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Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Nockenwellenverstelleinrichtungen werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine und das Betriebsverhalten im Allgemeinen verbessert werden können.
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Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform der Nockenwellenverstelleinrichtung weist einen Flügelzellenversteller mit einem Stator und einem Rotor auf, welche einen Ringraum begrenzen, der durch Vorsprünge und Flügel in mehrere Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Arbeitskammern, deren Volumen dabei vergrößert wird, weisen eine Wirkrichtung auf, welcher der Wirkrichtung der Arbeitskammern, deren Volumen verkleinert wird, entgegengesetzt ist. Die Wirkrichtung bedeutet demnach, dass eine Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Gruppe von Arbeitskammern eine Verdrehung des Rotors entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zu dem Stator bewirkt. Die Steuerung des Druckmittelflusses und damit der Verstellbewegung der Nockenwellenverstelleinrichtung erfolgt z. B. mittels eines Zentralventils mit einer komplexen Struktur von Durchflussöffnungen und Steuerkanten und einem in dem Zentralventil verschiebbaren Ventilkörper, welcher die Durchflussöffnungen in Abhängigkeit von seiner Stellung verschließt oder freigibt.
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Ein Problem bei einer solchen Nockenwellenverstelleinrichtung ist es, dass sie in einer Startphase noch nicht vollständig mit Druckmittel gefüllt ist oder sogar leer gelaufen sein kann, so dass der Rotor aufgrund der von der Nockenwelle ausgeübten Wechselmomente unkontrollierte Bewegungen relativ zu dem Stator ausführen kann, welche zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen können. Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, zwischen dem Rotor und dem Stator eine Verriegelungseinrichtung vorzusehen, welche den Rotor beim Abstellen der Brennkraftmaschine in einer für den Start günstigen Drehwinkelposition gegenüber dem Stator verriegelt. In Ausnahmefällen, wie z. B. beim Abwürgen der Brennkraftmaschine, ist es aber möglich, dass die Verriegelungseinrichtung den Rotor nicht bestimmungsgemäß verriegelt, und der Nockenwellenversteller in der sich anschließenden Startphase mit unverriegeltem Rotor betrieben werden muss. Da manche Brennkraftmaschinen jedoch ein sehr schlechtes Startverhalten haben, wenn der Rotor nicht in der Mittenposition verriegelt ist, muss der Rotor dann in der Startphase selbsttätig in die Mittenverriegelungsposition verdreht und verriegelt werden.
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Eine solche selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator ist z. B. aus der
DE 10 2008 011915 A1 und aus der
DE 10 2005 011 916 A1 bekannt. Beide dort beschriebenen Verriegelungseinrichtungen umfassen eine Mehrzahl von federbelasteten Verriegelungsstiften, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an dem Dichtdeckel oder dem Stator vorgesehene Verriegelungskulissen verriegeln und dabei vor dem Erreichen der Mittenverriegelungsposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren. Nach dem Warmlaufen der Brennkraftmaschine und/oder dem vollständigen Befüllen des Nockenwellenverstellers mit Druckmittel werden die Verriegelungsstifte druckmittelbetätigt aus den Verriegelungskulissen verdrängt, so dass der Rotor anschließend bestimmungsgemäß zur Verstellung der Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber dem Stator verdreht werden kann.
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Ein Nachteil dieser Lösung ist es, dass die Verriegelung des Rotors nur mit mehreren sukzessiv verriegelnden Verriegelungsstiften verwirklicht werden kann, was zu höheren Kosten führt. Ferner setzt der Verrieglungsvorgang voraus, dass die Verriegelungspins funktionssicher nacheinander verriegeln. Sofern einer der Verriegelungsstifte nicht verriegelt, kann der Verrieglungsvorgang unterbrochen werden, da der Rotor damit nicht in der Zwischenstellung einseitig verriegelt ist und wieder zurückdrehen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenwellenversteller mit einer funktionssicheren und kostengünstigen Mittenverriegelung des Rotors zu schaffen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in einem oder mehreren der Flügel zusammen wenigstens zwei Druckmittelleitungen vorgesehen sind, welche jeweils zwei Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung strömungstechnisch miteinander verbinden, wobei in den Druckmittelleitungen jeweils Rückschlagventile unterschiedlicher Wirkrichtung vorgesehen sind, welche jeweils in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors zu dem Stator ein Überströmen des Druckmittels in eine Richtung zwischen den Arbeitskammern ermöglichen und in die jeweils andere Richtung verhindern, und in der Rotornabe wenigstens eine schaltbare Ventileinrichtung vorgesehen ist, über welche die Arbeitskammern, zwischen denen das Überströmen des Druckmittels über das Rückschlagventil jeweils verhindert ist, oder zwischen denen kein Rückschlagventil vorgesehen ist, in einer Schaltstellung strömungstechnisch miteinander verbindbar sind.
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Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Rotor unter Ausnutzung der auf die Nockenwelle in der Startphase der Brennkraftmaschine wirkenden Wechselmomente (CTA Camshaft Torque Actuated) in eine Richtung gegenüber dem Stator drehen, während die Drehbewegung in die jeweils andere Richtung durch das Rückschlagventil jeweils gesperrt ist. Dadurch ist eine Art Freilauf verwirklicht, durch den der Rotor aus einer Anschlagstellung „Früh” oder „Spät” selbsttätig in Richtung der Mittenverrieglungsposition drehen kann, bis er schließlich in der Mittenverriegelungsposition verriegelt ist. Damit die Bewegung des Rotors gleichzeitig nicht durch das Druckmittel in den Arbeitskammern, zwischen denen kein in dieselbe Richtung wirkendes Rückschlagventil vorgesehen ist, behindert wird, werden diese durch die vorgesehene schaltbare Ventileinrichtung kurzgeschlossen. Dabei ist die schaltbare Ventileinrichtung bewusst in der Rotornabe vorgesehen, so dass die Arbeitskammern durch eine einzige Ventileinrichtung und ein entsprechendes Leitungssystem aus mehreren Druckmittelleitungen in dem Rotor kurzgeschlossen werden können.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Arbeitskammer, in welche das Druckmittel über das Rückschlagventil zuströmt, durch die schaltbare Ventileinrichtung strömungstechnisch von dem Druckmittelkreislauf entkoppelt ist. Sofern das Druckmittel in mehrere Arbeitskammern über mehrere gleichgerichtete Rückschlagventile überströmen kann, sind dann selbstverständlich alle diese Arbeitskammern von dem Druckmittelkreislauf entkoppelt. Die Arbeitskammer wird dadurch entkoppelt, indem die Ventileinrichtung eine in die Arbeitskammer mündende Druckmittelleitung verschließt, und das Druckmittel dadurch nicht aus der Arbeitskammer abströmen kann. Durch die vorgeschlagene Lösung wird zusätzlich verhindert, dass der Rotor nach der Drehbewegung in die eine Richtung in die jeweils andere Richtung zurückdrehen kann. Dadurch wird die bereits durch das Rückschlagventil geschaffene Freilauffunktion weiter unterstützt, indem sich der Rotor über den Flügel und das in der abgeschlossenen Arbeitskammer befindliche Druckmittel gegenüber dem Stator abstützen kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass in einem der Flügel zwei Druckmittelleitungen mit jeweils einem Rückschlagventil vorgesehen sind, welche ein Überströmen des Druckmittels in unterschiedliche Richtungen zwischen den Arbeitskammern ermöglichen. Durch die vorgeschlagene Lösung kann der konstruktive Aufwand weiter verringert werden, wobei in diesem Fall abhängig von der Rückstellbewegung des Rotors der Abfluss des Druckmittels aus der einen oder der anderen Arbeitskammern gesperrt wird. Dadurch ist die Freilauffunktion allein an einem Flügel und an zwei gegenüberliegenden Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung verwirklicht.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Arbeitskammern der unterschiedlichen Wirkrichtungen in der Mittenverriegelungsposition des Rotors durch die schaltbare Ventileinrichtung strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Die Verbindung der Arbeitskammern über die schaltbare Ventileinrichtung und das Überströmen des Druckmittels über die Rückschlagventile dient allein der Mittenverriegelung des Rotors. Damit der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle anschließend wieder mit der gewünschten Genauigkeit vorgenommen werden kann, müssen die Arbeitskammern strömungstechnisch wieder getrennt werden. Das Überströmen des Druckmittels durch die Rückschlagventile kann dabei in einem geringen Maß in Kauf genommen werden, da die Verstellgenauigkeit des Rotors in diesem Fall durch die mit Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammern gewährleistet ist, zwischen denen kein Rückschlagventil angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste schaltbare Ventileinrichtung wenigstens zwei federbelastete, linear verschiebbare Verriegelungsstifte der Mittenverriegelungseinrichtung umfasst. Die linear verschieblichen Verriegelungsstifte dienen der Verriegelung des Rotors z. B. in einer statorfesten Verriegelungskulisse an dem Deckel des Nockenwellenverstellers und führen zur Verriegelung des Rotors notwendigerweise eine lineare Verschiebebewegung aus, welche hier gleichzeitig zur Schaltung des Freilaufs bzw. zur strömungstechnischen Kopplung und Entkopplung der Arbeitskammern genutzt wird. Da die Verschiebebewegung des Verriegelungsstiftes gleichzeitig die Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator darstellt, fällt der Schaltzeitpunkt der Ventileinrichtung damit immer mit dem Zeitpunkt der Verriegelung zusammen, so dass eine sehr einfache und zudem noch sehr genaue Ansteuerung der ersten Ventileinrichtung verwirklicht werden kann.
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In diesem Fall wird weiter vorgeschlagen, dass die Verriegelungsstifte jeweils zwischen zwei Abschnitten einer Druckmittelleitung angeordnet sind und Nuten oder Bohrungen aufweisen, über die die Abschnitte der Druckmittelleitung in Abhängigkeit von der Stellung des Verriegelungsstiftes strömungstechnisch miteinander verbindbar sind. Die Nuten oder die Bohrungen an dem Verriegelungsstift stellen praktisch Überströmkanäle dar, durch welche die beiden Abschnitte der Druckmittelleitung strömungstechnisch miteinander verbunden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste schaltbare Ventileinrichtung wenigstens einen federbelasteten, linear verschiebbaren Ventilfunktionspin umfasst. Der Ventilfunktionspin dient im Gegensatz zu den Verriegelungsstiften alleinig zum Kurzschließen der Arbeitskammern und ist in Richtung einer Eingriffsstellung in die Verriegelungskulisse federbelastet, in der er eine Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung herstellt. Erst durch die Druckbeaufschlagung der Verriegelungskulisse wird der Ventilfunktionspin aus der Verriegelungskulisse in eine Außereingriffsstellung gedrängt, in der die Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung unterbrochen ist und der Kurzschluss aufgehoben ist.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass in wenigstens einem der Flügel eine zweite schaltbare Ventileinrichtung vorgesehen ist, durch welche das Zuströmen des Druckmittels zu den Rückschlagventilen in Abhängigkeit von der Stellung der zweiten Ventileinrichtung wahlweise blockierbar oder freigebbar ist. Durch die vorgeschlagene Lösung können die Rückschlagventile praktisch deaktiviert werden, so dass das Druckmittel während der Verstellbewebung im Normalbetrieb nicht zwischen den Arbeitskammern überströmen kann und die Verstellgenauigkeit weiter verbessert wird.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass in der Rotornabe eine oder mehrere teilring- oder ringförmige Druckmittelleitungen vorgesehen sind, in welche wenigstens einige der zu den Arbeitskammern führenden Druckmittelleitungen münden, und die erste schaltbare Ventileinrichtung in einer die beiden teilring- oder ringförmigen Druckmittelleitungen strömungstechnisch verbindenden Druckmittelleitung angeordnet ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann ein sehr einfach herzustellender Verlauf der Druckmittelleitungen verwirklicht werden, wobei dadurch insbesondere mehrere Arbeitskammern einer Wirkrichtung mit einer Gruppe von Arbeitskammern anderer Wirkrichtung mit nur einer einzigen schaltbaren Ventileinrichtung kurzgeschlossen werden können.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei sind in den Figuren im Einzelnen zu erkennen:
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1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes in der Stellung während einer Verstellbewegung des Rotors aus der Richtung „Spät” in die Mittenverriegelungsposition;
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2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes in der Stellung während einer Verstellbewegung des Rotors aus der Richtung „Früh” in die Mittenverriegelungsposition; und
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3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes während der Verstellbewegung im Normalbetrieb.
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In den 1 bis 3 ist eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem bekannten Grundaufbau mit einem schematisch dargestellten Flügelzellenversteller als Grundbauteil zu erkennen, welcher einen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle antreibbaren Stator 16 und einen drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle verbindbaren Rotor 17 mit einer Rotornabe 36 und mehreren sich davon radial auswärts erstreckenden Flügeln 11, 12 und 13 umfasst. In der oberen Darstellung ist der Flügelzellenversteller in der Abwicklung zu erkennen, während links unten schematisch ein Ausschnitt der Rotornabe 36 des Rotors 17 mit einer Mittenverriegelungseinrichtung 32 und rechts unten schematisch ein Mehrwege-Schaltventil 21 zur Steuerung des Druckmittelstromes zu erkennen ist.
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Ferner ist ein Druckmittelkreislauf mit einer Vielzahl von Druckmittelleitungen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 23, 37, 38, 39 und 40 zu erkennen, welche über das Mehrwege-Schaltventil 21 wahlweise strömungstechnisch mit einer Druckmittelpumpe P oder einem Druckmittelreservoir T verbindbar sind, wobei die Druckmittelpumpe P das Druckmittel nach dem Zurückführen in das Druckmittelreservoir T aus demselben wieder in den Druckmittelkreislauf zufördert.
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Der Stator 16 weist eine Mehrzahl von Statorstegen auf, welche einen Ringraum zwischen dem Stator 16 und dem Rotor 17 in mehrere Druckräume 29, 30 und 31 unterteilen. Die Druckräume 29, 30 und 31 wiederum sind durch die Flügel 11, 12 und 13 des Rotors 17 in Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32 unterteilt, in welche die Druckmittelleitungen 1, 3, 4, 6, 7 und 8 münden. Die Mittenverriegelungseinrichtung 32 umfasst zwei Verriegelungsstifte 18 und 19, welche zur Verriegelung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 in einer statorfesten Verriegelungskulisse 22 verriegeln. Die Verriegelungskulisse 22 kann z. B. in einem mit dem Stator 16 verschraubten Dichtdeckel angeordnet sein.
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Grundsätzlich wird der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle im Normalbetrieb z. B. in Richtung „Früh” dadurch verstellt, indem die Arbeitskammern 24, 32 und 27 mit Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch ihr Volumen vergrößern, während gleichzeitig das Druckmittel aus den Arbeitskammern 25, 26 und 28 verdrängt und das Volumen verringert wird. Die Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32, deren Volumen bei dieser Verstellbewegung jeweils gruppenweise vergrößert wird, werden im Sinne der Erfindung als Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32 einer Wirkrichtung bezeichnet, während die Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32, deren Volumen gleichzeitig verkleinert wird, als Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32 der entgegengesetzten Wirkrichtung bezeichnet werden. Die Volumenänderung der Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32 führt dann dazu, dass der Rotor 17 mit den Flügeln 11, 12 und 13 gegenüber dem Stator 16 verdreht wird. In der oberen Darstellung der 3 wird das Volumen der Arbeitskammern 25, 26 und 28 durch eine Druckmittelbeaufschlagung über den B-Port des Mehrwege-Schaltventils 21 vergrößert, während das Volumen der Arbeitskammern 24, 32 und 27 gleichzeitig durch Zurückströmen des Druckmittels über den A-Port des Mehrwege-Schaltventils 21 verkleinert wird. Diese Volumenänderung führt dann zu einer Verdrehung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16, was in der abgewickelten Darstellung zu einer Verschiebung der Flügel 11, 12 und 13 in Pfeilrichtung nach links führt. Ferner ist ein Ventilfunktionspin 20 vorgesehen, welcher ebenfalls linear verschieblich und federbelastet ist. Der Ventilfunktionspin 20 ist in Richtung der Eingriffsstellung in die Verriegelungskulisse 22 federbelastet und derart an dem Rotor 17 angeordnet, dass er die Drehbewegung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 17 nicht behindert. Der Ventilfunktionspin 20 wird praktisch nur mitbewegt. Damit die Verstellung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 möglich ist, wird die Mittenverrieglungseinrichtung 32 zuerst gelöst, indem die Verriegelungskulisse 22 über die Druckmittelleitungen 2 und 23 von dem C-Port des Mehrwege-Schaltventils 21 über die Pumpe P mit Druckmittel beaufschlagt wird. Durch die Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungskulisse 22 werden die Verriegelungsstifte 18 und 19 und der Ventilfunktionspin 20 aus der Verriegelungskulisse 22 herausgedrängt, so dass der Rotor 17 anschließend gegenüber dem Stator 16 frei drehen kann. Soweit entspricht die Nockenwellenverstelleinrichtung dem Stand der Technik.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Flügeln 11 und 12 jeweils Druckmittelleitungen 34 und 35 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 9 und 10 vorgesehen, welche ein Überströmen des Druckmittels aus der Arbeitskammer 25 in die Arbeitskammer 24 und aus der Arbeitskammer 32 in die Arbeitskammer 26 ermöglichen. Der Durchfluss des Druckmittels durch die Druckmittelleitungen 34 und 35 kann ferner durch jeweils eine zweite schaltbare federbelastete Ventileinrichtung 14 und 15 blockiert oder ermöglicht werden. Dazu weist die schaltbare Ventileinrichtung 14 und 15 zwei Schaltstellungen auf, in denen der Durchfluss entweder freigegeben oder gesperrt ist. Die schaltbaren zweiten Ventileinrichtungen 14 und 15 sind über jeweils eine Druckmittelleitung 2 und 5 mit Druckmittel beaufschlagbar und werden bei einer Druckmittelbeaufschlagung durch eine Verschiebung eines Ventilkörpers gegen die wirkende Federkraft von der ersten in die zweite Schaltstellung überführt, welche in der 3 zu erkennen ist. In der zweiten Schaltstellung ist der Durchfluss durch die Druckmittelleitungen 34 und 35 gesperrt, so dass die Arbeitskammern 24 und 25 bzw. 32 und 26 als voneinander getrennt anzusehen sind, und die Nockenwellenverstelleinrichtung ohne ein Überströmen des Druckmittels zwischen den Arbeitskammern 24, 25, 32 und 26 mit einer entsprechend hohen Verstellgenauigkeit betrieben werden kann.
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Die Mittenverriegelungseinrichtung 32 umfasst zwei Verriegelungsstifte 18 und 19, welche zusammen mit dem Ventilfunktionspin 20 eine schaltbare erste Ventileinrichtung in der Rotornabe 36 bilden. Die Verriegelungsstifte 18 und 19 und der Ventilfunktionspin 20 sind dazu als federbelastete Ventilkörper mit entsprechenden Nuten oder Bohrungen ausgebildet, welche durch eine Druckbeaufschlagung der Verriegelungskulisse 22 über die Druckmittelleitung 23 entgegen der wirkenden Federkraft aus einer ersten und einer zweiten Schaltstellung verschiebbar sind. Dabei befinden sich die Verriegelungsstifte 18 und 19 und der Ventilfunktionspin 20 dann in der ersten Schaltstellung, wenn sie in die Verriegelungskulisse 22 eingreifen und die Federn entspannt sind.
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Die Bohrungen oder Nuten in dem Verriegelungsstift 18 sind so angeordnet, dass eine Durchströmung des Druckmittels in der ersten Schaltstellung des Verriegelungsstiftes 18 bei entlasteter Feder zwischen der Druckmittelleitung 1 und den Druckmittelleitungen 37 und 4 gesperrt ist, wie in der Stellung in der 1 zu erkennen ist. Diese Stellung liegt vor, wenn der Rotor 17 beim Anlassen der Brennkraftmaschine nicht in der Mittenverriegelungsposition verriegelt ist und in Richtung der Anschlagstellung „Spät” gegenüber dem Stator 16 verdreht ist. Die Anschlagstellung „Spät” ist in der Darstellung durch ein S und die Anschlagstellung „Früh” durch ein F gekennzeichnet. Gleichzeitig greift der Verriegelungsstift 19 nicht in die Verriegelungskulisse 22 ein und ist dadurch gegen die Federkraft in die zweite Schaltstellung verschoben. Die Bohrungen oder Nuten in dem Verriegelungsstift 19 sind so angeordnet, dass der Verriegelungsstift 19 in der zweiten Schaltstellung einen Durchfluss des Druckmittels zwischen den Druckmittelleitungen 6 und 40 freigibt. Die Druckmittelleitungen 6 und 40 sind strömungstechnisch an die Arbeitskammern 25, 26 und 28 angeschlossen, welche dadurch kurzgeschlossen sind. Dabei münden die Druckmittelleitungen 3 und 8 in eine teilring- oder ringförmige Druckmittelleitung 38 an der Rotornabe 36, welche wiederum strömungstechnisch über die Druckmittelleitung 40 an den Verriegelungsstift 19 angeschlossen ist. Durch die teilring- oder ringförmige Druckmittelleitung 38 kann der Verriegelungsstift 19 über eine einzige Druckmittelleitung 40 strömungstechnisch mit den Druckmittelleitungen 3 und 8 verbunden werden, wodurch die Leitungsführung und das Kurzschließen der Arbeitskammern 25, 26 und 28 vereinfacht werden kann. Ferner befindet sich der Ventilfunktionspin 20 in der ersten Schaltstellung, in welcher die an dem Ventilfunktionspin 20 vorgesehene Bohrung oder Nut eine strömungstechnische Verbindung zwischen den Druckmittelleitungen 40 und 39 herstellt, so dass die Arbeitskammern 32 und 26 des Druckraumes 30 und die Arbeitskammern 27 und 28 des Druckraumes 31 unterschiedlicher Wirkrichtungen kurzgeschlossen sind. Dabei münden auch die Druckmittelleitungen 4 und 7 in die teilring- oder ringförmige Druckmittelleitung 37 an der Rotornabe 36, welche wiederum über eine Druckmittelleitung 39 strömungstechnisch mit dem Ventilfunktionspin 20 verbindbar ist. Der Kurzschluss über den Ventilfunktionspin 20 erfolgt in dieser Stellung über die Verbindung der Druckmittelleitungen 39 und 40, also durch das Kurzschließen der teilring- oder ringförmigen Druckmittelleitungen 37 und 38. Eine Druckmittelbeaufschlagung über das Mehrwege-Schaltventil 21 findet in dieser Stellung nicht statt, und der Abfluss des Druckmittels über den A- und B-Port des Mehrwege-Ventils 21 ist gesperrt.
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Für den Fall, dass die Nockenwellenverstelleinrichtung beim Anlassen der Brennkraftmaschine nicht in der Mittenverriegelungsposition verriegelt ist, wird der Rotor 17 aus der in der 1 gezeigten Stellung selbsttätig aus Richtung der Anschlagstellung „Spät” (S) in Richtung der Mittenverriegelungsposition in Pfeilrichtung verdreht, indem die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente (CTA Camshaft Torque Actuated) dazu genutzt werden, dass das Druckmittel aus der Arbeitskammer 25 durch die Druckmittelleitung 35, über das Rückschlagventil 9, in die Arbeitskammer 24 einströmen kann. Da die anderen Arbeitskammern 32, 26, 27 und 28 in dieser Stellung kurzgeschlossen sind, wird die Verstellbewegung dabei nicht durch das darin befindliche Druckmittel behindert. Da das Druckmittel ferner nicht aus der Arbeitskammer 24 abfließen kann und auch nicht über das Rückschlagventil 9 in die Arbeitskammer 25 zurückfließen kann, kann der Rotor 17 gleichzeitig nicht in Richtung der Anschlagstellung „Spät” (S) zurückdrehen. Der Rotor 17 stützt sich dadurch praktisch an dem in der Arbeitskammer 24 befindlichen Druckmittel ab, wobei das Volumen der Arbeitskammer 24 durch das über das Rückschlagventil 9 pulsierend zuströmende Druckmittel vergrößert wird, und der Rotor 17 dadurch gegenüber dem Stator 16 verdreht wird. Das Rückschlagventil 9 bildet damit zusammen mit den entsprechend gesperrten oder freigegebenen Druckmittelleitungen 1, 3, 4, 6, 7 und 8 einen Freilauf, durch den der Rotor 17 unter Ausnutzung der Wechselmomente einseitig in Richtung der Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator 16 verdreht wird, bis der Verriegelungsstift 19 in die Verriegelungskulisse 22 eingreift bzw. bis der Verriegelungsstift 18 seitlich an einem Anschlag der Verriegelungskulisse 22 zu Anlage gelangt. Durch das Eingreifen des Verriegelungsstiftes 19 in die Verriegelungskontur 22 gelangt dieser automatisch aufgrund der wirkenden Federkraft in die erste Schaltstellung, in der die vorher freigegebene Strömungsverbindung zwischen den Druckmittelleitungen 6, 3 und 8 gesperrt wird, und der darüber geschaffene Kurzschluss aufgehoben ist. Dadurch wird eine weitere Drehbewegung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 verhindert, und der Rotor 17 ist in der Mittenverriegelungsposition verriegelt. Für die Funktionsfähigkeit des Freilaufs ist es dabei von besonderer Bedeutung, dass die Arbeitskammer 32 und 26 des Druckraumes 30 und die Arbeitskammern 27 und 28 des Druckraumes 31 mit den unterschiedlichen Wirkrichtungen dabei über die Nut oder die Bohrung des in der ersten Schaltstellung befindlichen Ventilfunktionspin 20 kurzgeschlossen sind, damit das darin befindlichen Druckmittel frei überströmen kann.
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In der 2 ist der umgekehrte Verstellvorgang aus Richtung der Anschlagsposition „Früh” (F) in Richtung der Mittenverriegelungsposition zu erkennen. Das Prinzip der Verstellbewegung ist dabei identisch. In diesem Fall befindet sich der Verriegelungsstift 18 in der zweiten Schaltstellung und stellt dadurch eine Strömungsverbindung zwischen den Druckmittelleitungen 1, 4 und 7 her und schließt die Arbeitskammern 24, 32 und 27 dadurch kurz. Ferner befindet sich der Verriegelungsstift 19 in der ersten Schaltstellung und sperrt dadurch einen Durchfluss des Druckmittels von der Arbeitskammer 26 über die Druckmittelleitung 6 zu den Druckmittelleitungen 3 und 8, so dass die Arbeitskammer 26 von dem Druckmittelkreislauf entkoppelt ist. Das Druckmittel strömt in diesem Fall bei auftretenden Wechselmomenten während der Startphase der Brennkraftmaschine aus der Arbeitskammer 32 über die Druckmittelleitung 34 und das darin befindliche Rückschlagventil 10 in die Arbeitskammer 26 und vergrößert dadurch dessen Volumen, da der Abfluss des Druckmittels gleichzeitig durch die gesperrte Druckmittelleitung 6 verhindert wird.
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Für die Erfindung ist es dabei von besonderer Bedeutung, dass die Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32 unterschiedlicher Wirkrichtung, welche nicht Teil des gerade wirkenden Freilaufs sind, über die erste schaltbare Ventileinrichtung, gebildet durch den Ventilfunktionspin 20, kurzgeschlossen werden, damit die selbsttätige Verstellbewegung nicht durch das in den Arbeitskammern 24, 25, 26, 27, 28 und 32 befindliche Druckmittel behindert wird. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass der Ventilfunktionspin 20 in der Rotornabe 36 angeordnet ist, da dadurch die Anordnung der durch den Ventilfunktionspin 20 kurzgeschlossenen Druckmittelleitungen erheblich vereinfacht werden kann. Dies ist in der vorliegenden Lösung dadurch verwirklicht, indem die teilring- oder ringförmigen Druckmittelleitungen 37 und 38 vorgesehen sind, in welche die Druckmittelleitungen 3 und 8 bzw. 4 und 7 münden. Der Kurzschluss über den Ventilfunktionspin 20 erfolgt dann allein durch das Kurzschließen der zwei Druckmittelleitungen 39 und 40, welche jeweils in die teilring- oder ringförmigen Druckmittelleitungen 37 und 38 münden. Die teilring- oder ringförmigen Druckmittelleitungen 37 und 38 können dabei in Form von umlaufenden Nuten realisiert sein. Dadurch kann der konstruktive Aufwand erheblich vereinfacht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmittelleitung
- 2
- Druckmittelleitung
- 3
- Druckmittelleitung
- 4
- Druckmittelleitung
- 5
- Druckmittelleitung
- 6
- Druckmittelleitung
- 7
- Druckmittelleitung
- 8
- Druckmittelleitung
- 9
- Rückschlagventil
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Flügel
- 12
- Flügel
- 13
- Flügel
- 14
- 2-Wege-Ventil
- 15
- 2-Wege-Ventil
- 16
- Stator
- 17
- Rotor
- 18
- Verriegelungsstift
- 19
- Verriegelungsstift
- 20
- Ventilfunktionspin
- 21
- Mehrwege-Schaltventil
- 22
- Verriegelungskontur
- 23
- Druckmittelleitung
- 24
- Arbeitskammer
- 25
- Arbeitskammer
- 26
- Arbeitskammer
- 27
- Arbeitskammer
- 28
- Arbeitskammer
- 29
- Druckraum
- 30
- Druckraum
- 31
- Druckraum
- 32
- Arbeitskammer
- 33
- Mittenverriegelungseinrichtung
- 34
- Druckmittelleitung
- 35
- Druckmittelleitung
- 36
- Rotornabe
- 37
- Druckmittelleitung
- 38
- Druckmittelleitung
- 39
- Druckmittelleitung
- 40
- Druckmittelleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008011915 A1 [0005]
- DE 102005011916 A1 [0005]
