder den Verriegelungspin bis zum Erreichen des Entriegelungsmindestdrucks im Verriegelungseingriff. Die Druckflächen werden vorzugsweise über einen bezüglich der Verriegelungseinrichtung inneren Verbindungskanal miteinander verbunden, so dass der Strömungswiderstand innerhalb der Verbindung gering ist. Der Verbindungskanal ist vorzugsweise ein geometrisch gesehen innerer Kanal des Rotors.The locking pin preferably has at least one pressure surface on which it can be acted upon by the pressure fluid to move the locking pin from the locking engagement to the release position and thereby to transfer the locking device in the release state. The locking pin can be formed as a simple piston with only a single pressure surface for the application of the pressurized fluid. In preferred embodiments, the locking pin is designed as a stepped piston and has the engagement portion and a guide portion. The locking pin has a first pressure surface in a transition region between the engagement region and the guide portion. A second pressure surface is provided at the engagement area. The pressure surfaces are each acted upon by the pressure fluid to release the locking engagement. The first and second pressure surfaces may be fluidly separated from one another and one of the pressure surfaces connected to the early-actuator chamber and the other associated with the late-actuator chamber, as is common with phased-lock phase phasers, to unlock both upon pressurization of the advance chamber and upon application of the retarded actuation chamber to be able to. In preferred embodiments of the invention, however, the first pressure surface and the second pressure surface are connected to each other, so that the pressure fluid for releasing the locking engagement reaches one of the pressure surfaces and from there to the other of the pressure surfaces. A combined admission does not take place in such embodiments. The locking device is only connected either to the late setting chamber or, more preferably, only to the early setting chamber, but in accordance with the pressure in the relevant setting chamber, both pressure surfaces are acted on at the same time. This results in a large overall pressure area in comparison to the prior art and, as a result, a larger force available for unlocking, even with a small pressure, compared to the larger one. Therefore, the locking spring may have a greater spring stiffness than usual in the case of stepped piston or be installed with higher bias. Accordingly, the locking spring keeps the locking pin in locking engagement until it reaches the minimum unlocking pressure. The pressure surfaces are preferably connected to one another via a connecting channel which is internal with respect to the locking device, so that the flow resistance within the connection is low. The connecting channel is preferably a geometric inner channel of the rotor.
In vorteilhaften Ausführungen, in denen der Rotor den Verriegelungspin beweglich lagert, weist dieser einen in Bezug auf die Verriegelungseinrichtung äußeren Verbindungskanal auf, der in eine der Stellkammern, vorzugsweise die Frühstellkammer, mündet und die Verriegelungseinrichtung zum Lösen des Verriegelungseingriffs mit dieser Stellkammer verbindet, vorzugsweise kurzschließt. Bevorzugt ist die Verriegelungseinrichtung nur über den Rotor mit der betreffenden Stellkammer verbunden. Der äußere Verbindungskanal mündet an einer äußeren Fläche des Rotors, die die betreffende Stellkammer begrenzt. Hierdurch entsteht eine kurze, konstruktiv einfache, hydraulisch verlustarme Verbindung zwischen dieser Stellkammer, die im Folgenden auch als Entriegelungsstellkammer bezeichnet wird, und der Druckfläche oder der bevorzugt mehreren Druckflächen des Verriegelungspins.In advantageous embodiments, in which the rotor movably supports the locking pin, the latter has an outer connecting channel with respect to the locking device, which opens into one of the adjusting chambers, preferably the early-adjusting chamber, and connects, preferably short-circuits, the locking device for releasing the locking engagement with this adjusting chamber , Preferably, the locking device is connected only via the rotor with the respective adjusting chamber. The outer connection channel opens on an outer surface of the rotor, which limits the relevant adjusting chamber. This results in a short, structurally simple, low-loss hydraulic connection between this adjusting chamber, which is also referred to below as the unlocking adjusting chamber, and the pressure surface or the preferred plurality of pressure surfaces of the locking pin.
Der Verriegelungspin ist vorzugsweise in einem radial abragenden Flügel des Rotors beweglich angeordnet. Der Verbindungskanal zwischen Verriegelungseinrichtung und Entriegelungsstellkammer kann auf kurzem Wege aus einer inneren Kammer des Rotorflügels, die von besagter Druckfläche des Verriegelungspins an einer Seite begrenzt wird, bis zur Mündung an der Seitenfläche des Rotorflügels direkt in die Entriegelungsstellkammer, vorzugsweise die Frühstellkammer, geführt sein, bevorzugt als nur gerader Kanal ohne Richtungsänderung. Die Mündung des äußeren Verbindungskanals weist von beiden Stirnseiten des Rotors vorzugsweise jeweils einen Abstand auf, so dass die Mündung vollständig in der Rotorflügelfläche liegt.The locking pin is preferably arranged movably in a radially projecting wing of the rotor. The connecting channel between the locking device and Entriegelungsstellkammer can be guided over a short path from an inner chamber of the rotor blade, which is bounded by said pressure surface of the locking pin on one side to the mouth on the side surface of the rotor blade directly into the Entriegelungsstellkammer, preferably the Frühstellkammer as only a straight channel without change of direction. The mouth of the outer connecting channel preferably has a distance from both end sides of the rotor, so that the mouth lies completely in the rotor blade surface.
Bei Anordnung des Verriegelungspins in einem Rotorflügel ist es von Vorteil, wenn der Verriegelungspin in einer Stirnansicht des Rotors gesehen in Umfangsrichtung exzentrisch angeordnet ist. Bezogen auf eine Radiale zur Drehachse des Rotors, die den Rotorflügel in der Stirnansicht gesehen mittig teilt, ist der Verriegelungspin zumindest mit seinem Zentrum nicht auf der Radialen angeordnet, sondern in Umfangsrichtung daneben. Vorzugsweise ist der Verriegelungspin in der Stirnansicht gesehen in Umfangsrichtung näher bei der Entriegelungsstellkammer, vorzugsweise Frühstellkammer, als der zur anderen Seite des Rotorflügels befindlichen Stellkammer, vorzugsweise Spätstellkammer, angeordnet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Verriegelungseinrichtung zum Lösen des Verriegelungseingriffs unmittelbar mit der Entriegelungsstellkammer verbunden ist. An der Stirnseite des Rotorflügels wird in Umfangsrichtung ein vorteilhaft langer Dichtsteg zwischen der Führung für den Verriegelungspin und der gegenüberliegenden Stellkammer erhalten.In the arrangement of the locking pins in a rotor blade, it is advantageous if the locking pin is arranged in an end view of the rotor seen in the circumferential direction eccentric. Relative to a radial to the axis of rotation of the rotor, which divides the rotor blade in the end view seen centrally, the locking pin is arranged at least with its center not on the radial, but in the circumferential direction next to it. Preferably, the locking pin is seen in the front view in the circumferential direction closer to the Entriegelungsstellkammer, preferably early adjustment chamber, as the located on the other side of the rotor blade adjusting chamber, preferably late setting chamber arranged. This is particularly advantageous if the locking device for releasing the locking engagement is directly connected to the Entriegelungsstellkammer. On the front side of the rotor blade, an advantageously long sealing web between the guide for the locking pin and the opposite adjusting chamber is obtained in the circumferential direction.
Ein Merkmal, dass mit der in Umfangsrichtung exzentrischen Anordnung vorteilhafterweise gemeinsam, grundsätzlich aber auch stattdessen verwirklicht sein kann, ist eine Anordnung des Verriegelungspins näher einem radialen Ende des Rotorflügels als der Drehachse. Eine Anordnung nahe dem radialen Ende trägt ebenfalls zur Reduzierung der bereits diskutierten Scherkraft bei, die das Entriegeln erschwert.A feature that may advantageously be common with the circumferentially eccentric arrangement, but in principle also realized instead, is an arrangement of the locking pin closer to a radial end of the rotor blade than the axis of rotation. An arrangement near the radial end also contributes to reducing the already discussed shear force, which makes unlocking difficult.
Zur Anordnung des Verriegelungspins im Rotorflügel ist noch zu bemerken, dass in den bevorzugten mehrflügligen Ausführungen des Rotors derjenige Flügel, in dem der Verriegelungspin beweglich angeordnet ist, in Umfangsrichtung gemessen vorzugsweise breiter ist als der wenigstens eine andere oder die mehreren anderen Flügel des Rotors. Dies schafft Bauraum für die Verriegelungseinrichtung und ermöglicht an der Rotorstirnseite die Ausbildung eines langen Dichtstegs an der in Bezug auf die Umfangsrichtung von der Entriegelungsstellkammer abgewandten Seite der Verriegelungseinrichtung. Der Abstand der beiden Statorflügel, zwischen die der breitere Rotorflügel ragt, ist vorteilhafterweise der größeren Flügelbreite angepasst ebenfalls größer als zwischen dem oder den anderen einander benachbarten Paar(en) von Statorflügeln, vorzugsweise um zumindest im Wesentlichen die Differenz in der Rotorflügelbreite.To arrange the locking pin in the rotor blade is still to be noted that in the preferred mehrflügligen embodiments of the rotor that wing in which the locking pin is movably arranged, measured in the circumferential direction is preferably wider than the at least one or more other blades of the rotor. This creates space for the locking device and allows the formation of a long sealing ridge on the rotor front side on the side facing away from the Entriegelungsstellkammer with respect to the circumferential direction of the locking device. The distance between the two stator vanes, between which the wider rotor blade protrudes, is advantageously also larger, as adapted to the larger blade width, than between the other adjacent pair (s) of stator blades, preferably at least substantially the difference in rotor blade width.
In einer Weiterbildung ist in der Fluidzuführung zum Phasensteller eine Druckspeichereinrichtung angeordnet, um die Druckfluidversorgung und somit eine dem Betrieb der Brennkraftmaschine angemessene Stellgeschwindigkeit des Phasenstellers auch bei kurzzeitigen Druckschwankungen im Druckfluidsystem zu gewährleisten. Druckschwankungen können beispielsweise bei Lastwechseln, beim Starten der Brennkraftmaschine oder bei Stellvorgängen des Phasenstellers oder mit dem Druckfluid zu versorgender weiterer Aggregate auftreten. Fällt der Systemdruck in der Druckfluidversorgung stromauf vom Phasensteller und der Druckspeichereinrichtung bei einer derartigen Druckschwankung ab, versorgt die Druckspeichereinrichtung den Phasensteller bis entweder der Systemdruck stromauf von Phasensteller und Druckspeichereinrichtung wieder über den Druck der Druckspeichereinrichtung angestiegen oder die Druckspeichereinrichtung entleert ist. Das Speichervolumen der Druckspeichereinrichtung ist vorteilhafterweise wenigstens so groß, dass im Falle eines Druckabfalls gewährleistet ist, dass der Phasensteller wenigstens einen kompletten Stellvorgang, bevorzugt wenigstens zwei komplette Stellvorgänge, aus einer in die andere Endposition ausführen kann.In a further development, an accumulator device is arranged in the fluid supply to the phaser to the pressure fluid supply and Thus, to ensure a reasonable operation of the internal combustion engine actuating speed of the phaser even with short-term pressure fluctuations in the pressure fluid system. Pressure fluctuations can occur, for example, during load changes, when starting the internal combustion engine or in adjusting operations of the phaser or with the pressurized fluid to be supplied further units. If the system pressure in the pressure fluid supply upstream from the phaser and the pressure storage device at such a pressure fluctuation decreases, the pressure storage device supplies the phaser until either the system pressure upstream of phaser and pressure storage device again increased above the pressure of the pressure storage device or the pressure storage device is emptied. The storage volume of the pressure storage device is advantageously at least so great that it is ensured in the case of a pressure drop that the phase adjuster can perform at least one complete adjustment, preferably at least two complete manipulations, from one to the other end position.
Die Druckspeichereinrichtung umfasst eine Federeinrichtung und wenigstens eine Speicherkammer, die gegen eine rückstellende Federkraft der Federeinrichtung mit dem Druckfluid befüllbar ist. Die Federeinrichtung kann von einem einzigen Federglied gebildet werden oder auch mehrere Federglieder in einer geeigneten Federschaltung umfassen. Das Federglied oder die mehreren Federglieder kann oder können Gasdruckfeder(n), insbesondere pneumatische Feder(n), oder bevorzugt eine oder mehrere mechanische Feder(n) sein. Besonders geeignet sind auf Druck gespannte Schraubenfedern.The pressure storage device comprises a spring device and at least one storage chamber which can be filled with the pressure fluid against a restoring spring force of the spring device. The spring means may be formed by a single spring member or comprise a plurality of spring members in a suitable spring circuit. The spring member or the plurality of spring members may or may be gas spring (s), in particular pneumatic spring (s), or preferably one or more mechanical spring (s). Particularly suitable are pressure-tensioned coil springs.
Die Druckspeichereinrichtung weist eine die Speicherkammer begrenzende Wandstruktur auf, die zum Laden der Druckspeichereinrichtung gegen die Federkraft und zum Entladen durch die Federkraft beweglich ist. Das gefüllte Volumen der Speicherkammer entspricht vorzugsweise stets dem Gleichgewicht von Fluiddruck und Federkraft, so dass die Druckspeichereinrichtung während des Betriebs der Brennkraftmaschine jederzeit ohne Verzug ihre Ausgleichsfunktion erfüllen kann. Die bewegliche Wandstruktur kann eine elastisch flexible, aber fluiddichte Wandstruktur oder vorzugsweise ein in der Druckkammer hin und her beweglicher Kolben sein. Im ersten Fall kann die Wandstruktur an einer Kammerwand der Speicherkammer befestigt sein. Sie kann selbst die Federeinrichtung bilden. Der Druckspeicher wäre in einer derartigen Ausführung ein Membranspeicher mit einer elastischen oder gegebenenfalls nur flexiblen Membran, die im letzteren Fall von einem zusätzlichen Federglied gespannt wird. In bevorzugten Ausführungen als Kolben stützt sich der Kolben an der Federeinrichtung ab.The pressure storage device has a storage structure bounding the wall structure, which is movable for loading the pressure storage device against the spring force and for unloading by the spring force. The filled volume of the storage chamber preferably always corresponds to the balance of fluid pressure and spring force, so that the pressure storage device can fulfill its compensation function at any time during operation of the internal combustion engine without delay. The movable wall structure may be an elastically flexible, but fluid-tight wall structure, or preferably a reciprocating piston in the pressure chamber. In the first case, the wall structure may be attached to a chamber wall of the storage chamber. It can itself form the spring device. The accumulator would be in such an embodiment, a diaphragm accumulator with an elastic or possibly only flexible membrane, which is stretched in the latter case by an additional spring member. In preferred embodiments as a piston, the piston is supported on the spring device.
Ist die Wandstruktur als hin und her beweglicher Kolben gebildet, kann die Speicherkammer in ersten Ausführungen über den Umfang des Kolbens allein durch einen entsprechend engen Spalt, dichtringlos, oder aber mit einem Dichtring, vorzugsweise Kolbenring, oder gegebenenfalls auch mehreren in Richtung der hin und hergehenden Beweglichkeit des Kolbens voneinander beabstandeten Dichtringen abgedichtet sein. Ein Kolbenring ist vorteilhafterweise aus einem der Wärmedehnung nach artgleichen Material wie der Kolben geformt. So kann der Kolben insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung und ein als Kolbenring gebildeter Dichtring oder gegebenenfalls. mehrere solcher Dichtringe jeweils ebenfalls aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung gefertigt sein, wobei im Falle von chemisch nicht exakt gleichen Materialien die unterschiedlichen Materialien den gleichen oder nahezu gleiche Wärmedehnungskoeffizienten aufweisen. Der Dichtring kann an zumindest seiner den Spalt dichtenden Dichtfläche reibungsvermindernd beschichtet sein, beispielsweise eine Hardcoat®-Glatt-Gleitschicht (HC-GL-Gleitschicht) aufweisen. Eine solche Gleitschicht kann insbesondere durch Eloxieren hergestellt werden, wobei Hardcoat®-Glatt-Elektrolyte aus einer Mischung von Oxalsäure und Additiven bestehen können. In der Regel wird Schwefelsäure verwendet.If the wall structure is formed as a reciprocating piston, the storage chamber may in first embodiments over the circumference of the piston alone by a correspondingly narrow gap, without sealing rings, or with a sealing ring, preferably piston ring, or possibly also several in the direction of reciprocating Agility of the piston spaced from each other sealed sealing rings. A piston ring is advantageously formed from one of the thermal expansion according to the same material as the piston. For example, the piston can be made of aluminum or an aluminum-based alloy and a sealing ring formed as a piston ring or optionally. a plurality of such sealing rings each also be made of aluminum or an aluminum-based alloy, wherein in the case of chemically not exactly the same materials, the different materials have the same or almost equal thermal expansion coefficient. The sealing ring can at least to be coated of its gap-sealing sealing surface to reduce friction, for example a Hardcoat ® have -Glatt sliding layer (HC-GL-slip layer). Such a sliding layer can be produced in particular by anodizing, wherein Hardcoat ® -Glatt electrolytes can consist of a mixture of oxalic acid and additives. As a rule, sulfuric acid is used.
Die Druckspeichereinrichtung kann insbesondere so ausgelegt sein, dass sich die Speicherkammer gegen die Federkraft der Federeinrichtung bereits bei einem Füllbeginndruck zu füllen beginnt, der höchstens so groß wie ein Heißleerlaufdruck im Zuführzweig der Druckfluidversorgung ist. Die Druckspeichereinrichtung ist in bevorzugten Ausführungen so ausgelegt, dass sich die Speicherkammer bei Überschreiten des Heißleerlaufdrucks gegen die Federkraft weiter füllt. In bevorzugten Ausführungen liegt der Füllbeginndruck unter dem Heißleerlaufdruck, so dass der Füllvorgang bereits unterhalb des Heißleerlaufdrucks beginnt und die Speicherkammer bei im Zuführzweig herrschendem Heißleerlaufdruck bereits teilweise gefüllt ist und ihre Ausgleichsfunktion erfüllen kann, um in diesem kritischen Zustand der Brennkraftmaschine erforderlichenfalls Druckfluid für den Phasensteller bereit zu stellen. Wäre die Druckspeichereinrichtung bereits dann vollständig gefüllt, wenn der Zuführzweig unter Heißleerlaufdruck steht, könnte bei einer Erhöhung der Drehzahl der Kurbelwelle eine an die erhöhte Drehzahl angepasste Verstellgeschwindigkeit durch den Phasensteller nicht erzielt werden, da die Speicherkammer Druckfluid nur mit Heißleerlaufdruck nachlieferte. Eine derartige Auslegung soll andererseits aber auch nicht ausgeschlossen werden. Bei bevorzugter Auslegung hingegen liefert die Druckspeichereinrichtung in solch einem Bedarfsfall das Druckfluid mit einem über dem Heißleerlaufdruck liegenden Druck nach und gewährleistet daher auch noch bei höheren Drehzahlen der Kurbelwelle eine ausreichend schnelle Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle, bei denen bezogen auf die Anzahl der Verbrennungszyklen pro Zeiteinheit absolut nur eine kürzere Zeitspanne für die Verstellung zur Verfügung steht. Ist die Druckspeichereinrichtung wie bevorzugt stromabwärts von einer Rücksperreinrichtung, also zwischen der Sperreinrichtung und dem Phasensteller angeordnet, kann sie sich sogar im Heißleerlauf der Brennkraftmaschine dann teilweise aufladen, wenn ihr Füllbeginndruck dem Heißleerlaufdruck entspricht, insbesondere bei Druckpulsationen in der oder den beaufschlagten Stellkammern. Die Druckspeichereinrichtung kann derartige Druckpulsationen bei niedriger Drehzahl und insbesondere auch bei über der Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahlen ausgleichen, so dass der Phasensteller auch dann noch mit angepasster Stellgeschwindigkeit arbeitet.The pressure storage device may in particular be designed so that the storage chamber begins to fill against the spring force of the spring device already at a Füllbeginndruck that is at most as large as a hot idle pressure in Zuführzweig the pressurized fluid supply. The pressure storage device is designed in preferred embodiments so that the storage chamber fills in excess of the hot idle pressure against the spring force. In preferred embodiments, the filling start pressure is below the hot idling pressure, so that the filling process already begins below the hot idle pressure and the storage chamber is already partially filled at the hot idle pressure prevailing in Zuführzweig and can fulfill their balancing function, in this critical state of the internal combustion engine, if necessary, pressurized fluid for the phaser ready to deliver. If the pressure storage device already filled completely when the Zuführzweig is under hot idling pressure, could be achieved with an increase in the speed of the crankshaft adjusted to the increased speed adjustment speed by the phaser because the storage chamber pressure fluid supplied only with hot idle pressure. On the other hand, such an interpretation should not be ruled out. In a preferred embodiment, however, the pressure storage device supplies in such a case of need, the pressure fluid with a pressure lying above the hot idle pressure and therefore also guaranteed at higher speeds of the crankshaft, a sufficiently rapid adjustment of the phase angle of the camshaft, in which, based on the number of combustion cycles per unit time absolutely only a shorter period of time for the adjustment is available. If the pressure storage device is preferably downstream of a restraint device, that is arranged between the locking device and the phaser, then it can partially charge even when the engine is idling, if its Füllbeginndruck corresponds to the hot idle pressure, especially in pressure pulsations in the or the applied control chambers. The pressure storage device can compensate for such pressure pulsations at low speed and in particular also at speeds above idle speed, so that the phase adjuster still operates at an adjusted actuating speed.
Von Vorteil ist, wenn die Druckspeichereinrichtung so ausgelegt ist, insbesondere nach Volumen und Querschnittsfläche der Speicherkammer und Federkraft, dass die in Bogengrad pro Sekunde gemessene Stellgeschwindigkeit, mit der die Drehwinkelposition des Rotors relativ zum Stator verstellt wird, bis wenigstens zur 1,5-fachen oder bevorzugt bis wenigstens zur doppelten, noch bevorzugter bis wenigstens zur dreifachen Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine bei Druckabfall im Zuführzweig durch Nachlieferung aus der Druckspeichereinrichtung der Frequenz der Verbrennungszyklen der Brennkraftmaschine angepasst ist. Das Verhältnis von Phasensteller-Stellgeschwindigkeit und Kurbelwellendrehzahl ist in derartigen Ausführungen wenigstens bis zur 1,5-fachen oder doppelten, vorzugsweise bis wenigstens zur dreifachen Leerlaufdrehzahl auch bei Druckschwankungen zumindest im Wesentlichen konstant.It is advantageous if the pressure storage device is designed, in particular by volume and cross-sectional area of the storage chamber and spring force, that the measured in radians per second positioning speed with which the rotational angular position of the rotor is adjusted relative to the stator, up to at least 1.5 times or preferably to at least twice, more preferably to at least three times the idling speed of the internal combustion engine at pressure drop in Zuführzweig adapted by subsequent delivery from the pressure storage device of the frequency of the combustion cycles of the internal combustion engine. The ratio of phaser actuator speed and crankshaft speed is at least substantially constant in such embodiments at least up to 1.5 times or twice, preferably up to at least three times the idle speed even under pressure fluctuations.
Der Heißleerlaufdruck kann im Zuführzweig des Druckfluidsystems unmittelbar stromauf vom Phasensteller oder der Druckspeichereinrichtung gemessen werden. Sind der Phasensteller und die Druckspeichereinrichtung wie bevorzugt mittels einer Rücksperreinrichtung von anderen mit dem Druckfluid zu versorgenden Verbrauchern getrennt, so dass Druckfluid nicht von der die Druckspeichereinrichtung und den Phasensteller, gegebenenfalls einen oder mehrere weitere Phasensteller umfassenden Vorrichtung im Zuführzweig zurückströmen kann, wird der als Bezugsgröße dienende Heißleerlaufdruck vorzugsweise unmittelbar stromauf von einer Absperrstelle der Rücksperreinrichtung gemessen, sonst vorteilhafterweise stromauf vom Speicher und möglichst nahe bei diesem. Unter Heißleerlaufdruck wird wie üblich der Druck bei Leerlauf im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine verstanden, in dem die Temperatur des Druckfluids, falls es sich hierbei um das Schmieröl handelt, beispielsweise im Bereich von etwa 80° bis 120°C liegt. Da höherfrequente Druckschwankungen im Zuführzweig unvermeidbar sind, nämlich Druckschwankungen mit einer höheren Frequenz als mittels der Druckspeichereinrichtung auszugleichenden Druckschwankungen, wird als die Bezugsgröße der sich unter solch höherfrequenten Druckschwankungen ergebende Mittelwert des Drucks verstanden. Höherfrequente Druckschwankungen können beispielsweise durch Förderpulsationen einer das Druckfluid fördernden Pumpe oder Rohrleitungsschwingungen entstehen. Die Frequenz dieser Schwankungen ist so hoch, dass der Druck für die praktischen Belange, auch die Versorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, durch den Mittelwert repräsentiert wird. In Bezug auf Druckpulsationen aufgrund Schleppmomentschwankungen, die von der Nockenwelle herrühren und auf den Phasensteller wirken, kann dies für den oberen Drehzahlbereich der Kurbelwelle ebenfalls gelten, während im unteren und vorzugsweise auch noch bis wenigstens in den mittleren Drehzahlbereich solche Druckpulsationen vorteilhafterweise zumindest teilweise von der Druckspeichereinrichtung ausgeglichen werden.The hot idle pressure can be measured in the feed branch of the pressurized fluid system immediately upstream of the phaser or the pressure storage device. If the phase adjuster and the pressure storage device are preferably separated from other consumers to be supplied with the pressure fluid by means of a restraining device so that pressurized fluid can not flow back from the device comprising the pressure accumulator device and the phaser, optionally one or more further phasors in the delivery branch, this becomes the reference variable serving hot idle pressure, preferably immediately upstream of a shut-off point of the Rücksperreinrichtung measured, otherwise advantageously upstream of the memory and as close to this. Under idle running pressure is understood as usual the pressure at idle in warm operating condition of the internal combustion engine, in which the temperature of the pressurized fluid, if this is the lubricating oil, for example, in the range of about 80 ° to 120 ° C. Since higher-frequency pressure fluctuations in the Zuführzweig are unavoidable, namely pressure fluctuations with a higher frequency than by means of the pressure storage device to be compensated pressure fluctuations, is understood as the reference value of the resulting under such higher-frequency pressure fluctuations mean value of the pressure. High-frequency pressure fluctuations can occur, for example, due to delivery pulsations of a pressure fluid pump or pipeline vibrations. The frequency of these fluctuations is so high that the pressure for practical purposes, including the supply of the device according to the invention, is represented by the mean value. With regard to pressure pulsations due to drag torque fluctuations, which originate from the camshaft and act on the phaser, this may also apply to the upper speed range of the crankshaft, while in the lower and preferably also at least in the middle speed range such pressure pulsations advantageously at least partially from the pressure storage device be compensated.
In bevorzugten Ausführungen ist die Verriegelungseinrichtung so ausgelegt, dass der Entriegelungsmindestdruck höchstens so groß wie der Heißleerlaufdruck oder der Füllbeginndruck ist. Das Wort ”oder” wird hier wie auch sonst von der Erfindung im üblichen logischen Sinne eines ”inklusiv oder” verstanden, umfasst also sowohl die Bedeutung von ”entweder ... oder” als auch die Bedeutung von ”und”, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine dieser beiden Bedeutungen ergeben kann. Bezogen auf den Entriegelungsmindestdruck bedeutet dies, dass dieser in einer ersten Variante höchstens so groß wie der Heißleerlaufdruck, vorzugsweise kleiner als der Heißleerlaufdruck, und in einer zweiten Variante höchstens so groß wie der Füllbeginndruck, vorzugsweise kleiner als der Füllbeginndruck, ist. Die zweite Variante beinhaltet aufgrund der erfindungsgemäßen Auslegung der Druckspeichereinrichtung auch die ”und”-Bedeutung des Worts ”oder”, da der Entriegelungsmindestdruck bei Verwirklichung der zweiten Variante von Hause aus höchstens so groß wie der Heißleerlaufdruck ist.In preferred embodiments, the locking device is designed so that the minimum unlocking pressure is at most as high as the hot idling pressure or the Füllbeginndruck. The word "or" is understood here as well as otherwise of the invention in the usual logical sense of an "inclusive or", so includes both the meaning of "either ... or" as well as the meaning of "and", as far as from the each concrete context can not exclusively give only one of these two meanings. In relation to the minimum unlocking pressure this means that in a first variant it is at most as large as the hot empty running pressure, preferably smaller than the hot empty running pressure, and in a second variant at most as large as the filling start pressure, preferably smaller than the filling start pressure. Due to the inventive design of the pressure storage device, the second variant also includes the "and" meaning of the word "or", since the minimum release pressure when implementing the second variant is at most as high as the hot idling pressure.
Umfasst der Phasensteller die Druckspeichereinrichtung, ist diese vorzugsweise mit der Verriegelungseinrichtung verbunden, so dass im Falle von Druckschwankungen eine frühzeitige Entriegelung des Phasenstellers mittels der Druckspeichereinrichtung sicherer gewährleistet werden kann. Ist der Entriegelungsmindestdruck kleiner als der Füllbeginndruck, setzt vor dem Entriegeln der Verriegelungseinrichtung auch nicht zuerst das Befüllen der Druckspeichereinrichtung ein, was zu einer Verzögerung der Entriegelung führen würde. Stellt die Verriegelungseinrichtung im Verriegelungseingriff die Fixierung des Rotors wie bevorzugt formschlüssig her, so wirken im Verriegelungseingriff nicht nur die aus dem Verriegelungseingriff führende Druckkraft des Druckfluids, sondern auch eine quer zu dieser Druckkraft weisende Scherkraft. Die Scherkraft hängt vom Schleppmoment der Nockenwelle ab, die bei bestehendem Verriegelungseingriff über den Stator, den Verriegelungseingriff und den Rotor drehangetriegen wird, und ferner von den Druckverhältnissen in den Stellkammern. Entsprechend ist insbesondere bei in Frühstellung verriegeltem Rotor eine frühzeitige Entriegelung, bei niedriger Drehzahl, auch im Hinblick auf eine vorteilhaft niedrige Scherkraft erstrebenswert. Die erläuterte Abstimmung von Druckspeicher- und Verriegelungseinrichtung gewährleistet eine frühzeitige, dennoch sichere Entriegelung des Phasenstellers und eine ausreichende Stellgeschwindigkeit auch im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine, oberhalb der Heißleerlaufdrehzahl, in Kombination.If the phase adjuster comprises the pressure storage device, this is preferably connected to the locking device, so that in the event of pressure fluctuations, early unlocking of the phase adjuster by means of the pressure storage device can be ensured more reliably. If the unlocking minimum pressure is less than the filling start pressure, the filling of the pressure storage device does not first begin before the unlocking of the locking device, which would lead to a delay of the unlocking. Sets the locking device in locking engagement the Fixation of the rotor as preferred form fit forth, so act in the locking engagement not only leading out of the locking engagement pressure force of the pressurized fluid, but also a transversely to this pressure force facing shear force. The shear force depends on the drag torque of the camshaft, which is rotated by the stator, the locking engagement and the rotor in the event of a locking engagement, and also by the pressure conditions in the adjusting chambers. Accordingly, early unlocking, at low speed, is desirable, especially with regard to an advantageously low shear force, particularly in the case of a rotor locked in the early position. The explained vote of pressure accumulator and locking device ensures early, yet safe unlocking of the phaser and a sufficient actuating speed in load operation of the engine, above the hot idle speed, in combination.
In der Praxis können der Entriegelungsmindestdruck beispielsweise 0,4–0,8 bar, der Füllbeginndruck entsprechend höher, beispielsweise 0,5–1,0 bar, und ein Mindestfülldruck, bei dessen Erreichen die Speicherkammer vollständig gefüllt ist, beispielsweise 1,5–2,5 bar betragen. Der Heißleerlaufdruck liegt entsprechend zwischen dem Füllbeginndruck und dem für die vollständige Befüllung der Speicherkammer erforderlichen Mindestfülldruck. Wie bereits zum Heißleerlaufdruck erläutert, werden als repräsentative Maßzahlen für die unterschiedlichen Kenndrücke die sich aus den höherfrequenten Druckschwankungen ergebenden Druckmittelwerte verwendet. Die miteinander zu vergleichenden Drücke werden zweckmäßigerweise in stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gemessen, in denen auch keine zusätzlichen Aggregate, die optional an das Druckfluidversorgungssystem angeschlossen sein können, zu- oder abgeschaltet werden. Während der Messung führt der Phasensteller zweckmäßigerweise auch keinen Stellvorgang aus.In practice, the minimum release pressure, for example, 0.4-0.8 bar, the Füllbeginndruck correspondingly higher, for example, 0.5-1.0 bar, and a minimum filling pressure at which the storage chamber is completely filled, for example, 1.5-2 , 5 bar. The hot idling pressure is correspondingly between the Füllbeginndruck and required for the complete filling of the storage chamber minimum filling pressure. As already explained for hot idling pressure, the pressure average values resulting from the higher-frequency pressure fluctuations are used as representative measurement values for the different characteristic pressures. The pressures to be compared with each other are expediently measured in steady-state operating states of the internal combustion engine, in which no additional units, which may optionally be connected to the pressure fluid supply system, are switched on or off. During the measurement, the phaser expediently also does not perform a setting process.
Die Druckspeichereinrichtung ist in bevorzugten Ausführungen in einem Anbaugehäuse angeordnet, das an einem Maschinengehäuse der Brennkraftmaschine, beispielsweise einem Hauptgehäuse oder einem Zylinderkopfgehäuse des Maschinengehäuses montiert werden kann. Auf diese Weise kann die Druckspeichereinrichtung durch Montage des Anbaugehäuses als Einheit an der Brennkraftmaschine montiert werden. Falls der Phasensteller und die Druckspeichereinrichtung mittels einer Rücksperreinrichtung vom restlichen Druckfluidsystem getrennt sind, nämlich in Bezug auf ein Zurückströmen durch den Zuführzweig, kann auch die Rücksperreinrichtung vorteilhafterweise im Anbaugehäuse angeordnet sein. Ungeachtet der Anordnung der Druckspeichereinrichtung und der Rücksperreinrichtung in einem gemeinsamen Anbaugehäuse oder separat voneinander, ist die Rücksperreinrichtung vorzugsweise nur dem Phasensteller oder gegebenenfalls mehreren Phasenstellern für mehrere Nockenwellen zugeordnet, sichert also speziell nur den Phasensteller oder gegebenenfalls mehrere Phasensteller gegen ein Zurückströmen von Druckfluid durch die Fluidzuführung ab, sollte der Druck unmittelbar stromauf von der Rücksperreinrichtung kleiner als der stromabwärtige Druck sein. Die Druckspeichereinrichtung ist vorzugsweise zusammen mit dem Phasensteller und diesem unmittelbar zugeordnet ebenfalls stromabwärts von der Rücksperreinrichtung, also im Fluidstrom zwischen der Rücksperreinrichtung und dem Phasensteller angeordnet.The pressure storage device is arranged in preferred embodiments in a mounting housing which can be mounted on a machine housing of the internal combustion engine, for example a main housing or a cylinder head housing of the machine housing. In this way, the pressure storage device can be mounted by mounting the attachment housing as a unit to the internal combustion engine. If the phase adjuster and the pressure storage device are separated from the rest of the pressurized fluid system by means of a restraint device, namely with respect to a backflow through the supply branch, the restraining device can also be advantageously arranged in the attachment housing. Regardless of the arrangement of the pressure storage device and the Rücksperreinrichtung in a common mounting housing or separately from each other, the Rücksperreinrichtung is preferably assigned only to the phaser or optionally multiple phasers for several camshafts, so specifically secures only the phaser or possibly multiple phaser against backflow of pressurized fluid through the fluid supply from, the pressure immediately upstream of the Rücksperreinrichtung should be less than the downstream pressure. The pressure storage device is preferably arranged together with the phaser and this immediately downstream of the Rücksperreinrichtung, ie in the fluid flow between the Rücksperreinrichtung and the phaser.
In einer Weiterbildung ist an einer Montageseite des Anbaugehäuses, mit dem dieses an der Brennkraftmaschine, vorzugsweise dem Maschinengehäuse, befestigt wird, eine separat vom Anbaugehäuse gefertigte Dichtung angeordnet, die mittels wenigstens eines Zentrierelements, das bei der Montage des Anbaugehäuses für eine einfache korrekte Positionierung des Anbaugehäuses relativ zur Brennkraftmaschine dient, am Anbaugehäuse gehalten wird. Vorzugsweise ist die Dichtung an mehreren derartigen Zentrierelementen des Anbaugehäuses an diesem gehalten. Die Halterung am Anbaugehäuse kann reibschlüssig sein, ist aber vorzugsweise formschlüssig oder beinhaltet zumindest einen Formschluss, indem die Dichtung in einem Hintergriff mit dem wenigstens einen Zentrierelement oder bevorzugt im Hintergriff mit jeweils einem von mehreren Zentrierelementen ist. Das oder die Zentrierelement(e) können an einer an der Montageseite gelegenen Fügefläche des Anbaugehäuses insbesondere vorragen. Die Fügefläche des Anbaugehäuses, an der das oder die Zentrierelement(e) abragt oder abragen oder alternativ als Vertiefung(en) geformt ist oder sind, ist eine Fläche, mit der im montierten Zustand das Anbaugehäuse gegen die Brennkraftmaschine gespannt wird, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung. Es kann sich insbesondere um eine Stirnfläche handeln, die eine Drehachse der Stator-Rotor-Anordnung umgibt. Die Halterung der Dichtung ist vorzugsweise verliersicher, also derart ausgebildet, dass die Dichtung in der für die Montage geeigneten Position relativ zum Anbaugehäuse auch dann verbleibt, wenn das Anbaugehäuse mit der Montageseite frei nach unten weisend gehalten wird. Das wenigstens eine der Halterung der Dichtung dienende Zentrierelement oder wenigstens eines von mehreren der Halterung der Dichtung dienenden Zentrierelemente kann einen Durchgang aufweisen, beispielsweise als Hülse geformt sein, wobei der Durchgang ausreichend groß ist, um durch solch ein hohles Zentrierelement eine Schraube für eine Schraubverbindung mit der Brennkraftmaschine oder ein bolzenförmiges Spannelement einer anderen Fügeverbindung führen zu können. Die Anmelderin behält es sich vor, auf ein Anbaugehäuse für den Phasensteller oder die Druckspeichereinrichtung, insbesondere ein Anbaugehäuse gemeinsam für die Druckspeichereinrichtung und die Rücksperreinrichtung, optional auch dem Phasensteller, mit einer derart gehaltenen Dichtung einen eigenen Anspruch zu richten. Ganz allgemein ist die Halterung der Dichtung aber auch für die Verbindung eines anderen Zwecken dienenden Gehäuses an der Brennkraftmaschine oder einem anderen Aggregat von Vorteil.In a further development, on a mounting side of the attachment housing, with which this is attached to the internal combustion engine, preferably the machine housing, a separately manufactured from the mounting housing seal arranged by means of at least one centering, which during assembly of the mounting housing for easy correct positioning of Attachment housing relative to the internal combustion engine is used, is held on the mounting housing. Preferably, the seal is held on a plurality of such centering elements of the attachment housing on this. The holder on the mounting housing may be frictionally engaged, but is preferably form-fitting or at least includes a positive connection in that the seal is in a rear grip with the at least one centering or preferably in the rear grip with one of a plurality of centering. The centering element (s) may protrude in particular on a joining surface of the attachment housing located on the mounting side. The joining surface of the attachment housing, on which the or the centering (e) protrudes or protrude or is alternatively formed as a recess (s) or is a surface with which the mounting housing is clamped against the internal combustion engine in the assembled state, preferably by means of a screw connection , In particular, it can be an end face which surrounds an axis of rotation of the stator-rotor arrangement. The holder of the seal is preferably captive, that is configured such that the seal remains in the suitable position for mounting relative to the mounting housing even if the mounting housing is held with the mounting side facing down freely. The at least one of the support of the seal serving centering or at least one of a plurality of the holder of the seal serving centering elements may have a passage, for example, be formed as a sleeve, the passage is sufficiently large to pass through such a hollow centering a screw for a screw the internal combustion engine or a bolt-shaped clamping element of another joint connection to lead. The applicant reserves the right to an attachment housing for the phaser or the pressure storage device, in particular a mounting housing together for the pressure storage device and the Rücksperreinrichtung, optionally also the phaser, with a seal held in such a way to make their own claim. In general, the holder of the seal but also for the connection of another purpose serving housing to the internal combustion engine or other unit of advantage.
Der Rotor und der Stator bilden wie bereits erwähnt in bevorzugten Ausführungen einen hydraulischen Schwenkmotor. In solch einer Ausbildung können der Rotor und der Stator zueinander innenachsig angeordnet sein und jeweils wenigstens einen radial abragenden Flügel aufweisen. Grundsätzlich kann zwar der Rotor ein Hohlrad und mit wenigstens einem nach innen abragenden Flügel und der Stator ein Innenrad mit wenigstens einem nach radial außen abragenden Flügel sein. Bevorzugt bildet jedoch der Stator das Hohlrad und weist wenigstens einen, vorzugsweise mehrere nach innen vorragende Flügel auf, und der Rotor bildet das Innenrad mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren nach außen vorragenden Flügel(n). Der oder die Rotorflügel und der oder die Statorflügel begrenzen in Umfangsrichtung die Stellkammern. Wird die Frühstellkammer mit Druckfluid beaufschlagt, erzeugt dies eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft und somit ein Drehmoment, das relativ zum Stator gesehen in Richtung Frühstellung bzw. Voreilung auf den Rotor wirkt. Umgekehrt liegen die Verhältnisse, wenn die Spätstellkammer mit dem Druckfluid beaufschlagt und die Frühstellkammer entlastet wird.The rotor and the stator form, as already mentioned in preferred embodiments, a hydraulic swing motor. In such an embodiment, the rotor and the stator can be arranged inside each other on the inside and each have at least one radially projecting wing. In principle, although the rotor may be a ring gear and with at least one inwardly projecting wing and the stator an internal gear with at least one radially outwardly projecting wing. Preferably, however, the stator forms the ring gear and has at least one, preferably a plurality of inwardly projecting blades, and the rotor forms the internal gear with at least one, preferably a plurality of outwardly projecting blades (n). The one or more rotor blades and the stator wing (s) limit the setting chambers in the circumferential direction. If the early-settling chamber is acted on by pressurized fluid, this produces a force acting in the circumferential direction and thus a torque which, viewed in relation to the stator, acts on the rotor in the direction of advance position or lead over. Conversely, the conditions are when the late setting chamber is acted upon by the pressure fluid and the early-acting chamber is relieved.
Wird der Phasensteller wie bevorzugt mit dem Schmieröl für die Brennkraftmaschine betrieben, kann das Schmieröl von der Nockenwelle zum Phasensteller und der optionalen Druckspeichereinrichtung oder über die Druckspeichereinrichtung zur Nockenwelle und von dieser zum Phasensteller geführt werden. Grundsätzlich muss das Schmieröl aber nicht über die Nockenwelle zum Phasensteller geführt, sondern kann diesem auch auf anderem Wege zugeführt werden. In ersten Ausführungen wird das Druckfluid über die Druckspeichereinrichtung zum Phasensteller geführt, d. h. das Druckfluid strömt in die Speicherkammer und wird nur über diese dem Phasensteller bzw. den Stellkammern zugeführt. Die Druckspeichereinrichtung ist in den ersten Ausführungen im Hauptstrom angeordnet. In zweiten Ausführungen sind die Stellkammern und die Druckspeichereinrichtung in Bezug auf die Fluidströmung parallel angeordnet, wobei auf dem Strömungsweg des Druckfluids zu der oder den Stellkammern eine Abzweigung zur Druckspeichereinrichtung führt. Die Druckspeichereinrichtung ist in den zweiten Ausführungen im Nebenstrom angeordnet, bezogen auf den zum Phasensteller führenden Hauptstrom. Der Hauptstrom zur erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zum Versorgungsstrom beispielsweise zu Zylindern der Brennkraftmaschine oder Lagern der Nockenwelle und dergleichen vorzugsweise parallel angeordnet, so dass der Vorrichtung das Druckfluid verlustarm zuströmt.If the phaser operated as preferred with the lubricating oil for the internal combustion engine, the lubricating oil from the camshaft to the phaser and the optional pressure storage device or via the pressure storage device to the camshaft and from this to the phaser can be performed. In principle, however, the lubricating oil does not have to be guided via the camshaft to the phaser, but can also be supplied to it in other ways. In first embodiments, the pressurized fluid is conducted via the pressure storage device to the phaser, d. H. the pressurized fluid flows into the storage chamber and is only supplied via this to the phaser or the control chambers. The pressure storage device is arranged in the first embodiments in the main stream. In second embodiments, the adjusting chambers and the pressure storage device are arranged in parallel with respect to the fluid flow, wherein a branch leads to the pressure storage device on the flow path of the pressurized fluid to the one or more adjusting chambers. The pressure storage device is arranged in the second embodiments in the secondary flow, based on the leading to the phaser main flow. The main flow to the device according to the invention is preferably arranged parallel to the supply current, for example to cylinders of the internal combustion engine or bearings of the camshaft and the like, so that the device flows to the pressure loss fluid with little loss.
Als besonders vorteilhaft haben sich Ausführungen erwiesen, in denen der Phasensteller ein Steuerventil für die Steuerung des Drucks in den Stellkammern aufweist, das in Bezug zur Stator-Rotor-Anordnung zentral, vorzugsweise an einem Ende der Nockenwelle, und vorzugsweise auch in Berg auf deren Drehachse zentral angeordnet ist, beispielsweise ganz oder teilweise in einem hohlen Nockenwellenende. Das Druckfluid wird in derartigen Ausführungen vorzugsweise über die Nockenwelle zum Steuerventil geführt und von diesem entsprechend der gewünschten relativen Drehwinkelposition der oder den Früh- oder Spätstellkammern(n) zugeführt.Embodiments have been found to be particularly advantageous in which the phaser comprises a control valve for controlling the pressure in the control chambers, the central with respect to the stator-rotor assembly, preferably at one end of the camshaft, and preferably also in Berg on its axis of rotation is centrally located, for example, wholly or partially in a hollow camshaft end. In such embodiments, the pressurized fluid is preferably guided via the camshaft to the control valve and supplied therefrom in accordance with the desired relative rotational angle position of the early or late setting chambers (s).
Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen offenbart.Advantageous features are also disclosed in the subclaims and their combinations.
Die vorliegende Anmeldung ist auf die Verriegelung des Phasenstellers gerichtet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass im Zusammenhang mit diesem Erfindungsgedanken beschriebene weitere Erfindungsgedanken auch ohne diesen Grundgedanken mit Vorteil zur Anwendung gelangen können. Die Anmelderin behält es sich vor, auf eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen (a) bis (d) eine eigene Anmeldung zu richten, die beispielsweise die Verbindung der Verriegelungseinrichtung mit der Frühstellkammer, vorzugsweise nur mit der Frühstellkammer betrifft. Noch ein eigenständiger Gegenstand, der nicht unumgänglich mit den Merkmalen (e) bis (h) des Anspruchs 1 verbunden sein muss, ist die Ausbildung des Verriegelungspins als Stufenkolben und Beaufschlagung der sich hieraus ergebenden mehreren Druckflächen, wenigstens zwei Druckflächen, mit dem gleichen Druckfluid, bevorzugt dem Druckfluid aus der Frühstellkammer oder dem für die Frühstellkammer(n) bestimmten Druckfluid. Noch einen weiteren, eigenständigen Gegenstand bildet die in Bezug. auf die Umfangsrichtung exzentrische Anordnung des Verriegelungspins in einem Rotorflügel. Auch dieser Erfindungsgedanke kann grundsätzlich ohne die Anspruchsmerkmale (e) bis (h) verwirklicht werden. Allerdings ist vorzugsweise auch in solchen Ausführungen jeweils eine Druckspeichereinrichtung vorgesehen, die in Bezug auf die Druckniveaus wie Füllbeginndruck, Heißleerlaufdruck, Mindestfülldruck der vollständigen Befüllung und Entriegelungsmindestdruck mit Vorteil wie unter wenigstens einem der vorstehend erläuterten Aspekte ausgebildet sein kann. So sind folgende Merkmalskombinationen ebenfalls von Vorteil:
- A. Vorrichtung zur Verstellung der Drehwinkelposition einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, die Vorrichtung umfassend:
- (a) einen mit in fester Drehzahlbeziehung von der Kurbelwelle drehantreibbaren Stator (
3 ), - (b) einen vom Stator (
3 ) drehantreibbaren und zum Drehantreiben der Nockenwelle (1 ) mit dieser koppelbaren Rotor (7 ), - (c) eine Frühstellkammer (
8 ) zur Erzeugung eines auf den Rotor (7 ) relativ zum Stator (3 ) in Richtung Voreilung wirkenden Drehmoments und eine Spätstellkammer (9 ) zur Erzeugung eines auf den Rotor (7 ) relativ zum Stator (3 ) in Richtung Nacheilung wirkenden Drehmoments, die zur Erzeugung des jeweiligen Drehmoments mit einem Druckfluid, dessen Druck bei steigender Drehzahl der Kurbelwelle ebenfalls steigt, beaufschlagbar sind, um die Drehwinkelposition des Rotors (7 ) relativ zum Stator (3 ) verstellen zu können, - (d) und einen Zuführzweig (
50 –53 ) für die Zuführung und einen Abführzweig (4' ) für die Abführung des Druckfluids zu und aus den Stellkammern (8 ,9 ). - B. Vorrichtung nach Absatz A, die ferner eine im Zuführzweig (
50 –53 ) angeordnete Druckspeichereinrichtung (40 ) mit einer Federeinrichtung (43 ) und einer Speicherkammer (41 ), die gegen eine rückstellende Federkraft der Federeinrichtung (43 ) mit dem Druckfluid befüllbar ist, umfasst. - C. Vorrichtung nach Absatz B, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (
41 ) sich gegen die Federkraft bei einem Füllbeginndruck (PFB) zu füllen beginnt, der höchstens so groß wie ein Heißleerlaufdruck (PHL) ist, den das Druckfluid im betriebswarmen Zustand im Leerlauf der Brennkraftmaschine aufweist. - D. Vorrichtung nach Absatz C, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Speicherkammer (
41 ) bei Überschreiten des Heißleerlaufdrucks (PHL) gegen die Federkraft weiter füllt. - E. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis D, umfassend eine Verriegelungseinrichtung (
30 ), die in einem Verriegelungseingriff den Rotor (7 ) in einer bestimmten Drehwinkelposition relativ zum Stator (3 ) mechanisch fixiert und durch Beaufschlagung mit dem Druckfluid in einen die Verstellung der Drehwinkelposition des Rotors (7 ) zulassenden Freigabezustand wechselt, wenn der Druck des Druckfluids einen Entriegelungsmindestdruck (PE) erreicht hat, der höchstens so groß wie der Heißleerlaufdruck (PHL) oder der Füllbeginndruck (PFB) ist. - F. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis E in Kombination mit B, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspeichereinrichtung (
40 ) nach Volumen und Querschnittsfläche der Speicherkammer (41 ) und Federkraft so ausgelegt ist, dass die Stellgeschwindigkeit (φ/s), mit der die Drehwinkelposition des Rotors (7 ) relativ zum Stator (3 ) verstellt wird, bis wenigstens zur 1.5-fachen, vorzugsweise bis wenigstens zur doppelten Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine auch bei momentanem Druckabfall im stromauf der Druckspeichereinrichtung (40 ) gelegenen Teil des Zuführzweigs (50 –53 ) für das Druckfluid durch Nachlieferung aus der Druckspeichereinrichtung (40 ) der Frequenz der Verbrennungszyklen der Brennkraftmaschine angepasst ist, derart, dass das Verhältnis von Stellgeschwindigkeit und Kurbelwellendrehzahl bis wenigstens zur 1.5-fachen, vorzugsweise bis wenigstens zur zweifachen Leerlaufdrehzahl zumindest im Wesentlichen konstant ist. - G. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis F, umfassend eine Verriegelungseinrichtung (
30 ), die in einem Verriegelungseingriff den Rotor (7 ) in einer bestimmten Drehwinkelposition relativ zum Stator (3 ) mechanisch fixiert und durch Beaufschlagung mit dem Druckfluid in einen die Verstellung der Drehwinkelposition des Rotors (7 ) zulassenden Freigabezustand wechselt, wobei die Verriegelungseinrichtung (30 ) zum Lösen des Verriegelungseingriffs mit der Frühstellkammer (8 ), vorzugsweise nur mit der Frühstellkammer (8 ) verbunden ist. - H. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis G, umfassend eine Verriegelungseinrichtung (
30 ) mit einer Verriegelungsfeder (32 ) und einem Verriegelungspin (31 ;60 ;70 ), das gegen eine rückstellende Federkraft der Verriegelungsfeder (32 ) aus einem Verriegelungseingriff, in der es den Rotor (7 ) in einer bestimmten Drehwinkelposition relativ zum Stator (3 ) mechanisch fixiert, durch Beaufschlagung mit dem Druckfluid in eine Freigabeposition bewegbar ist, in der es die Verstellung der relativen Drehwinkelposition des Rotors (7 ) zulässt. - I. Vorrichtung nach Absatz H, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungspin (
31 ;70 ;80 ) über die Verriegelungsfeder (32 ) an einem aus Rotor (7 ) und Stator (3 ) abgestützt ist und von dem einen aus Rotor (7 ) und Stator (3 ) zwischen dem Verriegelungseingriff und der Freigabeposition hin und her beweglich, vorzugsweise axial beweglich geführt wird. - J. Vorrichtung nach Absatz H oder I, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungspin (
31 ;60 ;70 ) mit einem Eingriffsbereich (31b ;61 ,62 ;71 ,72 ) im Verriegelungseingriff in eine Aufnahme (33 ;80 ;90 ) eingreift, die in einem aus Stator (3 ) und Rotor (7 ) geformt ist, und eine bei bestehendem Verriegelungseingriff außerhalb der Aufnahme in dem anderen aus Stator (3 ) und Rotor (7 ) befindliche ringförmige erste Druckfläche (31c ;65 ;75 ) und eine bei bestehendem Verriegelungseingriff in der Aufnahme befindliche zweite Druckfläche (31d ;66 ;76 ) aufweist, die zum Lösen des Verriegelungseingriffs jeweils mit dem Druckfluid beauschlagbar sind, und die Druckflächen miteinander verbunden sind, vorzugsweise über einen in Bezug auf die Verriegelungseinrichtung (30 ) inneren Verbindungskanal (38 ), so dass das Druckfluid zum Lösen des Verriegelungseingriffs zu einer der Druckflächen und von dort auch zu der anderen der Druckflächen gelangt, vorzugsweise über den inneren Verbindungskanal (38 ). - K. Vorrichtung nach einem der Absätze H bis J, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
7 ) den Verriegelungspin (31 ;60 ;70 ) beweglich lagert und einen in Bezug auf die Verriegelungseinrichtung (30 ) äußeren Verbindungskanal (34 ) aufweist, der in eine der Stellkammern (8 ,9 ), vorzugsweise in die Frühstellkammer (8 ), mündet und die Verriegelungseinrichtung (30 ) zum Lösen des Verriegelungseingriffs mit dieser Stellkammer (8 ) verbindet. - L. Vorrichtung nach einem der Absätze H bis K, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungspin (
31 ;60 ;70 ) in einem Flügel (7a ) des Rotors (7 ) beweglich und in einer Stirnansicht des Rotors (7 ) gesehen in Umfangsrichtung exzentrisch angeordnet ist. - M. Vorrichtung nach einem der Absätze H bis L, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungspin (
31 ;60 ;70 ) in einem Flügel (7a ) des Rotors (7 ) axial beweglich und einem radialen Ende des Flügels (7a ) näher als der Drehachse (R) des Rotors (7 ) angeordnet ist. - N. Vorrichtung nach einem der Absätze H bis M in Kombination mit Absatz B, ferner umfassend eine Rücksperreinrichtung (
51 ), die im Zuführzweig ((50 –53 )) stromaufwärts von der Druckspeichereinrichtung (40 ) angeordnet ist und die Zuführung des Druckfluids zu den Stellkammern (8 ,9 ) und der Druckspeichereinrichtung (40 ) zulässt, ein Rückströmen aber verhindert, wobei zwischen der Druckspeichereinrichtung (40 ) und den Stellkammern (8 ,9 ) vorzugsweise kein weiteres mit dem Druckfluid zu versorgendes Aggregat angeordnet ist. - O. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis N, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasensteller für eine Montage an einem axialen Ende der Nockenwelle (
1 ) eingerichtet ist und ein im montierten Zustand in Bezug auf die Drehachse (R) der Nockenwelle (1 ) oder die Anordnung aus Statur (3 ) und Rotor (7 ) zentrales Steuerventil (10 ,20 ) mit einem axialen Einlass (Pa,22 ) für eine axiale Beaufschlagung eines hin und her beweglichen Ventilkolbens (20 ) des Steuerventils (10 ,20 ) mit dem Druckfluid aufweist, dass das Druckfluid dem Steuerventil (10 ,20 ) im montierten Zustand vorzugsweise über die Nockenwelle (1 ) zuführbar ist. - P. Vorrichtung nach Absatz O in Kombination mit Absatz B, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspeichereinrichtung (
40 ) einen an den Zuführzweig (50 –53 ) anschließbaren Einlass (2d ) für das Druckfluid und einen mit dem Steuerventil (10 ,20 ) verbundenen oder verbindbaren, vorzugsweise an die Nockenwelle (1 ) anschließbaren Auslass (2e ) für die Versorgung des Phasenstellers, vorzugsweise über die Nockenwelle (1 ) aufweist, wobei der Einlass (2d ) für eine Anordnung der Druckspeichereinrichtung (40 ) in einem Hauptstrom (50 –53 ) zum Steuerventil (10 ,20 ) zusätzlich zum Auslass (2e ) vorgesehen ist oder für eine vom Hauptstrom abgezweigte Anordnung der Druckspeichereinrichtung (40 ) in einem Nebenstrom auch den Auslass bilden kann. - Q. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis P in Kombination mit Anspruch N, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspeichereirichtung (
40 ) und die Rücksperreinrichtung (51 ) in einem an der Brennkraftmaschine montierbaren oder bereits montierten Anbaugehäuse (2a ,2b ,2c ) angeordnet sind. - R. Vorrichtung nach Absatz Q, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Montageseite des Anbaugehäuses (
2a ,2b ,2c ) eine Dichtung (56 ), die eine Drehachse (R) des Stators (3 ) und des Rotors (7 ) umgibt, mittels wenigstens eines Zentrierelements (57 ), das von einer die Drehachse (R) umgebenden Fügefläche des Anbaugehäuses (2a ,2b ,2c ) vorzugsweise vorragt, form- oder reibschlüssig verliersicher gehalten wird. - S. Vorrichtung nach einem der Absätze A bis R, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung an der Brennkraftmaschine montiert und mit dem Zuführzweig ((
50 –53 )) und dem Abführzweig (4' ) an ein Schmierölsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
- A. Device for adjusting the rotational angular position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine, the device comprising
- (a) a stator rotatably driven in fixed speed relation by the crankshaft (
3 ) - (b) one from the stator (
3 ) rotatably driven and for Drehantreiben the camshaft (1 ) with this coupling rotor (7 ) - (c) an early-stage chamber (
8th ) for generating one on the rotor (7 ) relative to the stator (3 ) in the direction of advancing torque and a late setting chamber (9 ) for generating one on the rotor (7 ) relative to the stator (3 ) in the direction of lag torque acting to generate the respective torque with a pressurized fluid whose pressure also increases with increasing speed of the crankshaft, are acted upon by the rotational angular position of the rotor (7 ) relative to the stator (3 ) to be able to adjust - (d) and a feeder branch (
50 -53 ) for the supply and a discharge branch (4 ' ) for the discharge of the pressurized fluid to and from the adjusting chambers (8th .9 ). - B. Device according to paragraph A, further comprising a Zuführzweig (
50 -53 ) arranged pressure storage device (40 ) with a spring device (43 ) and a storage chamber (41 ), which against a restoring spring force of the spring device (43 ) is filled with the pressurized fluid comprises. - C. Device according to paragraph B, characterized in that the storage chamber (
41 ) begins to fill against the spring force at a Füllbeginndruck (P FB ), which is at most as large as a hot idle pressure (P HL ), which has the pressurized fluid in the warm operating condition when the engine is idling. - D. Device according to paragraph C, characterized in that the storage chamber (
41 ) continues to fill against the spring force when the hot idling pressure (P HL ) is exceeded. - E. A device according to any one of paragraphs A to D, comprising a locking device (
30 ), which in a locking engagement the rotor (7 ) in a certain rotational angle position relative to the stator (3 ) mechanically fixed and by applying the pressure fluid in a the adjustment of the rotational angular position of the rotor (7 ) permitting release state changes when the pressure of the pressure fluid has reached a minimum release pressure (P E ) which is at most as high as the hot idle pressure (P HL ) or the Füllbeginndruck (P FB ). - F. Device according to one of the paragraphs A to E in combination with B, characterized in that the pressure storage device (
40 ) according to volume and cross-sectional area of the storage chamber (41 ) and spring force is designed so that the actuating speed (φ / s), with the rotational angular position of the rotor (7 ) relative to the stator (3 ) is adjusted to at least 1.5 times, preferably to at least twice the idle speed of the internal combustion engine even at the instantaneous pressure drop in the upstream of the pressure storage device (40 ) part of the feeder branch (50 -53 ) for the pressure fluid by subsequent delivery from the pressure storage device (40 ) is adapted to the frequency of the combustion cycles of the internal combustion engine, such that the ratio of actuating speed and crankshaft speed to at least 1.5 times, preferably to at least twice the idle speed is at least substantially constant. - G. Device according to one of the paragraphs A to F, comprising a locking device (
30 ), which in a locking engagement the rotor (7 ) in a certain rotational angle position relative to the stator (3 ) mechanically fixed and by applying the pressure fluid in a the adjustment of the rotational angular position of the rotor (7 ) permitting release state, wherein the locking device (30 ) for releasing the locking engagement with the Frühstellkammer (8th ), preferably only with the Frühstellkammer (8th ) connected is. - H. Device according to one of the paragraphs A to G, comprising a locking device (
30 ) with a locking spring (32 ) and a locking pin (31 ;60 ;70 ), which against a restoring spring force of the locking spring (32 ) from a locking engagement in which the rotor (7 ) in a certain rotational angle position relative to the stator (3 ) is mechanically fixed, is moved by application of the pressure fluid in a release position in which it is the adjustment of the relative rotational angular position of the rotor (7 ) allows. - I. Device according to paragraph H, characterized in that the locking pin (
31 ;70 ;80 ) via the locking spring (32 ) on a rotor (7 ) and stator (3 ) and from the one rotor (7 ) and stator (3 ) is movable back and forth between the locking engagement and the release position, preferably guided axially movably. - J. Device according to paragraph H or I, characterized in that the locking pin (
31 ;60 ;70 ) with an intervention area (31b ;61 .62 ;71 .72 ) in locking engagement in a receptacle (33 ;80 ;90 ) engaged in a stator (3 ) and rotor (7 ) is formed, and one in existing locking engagement outside the receptacle in the other of stator (3 ) and rotor (7 ) located annular first pressure surface (31c ;65 ;75 ) and a second pressure surface located in the receptacle when the locking engagement takes place (31d ;66 ;76 ), which are beauschlagbar for releasing the locking engagement respectively with the pressurized fluid, and the pressure surfaces together connected, preferably via a with respect to the locking device (30 ) inner connection channel (38 ), so that the pressure fluid for releasing the locking engagement to one of the pressure surfaces and from there to the other of the pressure surfaces passes, preferably via the inner connecting channel (38 ). - K. Device according to one of the paragraphs H to J, characterized in that the rotor (
7 ) the locking pin (31 ;60 ;70 ) and one with respect to the locking device (30 ) outer connection channel (34 ), which in one of the adjusting chambers (8th .9 ), preferably in the Frühstellkammer (8th ), and the locking device (30 ) for releasing the locking engagement with this adjusting chamber (8th ) connects. - L. Device according to one of the paragraphs H to K, characterized in that the locking pin (
31 ;60 ;70 ) in a wing (7a ) of the rotor (7 ) movable and in an end view of the rotor (7 ) Is arranged eccentrically in the circumferential direction. - M. Device according to one of the paragraphs H to L, characterized in that the locking pin (
31 ;60 ;70 ) in a wing (7a ) of the rotor (7 ) axially movable and a radial end of the wing (7a ) closer than the axis of rotation (R) of the rotor (7 ) is arranged. - N. Device according to one of the paragraphs H to M in combination with paragraph B, further comprising a Rücksperreinrichtung (
51 ) located in the feeder branch ((50 -53 )) upstream of the pressure storage device (40 ) is arranged and the supply of the pressurized fluid to the adjusting chambers (8th .9 ) and the pressure storage device (40 ), but prevents backflow, wherein between the pressure storage device (40 ) and the adjusting chambers (8th .9 ) is preferably no further arranged to be supplied with the pressurized fluid unit. - O. Device according to one of the paragraphs A to N, characterized in that the phaser for mounting on an axial end of the camshaft (
1 ) is arranged and in the assembled state with respect to the axis of rotation (R) of the camshaft (1 ) or the arrangement of stature (3 ) and rotor (7 ) central control valve (10 .20 ) with an axial inlet (P a ,22 ) for an axial loading of a reciprocally movable valve piston (20 ) of the control valve (10 .20 ) with the pressure fluid that the pressure fluid the control valve (10 .20 ) in the assembled state preferably via the camshaft (1 ) can be fed. - P. Device according to paragraph O in combination with paragraph B, characterized in that the pressure storage device (
40 ) one to the Zuführzweig (50 -53 ) connectable inlet (2d ) for the pressurized fluid and one with the control valve (10 .20 ) or preferably connected to the camshaft (1 ) connectable outlet (2e ) for the supply of the phaser, preferably via the camshaft (1 ), wherein the inlet (2d ) for an arrangement of the pressure storage device (40 ) in a main stream (50 -53 ) to the control valve (10 .20 ) in addition to the outlet (2e ) or for a branched off from the main flow arrangement of the pressure storage device (40 ) can also form the outlet in a side stream. - Q. Device according to one of the paragraphs A to P in combination with claim N, characterized in that the Druckspeichereirichtung (
40 ) and the Rücksperreinrichtung (51 ) in a mounted on the internal combustion engine or already mounted mounting housing (2a .2 B .2c ) are arranged. - R. Device according to paragraph Q, characterized in that on a mounting side of the attachment housing (
2a .2 B .2c ) a seal (56 ), which has an axis of rotation (R) of the stator (3 ) and the rotor (7 ), by means of at least one centering element (57 ), by a the rotary axis (R) surrounding joining surface of the attachment housing (2a .2 B .2c ) preferably protrudes, is held captive or positive frictionally. - S. Device according to one of the paragraphs A to R, characterized in that the device mounted on the internal combustion engine and with the Zuführzweig ((
50 -53 )) and the discharge branch (4 ' ) is connected to a lubricating oil system of the internal combustion engine.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to figures. The features disclosed in the exemplary embodiments advantageously continue to form the subject-matter of the claims individually and in any combination of features, as well as the embodiments described above. Show it:
Der Nockenwellen-Phasensteller umfasst einen Stator
Im Ausführungsbeispiel sind die Stellkammern
Der Nockenwellen-Phasensteller weist ein in Bezug auf die Stator-Rotor-Anordnung
Das Stellglied
Das Steuerventil umfasst ein Federglied
Der Ventilkolben
Das Ventilgehäuse
Wird der Anker
Das durch den Gehäuseeinlass Pa in das Steuerventil strömende Fluid der Hochdruckseite beaufschlagt den Ventilkolben
Um die zweite Axialkraft zu vergrößern, weisen der Ventilkolben
Die Aufweitung
Der Phasensteller umfasst eine Verriegelungseinrichtung
Die Verriegelungseinrichtung
Aus den
Der von der Führung
Die Verriegelungseinrichtung
Der innere Verbindungskanal
Von Vorteil ist eine in Bezug auf die Umfangsrichtung exzentrische Anordnung der Verriegelungseinrichtung
Die Druckspeichereinrichtung
Die Speicherkammer
Die vom Druckfluid in der Speicherkammer
Die Druckspeichereinrichtung
Die Verriegelungseinrichtung
Zu den für die Abstimmung maßgeblichen Drücken sei noch nachgetragen, dass der Heißleerlaufdruck PHL insbesondere nahe bei der Rücksperreinrichtung
Der vordere Pinabschnitt
Durch die ausgeprägte Verjüngung des deshalb nicht blockierenden vorderen Pinabschnitts
Von Vorteil ist insbesondere auch der abrupte Übergang im Grenzbereich der Pinabschnitte
Vom vorderen Pinabschnitt
Die Längen L61 und L62 betragen vorzugsweise jeweils wenigstens 0,5 mm, bevorzugter jeweils wenigstens 1 mm. Das Verhältnis der Länge L61 des nicht blockierend wirkenden Pinabschnitts
Die erfindungsgemäße Verjüngung des Verriegelungspins oder der Aufnahme, jeweils in Verriegelungsrichtung L, hat über die funktionalen Vorteile der Verriegelungseinrichtung hinaus auch Vorteile hinsichtlich der Entwicklung des Phasenstellers bis zur Serienreife. Werden beispielsweise in frühen Entwicklungsphasen mit durchgehend zylindrischen oder leicht konischen Umfangswirkbereichen der Verriegelungspin und die Aufnahme geformt und die Verriegelungsfeder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nockenwellecamshaft
- 1a1a
- Aufnahmeraumaccommodation space
- 22
- Spurlager, MaschinengehäuseThrust bearing, machine housing
- 2a2a
- Gehäuseteilhousing part
- 2b2 B
- Deckelcover
- 2c2c
- SpeicherkammerdeckelStorage chamber lid
- 2d2d
- SpeicherkammereinlassStorage chamber inlet
- 2e2e
- SpeicherkammerauslassSpeicherkammerauslass
- 2f2f
- Schraubeingriffthreaded engagement
- 33
- Statorstator
- 44
- Antriebsraddrive wheel
- 4'4 '
- Rückführungreturn
- 55
- Flügelradimpeller
- 5a5a
- Flügelwing
- 66
- Deckelcover
- 77
- Rotorrotor
- 7a7a
- Flügelwing
- 88th
- FrühstellkammerEarly setting chamber
- 99
- SpätstellkammerLate setting chamber
- 1010
- Ventilgehäusevalve housing
- 1111
- StirnverschlusswandEnd closure wall
- 1212
- Schraubverbindungscrew
- 1414
- Federgliedspring member
- 1515
- Stellgliedactuator
- 1616
- SpuleKitchen sink
- 1717
- Ankeranchor
- 1818
- aufgeweiteter Gehäuseabschnittexpanded housing section
- 2020
- Ventilkolbenplunger
- 2121
- Hohlraumcavity
- 2222
- Kolbeneinlasspiston inlet
- 2323
- Kolbenauslasspiston outlet
- 2424
- Kompensations-ZuführungCompensating feed
- 2525
- Kopplungsorgancoupling member
- 2626
- Vertiefungdeepening
- 2727
- Vertiefungdeepening
- 2828
- Aufweitung, aufgeweiteter KolbenabschnittExpansion, flared piston section
- 3030
- Verriegelungseinrichtunglocking device
- 3131
- Verriegelungspinlocking pin
- 31a31a
- Führungsabschnittguide section
- 31b31b
- Eingriffsbereichengagement area
- 31c31c
- erste Druckflächefirst printing surface
- 31d31d
- zweite Druckflächesecond printing surface
- 3232
- Verriegelungsfederlocking spring
- 3333
- Aufnahmeadmission
- 33a33a
- Öffnungsrandopening edge
- 3434
- äußerer Verbindungskanalouter connection channel
- 3535
- Stützelementsupport element
- 3636
- Führungguide
- 3737
- Druckraumpressure chamber
- 3838
- innerer Verbindungskanalinner connection channel
- 3939
- Ableitungderivation
- 39a39a
- Durchgangpassage
- 4040
- DruckspeichereinrichtungPressure storage device
- 4141
- Speicherkammerstorage chamber
- 4242
- Wandstruktur, KolbenWall structure, piston
- 4343
- Federeinrichtungspring means
- 4444
- Stirnwandbulkhead
- 4545
- Umfangswandperipheral wall
- 46 46
- Abführkanaldischarge channel
- 5050
- Zuführkanalfeed
- 5151
- RücksperreinrichtungRear locking device
- 5252
- Filterelementfilter element
- 5353
- Zuführkanalfeed
- 5656
- Dichtungpoetry
- 5757
- Zentrierelementcentering
- 5858
- Öffnungsrandopening edge
- 5959
- Spannmittelclamping means
- 6060
- Verriegelungspinlocking pin
- 6161
- vorderer Pinabschnittfront pin section
- 6262
- hinterer Pinabschnittrear pin section
- 6363
- erste Druckflächefirst printing surface
- 6464
- zweite Druckflächesecond printing surface
- 7070
- Verriegelungspinlocking pin
- 7171
- vorderer Pinabschnittfront pin section
- 7272
- hinterer Pinabschnittrear pin section
- 8080
- Aufnahmeadmission
- 8181
- unterer Aufnahmeabschnittlower receiving section
- 8282
- oberer Aufnahmeabschnittupper receiving section
- 8383
- Öffnungsrandopening edge
- 9090
- Aufnahmeadmission
- 9191
- unterer Aufnahmeabschnittlower receiving section
- 9292
- oberer Aufnahmeabschnittupper receiving section
- 9393
- Öffnungsrandopening edge
- AA
- Arbeitsanschlussworking port
- BB
- Arbeitsanschlussworking port
- DD
- Drehrichtungdirection of rotation
- LL
- Ver- und Entriegelungsrichtung, Längsachse des VerriegelungspinsLocking and unlocking direction, longitudinal axis of the locking pin
- Li L i
- Längenlengths
- PP
- Druckanschlusspressure connection
- Pa P a
- axialer Gehäuseeinlassaxial housing inlet
- Pr P r
- radialer Gehäuseeinlassradial housing inlet
- PE P E
- EntriegelungsmindestdruckEntriegelungsmindestdruck
- PFB P FB
- FüllbeginndruckFüllbeginndruck
- PHL P HL
- HeißleerlaufdruckHot idling pressure
- RR
- Drehachse, zentrale AchseRotary axis, central axis
- TA T A
- Reservoiranschlussreservoir port
- TB T B
- Reservoiranschlussreservoir port
- αα
- NeigungTilt
- ββ
- NeigungTilt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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