DE102012201573A1

DE102012201573A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102012201573A1
Application number: DE102012201573A
Authority: DE
Inventors: Jens Hoppe; David Köhler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-08
Also published as: US20130199467A1; CN103244220B; CN103244220A; KR20130089603A; US8807103B2

Abstract

Vorgeschlagen ein Zentralventil (1) eines Nockenwellenverstellers (2), welches einen zusätzlichen Hydraulikmittelkanal aufweist, der von der übrigen Hydraulikmittelführung zu den anderen Anschlüssen unabhängig ist und nicht mit denen kommuniziert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.
Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
Die WO 2010/015541 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Zentralventil. Das Zentralventil hat zwei Zulaufanschlüsse, wobei der Eine koaxial zum Zentralventil und der Andere radial zum Zentralventil angeordnet ist. Die Zulaufanschlüsse sind als Bohrungen ausgebildet. Weiter besitzt das Zentralventil zwei Arbeitsanschlüsse am Außenumfang, welche den Hydraulikmittelkanälen zu den Druckkammern gegenüberstehen. Auf der nockenwellenabgewandten Seite ist der Tankanschluss angeordnet, um zu verdrängendes Hydraulikmittel in das Reservoir der Brennkraftmaschine zurückzuführen.
Die DE 198 17 319 A1 zeigt ein Zentralventil eines Nockenwellenverstellers. Der Zulaufanschluss ist am Außenumfang des Zentralventils angeordnet. Der Zulaufanschluss wird in axialer Richtung von den beiden Arbeitsanschlüssen flankiert. Der Tankanschluss befindet sich am nockenwellenzugewandten Ende des Zentralventil und mündet in eine radiale Bohrung der Nockenwelle.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zentralventil eines Nockenwellenverstellers anzugeben, das eine verbesserte Ansteuerung des hydraulischen Nockenwellenverstellers erlaubt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Zentralventil eines Nockenwellenverstellers weist ein Außengehäuse und einen innerhalb zum Außengehäuse angeordneten Steuerkolben auf, wobei das Zentralventil einen Zulaufanschluss, mehrere Arbeitsanschlüsse und einen Tankanschluss hat, wobei der Steuerkolben den Hydraulikmittelfluss zu den Arbeitsanschlüssen steuert, wobei das Zentralventil eine erfindungsgemäße autarke Passage für einen gesonderten Hydraulikmittelfluss hat, welche nicht mit einem der vorgenannten Anschlüsse kommuniziert.
Das Zentralventil ist insbesondere zur Steuerung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers geeignet und koaxial zur Symmetrie- bzw. Drehachse des Nockenwellenverstellers bzw. der Nockenwelle angeordnet. Zusätzlich ist das Zentralventil innerhalb des Nockenwellenverstellers platziert, d.h. Zentralventil und Nockenwellenversteller bauen in radialer Richtung aufeinander auf. Optional kann zwischen dem Nockenwellenversteller und dem Zentralventil die Nockenwelle angeordnet sein.
Innerhalb des Außengehäuses des Zentralventils befindet sich der Steuerkolben. Der Steuerkolben ist in axialer Richtung beweglich und von dem Außengehäuse geführt. Somit kann der Steuerkolben zum Außengehäuse in einer beliebigen axialen Stellung positioniert werden. Die Positionierung erfolgt durch einen Zentralmagneten, welcher mit seinem Betätigungsstift ein Ende des Steuerkolbens kontaktiert und den Steuerkolben verschieben kann. Durch die axiale Positionierung des Steuerkolben werden die verschiedenen Anschlüsse des Zentralventils miteinander hydraulisch verbunden oder voneinander getrennt und können so miteinander kommunizieren oder nicht. Zum Leiten des Hydraulikmittels zwischen den Anschlüssen sind Steuerkolben und Außengehäuse mit Öffnungen, z.B. Nuten und/oder Bohrungen, versehen. Der Steuerkolben besitzt Steuerkanten, welche zusammen mit den Kanten der Öffnungen des Außengehäuses den Durchfluss steuern. Die Steuerkanten selbst sind die Kanten der jeweiligen Öffnung des Steuerkolbens. Zum Steuern des Durchflusses werden die Kanten der Öffnungen des Außengehäuses und die Steuerkanten zueinander derart positioniert, so dass eine Öffnung des Außengehäuses mit einer Öffnung des Steuerkolbens weitestgehend gegenübersteht und eine, über die axiale Positionierbarkeit des Steuerkolbens variable, Durchflussfläche für das Hydraulikmittel bildet.
Das Zentralventil hat erfindungsgemäß eine autarke Passage für einen gesonderten Hydraulikmittelfluss, welche nicht mit zumindest einem der vorgenannten Anschlüssen kommuniziert. Es kann somit auch vorgesehen sein, dass mehrere der vorgenannten Anschlüsse nicht mit der erfindungsgemäßen autarken Passage kommunizieren. Im speziellen Fall kommuniziert die autarke Passage mit keinem der vorgenannten Anschlüsse. Die vorgenannten Anschlüsse umfassen zumindest einen Zulaufanschluss, zumindest zwei Arbeitsanschlüsse und zumindest einen Tankanschluss.
Hierdurch wird erreicht, dass die autarke Passage von den anderen Anschlüssen separat und eigenständig genutzt und betrieben werden kann. So kann die autarke Passage als zusätzlicher Hydraulikmittelkanal insbesondere zur Betätigung eines Verriegelungsmechanismus, insbesondere für eine Verriegelung in einer Zwischenposition zwischen „Spät“ und „Früh“, vorzugsweise für eine einer Zwischenposition zwischen „Spät“ und „Früh“, vorzugsweise für eine Verriegelung in der Mittenposition, genutzt werden.
Ein Verriegelungsmechanismus umfasst einen Verriegelungskolben und eine Verriegelungsfeder. Der Verriegelungsmechanismus ist zur Sperrung der Relativdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement des Nockenwellenverstellers vorgesehen. Die Sperrung wird durch Druckbeaufschlagung mit Hydraulikmittel entgegen der Kraft der Verriegelungsfeder aufgehoben.
In einem Nockenwellenversteller mit mehr als einem Verriegelungsmechanismus kann ein Verriegelungsmechanismus unabhängig von den anderen Verriegelungsmechanismen angesteuert werden. Die anderen Verriegelungsmechanismen lassen sich über die Arbeitsanschlüsse betätigen oder über weitere autarke Passagen des Zentralventils.
In einer Ausgestaltung der Erfindung leitet die Passage das Hydraulikmittel unabhängig von der Position des Steuerkolbens. Insbesondere unabhängig von der axialen Position des Steuerkolben stellt die autarke Passage Hydraulikmittel für die gewünschte Funktion, vorzugsweise die Verriegelung bzw. Sperrung der Relativdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement, zur Verfügung. Die Passage kann somit auch vom Steuerkolben selbst ausgebildet sein, z.B. durch eine koaxiale Bohrung, welche nicht in hydraulischer Verbindung mit den Steuerkanten des Steuerkolbens steht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Passage von dem Außengehäuse ausgebildet. Das Außengehäuse kann die Nockenwelle sein, in der sich der Steuerkolben bewegt oder ein hülsenförmiges Bauteil des Zentralventils, welches den Steuerkolben zumindest teilweise umragt. In das Außengehäuse lässt sich die Passage mittels spangebender Bearbeitung, durch eine bestimmte oder unbestimmte Schneide, Urformverfahren und/oder Umformverfahren in den jeweiligen Werkstoff einbringen. Vorteilhafterweise bleibt die Form bzw. die Gestalt der Ausbildung der Passage aufgrund der Ausbildung an einem einzigen Bauteil zuverlässig über die Lebensdauer erhalten. Die Passage kann als Nut, Bohrung oder Abflachung ausgebildet sein. Der Durchflussquerschnitt der Passage kann beliebige Formen haben, angepasst an das gewünschte Durchströmverhalten des Hydraulikmittels. Der Durchflussquerschnitt kann entlang der Erstreckungsrichtung der Passage variabel oder konstant ausgebildet sein.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Außengehäuse eine Abflachung an seiner Außenumfangsfläche auf, welche als Passage ausgebildet ist. Die Abflachung an der Außenumfangsfläche ist sehr wirtschaftlich herzustellen. Die Außenumfangsfläche kann dabei im Bereich der Abflachung gleichen Durchmessers ausgebildet sein oder im Durchmesser variieren, z.B. in Stufenform. Über den variablen Durchmesser lässt sich der Durchflussquerschnitt vorteilhafterweise entlang der Passage verändern, um so z.B. eine Drossel, eine Düsenform oder eine Diffusorform zur Leitung des Hydraulikmittels durch diese Passage auszubilden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Zentralventil weiter ein Innengehäuse auf, welches zwischen dem Steuerkolben und dem Außengehäuse angeordnet ist und das Innengehäuse diese Passage aufweist. Das Innengehäuse kann vorteilhafterweise die Leitungen zu den verschiedenen Anschlüssen derart verschachteln, dass die Anschlüsse in einer beliebigen Anordnung bzw. Reihenfolge in axialer und/oder umfangsseitiger Orientierung platziert werden können. Dazu weist das Innengehäuse mehrere Bohrungen, Nuten und/oder Durchbrüche auf, welche zur Leitung des Hydraulikmittels ausgebildet sind.
In einer bevorzugten Ausbildung ist die Passage des Innengehäuses als eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut ausgebildet. Die Nut kann mit einer Innenmantelfläche des Außengehäuses oder mit einer Außenmantelfläche des Steuerkolbens zusammen einen Kanal zur Leitung von Hydraulikmittel ausbilden. Die Nut kann spangebend oder spanlos hergestellt werden. Vorteilhafterweise kommt eine spanlose, insbesondere ein Urformverfahren, wie z.B. Gießen, in Betracht. Dazu ist das Innengehäuse bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Außenumfangsfläche des Außengehäuses eine Öffnung auf, welche Hydraulikmittel zu der Passage des Innengehäuses leitet. Diese Öffnung ist dafür vorgesehen, dass Hydraulikmittel zum entsprechenden Anschluss am Außengehäuse zu leiten. Öffnungen können Bohrungen oder Durchbrüche mit beliebigem Querschnitt sein. So steht am Außengehäuse ein Anschluss der autarken Passage zur Verfügung, welche z.B. Hydraulikmittel zu einem autark von den übrigen Anschlüssen betriebenen Verriegelungsmechanismus führt.
In einer Ausbildung der Erfindung ist das Außengehäuse des Zentralventils als Zentralschraube ausgebildet, welche den Nockenwellenversteller mit einer Nockenwelle verbinden kann. Mit einer als Außengehäuse ausgebildeten Zentralschraube kann das Zentralventil als Einheit geliefert und zur Befestigung des Nockenwellenverstellers mit der Nockenwelle genutzt werden. Alternativ dazu kommt als Außengehäuse die Nockenwelle selbst in Betracht, wobei der Nockenwellenversteller durch eine Mutter mit der Nockenwelle verbunden werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung hat das Zentralventil ein Rückschlagventil, welchen den Zufluss von Hydraulikmittel in einer Richtung des Hydraulikmittelflusses erlaubt und in der entgegengesetzten Richtung verhindert. Vorteilhafterweise ist das Rückschlagventil in der autarken Passage angeordnet und verhindert so den Rückfluss von Hydraulikmittel in einer Richtung.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung von einer autarken Passage im Zentralventil wird ein zusätzlicher autonomer Anschluss geschaffen, welcher unabhängig von dem Zulaufanschluss, dem Tankanschluss und den Arbeitsanschluss, z.B. für einen Verriegelungsmechanismus genutzt werden kann. Dadurch ist eine vom übrigen Betrieb des Nockenwellenverstellers entkoppelte und zuverlässige Schnittstelle zur Leitung von Hydraulikmittel gegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:
1 einen Nockenwellenversteller mit einem erfindungsgemäßen Zentralventil und einer Nockenwelle,
2 einen Nockenwellenversteller mit einem weiteren erfindungsgemäßen Zentralventil und einer Nockenwelle,
3 ein weiteres erfindungsgemäßes Zentralventil und
4 eine weitere Ausführungsform der autarken Passage des erfindungsgemäßen Zentralventils.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Nockenwellenversteller 2 mit einem erfindungsgemäßen Zentralventil 1 und einer Nockenwelle 11. Der Nockenwellenversteller 2 ist als Flügelzellenversteller ausgebildet. Der Aufbau und die Wirkungsweise sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Der in 1 abgebildete Nockenwellenversteller 2 hat eine Zentralöffnung 15. Die Zentralöffnung 15 weist an deren Mantelfläche drei Schnittstellen A’, B’ und C’ auf. Die Schnittstellen A’ und B’ sind die Arbeitsanschlüsse des Nockenwellenverstellers 2 und kommunizieren mit den Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers 2. Die Schnittstelle C’ ist vorzugsweise für einen nicht weiter dargestellten Verriegelungsmechanismus, insbesondere für eine Verriegelung in einer Zwischenposition, vorzugsweise einer Mittenposition, vorgesehen. Die Schnittstellen A’, B’ und C’ sind als, zueinander in axialer Richtung versetzte, umlaufende Nuten ausgebildet. Im Folgenden wird auf das Zentralventil 1 mit seiner Ausbildung der autarken Passage C eingegangen.
Das Zentralventil 1 beinhaltet ein Außengehäuse 3, ein Innengehäuse 7, eine Führungshülse 17, einen Steuerkolben 4, eine Druckfeder 18, ein Federabstützelement 19, ein Rückschlagventil 20, einen Ventilsitz 22 und einen Sicherungsring 21. Alle vorgenannten Bauteile sind koaxial zueinander und zur Drehachse 23 des Nockenwellenverstellers 2 angeordnet.
Das Außengehäuse 3 ist als Zentralschraube 10 ausgebildet und besitzt einen Schraubenkopf 24, einen Schraubenschaft 25 und ein Außengewinde 26. Mittels einer Flanschfläche des Schraubenkopfes 24 ist der Nockenwellenversteller 2 mit der Nockenwelle 23 in axialer Richtung 8 verspannt und verbindet alle drei Bauteile drehfest zueinander. Die Nockenwelle 23 weist zumindest an ihrem nockenwellenverstellerseitigen Ende einen Hohlraum 27 auf. Der Hohlraum 27 ist rotationssymmetrisch und gestuft ausgebildet. Weiter besitzt die Nockenwelle 14 einen Gewindeabschnitt, der zum Eingriff mit dem Außengewinde 26 der Zentralschraube 10 vorgesehen ist. Die Zentralschraube 10 hat einen Hohlraum 28, welcher sich durchgängig von einem Ende der Zentralschraube 10 bis zu seinem anderen Ende erstreckt. Der Schraubenschaft 25 teilt den Hohlraum 27 der Nockenwelle 23 in zwei voneinander hydraulisch getrennte Bereiche ab. Der erste Bereich ist als Schnittstelle P’ für den Zulaufanschluss P des Zentralventils 1 vorgesehen. Der zweite Bereich ist eigens für die Versorgung mit Hydraulikmittel für die autarke Passage C vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel steht der zweite Bereich mit radialen Bohrungen 29 in fluidleitender Verbindung und kann so mit Hydraulikmittel versorgt werden oder es kann über diese radialen Bohrungen 29 Hydraulikmittel abgeführt werden.
Die Außenmantelfläche des Schraubenschafts 25 der Zentralschraube 10 ist gestuft ausgebildet. Die autarke Passage C des Zentralventils 1 ist als ein abgesetzter Durchmesser einer Stufung 34 der Außenmantelfläche des Schraubenschafts 25 ausgebildet. Zwischen der Stufung 34 der Außenmantelfläche des Schraubenschaftes 25 und dem Schraubenkopf 24 ist ein weitestgehend gleichbleibender Außendurchmesser 33 vorgesehen, der zu dem Innendurchmesser der Zentralöffnung 15 annähernd gleich ist. Komplettiert wird die autarke Passage C mit der Innenmantelfläche des Hohlraumes 27 und der Innenmantelfläche der Zentralöffnung 15. Es verbleibt ein ringförmiger Durchflussquerschnitt, der an den zweiten Bereich des Hohlraumes 27 angrenzt und von Hydraulikmittel durchströmt werden kann. Die Schnittstelle C’ umragt als umlaufende Nut mit ihrer offenen Seite die autarke Passage C, so dass das Hydraulikmittel von seiner axialen Flussrichtung, nämlich in der Passage, mittels der Stufe des abgesetzten Durchmessers in eine radiale Flussrichtung, nämlich in die Schnittstelle C’ hinein, umgelenkt werden kann. Somit kann das Zentralventil 1 Hydraulikmittel zwischen den radialen Bohrungen 29 und der Schnittstelle C’ transportieren, ohne das sich Einflüsse des Hydraulikmitteltransports zwischen den anderen Anschlüssen auf diesen Hydraulikmittelfluss durch die Passage C auswirken. Vorteilhafterweise eignet sich diese Ausbildung gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiels für eine Reihenfolge in axialer Richtung 8 der Schnittstellenanordnung wie folgt, beginnend mit dem nockenwellenzugewandten Ende der Zentralöffnung 15:

– Schnittstelle C’ für die autarke Passage C zur unabhängigen Ansteuerung z.B. eines Verriegelungsmechanismus,
– Schnittstelle B’ für zumindest eine Arbeitskammer, welche die Steuerzeiten in Richtung „Früh“ verstellt,
– Schnittstelle A’ für zumindest eine Arbeitskammer, welche die Steuerzeiten in Richtung „Spät“ verstellt.

Alternativ können die Schnittstellen B’ und A’ hierbei vertauscht werden.
Im Hohlraum 28 der Zentralschraube 10 ist am schraubenkopfseitigem Ende das Innengehäuse 7, die Führungshülse 17, der Steuerkolben 4, die Druckfeder 18, der Federteller 19, das Rückschlagventil 20 und der Ventilsitz 22 angeordnet. Am gewindeseitigen Ende der Zentralschraube 10 mündet eine zentrale Bohrung in die Schnittstelle P’ der Nockenwelle 23 und bildet so den Zulaufanschluss P. Vom Zulaufanschluss P kommend passiert das Hydraulikmittel das Rückschlagventil 20, in dem der auftretende Druck das Rückschlagventil 20 aus dem Ventilsitz 22 hebt und somit das Rückschlagventil 20 für den Durchfluss öffnet. Darauffolgend wird das Hydraulikmittel in das Innengehäuse 7 geleitet und, nicht weiter dargestellt, über den Steuerkolben 4 an die Arbeitsanschlüsse A und B verteilt. Der Steuerkolben 4 wird durch die Druckfeder 18 gegen den Sicherungsring 21 gedrückt. Am schraubenkopfseitigem Ende der Zentralschraube 10 ist durch mehrere Öffnungen 30 des Steuerkolbens 4 der Tankanschluss T des Zentralventils 1 ausgebildet. Auf dieser Seite findet auch eine stirnseitige Fläche des Steuerkolbens 4 Kontakt zu einem nicht weiter dargestellten Betätigungsstift eines nicht weiter dargestellten Zentralmagneten. Über den Zentralmagneten, bzw. über den Betätigungsstift wird der Steuerkolben 4 entgegen der Federkraft der Druckfeder 18 in Richtung des Federabstützelementes 19 in eine beliebige Position relativ zum Innengehäuse 7 verschoben, so dass über die Steuerkanten des Steuerkolbens 4 das Hydraulikmittel und der Hydraulikmitteldruck an die Arbeitsanschlüsse A und B verteilt werden kann.
2 zeigt einen Nockenwellenversteller 2 mit einem weiteren erfindungsgemäßen Zentralventil 1 und einer Nockenwelle 11. Die 2 zeigt grundsätzlich einen ähnlichen Aufbau wie 1. Im Folgenden wird auf die Unterschiede eingegangen. Der Schraubenschaft 25 der Zentralschraube 10 des Zentralventils 1 hat einen gleichbleibenden Außendurchmesser 33 im Bereich der Zentralöffnung 15, wobei sich dieser gleichbleibende Außendurchmesser 33, im Gegensatz zur Ausbildung nach 1, weiter in den Hohlraum 27 der Nockenwelle 14 hineinerstreckt. Der Innendurchmesser der Zentralöffnung 15 und ein Innendurchmesser des Hohlraumes 27 sind derart auf den Außendurchmesser des Schraubenschaftes 25 abgestimmt, dass der Nockenwellenversteller 2 zur Nockenwelle 14 koaxial ausgerichtet wird. Dazu sind idealerweise der Innendurchmesser der Zentralöffnung 15 und dieser Innendurchmesser des Hohlraumes 27 annähernd gleich groß. Über den Außendurchmesser 33 des Schraubenschaftes 25 wird der Hohlraum 27 zum Nockenwellenversteller 2 abgedichtet. Die Zentralschraube 10 besitzt zumindest eine Öffnung 31 in Form einer Bohrung, welche im Bereich des Hohlraumes 27 angeordnet ist. Die Außenmantelfläche des Schraubenschaftes 25, der den Hohlraum 27 begrenzt, ist wieder als Stufung 34 ausgebildet und schließt sich an den oben erwähnten gleichbleibenden Außendurchmesser 33 des Schraubenschaftes 25 in axialer Richtung 8 an. Darauffolgend in axialer Richtung 8 befindet sich das Außengewinde 26 der Zentralschraube 10, das, wie in 1, den Hohlraum 27 zur Schnittstelle P’ abtrennt.
Die Öffnung 31 ist mehrfach, über den Umfang des Zentralventils 1 verteilt, angeordnet. Vorteilhafterweise wird so ein hoher Durchfluss erreicht. Die Öffnungen 31 münden in eine axiale Nut 9 des Innengehäuses 7. Von der Nut 9 wird das Hydraulikmittel über eine weitere Öffnung 32 des Außengehäuses 3 an die Schnittstelle C’, z.B. zur Nutzung für einen Verriegelungsmechanismus, geleitet. Die Öffnung 32 ist als radiale Bohrung ausgebildet und kann idealerweise mehrfach, über den Umfang verteilt angeordnet sein. Vorteilhafterweise eignet sich diese Ausbildung gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiels für eine Reihenfolge in axialer Richtung 8 der Schnittstellenanordnung wie folgt, beginnend mit dem nockenwellenzugewandten Ende der Zentralöffnung 15:

– Schnittstelle B’ für zumindest eine Arbeitskammer, welche die Steuerzeiten in Richtung „Früh“ verstellt,
– Schnittstelle C’ für die autarke Passage C zur unabhängigen Ansteuerung z.B. eines Verriegelungsmechanismus,
– Schnittstelle A’ für zumindest eine Arbeitskammer, welche die Steuerzeiten in Richtung „Spät“ verstellt.

Alternativ können die Schnittstellen B’ und A’ hierbei vertauscht werden.
In einer anderen Anordnung eignet sich die Ausbildung der Nut 9 am Innengehäuse 7 für eine weitere alternative Reihenfolge in axialer Richtung 8 der Schnittstellenanordnung wie folgt, beginnend mit dem nockenwellenzugewandten Ende der Zentralöffnung 15:

– Schnittstelle A’ für zumindest eine Arbeitskammer, welche die Steuerzeiten in Richtung „Spät“ verstellt.
– Schnittstelle B’ für zumindest eine Arbeitskammer, welche die Steuerzeiten in Richtung „Früh“ verstellt,
– Schnittstelle C’ für die autarke Passage C zur unabhängigen Ansteuerung z.B. eines Verriegelungsmechanismus,

Alternativ können die Schnittstellen B’ und A’ hierbei vertauscht werden.
3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Zentralventil 1. Die autarke Passage C ist als Abflachung 5 an der Außenmantelfläche des als Zentralschraube 10 ausgebildeten Außengehäuses 3 ausgebildet. Die Abflachung 5 überschneidet den Bereich des gleichbleibenden Außendurchmesser 33, welcher mit dem Innendurchmesser der Zentralöffnung 15 des Nockenwellenverstellers 2 korreliert, und der Stufung 34, welche den Hohlraum 27 der Nockenwelle 14 begrenzt. Der Nockenwellenversteller 2 und die Nockenwelle 14 sind hierbei nicht dargestellt. Gut erkennbar sind die Arbeitsanschlüsse A und B, welche als radiale Bohrung im Bereich des gleichbleibenden Außendurchmessers 33 platziert sind. Die radiale Position der Abflachung 5 kann derart gewählt werden, dass beim Verschrauben des Zentralventils 1 mit der Nockenwelle 14 eine zuverlässige Positionierung zur Schnittstelle C’ gewahrt ist. Zur Erhöhung der zuverlässigen Positionierung kann die Schnittstelle C’, hier nicht dargestellt, als umlaufende Nut ausgebildet sein, so dass die Passage C in jeder Winkelposition mit der umlaufenden Nut kommunizieren kann. Die Abflachung 5 erstreckt sich deutlich in axialer Richtung 8, jedoch mit genügend Abstand zum Arbeitsanschluss A oder B, damit die Dichtheit zwischen den Anschlüssen gewahrt bleibt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der autarken Passage C des erfindungsgemäßen Zentralventils 1. Die axiale Länge der als Nut 16 ausgebildeten Passage C kann sich bis annähernd zum Schraubenkopf 24 erstrecken. In diesem Fall muss eine Winkelpositionierung zwischen dem Zentralventil 1 und dem Nockenwellenversteller 2 vorgesehen sein. Der Durchflussquerschnitt der Nut 16 kann in axialer Richtung 8 konstant oder veränderlich sein. Die Form des Durchflussquerschnittes kann abgerundet, z.B. kreisförmig oder elliptisch, oder vieleckig sein.
Bezugszeichenliste

1: Zentralventil
2: Nockenwellenversteller
3: Außengehäuse
4: Steuerkolben
5: Abflachung
6: Außenumfangsfläche
7: Innengehäuse
8: Axiale Richtung
9: Nut
10: Zentralschraube
11: Nockenwelle
12: Rückschlagventil
13: Öffnung
14: Nockenwelle
15: Zentralöffnung
16: Nut
17: Führungshülse
18: Druckfeder
19: Federabstützelement
20: Rückschlagventil
21: Sicherungsring
22: Ventilsitz
23: Drehachse
24: Schraubenkopf
25: Schraubenschaft
26: Außengewinde
27: Hohlraum
28: Hohlraum
29: Radiale Bohrung
30: Öffnung
31: Öffnung
32: Öffnung
33: Gleichbleibender Außendurchmesser
34: Stufung
A: Arbeitsanschluss
B: Arbeitsanschluss
C: Passage
P: Zulaufanschluss
T: Tankanschluss
A': Schnittstelle
B': Schnittstelle
C': Schnittstelle
P': Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/015541 A1 [0006]
DE 19817319 A1 [0007]

Claims

Zentralventil (1) eines Nockenwellenverstellers (2) aufweisend: – ein Außengehäuse (3) und einem innerhalb zum Außengehäuse (3) angeordneten Steuerkolben (4), – wobei das Zentralventil (1) einen Zuflussanschluss (P) und mehrere Arbeitsanschlüsse (A, B) sowie einen Tankanschluss (T) hat, – wobei der Steuerkolben (4) den Hydraulikmittelfluss vom Zuflussanschluss (P) zu den Arbeitsanschlüssen (A, B) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (1) eine autarke Passage (C) für einen gesonderten Hydraulikmittelfluss hat, welche nicht mit einem der vorgenannten Anschlüsse (P, A, B, T) kommuniziert.
Zentralventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Passage (C) unabhängig von der Position des Steuerkolbens (4) Hydraulikmittel leitet.
Zentralventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Passage (C) vom Außengehäuse (3) ausbildet ist.
Zentralventil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abflachung (5) einer Außenumfangsfläche (6) des Außengehäuses (3) als Passage (C) ausgebildet ist.
Zentralventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (1) weiter ein Innengehäuse (7) aufweist, welches zwischen dem Steuerkolben (4) und dem Außengehäuse (3) angeordnet ist und das Innengehäuse (7) diese Passage (C) aufweist.
Zentralventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (7) eine sich in axialer Richtung (8) erstreckende Nut (9) aufweist, welche als Passage (C) ausgebildet ist.
Zentralventil (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenumfangsfläche (6) des Außengehäuses (3) eine Öffnung (13) aufweist, welche Hydraulikmittel zu der Passage (C) des Innengehäuses (7) leitet.
Zentralventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (3) des Zentralventils (1) als Zentralschraube (10) ausgebildet ist, welche den Nockenwellenversteller (2) mit einer Nockenwelle (11) verbinden kann.
Zentralventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (1) ein Rückschlagventil (12) hat, welches den Zufluss von Hydraulikmittel in einer Richtung des Hydraulikmittelflusses erlaubt und in der entgegengesetzten Richtung verhindert.
Nockenwellenversteller (2) mit einem Zentralventil (1) und einer Nockenwelle (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.