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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit einem ersten Bauteil, mit einem relativ zum ersten Bauteil um eine Drehachse innerhalb eines Winkelbereichs drehbaren zweiten Bauteil sowie mit einer Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil, wobei die Verriegelungseinrichtung an dem ersten Bauteil einen ersten Sperr-Riegel und einen zweiten Sperr-Riegel sowie an dem zweiten Bauteil wenigstens eine Mittenkulisse umfasst, und wobei die beiden Sperr-Riegel jeweils zwischen einer Verriegelungsposition und einer Entriegelungsposition bewegbar geführt sind und in einer mittleren Winkellage der Bauteile zueinander in ihrer Verriegelungsposition wenigstens in die eine Mittenkulisse eingreifen.
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Hintergrund der Erfindung
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Nockenwellenversteller sind technische Baugruppen zum Verstellen der Phasenlage zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einer Verbrennungsmaschine. Dabei ist eines der Bauteile, auch Stator genannt, drehfest mit der Kurbelwelle verbunden. Das andere Bauteil, auch Rotor genannt, ist drehfest mit der Nockenwelle verbunden und zum Stator relativ drehbar gelagert. Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller umfasst der Stator üblicherweise eine Anzahl von Trennelementen, zwischen denen jeweils ein Flügelelement des Rotors angeordnet ist. Das Flügelelement trennt den Raum zwischen zwei benachbarten Trennelementen jeweils in eine Früh- und in eine Spätverstellkammer. Beide Kammern sind an schaltbare Druckmittelleitungen angeschlossen. Wird die Frühverstellkammer über die zugehörige Druckmittelleitung mit einem Druckmittel beaufschlagt und die Druckmittelleitung der Spätverstellkammer mit einem Druckmittelauslass verbunden, so wird der Rotor gegenüber dem Stator in eine Frührichtung verstellt und umgekehrt. Werden beide Kammern mit Druckmittel beaufschlagt oder die Druckmittelleitungen abgesperrt, so ist der Rotor gegenüber dem Stator in der eingestellten Phasenlage hydraulisch festgelegt.
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Der hydraulische Nockenwellenversteller ist zur Druckmittelversorgung üblicherweise in den Schmiermittelkreislauf der Verbrennungsmaschine eingebunden. In einer Startphase der Verbrennungsmaschine ist dabei in der Regel der Druck des Schmiermittels (Öldruck) für einen einwandfreien Betrieb des Nockenwellenverstellers noch nicht ausreichend. Der Rotor kann innerhalb des erlaubten Winkelbereichs unkontrolliert schwingen sowie gegebenenfalls an den Stator anschlagen, was zu einer unerwünschten akustischen Auffälligkeit führt. Aus diesem Grund weisen hydraulische Nockenwellenversteller üblicherweise eine mechanische Verriegelungseinrichtung auf, die während eines Stillstands oder in einer Startphase der Verbrennungsmaschine die beiden relativ zueinander drehbaren Bauteile, also Rotor und Stator, in einer definierten Winkellage zueinander verriegelt. Durch den sich aufbauenden Druck des Schmiermittels wird die Verriegelung gelöst, so dass sich während des Betriebs der Verbrennungsmaschine Rotor und Stator gegeneinander verstellen lassen.
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Üblicherweise ist die Winkellage, in der Rotor und Stator eines hydraulischen Nockenwellenverstellers mechanisch zueinander verriegelt sind, entweder als eine Früh- oder als eine Spätverstellung gegeben. Mit anderen Worten ist der Rotor in der verriegelten Winkellage entweder in der Frühverstellungslage, also beispielsweise im Uhrzeigersinn, oder in der Spätverstellungslage, also beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn, gegen ein Trennelement des Stators angeschlagen. Aus der
EP 0 799 977 A1 ist auch ein hydraulischer Nockenwellenversteller bekannt, in welchem die beiden drehbaren Bauteile während des Stillstands in einer mittleren Winkellage zwischen der Früh- und Spätverstellungslage miteinander verriegelt sind. Dies bringt thermodynamische Vorteile für die entsprechend betriebene Verbrennungsmaschine mit sich. Dort greift zur Verriegelung ein Sperr-Riegel an dem einen Bauteil in eine entsprechend angeordnete Mittenkulisse am anderen Bauteil ein.
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Aus der
EP 1 672 187 A1 ist ein Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art bekannt. Dort ist eine Mittenkulisse vorgesehen, in die bei Verriegelung der beiden Bauteile zueinander in einer mittleren Winkellage beide Sperr-Riegel eingreifen. Durch diese Ausgestaltung ist eine erleichterte Verriegelung der Bauteile in der Mittenlage möglich. Bei Verriegelung der sich drehenden Bauteile taucht zunächst einer der Sperr-Riegel in die in Drehrichtung entsprechend verbreiterte Mittenkulisse ein und bildet darin erst bei Weiterdrehung einen Anschlag. In der definierten Anschlagsposition kann der zweite Sperr-Riegel in die Mittenkulisse eintauchen, so dass die beiden Bauteile schließlich in einer festen Winkellage zueinander in beide Drehrichtungen verriegeln.
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Auch aus der
DE 10 2005 060 829 A1 ist ein Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art bekannt. Dort sind zwei Sperr-Riegel zur Verriegelung der, beiden Bauteile in einer mittleren Winkellage vorgesehen, die jeweils in eine eigene Mittenkulisse eingreifen. Zusätzlich sind ein dritter und ein vierter Sperr-Riegel vorgesehen, die die Bauteile jeweils über eine erste und eine zweite Endkulisse in einer Frühverstellungslage bzw. in einer Spätverstellungslage zueinander verriegeln.
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Schließlich wird auch in der
DE 10 2007 007 073 A1 ein Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art vorgeschlagen. Dort können mit insgesamt drei Sperr-Riegeln und drei Kulissen die Bauteile des Nockenwellenverstellers in insgesamt drei verschiedenen Lagen zueinander, nämlich in einer Frühverstellungs-, in einer Spätverstellungs- und in einer Mittenverstellungslage, verriegelt werden.
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Grundsätzlich ist es wünschenswert, einen Nockenwellenversteller anzubieten, der sowohl in einer mittleren Winkellage als auch in einer End-Winkellage der Bauteile zueinander mechanisch verriegelt. Die bisher bekannten Lösungen des Standes der Technik verwenden dazu wenigstens drei Sperr-Riegel, die in entsprechende Kulissen eingreifen, um eine sichere Verriegelung insbesondere in der mittleren Winkellage zu gewährleisten. Nachteiligerweise beansprucht jedoch jeder Sperr-Riegel zusätzlichen Bauraum, der abhängig von der konstruktiven Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers oftmals nicht vorhanden ist, oder der die Baugröße des Nockenwellenverstellers in unerwünschter Weise vergrößern würde.
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Die
DE 199 18 910 A1 zeigt eine Ventilzeitsteuerungsvorrichtung mit einer Drehwelle, die drehbar in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingebaut ist, ein Drehübertragungselement, das um die Umfangsfläche der Drehwelle angeordnet ist, um relativ dazu innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu drehen, um eine Drehkraft von einer Kurbelwelle zu übertragen, einen Flügel, der an einem von der Drehwelle und dem Drehübertragungselement vorgesehen ist, eine Druckkammer, die zwischen den Drehwelle und dem Drehübertragungselement ausgebildet und durch den Flügel in eine Voreilkammer und eine Nacheilkammer unterteilt ist, einen ersten Fluidkanal zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von der Voreilkammer, einen zweiten Fluidkanal zum Zuführen und Ablassen eines Fluids zu und von der Nacheilkammer, einen Verriegelungsmechanismus zum Aufrechterhalten der Beziehung zwischen der Drehwelle und dem Drehübertragungselement in einer Mittelstellung des vorbestimmten Bereichs, wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird, und einen Steuerungsmechanismus zur Begrenzung der Drehung des Drehübertragungselements um die Drehwelle innerhalb eines Bereichs zwischen der Mittelstellung und einer Endstellung des vorbestimmten Bereichs.
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Die
EP 2 118 453 B1 zeigt eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Außenrotor und einem relativ zu diesem drehbar angeordneten Innenrotor, wobei eines der Bauteile in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und das andere Bauteil in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle steht, mit zumindest einem Druckraum, wobei jeder Druckraum in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt ist, mit mehreren Druckmittelkanälen, über die den Druckkammern Druckmittel zugeführt bzw. von diesen abgeführt werden kann, mit mehreren Drehwinkelbegrenzungseinrichtungen, wobei jede Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung einen entriegelten und einen eingeriegelten Zustand einnehmen kann, wobei die Verriegelungszustände durch Druckmittelzufuhr zu bzw.; Druckmittelabfuhr von der jeweiligen Drehwinkelbegrenzungsvorrichtung eingestellt werden können.
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Die
EP 2 418 360 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit zwei Verriegelungsstiften, die in entgegengesetzter Richtung mit einer Nut derart verriegeln, dass eine Mittenposition gehalten wird.
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Die
DE 101 47 336 A1 zeigt ein variables Ventilzeitabstimmungssystem mit einem Relativdrehungssteuerungsmechanismus, der die relative Drehung eines Gehäuseelements und eines Rotorelements an einer Zwischenverriegelungsphase zwischen der am weitesten vorgestellten Winkelphase und der am weitesten verzögerten Winkelphase beschränkt. Das variable Ventilzeitabstimmungssystem hat einen Hilfssteuerungsmechanismus, der im Ansprechen auf das Betriebsfluid betätigt wird, das zu einem Fluiddruckschaltkreis zugeführt und von diesem ausgestoßen werden soll, wobei die relative Drehung des Gehäuseelements und des Rotorelements unter der Entriegelungsbedingung gestattet wird und die Drehung des Rotorelements zu der Winkelverzögerungsseite relativ zu dem Gehäuseelement bei der Stellphase zwischen der am weitesten verzögerten Winkelphase und der Zwischenverriegelungsphase unter der Verriegelungsbedingung beschränkt wird.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art anzugeben, der sich in wenigstens zwei unterschiedlichen Winkellagen der drehbaren Bauteile zueinander verriegeln lässt, jedoch hierbei mit einer möglichst geringen Anzahl von Sperr-Riegeln auskommt.
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Lösung der Aufgabe
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Die gestellte Aufgabe wird durch einen Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass am zweiten Bauteil wenigstens eine Endkulisse vorgesehen ist, in die in einer von der mittleren Winkellage der Bauteile zueinander abweichenden End-Winkellage der erste Sperr-Riegel oder der zweite Sperr-Riegel in seiner Verriegelungsposition eingreift.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass im Falle einer Mittenkulisse, in der die Bauteile des Nockenwellenverstellers in einer mittleren Winkellage zueinander durch zwei Sperr-Riegel drehfest verriegelt werden, der Abstand der Sperr-Riegel in Drehrichtung groß genug gewählt werden kann, um die Bauteile durch einen dieser Sperr-Riegel zusätzlich in einer anderen Winkellage, vorliegend End-Winkellage genannt, durch einen dieser Sperr-Riegel zu verriegeln. Dazu ist zusätzlich zur Mittenkulisse eine Endkulisse vorgesehen, in die bei einer von der mittleren Winkellage abweichenden End-Winkellage der Bauteile einer der beiden Sperr-Riegel in seiner Verriegelungsposition eingreift.
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Die End-Winkellage der zusätzlichen Verriegelung muss nicht notwendigerweise mit einer Endanschlagsposition der Bauteile zueinander, in der beispielsweise ein Flügelelement des Rotors an einem Trennelement des Stators anschlägt, gegeben sein. Die verriegelte End-Winkellage kann vielmehr auch zwischen einer Endanschlagsposition und der mittleren Winkellage angeordnet sein. Bevorzugt ist jedoch die End-Winkellage der Bauteile zueinander durch eine Endanschlagsposition gegeben, durch die die Relativdrehung der Bauteile zueinander begrenzt ist. In diesem Fall ist nämlich durch den Anschlag der Bauteile in Drehrichtung bereits eine definierte Winkellage gegeben, in der der Sperr-Riegel in die Endkulisse eingreifen kann. Insofern kann die Endkulisse vergleichsweise einfach ausgestaltet werden. Es muss lediglich gewährleistet sein, dass die Endkulisse mit dem eingreifenden Sperr-Riegel einen zumindest einseitigen Formschluss entgegen der Anschlagsseite ausbildet.
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Die Erfindung gibt demnach einen Nockenwellenversteller an, der mit lediglich zwei Sperr-Riegeln eine Verriegelungsmöglichkeit der drehbaren Bauteile in zwei verschiedenen Winkellagen, insbesondere in einer mittleren Winkellage und in einer End-Winkellage, die eine Endanschlagsposition entsprechen kann, bietet. Dabei unterscheidet sich der Nockenwellenversteller in seinen Verriegelungseigenschaften nicht von einem vergleichbaren Nockenwellenversteller des Standes der Technik. Insbesondere erfolgt die Mittenverriegelung mit derselben Sicherheit und Präzision. Jedoch kommt die Erfindung mit einem Sperr-Riegel weniger aus, so dass insgesamt kleiner und leichter gebaut werden kann, in dem Nockenwellenversteller mehr Bauraum für andere Bauteile wie z. B. für eine Kompensationsfeder etc. zur Verfügung steht oder eine Konstruktionsvariante des Nockenwellenverstellers gewählt werden kann, die an sich nur Bauraum für zwei Sperr-Riegel aufweist.
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Die Ausrichtung der Sperr-Riegel ist an sich grundsätzlich beliebig. So können die Sperr-Riegel beispielsweise in radialer Richtung bewegbar geführt sein. Aus konstruktiven Gründen sind die Sperr-Riegel jedoch in einer vorteilhaften Ausgestaltung jeweils in axialer Richtung bewegbar geführt. Bei dieser Variante sind z. B. im Deckel des Stators die Kulisseneingebracht, in die die Sperr-Riegel des Rotors in ihrer Verriegelungsposition axial eingreifen.
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Bevorzugt sind die Sperr-Riegel jeweils gegen ein Rückstellmittel vorgespannt geführt. Dies bietet steuerungstechnische Vorteile, da bei Ausfall der Steuerung oder bei Stillstand der Verbrennungsmaschine die Sperr-Riegel durch die wirkende Rückstellkraft bestrebt sind, ihre Verriegelungspositionen einzunehmen. Zweckmäßigerweise sind die Sperr-Riegel jeweils hydraulisch bewegbar, insbesondere gegen ein mechanisches Rückstellmittel wie eine Feder geführt. Zur hydraulischen Betätigung können in vorteilhafter Weise die Kulissen mit einem Druckmittel beaufschlagt werden, so dass die eingeriegelten Sperr-Riegel aus ihrer Verriegelungsposition in ihre Entriegelungsposition ausgehoben werden oder entriegelte Sperr-Riegel gegen das Druckmittel nicht einriegeln können. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird zur hydraulischen Betätigung der Sperr-Riegel als Druckmittel das Schmiermittel der Verbrennungsmaschine verwendet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers ist am zweiten Bauteil eine weitere Mittenkulisse vorgesehen, wobei die beiden Sperr-Riegel in der mittleren Winkellage der Bauteile zueinander in ihrer Verriegelungsposition jeweils in eine der Mittenkulissen eingreifen. Mit anderen Worten sind bei dieser Ausführungsvariante für die Verriegelung in der mittleren Winkellage der Bauteile zwei getrennte Mittenkulissen vorgesehen. Im verriegelten Zustand greift dabei jeder der Sperr-Riegel in die ihm zugeordnete Mittenkulisse ein. Insbesondere erstrecken sich vom eingeriegelten Zustand aus betrachtet die beiden Mittenkulissen von den Sperr-Riegeln weg in entgegengesetzte Drehrichtungen. Zur Verriegelung taucht insofern bei Drehung der Bauteile zueinander zunächst einer der Sperr-Riegel in die zugehörige Mittenkulisse ein und schlägt erst bei Weiterdrehung schließlich an das Ende der Mittenkulisse an. Erst in dieser Position gerät der andere Sperr-Riegeln in Eingriff mit der anderen Mittenkulisse und kann in diese eintauchen, so dass die Verriegelung der Bauteile nun gegen beide Drehrichtungen gegeben ist. Bei Wechsel der Drehrichtung tauschen die Mittenkulissen ihre Rollen entsprechend.
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Bevorzugt ist insofern bei einer zusammenhängenden oder bei zwei getrennten Mittenkulissen zur Verbesserung der Verriegelungstechnik die oder jede der Mittenkulissen in Drehrichtung der Bauteile breiter als der jeweils eingreifende Sperr-Riegel; so dass die Sperr-Riegel bei der mittleren Winkellage der Bauteile in ihrer Verriegelungsposition in der oder in den Mittenkulissen entgegenwirkend anschlagen. Dabei wird zunächst der eine Sperr-Riegel von der oder einer Mittenkulisse bei Bewegung der Bauteile eingefangen und gerät schließlich in eingetauchter Position in Anschlag mit dem Ende der Mittenkulisse. Hierdurch ist eine definierte Winkellage gegeben, in der der zweite Sperr-Riegel seine Verriegelungsposition einnehmen kann.
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Vorteilhafterweise ist eine weitere Endkulisse vorgesehen, wobei in einer ersten End-Winkellage der Bauteile zueinander der erste Sperr-Riegel in seiner Verriegelungsposition in die eine Endkulisse eingreift, und wobei in einer zweiten End-Winkellage der Bauteile zueinander der zweite Sperr-Riegel in seiner Verriegelungsposition in die andere Endkulisse eingreift. Ein derartiger Nockenwellenversteller bietet insofern mit lediglich zwei Sperr-Riegeln eine Verriegelung der Bauteile in insgesamt drei verschiedenen Winkellagen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
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1 in perspektivischer Ansicht einen Nockenwellenversteller nach bisheriger Technik,
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2, 3 schematisch eine erste Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers mit einer Verriegelung in einer mittleren und einer „späten” Winkellage,
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4, 5 schematisch eine zweite Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers mit einer Verriegelung in einer mittleren und einer „späten” Winkellage,
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6, 7 schematisch eine dritte Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers mit einer Verriegelung in einer mittleren und einer „frühen” Winkellage,
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8, 9 schematisch eine vierte Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers mit einer Verriegelung in einer mittleren und einer „frühen” Winkellage,
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10–12 schematisch eine fünfte Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers mit einer Verriegelung in einer mittleren, einer „frühen” und einer „späten” Winkellage sowie
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13–15 schematisch eine sechste Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers mit einer Verriegelung in einer mittleren, einer „frühen” und einer „späten” Winkellage.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die in perspektivischer Ansicht einen hydraulischen Nockenwellenversteller 2 gemäß bisher praktizierter Technik zeigt, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der gezeigte Nockenwellenversteller 2 umfasst einen Stator 4, in dem ein Rotor 5 um eine Drehachse 7 drehbar gelagert ist. Zur Befestigung an einer nicht dargestellten Nockenwelle weist der Rotor 5 eine zentrale Bohrung 8 auf. Durch diese Bohrung 8 ist beispielsweise eine Zentralschraube geführt, die mit der Nockenwelle verschraubt werden kann. Der Stator 4 umfasst ein Außenrad 9 mit einer Außenverzahnung. Über die Außenverzahnung ist der Stator 4 mittels eines nicht gezeigten Triebmittels drehfest mit einer ebenfalls nicht gezeigten Kurbelwelle gekoppelt.
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Der Rotor 5 ist im Stator 4 zwischen einem nicht sichtbaren Dichtdeckel 11 und einem geöffnet dargestellten Verriegelungsdeckel 13 gelagert. Vom Stator 4 ragt eine Anzahl von Trennelementen 14 in den Innenraum. Zwischen zwei benachbarten Trennelementen 14 des Stators 4 ist jeweils ein Flügelelement 16 des Rotors 5 angeordnet. Jedes Flügelelement 16 trennt den Raum zwischen zwei benachbarten Trennelementen 14 in eine Frühverstellkammer 18 und in eine Spätverstellkammer 19. Die Kammern, gemeinsam auch Druckkammern genannt, sind an getrennte schaltbare Druckmittelleitungen angeschlossen. Wird beispielsweise die Frühverstellkammer 18 mit Druckmittel beaufschlagt und die Druckmittelleitung der Spätverstellkammer 19 mit einem Auslass verbunden, so wird der Rotor 5 gegenüber dem Stator 4 vorgestellt (Frühverstellung). Nach 1 dreht sich der Rotor 5 dabei gegen den Stator 4 im Uhrzeigersinn. Der Rotor 5 kann solange im Uhrzeigersinn verstellt werden, bis die Flügelelemente 16 in einer Endanschlagsposition „früh” an ein begrenzendes. Trennelement 14 anschlagen. Wird umgekehrt die Spätverstellkammer 19 mit Druckmittel beaufschlagt und die Druckmittelleitung der Frühverstellkammer 18 mit einem Auslass verbunden, so wird der Rotor 5 gegenüber dem Stator 4 zurückgestellt (Spätverstellung). Nach 1 dreht sich der Rotor 5 dabei gegen den Stator 4 entgegen dem Uhrzeigersinn. Der Rotor 5 kann solange gegen den Uhrzeigersinn verstellt werden, bis die Flügelelemente 16 in einer Endanschlagsposition „spät” an ein begrenzendes Trennelement 14 anschlagen.
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Der Nockenwellenversteller 2 gemäß 1 umfasst eine Verriegelungseinrichtung 20, die eine Verriegelung der beiden zueinander drehbaren Bauteile, also des Stators 4 und des Rotors 5, in zwei unterschiedlichen Winkellagen ermöglicht. Dazu weist die Verriegelungseinrichtung 20 insgesamt drei im Rotor 5 axial bewegbare gelagerte Sperr-Riegel 21, 22, 23 auf, die bei entsprechender Winkellage zwischen Rotor 5 und Stator 4 in zugeordnete Kulissen 31, 32 bzw. 33 eingreifen können.
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Jeder der beiden Sperr-Riegel 21, 22 greift hierbei in einer mittleren Winkellage in eine der zweizugeordneten Mittenkulissen 31, 32 ein. Rotor 5 und Stator 4 sind in der mittleren Winkellage zueinander verriegelt, indem die beiden Sperr-Riegel 21, 22 in ihrer Verriegelungsposition in den beiden Mittenkulissen 31, 32 in entgegengesetztem Anschlag stehen. Der Sperr-Riegel 23 kann in der Endanschlagsposition „Spät” von Rotor 5 und Stator 4 in die Endkulisse 33 eingreifen. Die Sperr-Riegel 21, 22, 23 sind hydraulisch gegen eine Federrückstellkraft bewegbar. Dazu sind den Kulissen 31, 32, 33 jeweils Ölnuten 35, 36 zugeordnet. Sind die Ölnuten 35, 36 mit Druckmittel, bevorzugt das Schmiermittel (Öl) der Verbrennungsanlage, beaufschlagt, so werden eingeriegelte Sperr-Riegel 21, 22, 23 aus den Kulissen 31, 32, 33 ausgehoben bzw. können entriegelte Sperr-Riegel 21, 22, 23 nicht in die Kulissen 31, 32, 33 eintauchen.
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In den 2 bis 15 sind jeweils schematisch Ausführungsvarianten eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt, der mit lediglich zwei Sperr-Riegeln 21, 22 wenigstens in zwei unterschiedlichen Winkellagen zwischen Rotor 5 und Stator 4 verriegeln kann. Jeder der gezeigten Ausführungsvarianten erlaubt zumindest eine Verriegelung von Rotor 5 zu Stator 4 in einer mittleren Winkellage sowie zusätzlich eine Verriegelung in wenigstens einer Endanschlagsposition.
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In allen 2 bis 15 ist jeweils oben schematisch der Raum zwischen zwei benachbarten Trennelementen 14 des Stators 4 gezeigt. Man erkennt, wie sich in diesem Raum bei entsprechender Verstellung das Flügelelement 16 des Rotors 5 zwischen einer Endanschlagsposition „spät”, einer Mittenlage und einer Endanschlagsposition „früh” bewegt. Die Endanschlagspositionen „früh” und „spät” entsprechen jeweils einer End-Winkellage der Bauteile Rotor 5 und Stator 4 zueinander. Die Mittenlage des Flügelelements 16 entspricht einer mittleren Winkellage des Rotors 5 gegenüber dem Stator 4. In der Mittenlage des Flügelelements 16 sind beide Druckkammern, nämlich die. Frühverstellkammer 18 und die Spätverstellkammer 19 sichtbar. In der Endanschlagsposition „früh” weist die Frühverstellkammer 18 ihre maximale Ausdehnung auf. In der Endanschlagsposition „spät” weist die Spätverstellkammer 19 ihre maximale Ausdehnung auf. Die jeweils andere Verstellkammer 19 bzw. 18 ist durch den Anschlag des Flügelelements auf ein Volumen „Null” reduziert.
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Im unteren Abschnitt jeder der 2 bis 15 ist schematisch vom Stator 4 jeweils der Dichtdeckel 11 und der Verriegelungsdeckel 13 dargestellt. Zwischen dem Dichtdeckel 11 und dem Verriegelungsdeckel 13 ist der Rotor 5 drehbar gelagert. Die Drehung des Rotors 5 im Stator 4 ist durch einen Doppelpfeil signalisiert. Im Rotor 5 sind jeweils zwei Sperr-Riegel 21, 22 axial bewegbar gegen ein mechanisches Rückstellmittel 38 geführt. Das Rückstellmittel 38 ist jeweils als eine Schraubenfeder ausgeführt. Im Verriegelungsdeckel 13 sind jeweils Kulissen 31, 32, 33, 34 eingelassen, in die die entsprechenden Sperr-Riegel 21, 22 bei entsprechender Winkellage zwischen Rotor 5 und Stator 4 eintauchen bzw. eingreifen können. Zur Betätigung der Sperr-Riegel 21, 22 gegen die Rückstellkraft sind die Kulissen 31, 32, 33, 34 mit Druckmittel beaufschlagbar.
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In den 2 und 3 ist eine erste Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt. Dabei weist der Verriegelungsdeckel 13 eine Mittenkulisse 31 sowie eine Endkulisse 33 auf. In einer mittleren Winkellage der Bauteile zueinander entsprechend 3 greifen beide Sperr-Riegel 21, 22 in ihrer Verriegelungsposition gemeinsam in die Mittenkulisse 31 mit einem entgegenwirkenden Anschlag ein. In einer Endanschlagsposition „spät” entsprechend 2 greift der Sperr-Riegel 21 in seiner Verriegelungsposition in die Endkulisse 33. Eine Weiterdrehung des Rotors 5 ist nicht möglich, da das Flügelelement 16 an einem Trennelement 14 des Stators 4 anschlägt. Der zweite Sperr-Riegel 22 ist ausgehoben.
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Bei einer Drehung des Rotors 5 ausgehend von 2 nach „rechts” kann bei vorgesehener Verriegelung zunächst der zweite Sperr-Riegel 22 in die Mittenkulisse 31 eintauchen und gerät dann in Anschlag mit dem „rechten” Ende der Mittenkulisse 31. In dieser Position kann der erste Sperr-Riegel 21 ebenfalls in die Mittenkulisse 31 eintauchen. Die beiden Bauteile 4, 5 sind in beide Drehrichtung verriegelt.
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In den 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt. Im. Unterschied zur ersten Ausführungsvariante gemäß 2 und 3 sind im Verriegelungsdeckel 13 nun zwei Mittenkulissen 31, 32 vorgesehen. 4 zeigt die Verriegelung in der Endanschlagsposition „spät”. Der zweite Sperr-Riegel 22 kann in der ersten Mittenkulisse 31 eingeriegelt bleiben. In 5 ist die Verriegelung in einer mittleren Winkellage zwischen Rotor 5 und Stator 4 dargestellt. Bei Verriegelung in der mittleren Winkellage greift der erste Sperr-Riegel 21 in die erste Mittenkulisse 31 und der zweite Sperr-Riegel 22 in die zweite Mittenkulisse 32 ein. Wiederum sind durch die Sperr-Riegel 21, 22 entgegenwirkende Anschläge in den jeweiligen Kulissen 31, 32 gebildet.
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In den 6 und 7 ist eine dritte Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsvariante nach den 2 und 3, wobei jedoch zusätzlich zu einer Verriegelung in einer mittleren Winkellage entsprechend 7 durch die Endkulisse 34 eine Verriegelung in einer Endanschlagsposition „früh” ermöglicht ist. Dabei taucht gemäß 6 der zweite Sperr-Riegel 22 in die Endkulisse 34 ein. Der erste Sperr-Riegel 21 bleibt ausgehoben.
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In den 8 und 9 ist eine vierte Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt, die im Wesentlichen der zweiten Ausführungsvariante gemäß 4 und 5 entspricht. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante ist nun jedoch eine Endkulisse 34 vorgesehen, die eine Verriegelung in der Endanschlagsposition „früh” erlaubt (s. 8). Der erste Sperr-Riegel 21 kann in der zweiten Mittenkulisse 32 eingeriegelt bleiben. In 9 ist die Verriegelung in einer mittleren Winkellage zwischen Rotor 5 und Stator 4 dargestellt. Bei Verriegelung in der mittleren Winkellage greift der erste Sperr-Riegel 21 in die erste Mittenkulisse 31 und der zweite Sperr-Riegel 22 in die zweite Mittenkulisse 32 ein. Wiederum sind durch die Sperr-Riegel 21, 22 entgegenwirkende Anschläge in den jeweiligen Kulissen 31, 32 gebildet.
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In den 10 bis 12 wird eine fünfte Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt. Die fünfte Ausführungsvariante stellt eine Kombination der ersten und dritten Ausführungsvarianten dar. Im Verriegelungsdeckel 13 sind neben der Mittenkulisse 31 eine erste Endkulisse 33 und eine zweite Endkulisse 34 vorgesehen. Diese Ausführungsvariante erlaubt eine Verriegelung von Rotor 5 und Stator 4 in drei unterschiedlichen Winkellagen, in einer Endanschlagsposition „spät” (10), in einer mittleren Winkellage (11) und in einer Endanschlagsposition „früh” (12).
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In den 13 bis 15 wird eine sechste Ausführungsvariante eines Nockenwellenverstellers 2 dargestellt. Die sechste Ausführungsvariante stellt eine Kombination der zweiten und vierten Ausführungsvarianten dar. Im Verriegelungsdeckel 13 sind neben einer ersten Mittenkulisse 31 und einer zweiten Mittenkulisse 32 eine erste Endkulisse 33 und eine zweite Endkulisse 34 vorgesehen. Diese Ausführungsvariante erlaubt eine Verriegelung von Rotor 5 und Stator 4 in drei unterschiedlichen Winkellagen, in einer Endanschlagsposition „spät” (13), in einer mittleren Winkellage (14) und in einer Endanschlagsposition „früh” (15). Von der fünften Ausführungsvariante unterscheidet sich die sechste Ausführungsvariante dadurch, dass zwei getrennte Mittenkulissen 31, 32 vorgesehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Nockenwellenversteller
- 4
- Stator
- 5
- Rotor
- 7
- Drehachse
- 8
- Bohrung Außenrad
- 11
- Dichtdeckel
- 13
- Verriegelungsdeckel
- 14
- Trennelemente
- 16
- Flügelelement
- 18
- Frühverstellkammer
- 19
- Spätverstellkammer
- 20
- Verriegelungseinrichtung
- 21
- Sperr-Riegel
- 22
- Sperr-Riegel
- 23
- Sperr-Riegel
- 31
- Mittenkulisse
- 32
- Mittenkulisse
- 33
- Endkulisse (spät)
- 34
- Endkulisse (früh)
- 35
- Ölnut
- 36
- Ölnut
- 38
- Rückstellmittel
