DE102014210073A1 - Nockenwellenversteller - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller (1), welcher ein Antriebselement (2), ein erstes Abtriebselement (3a) und ein zweites Abtriebselement (3b) hat, wobei das Antriebselement (2) und die beiden Abtriebselemente (3a, 3b) jeweils mehrere Flügel (4, 5, 6) aufweisen, wobei die beiden Abtriebselemente (3a, 3b) gegeneinander mittels einer zwischen den Abtriebselementen (3a, 3b) angeordneten Spreizfeder (7) in Umfangsrichtung (8) verspannbar sind und nur das erste Abtriebselement (3a) mit einer Nockenwelle verbindbar ausgebildet ist und ein Verriegelungsmechanismus (9) beide Abtriebselemente (3a, 3b) miteinander verriegeln bzw. entriegeln kann, so dass entweder beide Abtriebselemente (3a, 3b) zusammen oder jeweils getrennt voneinander relativ zum Antriebselement (2) verdrehbar sind, wobei ein Flügel (6) des zweiten Abtriebselements (3b) einen Flügel (4) des Antriebselements kontaktiert und die Spreizfeder (7) einen Flügel (5) des ersten Abtriebselements (3a) zu dem Flügel (4) des Antriebselements (2) beabstandet und sich somit das erste Abtriebselement (3a) in einer Winkelposition relativ zum Antriebselement (2) befindet, welche innerhalb des Winkelverstellbereichs zwischen dem ersten Abtriebselements (3a) und dem Antriebselement (2) ist.

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.
  • Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
  • Die DE 10 2011 007 883 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller, welcher zwei Abtriebselement und ein Antriebselement aufweist, die Flügel haben, welche axialer Richtung die Mantelflächen des jeweils benachbarten Elements überdecken.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine besonders zuverlässige Mittenlagenpositionierung zwischen dem mit der Nockenwelle verbundenen Abtriebselement und dem Antriebselement eines Nockenwellenverstellers aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Lösung umfasst somit einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement, einem ersten Abtriebselement und einem zweiten Abtriebselement, wobei das Antriebselement und die beiden Abtriebselemente mehrere Flügel aufweisen, wobei die beiden Abtriebselemente mittels einer zwischen den Abtriebselementen angeordneten Spreizfeder in Umfangsrichtung verspannt sein können, wobei nur das erste Abtriebselement mit einer Nockenwelle verbindbar ausgebildet ist und ein Verriegelungsmechanismus beide Abtriebselemente miteinander verriegeln bzw. entriegeln kann, so dass entweder beide Abtriebselemente zusammen oder jeweils getrennt voneinander relativ zum Antriebselement verdrehbar sind, wobei ein Flügel des zweiten Abtriebselements einen Flügel des Antriebselements kontaktiert und die Spreizfeder einen Flügel des ersten Abtriebselements zu dem Flügel des Antriebselements beabstandet und sich somit das erste Abtriebselement in einer Winkelposition relativ zum Antriebselement befindet, welche innerhalb des Winkelverstellbereichs zwischen dem ersten Abtriebselements und dem Antriebselement ist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass eine Zwischenposition, insbesondere eine Mittenposition zwischen dem mit der Nockenwelle verbindbaren oder verbundenen Abtriebselement und dem Antriebselement unabhängig von der Ölversorgung erreichbar ist. Die Zwischenposition ist innerhalb des Verstellbereichs zwischen dem mit der Nockenwelle verbindbaren oder verbundenen Abtriebselement und dem Antriebselement insofern vorzufinden, als dass die Zwischenposition nicht den Winkellagen in den Endanschlägen entspricht. Die Mittenposition ist diejenige Winkellage innerhalb des Verstellbereichs, in der nahezu derselbe Weg in Umfangsrichtung zu den jeweiligen Endanschlägen zurückgelegt werden müsste.
  • So steht das nicht mit der Nockenwelle verbindbare bzw. verbundene zweite Abtriebselement mit seinem Flügel in Kontakt mit dem Flügel des Antriebselements. Dieser Kontakt kann durch einen Sicherungsmechanismus gesichert sein. Die Flügel von Antriebselement, ersten Abtriebselement und zweiten Abtriebselement zur Ausbildung von hydraulische beaufschlagbaren Arbeitskammern sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt. Der Umfang des Verständnisses des Flügels des zweiten Abtriebselements, welcher vom Flügel des Antriebselement kontaktiert ist, ist nicht ausschließlich auf die Ausbildung einer hydraulisch beaufschlagbaren Arbeitskammer beschränkt, sondern umfasst auch bspw. eine mit der Spreizfeder beaufschlagte Klappe, Kolben o.ä., welcher sich am Flügel des Antriebselements abstützt. Wesentlich hierbei ist, dass dann durch die Spreizfeder das erste Abtriebselement in den Winkelverstellbereich hinein gedrückt oder gezogen wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung überdeckt im verriegelten Zustand ein Flügel des ersten Abtriebselements einen Flügel des zweiten Abtriebselements zumindest teilweise, wobei mit einem Flügel des Antriebselements eine gemeinsame bedruckbare Arbeitskammer zu Verstellung beider Abtriebselemente relativ zum Antriebselement ausgebildet ist. Die zumindest teilweise Überdeckung der beiden Flügel ist mit Blick entlang der Drehachse des Nockenwellenverstellers zu verstehen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Arbeitskammer in Umfangsrichtung von dem Flügel des Antriebselements und einem Flügel des ersten Abtriebselements begrenzt und in axialer Richtung von dem Flügel des zweiten Abtriebselements und einem mit dem Antriebselement drehfest verbundenen Deckelelement. Diese Begrenzungen sind zumindest so abgedichtet, dass sich durch die Zufuhr des Öls von der Ölpumpe ein Druck in der Arbeitskammer aufbauen kann.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung sind im verriegelten Zustand beider Abtriebselemente zueinander die beiden Abtriebselemente gemeinsam mittels Hydraulikmitteldruck relativ zum Antriebselement drehbar. Diese Arbeitskammer weist in der kontaktierenden Position des zweiten Abtriebselements mit dem Antriebselement ein Volumen auf, dass kleiner als das Volumen der Arbeitskammer in der nicht kontaktierenden Position des zweiten Abtriebselements mit dem Antriebselement. Folglich liegt vorteilhafterweise eine variable Druckübersetzung vor, in dem in der Kontaktlage mit dem Öldruck und einem geringen Ölvolumen der Nockenwellenversteller betätigbar ist, da der Öldruck lediglich auf die Fläche des Flügels des ersten Abtriebselements wirkt. Wird nun das erste Abtriebselement bewegt, so wird das zweite Abtriebselement durch den eingeriegelten Verriegelungsmechanismus mit bewegt und der Kontakt des Flügels des zweiten Abtriebselements mit dem Flügel des Antriebselements gelöst. Der Öldruck kann nun auch auf den Flügel des zweiten Abtriebselements wirken. Bei fortschreitender Verstellung wirkt der Öldruck folglich auf eine größere Druckfläche, welche durch die in axialer Richtung hintereinander angeordneten Flügel der beiden Abtriebselemente ausgebildet ist.
  • Der Verriegelungsmechanismus, welcher die Relativdrehung zwischen dem ersten und dem zweiten Abtriebselement zulassen bzw. verhindern kann, ist dergestalt, dass ein Verriegelungskolben in eine Verriegelungskulisse eingreifen kann und eine Relativdrehung zwischen den beiden Abtriebselementen verhindern kann.
  • In einer bevorzugten Ausbildung umfasst der Verriegelungsmechanismus einen Verriegelungskolben und eine Verriegelungskulisse mit einer teilweise umlaufenden Nut und bei in der Nut eingeriegeltem Verriegelungskolben das erste Abtriebselement gegenüber dem zweiten Abtriebselement in Richtung der Anlage der Flügel von Antriebselement und zweitem Abtriebselement verdrehbar ist. Eine als Nut ausgebildete Verriegelungskulisse hat den Vorteil, dass der Verriegelungskolben sehr zuverlässig in Eingriff mit der Verriegelungskulisse kommen kann. Zudem begrenzt die Nut einen Winkelbereich, welcher sich von der Mittenposition bis zur Anschlagsposition erstreckt, bei welcher der Flügel des zweiten Abtriebselements den Flügel des Antriebselements kontaktiert. Insofern sind die beiden Abtriebselemente in dem Winkelbereich von der Mittenlage bis zur Anschlagsposition gegeneinander verdrehbar und von der Spreizfeder verspannt. Werden die beiden Abtriebselemente entgegen der Spreizfederkraft gegeneinander verdreht, bspw. durch hydraulische Druckbeaufschlagung einer Arbeitskammer, und fällt der Druck ab, so wird die Mittenposition zuverlässig durch die Entspannung der Spreizfeder erreicht. Auch kompensiert die Spreizfeder das Nockenwellenreibmoment, welches das erste Abtriebselement in Richtung der Anschlagsposition bewegt. Wird die Brennkraftmaschine nun plötzlich abgeschaltet, und das erste Abtriebselement befindet sich außerhalb des oben genannten Winkelbereichs, so bewegt das Nockenwellenreibmoment das erste Abtriebselement in die Verriegelungsposition, bei der der Verriegelungskolben in die als Nut ausgebildete Verriegelungskulisse eingreift. Die Spreizfeder drückt den Verriegelungskolben gegen das Nutende. Dazu ist der Verriegelungskolben von dem ersten oder dem zweiten Abtriebselement aufgenommen und die Verriegelungskulisse befindet sich in dem entsprechend anderen Abtriebselement. Das Nockenwellenreibmoment reicht jedoch nicht aus, um die Spreizfeder in Richtung der Anschlagsposition weiter vorzuspannen. Insofern ist die Kraft durch das Nockenwellenreibmoment nur in einem Bereich der Federkennlinie höher als die Federkraft.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verriegelungskulisse eine Bohrung auf, welches innerhalb der teilweise umlaufenden Nut angeordnet ist, wobei bei eingeriegeltem Verriegelungskolben in der Bohrung keine Drehbewegung zwischen den Abtriebselementen möglich ist. Vorteilhafterweise kann durch die Bohrung, insbesondere in der Mittenposition, der Einfluss der Nockenwellenwechselmomente reduziert werden.
  • In einer Ausbildung der Erfindung ist die Verriegelungskulisse vom zweiten Abtriebselement ausgebildet ist und der Verriegelungskolben vom ersten Abtriebselement aufgenommen. Vorteilhafterweise kann so das zweite Abtriebselement in axialer Richtung minimalen Bauraum einnehmen, denn das zweite Abtriebselement trägt die Funktionen des Abstützens mittels des Flügels am Flügel des Antriebselements und die Verriegelungskulisse. Das erste Abtriebselement hingegen ist im Bauraum in axialer Richtung bestimmt durch die axiale Breite seiner Flügel, welche hydraulisch druckbeaufschlagt werden. Daher ist es vorteilhaft, den Verriegelungskolben im ersten Abtriebselement, welches mit der Nockenwelle verbindbar bzw. verbunden ist, aufzunehmen.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung des Nockenwellenverstellers weist dieser eine zweite Feder auf, welche das erste Abtriebselement und/oder das zweite Abtriebselement gegenüber dem Antriebselement verspannt. Vorteilhafterweise kann die zweite Feder das verriegelte Paket der beiden Abtriebselemente gegenüber dem Antriebselement in einer Vorzugsrichtung vorspannen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die beiden Abtriebselemente eine Vertiefung auf, in der eine als Spiralfeder ausgebildete Spreizfeder aufgenommen ist. Von Vorteil ist hierbei die platzsparende Aufnahme der Spreizfeder.
  • In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das erste Abtriebselement einen Hydraulikmittelkanal auf, welcher mit der Arbeitskammer, die durch die Anlage des Flügels des Antriebselement mit dem Flügel des zweiten Abtriebselements begrenzt ist, kommuniziert. Vorteilhafterweise kann so das zum Verdrehen des Abtriebselementepakets notwendige Öl zuverlässig in die Arbeitskammer eingebracht werden.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung zweier Abtriebselement und einem Antriebselement in einem Nockenwellenversteller wird eine Unabhängigkeit von der Öltemperatur hinsichtlich der Verstellung in eine Mittenposition bei abrupten Motorstopp erreicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
  • Es zeigen:
  • 1 einen erfindungsgemäßen, entlang seiner Drehachse geschnittenen Nockenwellenversteller,
  • 2 einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers nach 1 in einer Basisposition des ersten Abtriebselements,
  • 3 einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers nach 1 in einer ersten Endanschlagsposition des ersten Abtriebselements,
  • 4 einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers nach 1 in der Mittenposition und
  • 5 einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers nach 1 in einer zweiten Endanschlagsposition des ersten Abtriebselements.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen, entlang seiner Drehachse 19 geschnittenen Nockenwellenversteller 1. Der Schnitt folgt der Schnittlinie F-F in den nachfolgenden Figuren. Der Nockenwellenversteller 1 weist ein erstes Abtriebselement 3a, ein zweites Abtriebselement 3b und ein Antriebselement 2 auf. Das die beiden Abtriebselemente 3a und 3b liegen mit ihren Stirnflächen flächig aneinander und sind entlang der Drehachse 19 aufeinanderfolgend angeordnet. Das erste Abtriebselement 3a ist auf der nockenwellenzugewandten Seite des Nockenwellenverstellers 1 platziert und mit der – hier nicht dargestellten Nockenwelle – verbindbar ausgebildet bzw. verbunden. Das zweite Abtriebselement 3b ist auf der nockenwellenabgewandten Seite des Nockenwellenverstellers 1 angeordnet. Beide Abtriebselemente 3a und 3b sind zunächst zueinander in Umfangsrichtung 8 verschränkt, worauf in den folgenden Figuren noch eingegangen wird.
  • Axial begrenzt wird der Nockenwellenversteller 1 zum Einen durch ein auf der nockenwellenzugewandten Seite und drehfest mit dem Antriebselement 2 angeordnetes Deckelelement 10 und an dem ersten Abtriebselement 3a dichtend anliegt und zum Anderen durch einen auf der nockenwellenabgewandten Seite des Nockenwellenverstellers 1 angeordneten und ebenfalls mit dem Antriebselement 2 drehfest verbundenen und abdichtenden Frontdeckel 20. Beide Abtriebselemente 3a und 3b weisen an den einander zugewandten Stirnflächen jeweils eine Vertiefung 16 auf, in der eine Spreizfeder 7 aufgenommen ist. Die Spreizfeder 7 drückt die beiden Abtriebselement 3a und 3b in Umfangsrichtung 8 auseinander, so dass die jeweiligen Flügel 5 und 6 der Abtriebselemente 3a und 3b sich lediglich teilweise in axialer Richtung überdecken und die Druckflächen der Flügel 5 und 6, welche mit Drucköl der Arbeitskammern A, B druckbeaufschlagt werden, zueinander in Umfangsrichtung 8 beabstandet sind.
  • Das Abtriebselement 3a weist eine zur Bohrung 14 der Verriegelungskulisse 12 fluchtende Bohrung 21 auf, welche den Verriegelungskolben 11, eine Patrone 18 und eine Verriegelungsfeder 17 des Verriegelungsmechanismus 9 aufnimmt. Die als Druckfeder ausgebildete Verriegelungsfeder 17, drückt den Verriegelungskolben 11 in die Verriegelungskulisse 12, sofern kein Öldruck an dem Verriegelungskolben 11 anliegt. Durch die Überdeckung des Verriegelungskolbens 11 mit der Bohrung 21 und der Bohrung 14 sind beide Abtriebselement 3a und 3b zueinander drehfest fixiert. Die Verriegelungsfeder 17 stützt sich zum Einen an einer in der Bohrung 21 des ersten Abtriebselements 3a angeordneten Patrone 18 und zum Anderen am Verriegelungskolben 11 ab. Der Verriegelungskolben 11 schlägt in axialer Richtung am Frontdeckel 20 an. Die Patrone 18 schlägt in axialer Richtung am Deckelelement 10 an. Die Verriegelungskulisse 12 ist vom zweiten Abtriebselement 3b ausgebildet und umfasst die Bohrung 21 und eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut 13. Die Bohrung 21 ist innerhalb der Nut 13 angeordnet. Da der Verriegelungskolben 11 nicht vollständig in der Bohrung 21 versenkbar ist, so dass dieser nicht im Eingriff mit der Verriegelungskulisse 12 steht, ist ein unkontrolliertes Verdrehen zwischen den beiden Abtriebselementen 3a und 3b verhindert, wobei dadurch auch sichergestellt ist, dass die Arbeitskammern A und B druckdicht ausgebildet bleiben und die Flügel 5 und 6 nicht soweit gespreizt werden, dass ein hydraulischer Kurzschluss zwischen den Arbeitskammern A und B eintreten kann.
  • 2 zeigt einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers 1 nach 1 in einer Basisposition des ersten Abtriebselements 3a. Zur Erläuterung der Funktionsweise des Mechanismus wird der erste Quadrant betrachtet. Die Flügel 4, 5, 6 und die Arbeitskammern A, B und die Druckmittelversorgungskanäle wiederholen sich klarerweise in Umfangsrichtung in den anderen Quadranten.
  • Der mit den zweiten Abtriebselement 3b einteilig ausgebildete Flügel 6 steht in Kontakt mit dem einteilig ausgebildeten Flügel 4 des Antriebselements 2. Die Spreizfeder 7 verschränkt das erste Abtriebselement 3a zum zweiten Abtriebselement 3b derart, dass der Flügel 5 des ersten Abtriebselements 3a den Flügel 6 teilweise überdeckt und eine Arbeitskammer A in Umfangrichtung 8 begrenzt. Die Begrenzung der Arbeitskammer A in axialer Richtung erfolgt auf der nockenwellenabgewandten Seite durch den Flügel 6 des zweiten Abtriebselements 3b und des Frontdeckels 20 und auf der nockenwellenzugewandten Seite durch das Deckelelement 10.
  • Die Kontur der Nut 13 der durch die Nut 13 und der Bohrung 14 gestuft ausgebildeten Verriegelungskulisse 12 ist gut erkennbar. Der Verriegelungskolben 11 befindet sich im Eingriff mit der Bohrung 14. Der eingeriegelte Verriegelungskolben 11 verhindert mit der Anlage zwischen den Flügeln 4 und 6 eine Verstellung, die eine Verkleinerung der Arbeitskammer A zur Folge hätte. Eine Verstellung, die eine Verkleinerung der Arbeitskammer B zur Folge hätte, kann durch Druckmittelzufuhr (Drucköl) durch den Hydraulikmittelkanal a erfolgen. Die Arbeitskammer A kann befüllt und bedruckt werden und beide Abtriebselement 3a und 3b können sich im Uhrzeigersinn bewegen, ohne dass der Verriegelungskolben 11 außer Eingriff mit der Bohrung 14 kommt. Vorteilhafterweise kann hierbei der Hydraulikmittelkanal a Drucköl nahezu frei von Abdeckungen seiner Mündung in die Arbeitskammer A eingebringen.
  • 3 zeigt einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers 1 nach 1 in einer ersten Endanschlagsposition des ersten Abtriebselements 3a.
  • Wird dem Verriegelungskolben 11 Drucköl zugeführt, so bewegt sich dieser aus der Bohrung 14 heraus, bis seine Stirnseite mit dem Nutgrund der Nut 13 fluchtet. Nun kann durch Bedruckung der Arbeitskammer B und/oder durch das Nockenwellenreibmoment die Arbeitskammer A verkleinert werden und der Flügel 5 auf den Flügel 4 zubewegt werden, bis diese sich einander kontaktieren und die erste Endanschlagsposition ausbilden. Die erste Endanschlagsposition des ersten Abtriebselements 3a kann durch den Kontakt der Flügel 5 und 6 der beiden Abtriebselemente 3a und 3b zugleich mit dem Flügel 4 des Antriebselements 2 ausgebildet sein oder durch die Nut 13.
  • Der Verriegelungskolben 11 läuft während dieses Verstellprozesses innerhalb der Nut 13. Die Nut 13 kann die erste Endanschlagsposition ausbilden in dem der durch die Nut 13 ermöglichte Verstellbereich kleiner gewählt ist, als der mögliche Verstellbereich zwischen den Flügeln 4 und 6. In dem Fall schlägt der Verriegelungskolben 11 am Ende der Nut 13 an bevor sich die Flügel 4 und 6 einander kontaktieren.
  • Die Spreizfeder wird während dieses Vorgangs gespannt, damit bei Wegfall des Öldrucks in der Arbeitskammer B das erste Abtriebselement 3a wieder zurück in die Basisposition gelangen kann. Der der Verriegelungskolben 11 wird dabei in der Nut 13 geführt dieser zur Bohrung 14 fluchtet und in diese einriegeln kann oder an dem anderen Ende der Nut 13 anschlägt.
  • 4 zeigt einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers 1 nach 1 in der Mittenposition des ersten Abtriebselements 3a.
  • In dieser Winkelposition des ersten Abtriebselements 3a sind zwar die Volumina der Arbeitskammern A und B nicht gleich groß, jedoch hat der Flügel 5 des ersten Abtriebselements 3a jeweils zu den Flügeln 4 in Umfangsrichtung 8 nahezu denselben Abstand. Der Flügel 5 würde demnach im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn nahezu denselben Weg (Winkel) zur ersten bzw. zweiten Endanschlagsposition zurücklegen. Die Spreizfeder 7 hat in diesem Zustand des Nockenwellenverstellers 1 dieselbe Vorspannung wie in der 2. Der Verriegelungsmechanismus 9 bleibt ebenfalls verriegelt wie im Zustand der 2.
  • 5 zeigt einen Querschnitt des Nockenwellenverstellers 1 nach 1 in einer zweiten Endanschlagsposition des ersten Abtriebselements 3a.
  • Die Konfiguration des Nockenwellenverstellers 1 entspricht weitestgehend der aus 2 und 4. Jedoch hat nun der Flügel 5 des ersten Abtriebselements 3a Kontakt zum auf den aus 3 in Umfangsrichtung darauffolgenden Flügel 4 des Antriebselements 2. Der Flügel 6 des zweiten Abtriebselements 3b hat zu diesem Flügel 4 der 5 nun einen Abstand in Umfangsrichtung 8. Somit ist die Arbeitskammer B in Umfangsrichtung 8 begrenzt durch den Flügel 6 und 4 und in axialer Richtung auf der nockenwellenzugewandten Seite durch den Flügel 5 und dem Deckelelement 10 sowie auf der nockenwellenabgewandten Seite durch den dichtend ausgebildeten Frontdeckel 20. Durch die Beabstandung des Flügels 6 vom Flügel 4 und der damit verbundenen Ausbildung der Arbeitskammer B kann diese gut mit Drucköl gefüllt werden. Vorteilhafterweise kann hierbei ein Hydraulikmittelkanal Drucköl nahezu frei von Abdeckungen seiner Mündung in die Arbeitskammer B eingebringen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Nockenwellenversteller
    2
    Antriebselement
    3a
    erstes Abtriebselement
    3b
    zweites Abtriebselement
    4
    Flügel
    5
    Flügel
    6
    Flügel
    7
    Spreizfeder
    8
    Umfangsrichtung
    9
    Verriegelungsmechanismus
    10
    Deckelelement
    11
    Verriegelungskolben
    12
    Verriegelungskulisse
    13
    Nut
    14
    Bohrung
    15
    zweite Feder
    16
    Vertiefung
    a
    Hydraulikmittelkanal
    A
    Arbeitskammer
    B
    Arbeitskammer
    17
    Verriegelungsfeder
    18
    Patrone
    19
    Drehachse
    20
    Frontdeckel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011007883 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) mit • einem Antriebselement (2), einem ersten Abtriebselement (3a) und einem zweiten Abtriebselement (3b), • wobei das Antriebselement (2) und die beiden Abtriebselemente (3a, 3b) jeweils mehrere Flügel (4, 5, 6) aufweisen, • wobei die beiden Abtriebselemente (3a, 3b) gegeneinander mittels einer zwischen den Abtriebselementen (3a, 3b) angeordneten Spreizfeder (7) in Umfangsrichtung (8) verspannbar sind dadurch gekennzeichnet, dass • nur das erste Abtriebselement (3a) mit einer Nockenwelle verbindbar ausgebildet ist und • ein Verriegelungsmechanismus (9) beide Abtriebselemente (3a, 3b) miteinander verriegeln bzw. entriegeln kann, so dass entweder beide Abtriebselemente (3a, 3b) zusammen oder jeweils getrennt voneinander relativ zum Antriebselement (2) verdrehbar sind, • wobei ein Flügel (6) des zweiten Abtriebselements (3b) einen Flügel (4) des Antriebselements kontaktiert und die Spreizfeder (7) einen Flügel (5) des ersten Abtriebselements (3a) zu dem Flügel (4) des Antriebselements (2) beabstandet und • sich somit das erste Abtriebselement (3a) in einer Winkelposition relativ zum Antriebselement (2) befindet, welche innerhalb des Winkelverstellbereichs zwischen dem ersten Abtriebselements (3a) und dem Antriebselement (2) ist.
  2. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im verriegelten Zustand ein Flügel (5) des ersten Abtriebselements (3a) und ein Flügel (6) des zweiten Abtriebselements (3b) teilweise überdecken und mit einem Flügel (4) des Antriebselements (2) eine gemeinsame bedruckbare Arbeitskammer (A) zu Verstellung beider Abtriebselemente (3a, 3b) relativ zum Antriebselement (2) bilden.
  3. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (A) in Umfangsrichtung (8) von den Flügeln (4, 5) des Antriebselements (2) und des ersten Abtriebselements (3a) begrenzt ist und in axialer Richtung von dem Flügel (6) des zweiten Abtriebselements (3b) und einem mit dem Antriebselement (2) drehfest verbundenen Deckelelement (10).
  4. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im verriegelten Zustand beider Abtriebselemente (3a, 3b) zueinander die beiden Abtriebselemente (3a, 3b) gemeinsam mittels Hydraulikmitteldruck relativ zum Antriebselement (2) drehbar sind.
  5. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsmechanismus (9) einen Verriegelungskolben (11) und eine Verriegelungskulisse (12) mit einer teilweise umlaufenden Nut (13) umfasst und das erste Abtriebselement (3a) gegenüber dem zweiten Abtriebselement (3b) in Richtung der Anlage der Flügel (4, 6) von Antriebselement (2) und zweitem Abtriebselement (3b) unter in der Nut (13) eingeriegeltem Verriegelungskolben (11) verdrehbar ist.
  6. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskulisse (12) eine Bohrung (14) aufweist, welches innerhalb der teilweise umlaufenden Nut (13) angeordnet ist und unter in der Bohrung (14) eingeriegeltem Verriegelungskolben (11) keine Drehbewegung zwischen den Abtriebselementen (3a, 3b) möglich ist.
  7. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskulisse (12) von dem zweiten Abtriebselement (3b) ausgebildet ist und der Verriegelungskolben (11) von dem ersten Abtriebselement (3a) aufgenommen ist.
  8. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (1) eine zweite Feder (15) aufweist, welche das erste Abtriebselement (3a) und/oder das zweite Abtriebselement (3b) gegenüber dem Antriebselement (2) verspannt.
  9. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abtriebselemente (3a, 3b) jeweils eine Vertiefung (16) aufweisen, von der eine als Spiralfeder ausgebildete Spreizfeder (7) aufgenommen ist.
  10. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abtriebselement (3a) einen Hydraulikmittelkanal (a) aufweist, welcher mit der Arbeitskammer (A), die durch die Anlage des Flügels (4) des Antriebselement (2) mit dem Flügel (6) des zweiten Abtriebselements (3b) begrenzt ist, kommuniziert.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007038400A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-06 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha, Kariya Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
DE102011007883A1 (de) 2011-04-21 2012-10-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller
DE102011079183A1 (de) * 2011-07-14 2013-01-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2413168A (en) 2004-04-13 2005-10-19 Mechadyne Plc Variable phase drive mechanism
DE102008033230B4 (de) * 2008-01-04 2010-05-27 Hydraulik-Ring Gmbh Doppelter Nockenwellenversteller in Schichtaufbau
DE102009041755B4 (de) 2008-10-09 2019-02-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Doppeltes unabhängiges Verstellsystem zum unabhängigen Verstellen der Ansaug- und der Ausstoßnockenerhebungen einer konzentrischen Nockenwellenanordnung
KR101353800B1 (ko) * 2011-03-31 2014-01-21 도요타 지도샤(주) 캠축의 위상 가변 장치
CN103375212B (zh) * 2012-04-26 2016-12-28 日立汽车系统株式会社 内燃机的可变气门装置
US9222378B2 (en) * 2013-07-15 2015-12-29 GM Global Technology Operations LLC Variable cam phaser

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007038400A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-06 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha, Kariya Ventiltaktungssteuerungsvorrichtung
DE102011007883A1 (de) 2011-04-21 2012-10-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller
DE102011079183A1 (de) * 2011-07-14 2013-01-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller

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