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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps/der Flügelzellenbauweise für eine Verbrennungskraftmaschine, wie einem Otto- oder Dieselmotor, eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einem (drehfest mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine verbindbaren) Stator, welcher Stator eine sich radial nach innen öffnende Arbeitskammer ausbildet/aufweist, mit einem radial innerhalb des Stators angeordneten (und mit einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine verbindbaren) Rotor, wobei der Rotor zum einen, einen sich in die Arbeitskammer hinein erstreckenden, die Arbeitskammer in zwei Teilkammern unterteilenden Flügel aufweist/aufnimmt, zum anderen in Abhängigkeit eines in den Teilkammern eingestellten Hydraulikdruckes relativ zum Stator um eine Drehachse verdrehbar ist, und mit einem den Hydraulikdruck steuernden Zentralventil, das zum wahlweisen Verbinden einzelner, in die Teilkammern mündender Hydraulikleitungen untereinander und/oder mit einer Versorgungsleitung ausgebildet ist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Nockenwellenversteller bekannt. Beispielsweise offenbart die
US 2003/0196625 A1 einen Entlüftungsmechanismus für Vorrichtungen, die die Nockenwellenzeiten variiert. Beispielsweise ist hier weiter eine VCT-Vorrichtung (VCT = Variable Cam Timing) offenbart, die ein Gehäuse und einen relativ zu diesem Gehäuse verdrehbaren Rotor aufweist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung auch ein Sperrelement, das im Wesentlichen in einer Umschließung in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei dieses Sperrelement das Gehäuse und den Rotor frei von relativen Verdrehungen und unabhängig vom Fluidstrom schließt.
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Weiterhin ist aus der
US 2003/0196626 A1 eine hydraulische Sperre für eine Vorrichtung zum Ändern der Nockenwellenzeiten offenbart. Ein Versteller weist dabei ein Gehäuse und wiederum einen Rotor auf, der verdrehbar im Gehäuse angeordnet ist. Ein Ventil, das zumindest zwei Öffnungen für einen Fluidstrom zwischen einer ersten und einer zweiten Kammer aufweist, ist derart ausgestaltet, dass es zumindest eine der beiden Öffnungen geschlossen hält. Weiterhin ist zumindest ein Bypass vorgesehen, um die Verdrehung zwischen dem Gehäuse und dem Rotor zu stoppen oder abzubremsen, wobei es einem Schließmechanismus erlaubt ist, das Gehäuse und den Rotor zusammen, unabhängig vom Fluidstrom, zu sperren.
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Aus der
DE 11 2011 103 133 T5 ist ein nockendrehmomentbetätigter, torsionsunterstützter Versteller offenbart, der ein Gehäuse und einen Rotor aufweist, die zur Drehung bzgl. einander angeordnet sind. Weiterhin umfasst der Versteller auch ein Rückschlagventil und ein Steuerventil, das einen federbelasteten, in Längsrichtung hin- und her-beweglichen Steuerschieber aufweist, der zwischen mindestens einem nockendrehmomentbetätigten(CTA-(CTA = Camshaft Torque Actuated))Betriebsmodus, mindestens einem torsionsunterstützten(TA-)Betriebsmodus und mindestens einer Nullposition wirkbeweglich ist, wobei der Steuerschieber in verschiedenen Längspositionen eine erste Kammer, eine zweite Kammer, das Rückschlagventil und eine Betätigungsfluidversorgungsquelle untereinander verbindet.
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Zudem ist aus der
DE 10 2010 019 530 A1 ein Nockenwellenversteller und ein U-förmiges Dichtelement zum Abdichten einer radialen Fläche eines Flügels des Nockenwellenverstellers offenbart.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen sind jedoch oft relativ komplex aufgebaut und bestehen zumeist aus vielen Einzelteilen, wodurch die Herstellung des Nockenwellenverstellers relativ kostenintensiv ist. Zudem benötigen diese bekannten Ausführungen für deren Betätigung zumeist auch gewisse Versorgungsdrücke. Entweder sind im Stand der Technik die vorhandenen Leitungen besonders aufwändig im Rotor eingebracht, wobei mehrere Richtungsänderungen der Leitungen auszugestalten sind, oder das Zentralventil ist relativ aufwändig ausgestaltet, um die verschiedenen Schaltzustände umsetzen zu können.
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Die
DE 10 2006 012 775 B4 zeigt ein Ventil für einen Kraftfahrzeughydraulikkreis, in dem Momentenschwankungen in Form entweder eines Wechselmoments oder eines schwellenden Moments auftreten, mit einem druckbeaufschlagten Anschluss, einem Tankanschluss und wenigstens zwei Arbeitsanschlüssen, die wechselweise mit dem druckbeaufschlagten Anschluss durch ein Verstellen des Hydraulikkolbens des Ventils verbindbar sind, wobei das Ventil den Hydraulikdruck, der aus dem negativen Anteil des Wechselmoments auf einen Arbeitsanschluss über wenigstens ein Rückschlagventil ausleitbar ist, auf den zweiten Arbeitsanschluss durchreicht, wenn im Übrigen die Druckbeaufschlagung des druckbeaufschlagten Anschlusses zu dem zweiten Arbeitsanschluss weitergeleitet wird, indem ein Bypass gebildet ist, über den der Hydraulikdruck am druckbeaufschlagten Anschluss wieder einspeisbar ist.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben und einen Nockenwellenversteller zu schaffen, dessen Leitungsführung, zum Senken der Herstellkosten, vereinfacht werden soll, wobei gleichzeitig eine hohe Funktionsvielfalt des Nockenwellenverstellers bestehen bleiben soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass je Teilkammer der Arbeitskammer eine Rückschlagventileinrichtung in einer, in dem Flügel ausgebildeten, ersten Hydraulikleitung integriert ist, wobei die Rückschlagventileinrichtung derart angeordnet (und ausgestaltet) ist, dass sie in einer ersten Hydraulikstromrichtung von dem Zentralventil in die jeweilige Teilkammer hinein dauerhaft sperrend wirkt und in eine, der ersten Hydraulikstromrichtung entgegengesetzten, zweiten Hydraulikstromrichtung (von der jeweiligen Teilarbeitskammer in das Zentralventil hinein), vorzugsweise hydraulikdruckabhängig, öffenbar ist.
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Durch diese Anordnung der Rückschlagventileinrichtungen in den Flügel sowie durch deren Wirkrichtung ist der Nockenwellenversteller besonders kompakt ausgestaltet sowie insbesondere die Leitungen im Rotor relativ einfach herstellbar. Die für Nockenwellenversteller typischerweise verwendeten Rückschlagventileinrichtungen sind besonders platzsparend bereits im Flügel eingebaut, welcher Flügel wiederum als Einzelbauteil wesentlich kostengünstiger herstellbar ist. Zudem entfallen hierbei auch weitere Zu- und Abführungen am Zentralventil, wodurch das Zentralventil kostengünstiger herstellbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine erste Rückschlagventileinrichtung zu einer Seite einer ersten Teilkammer der Arbeitskammer hin in der ersten Hydraulikleitung angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin auch von Vorteil, wenn eine zweite Rückschlagventileinrichtung zu einer Seite einer zweiten Teilkammer der Arbeitskammer hin in der ersten Hydraulikleitung angeordnet ist. Dadurch ist eine besonders platzsparende Anordnung der Rückschlagventileinrichtungen erleichtert.
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Sind die Rückschlagventileinrichtungen der Teilkammern in einem inneren Hohlraum des Flügels eingesetzt/integriert/befestigt/positioniert, ist die Rückschlagventileinrichtung besonders kostengünstig ausführbar, wobei die Rückschlagventileinrichtung lediglich im Wesentlichen die Funktion eines Rückschlagventils zu erfüllen hat. Die Geometrie des Flügels und dessen Dichtelemente sind an der Außenumfangsseite durch die Ausgestaltung der Rückschlagventileinrichtungen unbeeinträchtigt gelassen. Dadurch sind die jeweilige Rückschlagventileinrichtung sowie der gesamte Nockenwellenversteller besonders kostengünstig herstellbar.
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Weiterhin ist es dabei auch von Vorteil, wenn jede Rückschlagventileinrichtung als ein Blechbauteil ausgestaltet ist, wobei ein Blechabschnitt der jeweiligen Rückschlagventileinrichtung in die zweite Hydraulikstromrichtung elastisch verbiegbar ist. Dadurch ist die Öffnungsfunktion des Rückschlagventils besonders einfach über diese elastische Verformung ausgestaltet. In diesem Zusammenhang ist es auch besonders vorteilhaft, wenn die beiden Rückschlagventileinrichtungen Teil eines gemeinsamen Blechbauteils sind und somit in Form von Blechabschnitten ausgestaltet sind, die integraler Bestandteil dieses einen Blechbauteils sind. Somit ist der Nockenwellenversteller noch kostengünstiger ausgeführt, wobei die Montage der Rückschlagventileinrichtungen weiter verbessert wird, da diese gemeinsam in dem Flügel einsetzbar sind.
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Ist die erste Hydraulikleitung von dem Flügel in radialer Richtung nach innen, den Rotor durchringend, an dem Zentralventil angeschlossen, ist eine besonders direkte Rückführung der ersten Hydraulikleitung zum Zentralventil sowie eine Ansteuerung des Nockenwellenversteller besonders direkt ausgeführt.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin auch von Vorteil, wenn eine zweite Hydraulikleitung die erste Teilkammer direkt mit dem Zentralventil verbindet und/oder eine dritte Hydraulikleitung die zweite Teilkammer direkt mit dem Zentralventil verbindet. Folglich werden weitere Zugangsleitungen zu den Teilkammern geschaffen, um den Nockenwellenversteller in die verschiedenen Positionen besonders rasch und effektiv zu bewegen.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der Nockenwellenversteller (zumindest in bestimmten Betriebszuständen/Schaltzuständen) als ein CTA-Nockenwellenversteller (CTA = Camshaft Torque Actuated) ausgebildet ist und somit in Abhängigkeit eines an dem Rotor anliegenden Drehmomentes verstellbar ist. Damit ist der Nockenwellenversteller ohne einen zusätzlichen Tankanschluss ausführbar/ausgeführt, wodurch die Herstellung des Nockenwellenverstellers weiter erleichtert wird.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Versorgungsleitung mit einer, Hydraulikmittel in Richtung des Zentralventils fördernden Pumpe verbindbar ist, wobei in der Versorgungsleitung zwischen der Pumpe und dem Zentralventil eine dritte Rückschlagventileinrichtung integriert ist. Dadurch kann in Abhängigkeit der Stellung des Rückschlagventils die Versorgungsleitung und die Pumpe ebenfalls mit dem Zentralventil verbunden sein und somit das Zentralventil in bestimmten Schaltzuständen unmittelbar mit dem Steuerdruck der Pumpe versorgt sein. Dadurch ist ein Nockenwellenversteller ausgeführt, der besonders effizient in bestimmten Schaltzuständen als ein CTA-Nockenwellenversteller und in anderen Schaltzuständen als ein OPA-Nockenwellenversteller (OPA = Oil Pressure Activated) arbeitet. Dadurch ist ein besonders effizienter Nockenwellenversteller ausgeführt.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Nockenwellenversteller in Form eines VCT-(Variable Cam Timing)Systems umgesetzt, wobei das Zentralventil keinen T-Port/T-Abgang aufweist. Öl/Hydraulikmittel wird zwischen beiden Kammern (Teilkammern) umgeleitet, indem es ein Rückschlagventil (Rückschlagventileinrichtungen) passiert, das im Flügel zwischen diesen beiden Kammern angeordnet ist. Die sich ausdehnende Kammer ist mit dem P-Port (der Versorgungsleitung) verbunden und das Öl/Hydraulikmittel der sich verkleinernden Kammer ist mit der gegenüberliegenden Kammer verbunden. Druckunterschiede vor und nach dem Rückschlagventil steuern den Ölfluss/den Fluss des Hydraulikmittels.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsformen erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller nach einer ersten Ausführungsform, wobei insbesondere die Ausführung sowie die Ausbildung der ersten Hydraulikleitung in dem Flügel sowie in dem Rotor zu erkennen ist und das in einer zweiten Hydraulikstromrichtung strömende Druckfluid mit einem Pfeil gekennzeichnet ist,
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2 die gleiche Querschnittdarstellung des Nockenwellenverstellers, wie sie in 1 bereits dargestellt ist, wobei nun jedoch das Hydraulikmittel in der ersten Hydraulikstromrichtung fließend bzw. drängend eingezeichnet ist,
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3 eine Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller nach 1, wobei besonders gut die Anordung des Nockenwellenverstellers an einem Ende einer Nockenwelle zu erkennen ist und ein auf das Zentralventil wirkender Verstellaktuator gut zu erkennen ist, und wobei die Schnittebene, entlang der Drehachse des Nockenwellenverstellers verlaufend ist,
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4 eine Längsschnittdarstellung des Nockenwellenverstellers gemäß der ersten Ausführungsform, wobei die Darstellung ähnlich zu der 3 ist, nun jedoch der Nockenwellenversteller samt der Nockenwelle in einer Ebene geschnitten ist, die gegenüber der Schnittebene der 3 verdreht ist,
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5 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers in dem Schnitt nach 3, wobei zur besseren Übersicht die unterschiedlichen, durch das Zentralventil im Inneren des Nockenwellenverstellers einstellbaren Strömungsrichtungen durch Pfeile gekennzeichnet sind,
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6 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers in dem Schnitt nach 4, wobei hier der Rotor in einem Winkelbereich geschnitten ist, in der die erste Hydraulikleitung befindlich ist und wiederum ein Strömungspfeil dargestellt ist, der ein Drängen von Hydraulikmittel von der Versorgungsleitung, über das Zentralventil, zum Rückschlagventil hin darstellt,
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7 eine Detailansicht des Zentralventils in einem Schnittbereich, wie er in 6 bereits dargestellt ist, wobei besonders gut die verschiedenen Strömungsrichtungen und -verhältnisse innerhalb des Zentralventils zu erkennen sind und die Versorgungsleitung seitens der Pumpe mit dem Inneren des Zentralventils verbunden ist, und
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8 eine Detailansicht des Zentralventils in einem Schnittbereich, wie er in 5 bereits dargestellt ist, wobei das Zentralventil in jener Stellung ist, in der die erste Teilkammer mit dem Zentralventil verbunden ist, die zweite Teilkammer jedoch gegenüber diesem blockiert ist und somit auch die beiden Teilkammern voneinander entkoppelt sind.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In Zusammenwirkung der
1 bis
4 ist der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers
1 besonders gut ersichtlich. Der hydraulische Nockenwellenversteller
1 ist gemäß der Flügelzellenbauweise/dem Flügelzellentyp aufgebaut. Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller
1 ist dabei im Wesentlichen wie der Nockenwellenversteller der
DE 10 2010 019 530 A1 aufgebaut und funktionierend, welche Druckschrift deshalb als hierin integriert gilt.
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Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 weist dabei, wie üblich, einen Stator 2 auf, der Mittel, nämlich eine Außenverzahnung, aufweist, die zur drehfesten Verbindung mit einem Zugmitteltrieb ausgestaltet sind. Im Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine ist dieser Stator 2 dadurch drehfest mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Der Stator 2 weist eine sich radial nach innen öffnende Arbeitskammer 3 auf. Unter weiterer Betrachtung ist zu erkennen, dass der Stator 2 nicht nur eine Arbeitskammer 3 aufweist, sondern mehrere, nämlich vier Arbeitskammern 3, die entlang des Umfangs (des Stators 2) voneinander beabstandet angeordnet sind. Innerhalb jeder dieser voneinander geometrisch getrennten Arbeitskammern 3 ist ein mit einem Rotor 6 verbundener Flügel 7 aufgenommen. Der Rotor 6 ist wiederum verdrehbar radial innerhalb des Stators 2 gelagert. Der Flügel 7, der drehfest an einer Außenseite/Außenumfangsseite des Rotors 6 angeordnet ist, erstreckt sich wiederum in radialer Richtung in die Arbeitskammer 3 hinein. Der Flügel 7 ist dabei derart in die ihm zugeordnete Arbeitskammer 3 hineinragend, dass der Flügel 7 die Arbeitskammer 3 in zwei hydraulisch unabhängig voneinander ansteuerbare Teilarbeitskammern/Teilkammern 4 und 5 unterteilt.
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Der Rotor 6 ist wiederum, wie üblich, im Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine/des Nockenwellenverstellers 1 drehfest mit einer Nockenwelle 23 der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Unter weiterer Betrachtung, weist der Rotor 6 je Arbeitskammer 3 des Stators 2 einen Flügel 7 auf, wobei je nur ein Flügel 7 in eine Arbeitskammer 3 eingeschoben ist/hinein ragt. Der Flügel 7 ist dichtend an dem Stator 2 in Anlage, so dass die beiden Teilarbeitskammern 4 und 5 einer Arbeitskammer 3 im Betriebszustand unabhängig voneinander abgedichtet und mit Hydraulikmittel befüllbar sind. Der Nockenwellenversteller 1 ist somit in Abhängigkeit des eingestellten Hydraulikdruckes in den Teilkammern 4 und 5 verstellt/eingestellt. In Abhängigkeit des Hydraulikdruckes ist der Rotor 6 relativ zum Stator 2 um eine Drehachse 8 (3) in die gewünschte Drehstellung eingestellt.
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Weiterhin umfasst der Nockenwellenversteller 1 ein Zentralventil 9, das zum wahlweisen Verbinden der einzelnen, in die Teilkammern 4 und 5 mündenden Hydraulikleitungen 10, 11, 12 untereinander oder mit einer Versorgungsleitung 13 ausgebildet ist. Das Zentralventil 9 regelt in Abhängigkeit seiner Stellung/der Stellung seines in axialer Richtung verschiebbaren Kolbens 16 die zu erzielende relative Drehstellung zwischen Rotor 6 und Stator 2 und ermöglicht das Einstellen des gewünschten Hydraulikdruckes in der jeweiligen Teilkammer 4 oder 5.
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In jedem der Flügel 7, wobei nachfolgend exemplarisch nur ein Flügel 7, eine diesem Flügel 7 zugeordnete Arbeitskammer 3 und die beiden, zu dieser Arbeitskammer 3 zugehörigen Teilkammern 4 und 5 beschrieben sind, ist eine erste Hydraulikleitung 10 eingebracht. Die erste Hydraulikleitung 10 erstreckt sich in radialer Richtung innerhalb des Flügels 7 im Wesentlichen geradlinig. Die erste Hydraulikleitung 10 geht an einer radialen Innenseite des Flügels 7, in welchem Bereich der Flügel 7 mit dem Rotor 6 verbunden ist, in den Rotor 6 über. Die erste Hydraulikleitung 10 ist daher mit einem ersten (radial außen angeordneten) Abschnitt in dem Flügel 7 eingebracht und mit einem zweiten (radial innen angeordneten) Abschnitt in dem Rotor 6 eingebracht. Die erste Hydraulikleitung 10 erstreckt sich in radialer Richtung durch den Rotor 6 hindurch und ist zu einer Innenseite des Rotors 6, zu dem Zentralventil 9 hin, geöffnet. Bei montiertem Zentralventil 9 ist das Zentralventils daher mit dieser ersten Hydraulikleitung 10 verbunden.
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Die erste Hydraulikleitung 10 teilt sich im Flügel 7 in zwei Leitungsteile 18 und 19 auf. Jeweils ein Leitungsteil 18 oder 19 mündet in jeweils eine Teilkammer 4 oder 5 hinein. In 1 betrachtet, mündet die erste Hydraulikleitung 10 mit einem, entgegen dem Uhrzeigersinn entlang des Umfangs verlaufenden ersten Leitungsteils 18 in die erste Teilkammer 4, während ein, sich im Uhrzeigersinn entlang des Umfangs erstreckender, zweiter Leitungsteil 19 in die zweite Teilkammer 5 mündet.
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Im Übergangsbereich zwischen der ersten Hydraulikleitung 10 und der ersten Teilkammer 4, d. h. im ersten Leitungsteil 18, ist im Flügel 7 eine erste Rückschlagventileinrichtung 14 angeordnet/eingebaut/eingesetzt, und im Übergangsbereich zwischen der ersten Hydraulikleitung 10 und der zweiten Teilkammer 4, d. h. im zweiten Leitungsteil 19, ist im Flügel 7 eine zweite Rückschlagventileinrichtung 15 angeordnet/eingebaut/eingesetzt.
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Jede Rückschlagventileinrichtungen 14 und 15 ist als ein Rückschlagventil wirkend. Jede Rückschlagventileinrichtungen 14 und 15 ist mittels eines Blechabschnittes 20 oder 21 gebildet. Beide Blechabschnitte 20 und 21 sind integraler Bestandteil eines Blechbauteils, das im Wesentlichen klammerförmig/birnenförmig/Ω-förmig ausgeformt ist. Jeder der Blechabschnitte 20 und 21 ist als streifenförmiger Blechabschnitt 20 oder 21 ausgebildet, der elastisch verformbar/verbiegbar ist. Die Blechabschnitte 20 und 21 sind derart angeordnet und ausgestaltet, dass sie nur bei Drängung eines Hydraulikfluids von der jeweiligen Teilkammer 4 und 5 in die erste Hydraulikleitung 10 hinein, ab einem bestimmten Druckunterschied zwischen der ersten Hydraulikleitung 10 und der jeweiligen Teilkammer 4 und 5, öffnen. Diese Richtung ist als zweite Hydraulikstromrichtung bezeichnet. In einer, dieser zweiten Hydraulikstromrichtung entgegengesetzten, ersten Hydraulikstromrichtung wirken die Blechabschnitte 20 und 21 wiederum während des Betriebes des Nockenwellenverstellers 1 dauerhaft sperrend. In anderen Worten ausgedrückt, sind die Rückschlagventileinrichtungen 14 und 15 in Form eines Blechbauteils, das im Wesentlichen als Blechklammer ausgestaltet ist, ausgebildet. Dieses Blechbauteil ist in einem Hohlraum 22 im Inneren des Flügels 7 eingesetzt, nämlich etwa eingeschnappt/eingerastet und daher form- und/oder kraftschlüssig gehalten.
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Der erste Blechabschnitt 20 ist somit als erste Rückschlagventileinrichtung 14 ausgebildet und derart angeordnet, dass er sich elastisch verformt und einen Hydraulikmittelstrom von der ersten Teilkammer 4 in die erste Hydraulikleitung 10 zulässt, wenn der Druck innerhalb der ersten Teilkammer 4 größer ist als in der ersten Hydraulikleitung 10 ist. Dann strömt das Hydraulikmittel von der ersten Teilkammer 4 über den dann verformten ersten Blechstreifen 20 in die erste Hydraulikleitung 10 und somit zum Zentralventil 9 ab. Ist in einer weiteren Stellung des Nockenwellenverstellers 1, wie sie in 1 dargestellt ist, der Hydraulikdruck innerhalb der zweiten Teilkammer 5 höher als in der ersten Hydraulikleitung 10, ist der zweite Blechabschnitt 21 derart elastisch verformt, dass er einen Hydraulikmittelstrom von der zweiten Teilkammer 5 in die erste Hydraulikleitung 10 und somit zum Zentralventil 9 hin zulässt. Dadurch kann Hydraulikmittel in dieser weiteren Stellung von der zweiten Teilkammer 5 in das Zentralventil 9 abfließen, von wo aus es dann in die erste Teilkammer 4 eingeleitet wird. Die beiden Blechabschnitte 20 und 21 übernehmen somit unmittelbar die Funktion des Rückschlagventiles.
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In der ersten Hydraulikstromrichtung, wie sie in 2 gut zu erkennen ist, wirken diese beiden Blechabschnitte 20 und 21 dann wiederum so, d. h. sie sind derart positioniert, dass sie die jeweilige Leitungsteile 18 und 19 abschließen/abdichten und ein Strömen eines Hydraulikmittels von der ersten Hydraulikleitung 10 in die jeweilige Teilkammer 4 oder 5 hinein vermeiden/sperren.
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Wie weiterhin besonders gut in 4 zu erkennen, ist die erste Hydraulikleitung 10 im Wesentlichen mittig, d. h. in axialer Richtung des Rotors mittig/zentrisch verlaufend. Die erste Hydraulikleitung 10 ist als eine geradlinige Bohrung ausgestaltet, die von dem Flügel 7 aus zum Zentralventil 9 hin verläuft. Neben der ersten Hydraulikleitung 10 verläuft je Teilkammer 4 und 5 noch eine weitere Hydraulikleitung 11 oder 12 von dem Zentralventil 9 in die Teilkammer 4 oder 5. Die erste Teilkammer 4 ist dabei mittels einer, in radialer Richtung nach innen verlaufenden, zweiten Hydraulikleitung 11 direkt mit dem Zentralventil 9 verbunden, die zweite Teilkammer 5 ist mittels einer weiteren, in radialer Richtung nach innen verlaufenden, dritten Hydraulikleitung 12 direkt mit dem Zentralventil 9 verbunden. Die verschiedenen Hydraulikleitungen 10, 11 und 12 sind dabei besonders gut in 5 zu erkennen, wobei deren Erstreckungsrichtungen mit den zugehörigen Bezugspfeilen versehen sind. Ein mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichneter erster Bezugspfeil veranschaulicht die Erstreckungsrichtung der ersten Hydraulikleitung 10. Ein mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichneter zweiter Bezugspfeil veranschaulicht die Erstreckungsrichtung der zweiten Hydraulikleitung 11. Und ein mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichneter dritter Bezugspfeil veranschaulicht die Erstreckungsrichtung der dritten Hydraulikleitung 12.
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Die an das Zentralventil 9 anschließende Versorgungsleitung 13, die wiederum weiter zu einer Pumpe, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, verläuft bis in das Innere des Zentralventils 9 hinein. Mittels einer, ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildeten, dritten Rückschlagventileinrichtung 17 ist der außerhalb des Zentralventils 9 verlaufende, erste Abschnitt der Versorgungsleitung 13 gegenüber einem innerhalb des Zentralventils 9 verlaufenden, zweiten Abschnitt der Versorgungsleitung 13 absperrbar. Die Versorgungsleitung 13 verbindet daher, in Abhängigkeit der Stellung der dritten Rückschlagventileinrichtung 17, die Pumpe/Versorgungspumpe direkt mit dem Inneren des Zentralventils 9. Die dritte Rückschlagventileinrichtung 17 wirkt derart, dass sie in einer ersten Strömungsrichtung (mit dem vierten Bezugspfeil 27 gekennzeichnet) von Hydraulikmittel von der Pumpe aus, in das Zentralventil 9 sowie in die jeweiligen Hydraulikleitungen 10, 11, 12 hinein, ab einem bestimmten, höheren Hydraulikdruck in dem ersten Abschnitt gegenüber dem Inneren des Zentralventils 9/dem zweiten Abschnitt, öffnet (6 u. 7). In einer, dieser ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten, zweiten Strömungsrichtung, d. h. aus dem Zentralventil hinaus und zur Pumpe hin sperrt die dritte Rückschlagventileinrichtung 17 dauerhaft (5 u. 8). Dadurch ist es, wie in 7 dargestellt, möglich, in einer ersten Betriebsstellung/einem ersten Betriebszustand das Innere des Zentralventils 9 stets mit dem gewünschten Betriebsdruck zu versorgen und den Nockenwellenversteller 1 als einen OPA-Nockenwellenversteller einzusetzen. Zum anderen, wie in 8 besonders gut zu erkennen, ist es in einer zweite Betriebsstellung/einem zweiten Betriebszustand möglich, das Innere des Zentralventils 9 von der Pumpe abzukoppeln und die Teilkammern 4 und 5 unabhängig von dem von der Pumpe vorgegebenen Betriebsdruck über die zweite und dritte Hydraulikleitung 11 und 12 zu steuern, wodurch der Nockenwellenversteller 1 dann als ein CTA-Nockenwellenversteller eingesetzt ist.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit anders als bei den bisher bekannten Verstellern im Innenleben des Nockenwellenverstellers 1 gemäß der erfindungsgemäßen Art mindestens ein Rotorflügel (Flügel 7) mit einem Rückschlagventil 14, 15 versehen. Dabei sind je Flügel 7 zwei Rückschlagventile 14, 15 integriert. Das Rückschlagventil 14, 15 ist im Flügel 7 angeordnet und kann in beide Richtungen (von der ersten Teilkammer 4 in die erste Hydraulikleitung 10 und von der zweiten Teilkammer 5 in die erste Hydraulikleitung 10) je nach Druckdifferenz öffnen und schließen. Das Rückschlagventil 14, 15 leitet das durchgelassene Öl/Hydraulikmittel von Kammer A (erste Teilkammer 4) oder der Kammer B (zweite Teilkammer 5) radial in das Zentralventil 9 hinein und verbindet sich somit mit dem Ölkanal P (Versorgungskanal/Druckkanal/Versorgungsleitung 13). Der Rotor 6 hat einen dritten Ölkanal (erste Hydraulikleitung 10, einen sog. R-Kanal). Er ist in der axialen Mitte angeordnet, kann aber auch außerhalb, d. h. nicht in der axialen Mitte liegen. Der Versteller 1 hat keinen T-Abgang (Tank-Abgang). Die Funktionsweise lässt sich wie folgt erklären: Der Versteller 1 und das Zentralventil 9 werden zunächst mit geringerem Öldruck befüllt, sodass keine Luft im System ist. Es ist im System kein T-Abgang vorhanden, d. h. für die Ölfüllung reicht es, wenn das Öl durch die Leckage die vorhandene Luft heraus drängt. Sollte ein Überdruck in Kammer A oder B vorkommen, welcher durch Wechselmomente entsteht, so werden die Rückschlagventile 14, 15 aktiv und lassen Überdrücke durch das Zentralventil 9 zum P-Kanal (Versorgungsleitung 13) im Zentralventil 9 raus. Da der Druck nicht aus dem Zentralventil 9 zurückfließen kann, nämlich zur Pumpe hin, wegen dem Zentralventilrückschlagventil (dritte Rückschlagventileinrichtung 17), wird Überdruck in Kammer A oder B (Teilkammer 14 und 15) hineingeleitet. Sollte ein Überdruck durch ein Wechselmoment in den Kammern A (14) oder B (15) entstehen, welchen wir nicht verstellen wollen, so kann der Überdruck über den Ölkanal A (11) oder B (12) zurück ins Zentralventil 9 und dort in die P- (13) oder R-Kammer (10) eingeleitet werden. Somit entstehen überall gleich große Drücke und das Rückschlagventil 14, 15, auch aufgrund der federnden Vorspannung, kann nicht mehr öffnen.
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Somit ist eine hydraulische Abstützung geschaffen und der Versteller 1 kann in einer unerwünschten Richtung nicht mehr verstellen. Das Zentralventil 9 ist mit dem zusätzlichen Kanal R (erste Hydraulikleitung 10) versehen, welcher direkt mit dem P-Kanal (Versorgungsleitung 13/erster Abschnitt der Versorgungsleitung 13) verbunden ist. Da Ölwanderungen zwischen den A- und B-Kammern entstehen und kein Öl zum Tank herausgeht, braucht das Verstellsystem 1 keine zusätzlichen Versorgungsdrücke. Es ist nur das erforderlich, das was durch die Leckage nach außen verloren gegangen ist. Würde man ein noch dichteres Verstellersystem realisieren, so entsteht kein Ölverlust. Das spart wiederum weitere Energie beim Motoraufbau. Bei dem Aufbau des Zentralventils 9 ist der T-Abgang nicht erforderlich. Es spart somit z. B. viele Bohrungen am Kolbenkopf (Ventilschieber). Es ist genug, eine kleinere Öffnung/Bohrung vorzusehen, um den Todraum hinter dem Kolben zu entlüften. Gleichzeitig entfallen das dritte und vierte Steuerfenster. Es werden zwei Steuerkanten am Kolben und zwei Steuerkanten am Gehäuse nicht mehr benötigt. Das spart wiederum bei der Herstellung des Einzelteils Kosten ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenwellenversteller
- 2
- Stator
- 3
- Arbeitskammer
- 4
- erste Teilkammer
- 5
- zweite Teilkammer
- 6
- Rotor
- 7
- Flügel
- 8
- Drehachse
- 9
- Zentralventil
- 10
- erste Hydraulikleitung
- 11
- zweite Hydraulikleitung
- 12
- dritte Hydraulikleitung
- 13
- Versorgungsleitung
- 14
- erste Rückschlagventileinrichtung
- 15
- zweite Rückschlagventileinrichtung
- 16
- Kolben
- 17
- dritte Rückschlagventileinrichtung
- 18
- erster Leitungsteil
- 19
- zweiter Leitungsteil
- 20
- erster Blechabschnitt
- 21
- zweiter Blechabschnitt
- 22
- Hohlraum
- 23
- Nockenwelle
- 24
- erster Bezugspfeil
- 25
- zweiter Bezugspfeil
- 26
- dritter Bezugspfeil
- 27
- vierter Bezugspfeil
