DE102014215136B4 - Optimized hydraulic center lock for camshaft adjuster - Google Patents

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Abstract

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1), aufgebaut als ein Flügelzellenversteller, mit dem eine Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle gehalten oder verändert werden kann, wobei der Nockenwellenversteller (1) einen Stator (2) und einen Rotor (3) aufweist sowie ein Leitsystem (24), das Druck- oder Hydraulikmittel unter Zwischenschaltung eines Hydraulikventils (14) sowie mit Verbindungsleitungen (32, 33) und Hydraulikleitungen (30, 31, 38, 39) zumindest einem Druckraum (6a, 6b, 6c) zuführt oder abführt, wobei die Druckräume (6a, 6b, 6c) jeweils von einem rotorfesten Flügel (5a, 5b, 5c) in getrennte, gegeneinander wirkende, Kammerpaarungen bildende Arbeitskammern (7, 8; 9, 10; 11, 12) aufgeteilt sind, wobei in zumindest einem Flügel (5b, 5c) eine Steuereinrichtung (21, 22) eingebracht ist, die zum selektiven Freigeben und Unterbrechen einer Strömungsverbindung (42, 43) zwischen den jeweils gegenüberliegenden Arbeitskammern (9, 10; 11, 12) bestimmt ist, und das über ein Stellelement (23) schaltbare Hydraulikventil (14) mehrere Arbeitsporte (18, 19, 20) umfasst sowie einen mit einer Druckquelle verbundenen P-Port (16) und einen mit einem Tank in Verbindung stehenden T-Port (17) und im Rotor (3) eine Verriegelungseinrichtung (13) integriert ist, bestehend aus zwei axial verstellbaren, federkraftbeaufschlagten Verriegelungskolben (25, 26), die bei Bedarf eine Relativbewegung zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (2) unterbinden, in dem zumindest ein Verriegelungskolben (25, 26) von einer ersten Schaltstellung entgegen einer Federkraft in eine zweite Schaltstellung verschiebbar ist und bei einer Verdrehung des Rotors (3) aus Richtung einer Anschlagstellung FRÜH oder SPÄT in einer Mittenverriegelungsposition (MVP) in einer Verriegelungskulisse (29) verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verriegelungskolben (25, 26) der Verriegelungseinrichtung (13) eine axiale Bohrung (36, 37) aufweist, die bei einer Lageübereinstimmung mit einer Verbindungsleitung (32, 33) jeweils eine getrennte Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern (7, 8) eines Druckraumes (6a) herstellt.Hydraulic camshaft adjuster (1), constructed as a vane-type adjuster with which a phase angle of a camshaft relative to a crankshaft can be held or changed, wherein the camshaft adjuster (1) comprises a stator (2) and a rotor (3) and a guide system (24 ), the pressure or hydraulic fluid with the interposition of a hydraulic valve (14) and with connecting lines (32, 33) and hydraulic lines (30, 31, 38, 39) at least one pressure chamber (6a, 6b, 6c) feeds or discharges, wherein the pressure chambers (6a, 6b, 6c) are in each case divided by a rotor-fixed wing (5a, 5b, 5c) into separate working chambers (7, 8; 9, 10, 11, 12) which form mutually opposing chamber pairings, wherein in at least one wing (FIG. 5b, 5c) a control device (21, 22) is inserted, which is for selectively releasing and interrupting a flow connection (42, 43) between the respective opposite working chambers (9, 10, 11, 12) is determined, and via a control element (23) switchable hydraulic valve (14) comprises a plurality of work spars (18, 19, 20) and connected to a pressure source P-port (16) and a T-port associated with a tank (17) and in the rotor (3) a locking device (13) is integrated, consisting of two axially adjustable, spring-loaded locking piston (25, 26) which prevent a relative movement between the rotor (3) and the stator (2), if necessary, in which at least one locking piston ( 25, 26) is displaceable from a first switch position against a spring force into a second switch position and locked in a locking slot (29) during a rotation of the rotor (3) from the direction of a stop position EARLY or LATE in a center locking position (MVP), characterized that each locking piston (25, 26) of the locking device (13) has an axial bore (36, 37), which in a position coincidence with a verb indent line (32, 33) each produces a separate flow connection between the working chambers (7, 8) of a pressure chamber (6a).

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a hydraulic camshaft adjuster according to the features of the preamble of claim 1.

Derartige Nockenwellenversteller werden eingesetzt, um die Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine während des Betriebs bedarfsabhängig zu verändern, um die Verbrauchswerte und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern.Such camshaft adjusters are used to change the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine during operation as needed, in order to improve the fuel consumption and the performance of the internal combustion engine.

Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform ist ein als Flügelzellenversteller aufgebauter Nockenwellenversteller mit einem Stator und einem Rotor, welche einen Ringraum begrenzen, der durch Flügel in jeweils zwei Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Flügelseite des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern der jeweils anderen Flügelseite in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Arbeitskammern, deren Volumen dabei vergrößert wird, weisen eine Wirkrichtung auf, welche der Wirkrichtung der zugehörigen gegenüberliegenden Arbeitskammer entgegengesetzt ist. Durch die Wirkrichtung kann eine Verdrehung des Rotors entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zu dem Stator ausgelöst werden. Die Steuerung des Druckmittelflusses und damit der Verstellbewegung des Nockenwellenverstellers schließt ein hydraulisches Mehrwege-Stellelement ein, über das in Abhängigkeit von einer Stellung eines Ventilkörpers Durchströmöffnungen geschlossen oder freigegeben werden.A proven in practice embodiment is constructed as Flügelzellenversteller camshaft adjuster with a stator and a rotor, which define an annular space, which is divided by wings in two working chambers. The working chambers are optionally acted upon by a hydraulic medium, which is fed in a pressure medium circuit via a pressure medium pump from a pressure medium reservoir in the working chambers on a wing side of the rotor and is returned from the working chambers of the other wing side in the pressure medium reservoir. The working chambers whose volume is thereby increased, have a direction of action, which is opposite to the effective direction of the associated opposite working chamber. By the direction of action, a rotation of the rotor can be triggered either clockwise or counterclockwise relative to the stator. The control of the pressure fluid flow and thus the adjustment of the camshaft adjuster includes a hydraulic multi-way actuator, are closed or released in response to a position of a valve body flow openings.

Ein Problem dieser Nockenwellenversteller besteht darin, dass diese in einer Startphase noch nicht vollständig mit Druckmittel gefüllt oder leer gelaufen sind. Bei einem Start, wenn der Öldruck innerhalb der Brennkraftmaschine noch nicht aufgebaut ist, können dadurch die von der Nockenwelle ausgeübten Wechselmomente unkontrollierte Bewegungen des Rotors gegenüber dem Stator auslösen, 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.One problem with these camshaft adjusters is that they are not completely filled with pressure medium or run empty in a startup phase. At a start, when the oil pressure within the internal combustion engine is not yet established, the alternating torques exerted by the camshaft can cause uncontrolled movements of the rotor relative to the stator, which can lead to increased wear and undesired noise development. To avoid this problem, it is known to provide a locking device between the rotor and the stator, which locks the rotor when stopping the internal combustion engine in a favorable for the start angle of rotation position relative to the stator.

Derartige Verriegelungseinrichtungen umfassen bevorzugt federbelastete Verriegelungsstifte, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an dem Dichtdeckel oder dem Stator vorgesehenen Verriegelungskulissen verriegeln. Dabei ist vor dem Erreichen einer Mittenverriegelungsposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelung möglich, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockiert. 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 verdrehbar ist.Locking devices of this type preferably comprise spring-loaded locking pins which, when the rotor rotates, lock successively in locking slots provided on the sealing cover or the stator. In this case, a rotation of the rotor in the direction of the central locking is possible before reaching a center locking position, but blocks a rotation of the rotor in the opposite direction. After warming up of the internal combustion engine and / or the complete filling of the camshaft adjuster with pressure medium, the locking pins are displaced pressure medium actuated from the locking slots, so that the rotor is then intended to rotate relative to the stator for adjusting the rotational angle position of the camshaft.

Aus dem Dokument US 6 684 835 B2 ist ein hydraulischer, als Flügelzellenversteller aufgebauter Nockenwellenversteller bekannt, dessen Mittenverriegelung beim Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt. Eine elektronische Steuereinheit erfasst ein Signal, das beim Abstellen der Brennkraftmaschine erzeugt wird, und Signale, die den Stand vom Stator relativ zum Rotor wiedergeben. Ein elektrisches Steuerventil umfasst fünf Ports, von denen ein Port den Ölzufluss aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine oder der Druckmittelpumpe aufnimmt, ein Port das Magnetventil mit allen Verriegelungskolben oder Verriegelungspins verbindet sowie zwei Ports, die das Magnetventil mit den Arbeitskammern von Druckräumen des Nockenwellenverstellers verbinden und einen mit einem Tank verbundenen Port für einen Rücklauf des Öls oder Hydraulikmittels aus dem Steuerventil.From the document US Pat. No. 6,684,835 B2 is a hydraulic, known as Flügelzellenversteller built camshaft adjuster whose center locking occurs when stopping the engine. An electronic control unit detects a signal that is generated when stopping the engine, and signals that reflect the state of the stator relative to the rotor. An electrical control valve comprises five ports, one port of which receives the oil flow from the engine or hydraulic fluid circuit, one port connects the solenoid to all of the lock pistons or interlock pins, and two ports connecting the solenoid to the working chambers of the camshaft pressure chambers port connected to a tank for a return of the oil or hydraulic fluid from the control valve.

Die nachveröffentlichte DE 10 2013 207 617 A1 zeigt eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Fluegelzellenversteller mit einem mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Stator und einem in dem Stator drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor, und einer Mittenverriegelungseinrichtung zur Verrieglung des Rotors in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator, wobei die Mittenverriegelungseinrichtung wenigstens zwei in einer statorfesten Verriegelungskulisse verriegelbare, federbelastete Verriegelungsstifte aufweist, welche bei einer Verdrehung des Rotors aus Richtung einer Anschlagstellung „Früh” oder „Spät” in die Mittenverriegelungsposition aus unterschiedlichen Richtungen in der Verriegelungskulisse verriegeln, wobei an wenigstens einem ersten Verriegelungsstift. ein Sperrabschnitt und eine frei durchströmbare Druckmittelleitung vorgesehen sind, über welche in den verschiedenen Stellungen des ersten Verriegelungsstiftes eine Strömungsverbindung zwischen zwei Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung herstellbar oder sperrbar ist, und die Arbeitskammern der unterschiedlichen Wirkrichtungen mittels einer Schalteinrichtung kurzschließbar sind, und in wenigstens einer Druckmittelleitung, welche durch die frei durchströmbare Druckmittelleitung des Verriegelungsstiftes strömungstechnisch an den Druckmittelkreislauf anschließbar ist, ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welche eine Zuströmung des Druckmittels in eine der Arbeitskammern, deren Volumen sich bei einer Verdrehung des Rotors aus Richtung einer der Anschlagstellungen „Früh” oder „Spät” in Richtung der Mittenverriegelungsposition vergrößert, ermöglicht und ein Zurückströmen aus derselben Arbeitskammer gleichzeitig verhindert.The post-published DE 10 2013 207 617 A1 shows a Nockenwellenverstelleinrichtung with a Fluegelzellenversteller with a connectable to a crankshaft of an internal combustion engine stator and a rotatably mounted in the stator, connectable to a camshaft rotor, and a center locking device for locking the rotor in a center locking position relative to the stator, the center locking device at least two in one stator-locked locking link lockable, spring-loaded locking pins which lock at a rotation of the rotor from a stop position "early" or "late" in the center locking position from different directions in the locking link, wherein at least a first locking pin. a blocking section and a freely flow-through pressure medium line are provided, via which in the various positions of the first locking pin a flow connection between two working chambers of different effective direction can be produced or blocked, and the working chambers of the different effective directions are kurzschließbar means of a switching device, and in at least one pressure medium line, which through the freely flowable pressure medium line of the locking pin fluidically to the Pressure medium circuit is connected, a check valve is provided, which an inflow of the pressure medium in one of the working chambers whose volume increases in a rotation of the rotor from the direction of one of the stop positions "early" or "late" in the direction of the center locking position allows, and a back flow same working chamber prevented simultaneously.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittenverriegelungskonzept anzubieten, das unabhängig von der Winkelposition vor einem Stopp oder unabhängig von der Winkelposition bei einem Start der Brennkraftmaschine sicher und schnell verriegelt.The object of the present invention is to provide a center locking concept which reliably and quickly locks regardless of the angular position before stop or regardless of the angular position at startup of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.This object of the invention is achieved by a camshaft adjuster with the features of claim 1. Further preferred embodiments of the invention can be found in the subclaims, the figures and the associated description.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung ist zur Lösung der Aufgabe eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, bei der jeder getrennt oder gemeinsam verstellbare Verriegelungskolben der Verriegelungseinrichtung eine axiale Bohrung aufweist, die bei einer Lageübereinstimmung mit Verbindungsleitungen jeweils eine getrennte Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern eines Druckraumes herstellt. Die erfinderische Lösung bewirkt eine Verkürzung des Öl- bzw. Druckmittelwegs zwischen den Arbeitskammern eines Druckraums durch eine gezielte Trennung der Verstellmechanismen. Erfindungsgemäß ist der Vorgang der Mittenverriegelung auf die Kammerpaarung von einem Druckraum des Nockenwellenverstellers beschränkt. Die Kammerpaarungen der weiteren Druckräume sind für die Verstellung der Nockenwelle im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine bestimmt, die während der Verriegelungsphase übereinstimmend kurzgeschlossen sind. Vorteilhaft stellt sich durch die erfindungsgemäße Maßnahme ein gegenüber bisherigen Lösungen verkürzter Ölweg zwischen beiden Ölkammern ein, verbunden mit einem vorteilhaft geringen hydraulischen Strömungswiderstand. Folglich ist auch der Einfluss der Ölviskosität auf die Verriegelungsgeschwindigkeit von geringer Bedeutung, so dass die Mittenverriegelungsposition (MVP) erreicht wird, bevor die Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt. Wurde der Nockenwellenversteller zum Beispiel durch ein Abwürgen der Brennkraftmaschine nicht verriegelt, dann ermöglicht das erfindungsgemäße Konzept, dass der Verriegelungsvorgang bei dem nächsten Start der Brennkraftmaschine erfolgt.According to the basic idea of the invention, a locking device is provided for achieving the object, in which each separately or jointly adjustable locking piston of the locking device has an axial bore which produces a separate flow connection between the working chambers of a pressure chamber in a position match with connecting lines. The inventive solution causes a shortening of the oil or pressure fluid path between the working chambers of a pressure chamber by a targeted separation of the adjustment mechanisms. According to the invention, the process of center locking is limited to the chamber pairing of a pressure chamber of the camshaft adjuster. The chamber pairs of the other pressure chambers are determined for the adjustment of the camshaft in normal operation of the internal combustion engine, which are consistently shorted during the locking phase. Advantageously, by the measure according to the invention a shortened compared to previous solutions oil path between two oil chambers, connected to an advantageously low hydraulic flow resistance. Consequently, the influence of the oil viscosity on the locking speed is of little importance, so that the center locking position (MVP) is reached before the internal combustion engine comes to a standstill. If the camshaft adjuster has not been locked, for example by stalling the internal combustion engine, then the concept according to the invention allows the locking process to take place the next time the internal combustion engine is started up.

Durch das erfindungsgemäße Konzept ergibt sich im Vergleich zu bisherigen bekannten Lösungen während des Verriegelungsvorgangs bei einem Stopp oder Start der Brennkraftmaschine vorteilhaft eine deutlich verkürzte Druckmittel- bzw. Hydraulikmittelverbindung. Der erfindungsgemäße Aufbau wirkt sich vorteilhaft bei niedrigen Öl- bzw. Druckmitteltemperaturen, insbesondere unter null Grad aus, bei denen sich eine erhöhte Ölviskosität einstellt, verbunden mit einer verlangsamten Strömungsgeschwindigkeit. Mit zunehmender Länge der Ölleitung und bei vorgegebenem Öldruck erhöht sich weiterhin die Drosselung des Volumenstroms. Für den Verriegelungsvorgang bei Stopp der Brennkraftmaschine verlängert sich damit die Verstellung des Nockenwellenverstellers in Richtung der Mitte. Aufgrund der erfindungsgemäßen Randbedingungen mit der deutlich verkürzten Druckmittel- bzw. Hydraulikmittelverbindung ist die Mittenverriegelungsposition (MVP) bei einem Stopp der Brennkraftmaschine in der zur Verfügung stehenden Zeit von ca. 0,3 Sekunden realisierbar. Bisherige Konzepte benötigten aufgrund einer langen Hydraulikmittelverbindung und hoher Ölviskosität für den Verriegelungsvorgang mehrere Sekunden, wodurch der Nockenwellenversteller bei Stillstand der Brennkraftmaschine im nicht verriegelten Zustand und folglich in einer nicht definierten Winkelposition verblieb. In gleicher Weise wird der Verriegelungsvorgang des Nockenwellenverstellers auch bei einem Start der Brennkraftmaschine von der Länge der Hydraulikmittelverbindung beeinflusst. Durch die Erfindung wird eine von Fahrzeug- und Brennkraftmaschinenherstellern gewünschte schnelle Mittenverriegelung vor der ersten Zündung erreicht.By the inventive concept results in comparison to previous known solutions during the locking process at a stop or start of the internal combustion engine advantageously a significantly reduced pressure medium or hydraulic fluid connection. The structure according to the invention has an advantageous effect at low oil or pressure medium temperatures, in particular below zero degrees, in which an increased oil viscosity occurs, associated with a slowed flow velocity. With increasing length of the oil line and at a given oil pressure, the throttling of the volume flow continues to increase. For the locking process when the internal combustion engine stops so that the adjustment of the camshaft adjuster extends in the direction of the center. Due to the boundary conditions according to the invention with the significantly shortened pressure fluid or hydraulic fluid connection, the center locking position (MVP) can be realized in a stop of the internal combustion engine in the available time of about 0.3 seconds. Previous concepts required due to a long hydraulic fluid connection and high oil viscosity for the locking process several seconds, whereby the camshaft adjuster remained at standstill of the internal combustion engine in the unlocked state and consequently in an undefined angular position. In the same way, the locking process of the camshaft adjuster is also influenced by the length of the hydraulic fluid connection during a start of the internal combustion engine. The invention achieves a fast center lock desired by vehicle and engine manufacturers prior to the first ignition.

Die erfindungsgemäße Trennung der Verstellmechanismen, verbunden mit den verkürzten Druckmittelleitungen, führt zu einer aufgabengerechten und zuverlässigen Mittenverriegelung, die einen optimalen Start der Brennkraftmaschine gewährleistet. Andererseits stellt sich durch das erfindungsgemäße Konzept unabhängig von der Winkelposition bei Stillstand der Brennkraftmaschine in der Startphase der Brennkraftmaschine eine sichere Mittenverriegelungsposition ein, beispielsweise wenn der Stillstand der Brennkraftmaschine durch ein Abwürgen erfolgte. Vorteilhaft erfordert die erfindungsgemäße Maßnahme weder eine Anpassung des Steuergerätes der Brennkraftmaschine noch einen zusätzlichen Bauraum außerhalb des Nockenwellenverstellers, die außerdem selbst bei hoher Ölviskosität aufgrund niedriger Öltemperaturen schnell in Richtung der Mittenverriegelungsposition verstellt und dort verriegelt.The separation of the adjustment mechanisms according to the invention, combined with the shortened pressure medium lines, leads to a task-oriented and reliable center locking, which ensures an optimal start of the internal combustion engine. On the other hand, the inventive concept, regardless of the angular position at standstill of the internal combustion engine in the starting phase of the internal combustion engine, a secure center locking position, for example, when the stoppage of the internal combustion engine was carried out by stalling. Advantageously, the inventive measure requires neither an adaptation of the control unit of the internal combustion engine nor an additional space outside of the camshaft adjuster, which also quickly adjusted and locked even in high oil viscosity due to low oil temperatures in the direction of the center locking position.

Eine weitere Maßnahme der Erfindung sieht vor, dass die Mittenverriegelung bei einem Stopp oder einem Start der Brennkraftmaschine durch Schalten des Hydraulikventils in eine Position eingeleitet wird, in der die Verriegelungskulissen über das Hydraulikventil mit dem Tank verbunden sind, wodurch das Hydraulikmittel drucklos abströmt. Eine Verbindungsleitung, die die axiale Bohrung mit den Arbeitskammern verbindet, wird dabei von dem in die Verriegelungskulisse einrastenden Verriegelungskolben unterbrochen. Der zweite entriegelt positionierte Verriegelungskolben ermöglicht bei einer Lageübereinstimmung mit der weiteren Verbindungsleitung einen Austausch des Hydraulikmittels zwischen den Arbeitskammern.Another measure of the invention provides that the center locking is initiated at a stop or a start of the internal combustion engine by switching the hydraulic valve in a position in which the locking gates are connected via the hydraulic valve to the tank, whereby the hydraulic fluid flows out without pressure. A connecting line, the axial bore with the Combines working chambers, it is interrupted by the latching in the locking engagement locking piston. The second unlocked positioned locking piston allows for a position coincidence with the other connecting line replacement of the hydraulic fluid between the working chambers.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungsleitung und damit die für die Mittenarretierung bestimmten Arbeitskammern über die axiale Bohrung sowie eine Stichbohrung des Verriegelungskolbens, der Verriegelungskulisse und Hydraulikleitungen mit dem C-Port des Hydraulikventils in Kontakt steht. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung, dass während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine Öl oder Hydraulikmittel in die Arbeitskammern einströmen kann, als Ausgleich für eine externe Ölleckage.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the connecting line and thus intended for the center locking working chambers via the axial bore and a tap hole of the locking piston, the locking link and hydraulic lines with the C-port of the hydraulic valve in contact. In addition, the arrangement according to the invention makes it possible for oil or hydraulic fluid to flow into the working chambers during normal operation of the internal combustion engine, as compensation for external oil leakage.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch eine entsprechende Schaltung des Hydraulikventils im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine beide Verriegelungskolben der Verriegelungseinrichtung vom Druck des Hydraulikmittels beaufschlagt in den Rotor verschoben und damit entriegelt sind. In dieser einem Kurzschluss entsprechenden Position der Verriegelungskolben kann sich über deren axiale Bohrungen sowie den zugehörigen Verbindungsleitungen in beiden Strömungsrichtungen ein Öl- oder Hydraulikmittelaustausch und folglich ein Druckausgleich zwischen den Arbeitskammern eines Druckraums einstellen. Der hydraulische Freilauf ist damit deaktiviert. Weiterhin sind in allen Arbeitskammern der weiteren Druckräume des Nockenwellenverstellers die Steuerkolben der in den Flügeln integrierten Steuereinrichtung durch den Öldruck verschoben, so dass eine Verbindung zwischen den sich gegenüberliegenden Arbeitskammern unterbrochen ist. Damit baut sich in diesen Kammerpaarungen eine gleiche Druckdifferenz am Flügel auf, welche wiederum eine Verstellung des Nockenwellenverstellers in die gewünschte Verstellrichtung bewirkt. Eine weitere Maßnahme sieht vor, jedem Verriegelungskolben der Verriegelungseinrichtung ein Federelement zuzuordnen, welches den Verriegelungskolben in Richtung der Verriegelungskulisse beaufschlagt. Eine Verschiebung des Verriegelungskolbens erfolgt, sobald eine von dem Hydraulikmittel ausgelöste Gegenkraft ausbleibt.Further, the invention provides that by a corresponding circuit of the hydraulic valve in normal operation of the internal combustion engine, both locking piston of the locking device acted upon by the pressure of the hydraulic fluid displaced into the rotor and thus unlocked. In this position corresponding to a short-circuit of the locking piston, an oil or hydraulic fluid exchange and consequently a pressure compensation between the working chambers of a pressure chamber can be adjusted via the axial bores and the associated connecting lines in both directions of flow. The hydraulic freewheel is thus deactivated. Furthermore, in all working chambers of the further pressure chambers of the camshaft adjuster, the control pistons of the control device integrated in the vanes are displaced by the oil pressure, so that a connection between the opposing working chambers is interrupted. This builds up in these chamber pairings an equal pressure difference on the wing, which in turn causes an adjustment of the camshaft adjuster in the desired adjustment direction. A further measure provides for each locking piston of the locking device to assign a spring element, which acts on the locking piston in the direction of the locking link. A displacement of the locking piston takes place as soon as a counteracted by the hydraulic fluid counterforce fails.

Für die Funktion der Verriegelungseinrichtung ist es von Vorteil, wenn der für eine Verriegelung in Richtung FRÜH bestimmte Verriegelungskolben in einer aus dem Rotor ausgefahrenen verriegelten Position eine Hydraulikmittelströmung der ersten Verbindungsleitung zu den Arbeitskammern unterbricht. Dagegen unterbindet der für eine Verriegelung in Richtung SPÄT bestimmte Verriegelungskolben in einer aus dem Rotor ausgefahrenen verriegelten Position eine Hydraulikmittelströmung der zweiten Verbindungsleitung zu den Arbeitskammern.For the function of the locking device, it is advantageous if the locking piston intended for a locking in the direction of EARLY interrupts a hydraulic fluid flow of the first connecting line to the working chambers in a locked position extended from the rotor. In contrast, the locking piston intended for locking in the direction LATER prevents a hydraulic fluid flow of the second connection line to the working chambers in a locked position extended from the rotor.

Gemäß einer bevorzugten Anordnung umfasst der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller mehr als zwei, vorzugsweise vier, symmetrisch im Stator eingebrachte Druckräume, die jeweils durch einen Flügel getrennte Kammerpaarungen bilden.According to a preferred arrangement, the camshaft adjuster according to the invention comprises more than two, preferably four, symmetrically placed in the stator pressure chambers, each of which forms separate chamber pairs by a wing.

Eine weitere erfindungsgemäße Anordnung sieht zur Einflussnahme auf eine Druckübersetzung des Nockenwellenverstellers vor, beispielsweise den Stator mit einem zusätzlichen Bauteil zu versehen, um die Arbeitskammern eines Druckraums gezielt zu verkleinern. Für hydraulische Nockenwellenversteller ist bislang eine mechanisch bestimmte Druckübersetzung zwischen 2,5 bis 5 Nm/bar vorgesehen. Durch das erfindungsgemäße zusätzliche Bauteil kann ein Nockenwellenversteller vorteilhaft mit einer reduzierten Druckübersetzung realisiert werden. Eine kleinere Druckübersetzung hat zur Folge, dass während des Verriegelungsvorgangs weniger Öl oder Hydraulikmittel zwischen den Öl- oder Arbeitskammern eines Druckraums umgepumpt werden muss. Damit ergibt sich in Summe eine höhere Verstellgeschwindigkeit, was wiederum zu einem bevorzugten kürzeren Verriegelungsvorgang führt. Die reduzierte Druckübersetzung kann zum Beispiel durch ein zusätzliches Bauteil realisiert werden, das direkt an dem Stator oder an einem Deckel des Stators befestigt ist.A further arrangement according to the invention provides for influencing a pressure ratio of the camshaft adjuster, for example to provide the stator with an additional component in order to purposefully reduce the working chambers of a pressure chamber. For hydraulic camshaft adjusters so far a mechanically determined pressure ratio between 2.5 to 5 Nm / bar is provided. By means of the additional component according to the invention, a camshaft adjuster can advantageously be realized with a reduced pressure ratio. A smaller pressure ratio has the consequence that during the locking process less oil or hydraulic fluid between the oil or working chambers of a pressure chamber has to be pumped. This results in the sum of a higher adjustment speed, which in turn leads to a preferred shorter locking process. The reduced pressure ratio can be realized, for example, by an additional component, which is attached directly to the stator or to a cover of the stator.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Dazu zeigen die Figuren:The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment with reference to several drawings. However, the invention is not limited to this embodiment. The figures show:

1: eine schematische Funktionsdarstellung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers während einer Verstellbewegung des Rotors aus Richtung SPÄT in die Mittenverriegelungsposition; 1 a schematic functional representation of a hydraulic camshaft adjuster according to the invention during a displacement movement of the rotor from the direction of LATE into the center locking position;

2: eine schematische Funktionsdarstellung gemäß 1 während einer Verstellbewegung des Rotors aus Richtung FRÜH in die Mittenverriegelungsposition; 2 : a schematic functional representation according to 1 during an adjustment movement of the rotor from the direction of EAR to the center locking position;

3: eine schematische Funktionsdarstellung gemäß 1 während einer Verstellbewegung des Rotors aus Richtung FRÜH in Richtung SPÄT während des Motorbetriebs bzw. Normalbetriebs der Brennkraftmaschine; 3 : a schematic functional representation according to 1 during an adjustment movement of the rotor from the direction of EAR towards LATE during the engine operation or normal operation of the internal combustion engine;

4: eine schematische Funktionsdarstellung gemäß 1 während einer Verstellbewegung des Rotors aus Richtung SPÄT in Richtung FRÜH während des Motorbetriebs bzw. Normalbetriebs der Brennkraftmaschine; 4 : a schematic functional representation according to 1 during an adjustment movement of the rotor from the direction of LATE in the direction of EAR during the engine operation or normal operation of the internal combustion engine;

5: eine schematische Funktionsdarstellung gemäß 1, bei der mittels entsprechender Schaltung des Hydraulikventils der Nockenwellenversteller in einer gewünschten Position gehalten ist; und 5 : a schematic functional representation according to 1 in which the camshaft adjuster is held in a desired position by means of appropriate switching of the hydraulic valve; and

6: eine schematische Funktionsdarstellung gemäß 1, bei der einem Druckraum ein zusätzliches Bauteil zugeordnet ist zur Beeinflussung einer Druckübersetzung des Nockenwellenverstellers. 6 : a schematic functional representation according to 1 in which a pressure chamber is assigned an additional component for influencing a pressure ratio of the camshaft adjuster.

In allen Figuren ist der Nockenwellenversteller gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, wobei die Abbildungen nicht alle Bauteile des Nockenwellenverstellers umfassen. Gleiche Elemente bzw. Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.In all figures, the camshaft adjuster according to the invention is shown schematically, wherein the figures do not include all components of the camshaft adjuster. Identical elements or components are provided with matching reference numerals.

Die 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 mit einem bekannten Grundaufbau als Flügelzellentyp, der als Hydraulikmittel bevorzugt Öl der Brennkraftmaschine nutzt. Der Nockenwellenversteller 1 umfasst einen von einer Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine antreibbaren Stator 2 sowie einen drehfest mit einer Nockenwelle (nicht gezeigt) verbundenen Rotor 3. Einer Rotornabe 4 des Rotors sind mehrere radial ausgerichtete Flügel 5a, 5b, 5c zugeordnet, die die Druckräume 6a, 6b, 6c im Stator 2 in Arbeitskammern 7 bis 12 unterteilen und dabei Kammerpaarungen 7, 8; 9, 10 und 11, 12 bilden. Die obere Darstellung von 1 zeigt den Nockenwellenversteller 1 in einer Abwicklung, während links unten schematisch ein Ausschnitt der Rotornabe 3 des Rotors 2 einschließlich einer Verriegelungseinrichtung 13 abgebildet ist und rechts unten schematisch ein als Mehrwegeventil aufgebautes Hydraulikventil 14 zur Steuerung des Druck- oder Hydraulikmittels für den Nockenwellenversteller 1. Das Hydraulikventil 14 umfasst fünf Anschlüsse bzw. Ports und ist in vier Steuerpositionen 15a bis 15d einstellbar. Ein P-Port 16 oder Zulaufport steht mit einer Druckpumpe oder einem Druckmittelkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung und ein T-Port 17 ist einem Tank oder Druckmittelreservoir zugeordnet. Der A-Port 18 bildet einen Anschluss für eine zu den Arbeitskammern 9 und 11 führende Hydraulikleitung 38. Die an dem B-Port 19 angeschlossene Hydraulikleitung 39 steht mit den Arbeitskammern 10 und 12 in Verbindung. An dem C-Port 20 ist die Hydraulikleitung 30 angeschlossen, die mit den in den Flügeln 5b, 5c integrierten Steuereinrichtungen 21, 22 verbunden ist. Eine weitere mit der Hydraulikleitung 30 verbundene Hydraulikleitung 31 ist an der Verriegelungseinrichtung 13 angeschlossen. Alle Ports sind entsprechend der Steuerposition des Hydraulikventils 14 entweder geöffnet oder verschlossen geschaltet. Das von einem Federelement druckbeaufschlagte Hydraulikventil 14 ist über ein bevorzugt als Elektromagnet ausgeführtes Stellelement 23 bedarfsgerecht in die jeweilige Steuerposition verstellbar.The 1 shows a camshaft adjuster 1 with a known basic structure as a wing cell type, which preferably uses oil of the internal combustion engine as the hydraulic medium. The camshaft adjuster 1 includes a driven by a crankshaft of an internal combustion engine, not shown, stator 2 and a rotor rotatably connected to a camshaft (not shown) 3 , A rotor hub 4 of the rotor are a plurality of radially aligned wings 5a . 5b . 5c assigned to the pressure chambers 6a . 6b . 6c in the stator 2 in working chambers 7 to 12 subdivide and doing chamber pairings 7 . 8th ; 9 . 10 and 11 . 12 form. The upper illustration of 1 shows the camshaft adjuster 1 in a settlement, while lower left schematically a section of the rotor hub 3 of the rotor 2 including a locking device 13 is shown and lower right schematically a constructed as a multi-way valve hydraulic valve 14 for controlling the pressure or hydraulic fluid for the camshaft adjuster 1 , The hydraulic valve 14 includes five ports and is in four control positions 15a to 15d adjustable. A P port 16 or Zulaufport communicates with a pressure pump or a pressure fluid circuit of the internal combustion engine and a T-port 17 is assigned to a tank or pressure medium reservoir. The A-port 18 makes a connection for one to the working chambers 9 and 11 leading hydraulic line 38 , The at the B-port 19 connected hydraulic line 39 stands with the working chambers 10 and 12 in connection. At the C-port 20 is the hydraulic line 30 connected with those in the wings 5b . 5c integrated control devices 21 . 22 connected is. Another with the hydraulic line 30 connected hydraulic line 31 is at the locking device 13 connected. All ports are according to the control position of the hydraulic valve 14 either open or closed. The pressurized by a spring element hydraulic valve 14 is via a preferably designed as an electromagnet actuator 23 adjustable as needed in the respective control position.

Die 1 zeigt weiterhin ein aus den Hydraulikleitungen 30, 31, 38, 39 gebildetes Leitsystem 24, über das das Hydraulikventil 14 mit der Verriegelungseinrichtung 13 und den Druckräumen 6a bis 6c verbunden ist. Die Verriegelungseinrichtung 13 umfasst zwei auch als Verriegelungspins zu bezeichnende Verriegelungskolben 25, 26, welche linear verschiebbar in einer Aufnahme 27, 28 der Rotornabe 4 eingesetzt sind, wobei jeder Verriegelungskolben 25, 26 in Richtung einer Verriegelungskulisse 29 von einem Federelement 44a, 44b federbelastet angeordnet ist. Jeder Verriegelungskolben 25, 26 ist über getrennte Verbindungsleitungen 32 bzw. 33 mit den eine Kammerpaarung bildenden Arbeitskammern 7 und 8 des Druckraums 6a verbunden. Die Verbindungsleitung 32 beginnt in der Arbeitskammer 7, wobei das Öl oder Hydraulikmittel über eine axiale Bohrung 36 des Verriegelungskolbens 25 und durch ein erstes Rückschlagventil 34 im Flügel 5a in die Öl- oder Arbeitskammer 8 strömen kann, sobald sich eine Lageübereinstimmung zwischen der axialen Bohrung 36 und der Verbindungsleitung 32 einstellt. Die zweite Verbindungsleitung 33 beginnt in der Arbeitskammer 8, führt über die axiale Bohrung 37 des Verriegelungskolbens 26 zum zweiten Rückschlagventil 35 im Flügel 5a und anschließend in die Arbeitskammer 7.The 1 also shows a from the hydraulic lines 30 . 31 . 38 . 39 formed control system 24 via which the hydraulic valve 14 with the locking device 13 and the pressure chambers 6a to 6c connected is. The locking device 13 comprises two locking pistons, also referred to as locking pins 25 . 26 which linearly displaceable in a receptacle 27 . 28 the rotor hub 4 are used, each locking piston 25 . 26 in the direction of a locking link 29 from a spring element 44a . 44b is arranged spring loaded. Each locking piston 25 . 26 is via separate connection lines 32 respectively. 33 with the chamber pairing forming working chambers 7 and 8th of the pressure chamber 6a connected. The connection line 32 begins in the work chamber 7 , wherein the oil or hydraulic fluid via an axial bore 36 of the locking piston 25 and through a first check valve 34 in the wing 5a into the oil or working chamber 8th can flow as soon as a positional match between the axial bore 36 and the connection line 32 established. The second connection line 33 begins in the work chamber 8th , leads over the axial bore 37 of the locking piston 26 to the second check valve 35 in the wing 5a and then into the working chamber 7 ,

Bei einem Stopp der Brennkraftmaschine wird der Verriegelungsvorgang durch Schalten des Hydraulikventils 14 in die Steuerposition 15a eingeleitet. Der C-Port 20 des Hydraulikventils 14 ist dabei einerseits über Hydraulikleitungen 30 und 31 mit einer Verriegelungskulisse 29 und andererseits über den T-Port 17 mit dem Tank verbunden, wodurch sich der Öldruck in den Verriegelungskulissen 29 auf einen Umgebungsdruck absenkt. Bei einer Verschiebung eines Verriegelungskolbens 25 oder 26 in die Verriegelungskulisse 29 wird eine mit beiden Arbeitskammern 7, 8 in Kontakt stehende Verbindungsleitung 32 oder 33 unterbrochen. Gleichzeitig sind alle anderen Kammerpaarungen 9 und 10 sowie 11 und 12 durch die in den Flügeln 5b, 5c vorhandenen, Steuerkolben 40, 41 einschließenden Steuereinrichtungen 21, 22 kurzgeschlossen und damit außer Kraft gesetzt. Das Öl oder Hydraulikmittel kann nun während des Verstellvorgangs direkt ohne nachteilige Beeinflussung des Verriegelungsvorgangs zwischen den Arbeitskammern 9, 10 bzw. 11, 12 strömen. Lediglich eine kurze Strömungsverbindung 42, 43 in den Flügeln 5b, 5c verursacht einen geringen hydraulischen Strömungswiderstand. Bei einer Verriegelung in Pfeilrichtung, ausgehend von einer Position SPÄT gemäß 1 in Richtung FRÜH, verrastet der Verriegelungskolben 25 nach Schalten des Hydraulikventils 14 in die Position 15a aufgrund des Öldruckabfalls in die Verriegelungskulisse 29. Dadurch wird die an der Arbeitskammer 7 angeschlossene Verbindungsleitung 32 unterbrochen. Durch das Rückschlagventil 35 kann nun Öl von der Kammer 8 in die Kammer 7 strömen. Falls ein noch vorhandenes Nockenwechselmoment nach ausgeschalteter Zündung den Nockenwellenversteller 1 in Richtung FRÜH beaufschlagt, drückt der Flügel 5a das Öl aus der Arbeitskammer 8 auf kürzestem Weg über die Verbindungsleitung 33, die axiale Bohrung 37 im Verriegelungskolben 26 in die Arbeitskammer 7. Wirkt das Nockenwellenwechselmoment in die entgegengesetzte Richtung, schließt das Rückschlagventil 35, wodurch sich zwischen beiden Arbeitskammern 7, 8 kein Öl- oder Hydraulikmittelaustausch einstellt. Der Rotor 3 wird damit gehindert, in die entgegengesetzte Verstellrichtung zu schwingen. Durch den kurzen Strömungsweg zwischen den Arbeitskammern 7, 8 ist der hydraulische Strömungswiderstand gering. Folglich ist auch der Einfluss der Ölviskosität auf die Verstellgeschwindigkeit nur von geringer Bedeutung. Durch das wechselnde Nockenmoment wirkt das System wie ein hydraulischer Freilauf. Das erfindungsgemäße Konzept gewährleistet das zuverlässige Erreichen der Mittenverriegelungsposition mit anschließender Verriegelung, bevor die Brennkraftmaschine zum Stillstand kommt. Bei einem Start der Brennkraftmaschine ergibt sich eine ähnliche Situation. Wurde der Nockenwellenversteller zum Beispiel durch Abwürgen der Brennkraftmaschine nicht verriegelt, kann der Verriegelungsvorgang beim Start der Brennkraftmaschine erfolgen.At a stop of the internal combustion engine, the locking operation by switching the hydraulic valve 14 in the tax position 15a initiated. The C-port 20 of the hydraulic valve 14 is on the one hand via hydraulic lines 30 and 31 with a locking link 29 and then on the T-port 17 connected to the tank, which causes the oil pressure in the locking latches 29 lowers to an ambient pressure. With a displacement of a locking piston 25 or 26 in the locking frame 29 becomes one with both working chambers 7 . 8th in contact connection line 32 or 33 interrupted. At the same time all other chamber pairings 9 and 10 such as 11 and 12 through those in the wings 5b . 5c existing, control piston 40 . 41 enclosing control devices 21 . 22 shorted and thus overridden. The oil or hydraulic fluid can now during the adjustment directly without adversely affecting the locking process between the working chambers 9 . 10 respectively. 11 . 12 stream. Only a short flow connection 42 . 43 in the wings 5b . 5c causes a low hydraulic flow resistance. When locking in the direction of the arrow, starting from a position LAT according to 1 towards EARLY, the locking piston locks 25 after switching the hydraulic valve 14 in the position 15a due to the oil pressure drop in the locking link 29 , This will affect the working chamber 7 connected connection line 32 interrupted. Through the check valve 35 can now get oil from the chamber 8th in the chamber 7 stream. If an existing cam change torque after switching off the ignition, the camshaft adjuster 1 in the direction of EARLY, the wing pushes 5a the oil from the working chamber 8th the shortest way over the connecting line 33 , the axial bore 37 in the locking piston 26 in the working chamber 7 , If the camshaft alternating torque acts in the opposite direction, the check valve closes 35 , resulting in between both working chambers 7 . 8th no oil or hydraulic fluid exchange. The rotor 3 is thus prevented from swinging in the opposite direction of adjustment. Due to the short flow path between the working chambers 7 . 8th the hydraulic flow resistance is low. Consequently, the influence of the oil viscosity on the adjustment is only of minor importance. Due to the changing cam torque, the system acts like a hydraulic freewheel. The inventive concept ensures the reliable achievement of the center locking position with subsequent locking before the internal combustion engine comes to a standstill. At a start of the internal combustion engine results in a similar situation. If the camshaft adjuster has not been locked, for example by stalling the internal combustion engine, the locking process can take place when the internal combustion engine starts.

Die 2 veranschaulicht den Verriegelungsvorgang ausgehend von der Position FRÜH. Anstelle des Verriegelungskolbens 25 verrastet hierbei der Verriegelungskolben 26 in die Verriegelungskulisse 29. Damit wird die Verbindungsleitung 33, welche in der Öl- oder Arbeitskammer 8 beginnt, unterbrochen. Wirkt das Nockenwellenverstellmoment in Richtung SPÄT, schiebt der Flügel 5a das Öl oder Hydraulikmittel der Arbeitskammer 7 durch die Verbindungsleitung 33 über die axiale Bohrung 37 im Verriegelungskolben 26 sowie durch das Rückschlagventil 34 in die Arbeitskammer 8. Kippt das Nockenwellenwechselmoment, bleibt der Rotor 3 im Stator 2 stehen, da das Rückschlagventil 34 sich bei einer negativen Druckdifferenz automatisch schließt. Der Ölaustausch in allen weiteren Ölkammerpaarungen des Nockenwellenverstellers 1 erfolgt gemäß 1 durch den Kurzschluss in den Flügeln 5b, 5c jedoch in einer entgegengesetzten Strömungsrichtung.The 2 illustrates the locking process from the position EARLY. Instead of the locking piston 25 locked in this case the locking piston 26 in the locking frame 29 , This will be the connection line 33 which are in the oil or working chamber 8th begins, interrupted. If the camshaft adjusting torque acts in the LATE direction, the sash pushes 5a the oil or hydraulic fluid of the working chamber 7 through the connection line 33 over the axial bore 37 in the locking piston 26 as well as through the check valve 34 in the working chamber 8th , If the camshaft alternating torque tilts, the rotor remains 3 in the stator 2 stand as the check valve 34 closes automatically with a negative pressure difference. The oil exchange in all other oil chamber pairings of the camshaft adjuster 1 takes place according to 1 through the short in the wings 5b . 5c but in an opposite direction of flow.

Die 3 und 4 beziehen sich auf den Verstellvorgang des Nockenwellenverstellers 1 während des Betriebs, des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine. Dabei nimmt das Hydraulikventil 14 die Position 15b oder 15d ein, wobei der C-Port 20 jeweils über den P-Port 16 druckbeaufschlagt ist. Durch die Hydraulikleitungen 30, 31 ist der C-Port 20 mit der Verriegelungskulisse 29 verbunden, wodurch beide Verriegelungskolben 25, 26 im Rotor 3 eingerückt sind. In dieser einem Kurzschluss entsprechenden Position der Verriegelungskolben 25, 26 kann sich ein Ölaustausch zwischen den Arbeitskammern 7 und 8 in beide Richtungen einstellen, wodurch gleichzeitig der hydraulische Freilauf deaktiviert ist. Gleichzeitig verschieben sich aufgrund der Druckbeaufschlagung die Steuerkolben 40, 41 der Steuereinrichtungen 21, 22 in den Flügeln 5b, 5c der weiteren Kammerpaarungen 9, 10 sowie 11, 12, so dass eine Strömungsverbindung 42, 43 zwischen den jeweils gegenüberliegenden Arbeitskammern 9, 10 und 11, 12 unterbrochen ist. Damit kann sich in jeder Kammerpaarung die gleiche Druckdifferenz an den Flügeln 5b, 5c aufbauen, welche wiederum eine Verstellung in die gewünschte Verstellrichtung bewirkt. Über die axialen Bohrungen 36, 37 in Verbindung mit Stichbohrungen 46, 47 der Verriegelungskolben 25, 26 sowie den Verbindungsleitungen 32, 33 kann während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine Öl bzw. Hydraulikmittel in beide Arbeitskammern 7, 8 einströmen, um eine externe Ölleckage ausgleichen zu können.The 3 and 4 refer to the adjustment process of the camshaft adjuster 1 during operation, normal operation of the internal combustion engine. It takes the hydraulic valve 14 the position 15b or 15d one, the C port 20 each via the P port 16 is pressurized. Through the hydraulic lines 30 . 31 is the C-port 20 with the locking link 29 connected, whereby both locking pistons 25 . 26 in the rotor 3 are indented. In this shorting corresponding position of the locking piston 25 . 26 can be an oil exchange between the working chambers 7 and 8th adjust in both directions, whereby simultaneously the hydraulic freewheel is deactivated. At the same time, the control pistons are displaced due to the pressurization 40 . 41 the control devices 21 . 22 in the wings 5b . 5c the further chamber pairings 9 . 10 such as 11 . 12 , so that a flow connection 42 . 43 between the respective opposite working chambers 9 . 10 and 11 . 12 is interrupted. Thus, in each chamber pairing, the same pressure difference on the wings 5b . 5c build, which in turn causes an adjustment in the desired adjustment. About the axial holes 36 . 37 in connection with tap holes 46 . 47 the locking piston 25 . 26 as well as the connecting lines 32 . 33 can during normal operation of the engine oil or hydraulic fluid in both working chambers 7 . 8th inflow to compensate for external oil leakage.

In der 5 ist der Nockenwellenversteller 1 in einer gewünschten bzw. definierten Winkelposition abgebildet. Diese kann durch eine Schaltung des Hydraulikventils 14 in die Position 15c erreicht bzw. gehalten werden, bei der sich eine Verbindung des C-Ports 20 mit dem P-Port 16 einstellt zur Druckbeaufschlagung der Verriegelungseinrichtung 13 und der Steuereinrichtungen 21, 22. In der Position 15c des Hydraulikventils 14 sind der A-Port 18 sowie der B-Port 19 gesperrt.In the 5 is the camshaft adjuster 1 imaged in a desired or defined angular position. This can be achieved by a circuit of the hydraulic valve 14 in the position 15c be reached or held, in which a connection of the C-port 20 with the P port 16 adjusts to pressurize the locking device 13 and the controllers 21 . 22 , In the position 15c of the hydraulic valve 14 are the A-port 18 as well as the B-port 19 blocked.

Gemäß 6 umfasst der hydraulische Nockenwellenversteller 1 ein zusätzliches Bauteil 45, das dem Stator 2 zugeordnet ist und über das der Druckraum 6a begrenzt werden kann. Das scheibenartig gestaltete, unmittelbar an dem Stator 2 befestigte oder einem separaten Deckel des Stators 2 zugeordnete Bauteil 45 verkleinert die Arbeitskammern 7, 8. Damit kann eine gewollte kleinere Druckübersetzung des Nockenwellenverstellers 1 realisiert werden, wodurch sich das Öl- oder Hydraulikmittelvolumen verringert, das während des Verriegelungsvorgangs zwischen den Arbeitskammern 7 und 8 umgepumpt wird. Mit dieser Maßnahme erhöht sich die Verstellgeschwindigkeit, was den Verriegelungsvorgang verkürzt.According to 6 includes the hydraulic phaser 1 an additional component 45 that the stator 2 is assigned and about the pressure chamber 6a can be limited. The disc-shaped, directly on the stator 2 attached or a separate cover of the stator 2 assigned component 45 reduces the working chambers 7 . 8th , This can be a desired smaller pressure ratio of the camshaft adjuster 1 be realized, which reduces the volume of oil or hydraulic fluid, during the locking process between the working chambers 7 and 8th is pumped around. With this measure, the adjustment speed increases, which shortens the locking process.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
NockenwellenverstellerPhaser
22
Statorstator
33
Rotorrotor
44
Rotornaberotor hub
5a, 5b, 5c5a, 5b, 5c
Flügelwing
6a, 6b, 6c6a, 6b, 6c
Druckraumpressure chamber
77
Arbeitskammerworking chamber
88th
Arbeitskammerworking chamber
99
Arbeitskammerworking chamber
1010
Arbeitskammerworking chamber
1111
Arbeitskammerworking chamber
1212
Arbeitskammerworking chamber
1313
Verriegelungseinrichtunglocking device
1414
Hydraulikventilhydraulic valve
15a, 15b, 15c, 15d15a, 15b, 15c, 15d
Steuerpositioncontrol position
1616
P-PortP port
1717
T-PortT port
1818
A-PortA port
1919
B-PortB port
2020
C-PortC-Port
2121
Steuereinrichtungcontrol device
2222
Steuereinrichtungcontrol device
2323
Stellelementactuator
2424
LeitsystemControl System
2525
Verriegelungskolbenlocking piston
2626
Verriegelungskolbenlocking piston
2727
Aufnahmeadmission
2828
Aufnahmeadmission
2929
Verriegelungskulisselocking link
3030
Hydraulikleitunghydraulic line
3131
Hydraulikleitunghydraulic line
3232
Verbindungsleitungconnecting line
3333
Verbindungsleitungconnecting line
3434
Rückschlagventilcheck valve
3535
Rückschlagventilcheck valve
3636
Bohrungdrilling
3737
Bohrungdrilling
3838
Hydraulikleitunghydraulic line
3939
Hydraulikleitunghydraulic line
4040
Steuerkolbenspool
4141
Steuerkolbenspool
4242
Strömungsverbindungflow connection
4343
Strömungsverbindungflow connection
44a, 44b44a, 44b
Federelementspring element
4545
Bauteilcomponent
4646
Stichbohrungbranch bore
4747
Stichbohrungbranch bore

Claims (9)

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1), aufgebaut als ein Flügelzellenversteller, mit dem eine Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle gehalten oder verändert werden kann, wobei der Nockenwellenversteller (1) einen Stator (2) und einen Rotor (3) aufweist sowie ein Leitsystem (24), das Druck- oder Hydraulikmittel unter Zwischenschaltung eines Hydraulikventils (14) sowie mit Verbindungsleitungen (32, 33) und Hydraulikleitungen (30, 31, 38, 39) zumindest einem Druckraum (6a, 6b, 6c) zuführt oder abführt, wobei die Druckräume (6a, 6b, 6c) jeweils von einem rotorfesten Flügel (5a, 5b, 5c) in getrennte, gegeneinander wirkende, Kammerpaarungen bildende Arbeitskammern (7, 8; 9, 10; 11, 12) aufgeteilt sind, wobei in zumindest einem Flügel (5b, 5c) eine Steuereinrichtung (21, 22) eingebracht ist, die zum selektiven Freigeben und Unterbrechen einer Strömungsverbindung (42, 43) zwischen den jeweils gegenüberliegenden Arbeitskammern (9, 10; 11, 12) bestimmt ist, und das über ein Stellelement (23) schaltbare Hydraulikventil (14) mehrere Arbeitsporte (18, 19, 20) umfasst sowie einen mit einer Druckquelle verbundenen P-Port (16) und einen mit einem Tank in Verbindung stehenden T-Port (17) und im Rotor (3) eine Verriegelungseinrichtung (13) integriert ist, bestehend aus zwei axial verstellbaren, federkraftbeaufschlagten Verriegelungskolben (25, 26), die bei Bedarf eine Relativbewegung zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (2) unterbinden, in dem zumindest ein Verriegelungskolben (25, 26) von einer ersten Schaltstellung entgegen einer Federkraft in eine zweite Schaltstellung verschiebbar ist und bei einer Verdrehung des Rotors (3) aus Richtung einer Anschlagstellung FRÜH oder SPÄT in einer Mittenverriegelungsposition (MVP) in einer Verriegelungskulisse (29) verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verriegelungskolben (25, 26) der Verriegelungseinrichtung (13) eine axiale Bohrung (36, 37) aufweist, die bei einer Lageübereinstimmung mit einer Verbindungsleitung (32, 33) jeweils eine getrennte Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern (7, 8) eines Druckraumes (6a) herstellt.Hydraulic camshaft adjuster ( 1 ), constructed as a vane-type phaser with which a phase angle of a camshaft relative to a crankshaft can be kept or changed, wherein the phaser ( 1 ) a stator ( 2 ) and a rotor ( 3 ) and a control system ( 24 ), the pressure or hydraulic fluid with the interposition of a hydraulic valve ( 14 ) and with connecting cables ( 32 . 33 ) and hydraulic lines ( 30 . 31 . 38 . 39 ) at least one pressure chamber ( 6a . 6b . 6c ) or discharges, the pressure chambers ( 6a . 6b . 6c ) each of a rotor-fixed wing ( 5a . 5b . 5c ) in separate, mutually acting, chamber pairings forming working chambers ( 7 . 8th ; 9 . 10 ; 11 . 12 ), wherein in at least one wing ( 5b . 5c ) a control device ( 21 . 22 ) for selectively enabling and interrupting a flow connection ( 42 . 43 ) between the respective opposite working chambers ( 9 . 10 ; 11 . 12 ), and that via an actuator ( 23 ) switchable hydraulic valve ( 14 ) several worksports ( 18 . 19 . 20 ) and a P-port connected to a pressure source ( 16 ) and a tank-connected T-port ( 17 ) and in the rotor ( 3 ) a locking device ( 13 ), consisting of two axially adjustable, spring-loaded locking piston ( 25 . 26 ), which if necessary a relative movement between the rotor ( 3 ) and the stator ( 2 ), in which at least one locking piston ( 25 . 26 ) is displaceable from a first switching position counter to a spring force in a second switching position and at a rotation of the rotor ( 3 ) from a stop position EARLY or LATE in a center locking position (MVP) in a locking slot (FIG. 29 ), characterized in that each locking piston ( 25 . 26 ) of the locking device ( 13 ) an axial bore ( 36 . 37 ), which in a position match with a connecting line ( 32 . 33 ) each have a separate flow connection between the working chambers ( 7 . 8th ) of a pressure chamber ( 6a ). Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenverriegelung bei einem Stopp oder einem Start der Brennkraftmaschine durch Schalten des Hydraulikventils (14) in eine Position (15a) einleitbar ist, wodurch die Verriegelungskulissen (29) mit einem C-Port (20) und dem T-Port (17) verbunden sind und das Hydraulikmittel drucklos abströmt, wobei eine Verbindungsleitung (32, 33) von dem in die Verriegelungskulisse (29) eingerasteten Verriegelungskolben (25, 26) unterbrochen ist und der weitere entriegelte Verriegelungskolben (26, 25) bei einer Lageübereinstimmung mit der Verbindungsleitung (33, 32) einen Austausch des Hydraulikmittels zwischen den Arbeitskammern (7, 8) sicherstellt.Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the center lock at a stop or a start of the internal combustion engine by switching the hydraulic valve ( 14 ) into a position ( 15a ), whereby the locking latches ( 29 ) with a C port ( 20 ) and the T-port ( 17 ) are connected and the hydraulic fluid flows out without pressure, wherein a connecting line ( 32 . 33 ) of which in the locking link ( 29 ) latched locking piston ( 25 . 26 ) is interrupted and the further unlocked locking piston ( 26 . 25 ) in a position match with the connecting line ( 33 . 32 ) an exchange of hydraulic fluid between the working chambers ( 7 . 8th ). Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammer (7, 8) über die Verbindungsleitung (32, 33), die axiale Bohrung (36, 37) und eine Stichbohrung (46, 47) im Verriegelungskolben (25, 26), der Verriegelungskulisse (29) und Hydraulikleitungen (30, 31) mit dem C-Port (29) verbunden ist.Camshaft adjuster ( 1 ) According to one of the preceding claims, characterized in that the working chamber ( 7 . 8th ) via the connecting line ( 32 . 33 ), the axial bore ( 36 . 37 ) and a tap hole ( 46 . 47 ) in the locking piston ( 25 . 26 ), the locking link ( 29 ) and hydraulic lines ( 30 . 31 ) with the C port ( 29 ) connected is. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine beide Verriegelungskolben (25, 26) über den C-Port (20) des Hydraulikventils (14) druckbeaufschlagt in den Rotor (3) verschoben und damit entriegelt sind.Camshaft adjuster ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that during normal operation of the internal combustion engine both locking pistons ( 25 . 26 ) via the C port ( 20 ) of the hydraulic valve ( 14 ) is pressurized into the rotor ( 3 ) and thus unlocked. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine die axialen Bohrungen (36, 37) beider Verriegelungskolben (25, 26) sowie die zugehörigen Verbindungsleitungen (32, 33) bei einer Verstellung des Nockenwellenverstellers (1) einen Austausch des Hydraulikmittels zwischen den Arbeitskammern (7, 8) bzw. den Kammerpaarungen des Druckraums (6a) sicherstellen.Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 4, characterized in that during normal operation of the internal combustion engine, the axial bores ( 36 . 37 ) of both locking pistons ( 25 . 26 ) as well as the associated connection lines ( 32 . 33 ) at an adjustment of the camshaft adjuster ( 1 ) an exchange of hydraulic fluid between the working chambers ( 7 . 8th ) or the chamber pairings of the pressure chamber ( 6a ) to ensure. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Verriegelungskolben (25, 26) der Verriegelungseinrichtung (13) ein Federelement (44a, 44b) zugeordnet ist, das die Verriegelungskolben (25, 26) in Richtung der Verriegelungskulissen (29) verschiebt, sobald eine die Verriegelungskolben (25, 26) beaufschlagende Gegenkraft ausbleibt.Camshaft adjuster ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that each locking piston ( 25 . 26 ) of the locking device ( 13 ) a spring element ( 44a . 44b ) associated with the locking pistons ( 25 . 26 ) in the direction of the locking scenes ( 29 ) as soon as one of the locking pistons ( 25 . 26 ) impinging counterforce fails. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der für eine Verriegelung in Richtung FRÜH bestimmte Verriegelungskolben (25) in einer aus dem Rotor (3) ausgefahrenen verriegelten Position eine Hydraulikmittelströmung über die Verbindungsleitung (32) zwischen den Arbeitskammern (7, 8) unterbricht und der für eine Verriegelung in Richtung SPÄT bestimmte Verriegelungskolben (26) in einer aus dem Rotor (3) ausgefahrenen verriegelten Position eine Hydraulikmittelströmung der Verbindungsleitung (33) zu den Arbeitskammern (7, 8) unterbricht.Camshaft adjuster ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the locking piston intended for locking in the direction of EARLY ( 25 ) in one of the rotor ( 3 ) extended locked position a flow of hydraulic fluid through the connecting line ( 32 ) between the working chambers ( 7 . 8th ) and the locking piston intended for locking in the LATE direction ( 26 ) in one of the rotor ( 3 ) extended locked position a hydraulic fluid flow of the connecting line ( 33 ) to the working chambers ( 7 . 8th ) interrupts. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (1) mehr als zwei symmetrisch in dem Stator (2) eingebrachte Druckräume (6a, 6b, 6c) einschließt.Camshaft adjuster ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the camshaft adjuster ( 1 ) more than two symmetrically in the stator ( 2 ) introduced pressure chambers ( 6a . 6b . 6c ). Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einflussnahme auf eine Druckübersetzung des Nockenwellenverstellers (1) dem Stator (2) mittelbar oder unmittelbar ein zusätzliches, die Arbeitskammern (7, 8) verkleinerndes Bauteil (45) zugeordnet ist.Camshaft adjuster ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that to influence on a pressure ratio of the camshaft adjuster ( 1 ) the stator ( 2 ) indirectly or directly an additional one, the working chambers ( 7 . 8th ) reducing component ( 45 ) assigned.
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