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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Hydraulische Nockenwellenversteller werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, um einen Lastzustand des Verbrennungsmotors anzupassen und somit die Effizienz des Verbrennungsmotors zu steigern. Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Nockenwellenversteller bekannt, welche nach dem Flügelzellenprinzip arbeiten. Diese Nockenwellenversteller weisen im Allgemeinen in ihrem Grundaufbau einen von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator und einen drehfest mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Rotor auf. Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Ringraum vorgesehen, welcher durch drehfest mit dem Stator verbundene, radial nach innen ragende Vorsprünge in eine Mehrzahl von Arbeitskammern unterteilt ist, die jeweils durch einen radial von dem Rotor nach außen abragenden Flügel in zwei Druckkammern unterteilt sind. Je nach der Beaufschlagung der Druckkammern mit einem hydraulischen Druckmittel kann die Lage des Rotors gegenüber dem Stator und damit auch die Lage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung „früh“ oder „spät“ verstellt werden. Es sind hydraulische Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelung bekannt, bei denen der Rotor neben den jeweiligen Endpositionen auch in einer mittleren Position verriegelt werden kann, um insbesondere einen Motorstart zu erleichtern. In Ausnahmefällen, beispielsweise bei einem Abwürgen des Verbrennungsmotors ist es aber möglich, dass die Verriegelungseinrichtung den Rotor nicht bestimmungsgemäß verriegelt, und der Nockenwellenversteller in der sich anschließenden Startphase mit unverriegeltem Rotor betrieben werden muss. Da manche Verbrennungsmotoren jedoch ein sehr schlechtes Startverhalten haben, wenn der Rotor nicht in der Mittenposition verriegelt ist, muss der Rotor dann in der Startphase selbstständig in die Mittenverrieglungsposition verdreht und anschließend verriegelt werden.
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Eine solche selbstständige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator ist aus der
DE 10 2008 011 915 A1 bekannt. Die dort beschriebene Verriegelungseinrichtung umfasst eine Mehrzahl von federbelasteten Verriegelungsstiften, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an einem Dichtdeckel oder dem Stator des Nockenwellenverstellers vorgesehene Verriegelungskulisse verriegeln und dabei vor dem Erreichen der Mittenverrieglungsposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in entgegengesetzte Richtung blockieren. Nach dem Warmlaufen des Verbrennungsmotors und/oder dem vollständigen Befüllen des hydraulischen Nockenwellenverstellers mit Druckmittel werden die Verriegelungsstifte druckmittelbetätigt aus den Verriegelungskulissen verdrängt, sodass der Rotor anschließend bestimmungsgemäß zur Verstellung der Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber dem Stator verdreht werden kann.
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Zur Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator muss das Druckmittel zuerst aus der Verriegelungskulisse in das Druckmittelreservoir abfließen, damit die Verriegelungsstifte in der Kulisse eingreifen können. Ferner bleibt nach dem Abstellen des Verbrennungsmotors in der Regel nur ein Zeitraum von ca. 0,4 - 0,6 Sekunden bis zum endgültigen Motorstillstand. Die Verriegelung des Rotors muss damit in einer möglichst kurzen Zeitspanne vollzogen sein, was insbesondere bei einer eingeschränkten Fließfähigkeit des Druckmittels, insbesondere bei tiefen Temperaturen und/oder nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, problematisch sein kann. Ferner wird der Druckmittelstrom mittels eines Ventils mit einem begrenzten Magnethub, welches nur einen relativ kleinen Spalt freigibt, durch den das Druckmittel fließen kann. Bei einer eingeschränkten Fließfähigkeit des Druckmittels kann der Druckmittelstrom durch den in dem Spalt erzeugten Widerstand aber soweit gesenkt werden, dass das Druckmittel nicht schnell genug aus der Verriegelungskulisse entweichen kann.
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Aus der
EP 2 161 418 B1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem gestuften Verriegelungspin bekannt, welcher von beiden Druckkammern aus angesteuert werden kann. Dabei kann eine Verbindung zu einer der Druckkammern nur dann freigeschaltet werden, wenn der Verriegelungspin sich nicht in der Verriegelungsposition befindet und eine hydraulische Verbindung zu der entsprechenden Druckkammer freigeschaltet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelung bereitzustellen, welcher die Vorteile eines Nockenwellenverstellers mit integriertem Volumenspeicher und die Vorteile einer Ansteuerung der beiden Verriegelungspins kombiniert und sich dabei durch eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors mit einem Stator, welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist, und einem verdrehbar zum Stator angeordneten Rotor, welcher synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, gelöst, wobei an dem Stator mehrere Stege vorgesehen sind, welche einen Ringraum zwischen dem Stator und dem Rotor in eine Mehrzahl von Druckräumen unterteilen, wobei der Rotor eine Rotornabe und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe radial nach außen erstreckender Flügel aufweist, welche die Druckräume in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammern mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, sowie mit einer Mittenverriegelungsvorrichtung zur Verriegelung des Rotors in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator, wobei der hydraulische Nockenwellenversteller mindestens eine Verriegelungskulisse aufweist, in der ein erster Verriegelungsstift und ein zweiter Verriegelungsstift die Position des Rotors relativ zum Stator fixieren können, und wobei der erste Verriegelungsstift in einem ersten hydraulischen Zulauf zu der ersten Gruppe von Arbeitskammern und der zweite Verriegelungsstift in einem zweiten hydraulischen Zulauf zu der zweiten Gruppe von Arbeitskammern angeordnet ist. Durch den vorgeschlagenen hydraulischen Nockenwellenversteller ist es möglich, den Stator nach einem Start des Verbrennungsmotors aus einer beliebigen Position in die Mittenverriegelungsposition zu drehen und somit den Motorstart und die darauffolgende Warmlaufphase des Verbrennungsmotors zu erleichtern. Dabei ist ein selbstgeregelter hydraulischer Freilauf vorhanden, welcher die vorhandenen Nockenwellenmomente beim Verdrehen des Rotors aus der Startposition in die Mittenverriegelungsposition unterstützt.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsstifte in ihrer verriegelten Position jeweils einen Druckmittelzufluss in die erste Gruppe von Arbeitskammern und/oder in die zweite Gruppe von Arbeitskammern unterbinden. Dabei kann durch eine gezielte hydraulische Ansteuerung einer der Verriegelungsstifte entriegelt werden, während der andere Verriegelungsstift in der Verriegelungskulisse eingerastet bleibt. Dadurch ist die Drehung des Rotors in eine Richtung gesperrt, während eine Verdrehung in die gewünschte Richtung aufgrund des entriegelten Verriegelungsstiftes in dem Zulauf freigegeben ist. Dadurch wird das Drehen des Rotors von der Ausgangsposition in die Mittenverriegelungsposition unterstützt.
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Ferner ist in einer weiteren Verbesserung der Erfindung vorgesehen, dass an zumindest einer Teilmenge der Arbeitskammern Steuerkanten ausgebildet sind, wobei aufgrund einer Kombination der Stellung der Verriegelungsstifte und der mindestens einen Steuerkante ein hydraulischer Freilauf des hydraulischen Nockenwellenverstellers derart gesteuert wird, dass eine Mittenverriegelung des Rotors möglich ist.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Verriegelungsstift für die Verstellung des Rotors in Richtung „früh“ bei einer Entriegelung eine Steuerleitung zu der Steuerkante versperrt. Durch eine Entriegelung des Verriegelungsstiftes wird eine hydraulische Verbindung zu einer Gruppe von Arbeitskammern freigegeben, wodurch eine Verdrehung des Rotors in die erwünschte Richtung ermöglicht wird.
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In einer weiteren, vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsstifte als Stufenpins ausgeführt sind. Durch einen Stufenpin ist ein einfaches und definiertes Einrasten des Verrieglungsstiftes in der Verriegelungskulisse möglich. Zudem ergeben sich durch den Durchmessersprung an dem Stufenpin günstige Druckflächen zur hydraulischen Entriegelung des Pins, sodass Druckpulsationen nicht zu einer versehentlichen, unerwünschten Entriegelung des Stufenpins führen.
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Gemäß einer weiteren Verbesserung ist vorgesehen, dass für die Verstellfunktion des Rotors und für die Verriegelung oder Entriegelung der Verriegelungsstifte zwei im Wesentlichen unabhängig voneinander ansteuerbare Steuerventile vorgesehen sind. Durch zwei unabhängige Ventile kann die Verriegelungsfunktion unabhängig von der Verstellfunktion des Rotors angesteuert werden. Durch eine Aufteilung der Funktion eines Zentralventils auf mehrere Ventile kann die Schaltbarkeit, die Schaltgeschwindigkeit oder die Schaltfrequenz des hydraulischen Nockenwellenverstellers verbessert werden. Zudem kann ein mit steigenden Anforderungen immer komplexer und teurer werdendes Zentralventil durch eine Mehrzahl von einfachen hydraulischen Ventilen ersetzt werden. Dadurch kann auch die hydraulische Anbindung der Druckkammern des Nockenwellenverstellers durch den Rotor vereinfacht werden, wodurch eine einfachere und kostengünstigere Fertigung des Rotors und/oder des Stators möglich ist. Zudem lässt sich eine erfindungsgemäße Lösung im Vergleich zu einem Nockenwellenversteller mit Zentralventil ohne zusätzlichen Bauraumbedarf umsetzen, sodass sich der vorgeschlagene hydraulische Nockenwellenversteller auch bei Motorprojekten mit begrenztem Bauraum umsetzen lässt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Druckmittelversorgung durch ein 4/3-Wege-Ventil gesteuert wird. Durch ein 4/3-Wege-Ventil kann auf einfache Art und Weise die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern gesteuert und somit eine bestimmungsgemäße Verstellung des Rotors relativ zum Stator realisiert werden.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelung und Entriegelung der Verriegelungsstifte durch ein 5/2-Wege-Ventil gesteuert wird. Durch ein 5/2-Wege-Ventil kann sowohl eine Verriegelung eines der Verriegelungsstifte als auch eine Verriegelung oder Entriegelung beider Verriegelungsstifte angesteuert werden. Dabei ist das 5/2-Wege-Ventil dem 4/3-Wege-Ventil vorzugsweise nachgeschaltet, sodass das 4/3-Wege-Ventil einen Druckmittelzufluss von der Druckmittelpumpe zum 5/2-Wege-Ventil freigeben oder sperren kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der hydraulische Nockenwellenversteller einen Druckmittelspeicher auf, aus welchem die Arbeitskammern mit Druckmittel versorgt werden, wenn die Förderleistung der Druckmittelpumpe zur Druckversorgung nicht ausreicht, insbesondere wenn in der entsprechenden Druckkammer ein Unterdruck entsteht. Durch einen Druckmittelspeicher kann auf vorteilhafte Weise die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern des hydraulischen Nockenwellenverstellers auch dann sichergestellt werden, wenn eine Versorgung der entsprechenden Arbeitskammer alleine durch die Druckmittelpumpe nicht gewährleistet werden kann und in den entsprechenden Druckkammern ansonsten ein Unterdruck entstehen würde. Dabei saugen die entsprechenden Druckkammern dann zusätzlich Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher an, wodurch höhere Verstellgeschwindigkeiten möglich sind. Zudem können durch den Druckmittelspeicher Fehlfunktionen und Beschädigungen des hydraulischen Nockenwellenverstellers vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers vorgeschlagen, bei dem der Rotor bei einem Motorstart aus einer beliebigen Position in eine Mittenverriegelungsposition gedreht wird. Durch eine entsprechende hydraulische Ansteuerung der Verriegelungsstifte nach einem Motorstart kann eine Verdrehung des Rotors in eine gewünschte Richtung ermöglicht und eine Verdrehung entgegen dieser Richtung gesperrt werden. Dadurch kann der Rotor in eine Mittenverriegelungsposition verdreht werden, welche bei einem Neustart und einer anschließenden Warmlaufphase des Verbrennungsmotors die Laufruhe und/oder die Emissionen des Verbrennungsmotors verbessert. Nach dieser Warmlaufphase, insbesondere wenn das Druckmittel einen definierten Schwellenwert der Viskosität unterschritten hat, kann der hydraulische Nockenwellenversteller dann bestimmungsgemäß die Ventilsteuerzeiten der Einlass- oder Auslassventile des Verbrennungsmotors verändern.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend an von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers;
- 2 der erfindungsgemäße hydraulische Nockenwellenversteller bei einem Start aus der Mittenposition;
- 3 den erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller nach einem Start, wobei der Rotor zur Verstellung in eine entriegelte Position gebracht wird;
- 4 den erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller bei einer Verdrehung des Rotors in Richtung „früh“;
- 5 den erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller bei einer Verdrehung des Rotors in Richtung „spät“;
- 6 eine Verriegelung des Rotors eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers nach einem Motorstopp des Verbrennungsmotors in der „spät“-Position;
- 7 eine Verriegelung des Rotors eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers nach einem Motorstopp des Verbrennungsmotors in der „früh“-Position.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 zum Verstellen der Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors dargestellt. Der in 1 schematisch dargestellte hydraulische Nockenwellenversteller 1 ist in bekannter Weise als Flügelzellenversteller ausgebildet und umfasst einen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors antreibbaren Stator 2 und eine drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle verbindbaren Rotor 3. Der Rotor 3 weist eine Rotornabe 4 auf, aus der sich in radialer Richtung mehrere Flügel 5, 6, 7 erstrecken. In der gezeigten Darstellung ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einer Abwicklung dargestellt, während zusätzlich ein Ausschnitt der Rotornabe 4 mit einer Mittenverriegelungseinrichtung 21 sowie Steuerventile 26, 27 und ein Druckmittelspeicher 28 zur Steuerung der Druckmittelversorgung des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt sind.
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Der Stator 2 weist eine Mehrzahl von Stegen 8, 9, 10 auf, welche einen Ringraum 11 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 in mehrere Druckräume 12, 13, 14 unterteilen. Die Druckräume 12, 13, 14 werden durch die Flügel 5, 6, 7 des Rotors 3 in Arbeitskammern 15, 16, 17, 18, 19, 29 unterteilt. Die Mittenverriegelungseinrichtung 21 umfasst zwei Verriegelungsstifte 23, 24, welche zur Verriegelung des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 in einer statorfesten Verriegelungskulisse 22 verriegelbar sind. Die Verriegelungskulisse 22 kann sowohl im Stator 2 selbst, als auch in einem mit dem Stator 2 drehfest verbundenen Deckel angeordnet sein.
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Grundsätzlich wird der Drehwinkel der Nockenwelle zur Kurbelwelle im Normalbetrieb des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dadurch verstellt, dass eine erste Gruppe von Arbeitskammern 15, 16, 17 mit Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch ihr Volumen vergrößern, während gleichzeitig das Druckmittel aus einer zweite Gruppe von Arbeitskammern 18, 19, 20 verdrängt und deren Volumen verringert wird. Die Arbeitskammern 15, 16, 17, 18, 19, 20, deren Volumen bei dieser Verstellbewegung jeweils gruppenweise vergrößert wird, werden im Sinne der Erfindung als Arbeitskammern 15, 16, 17, 18, 19, 20 einer Wirkrichtung bezeichnet, während die Arbeitskammern 15, 16, 17, 18, 19, 20, deren Volumen gleichzeitig verkleinert wird, als Arbeitskammern der entgegengesetzten Wirkrichtung bezeichnet werden. Die Volumenvergrößerung der Arbeitskammern 15, 16, 17 führt dazu, dass der Rotor 3 gegenüber dem Stator 2 in Richtung „früh“ verdreht wird. Die entsprechende Druckmittelversorgung der Arbeitskammern 15, 16, 17, erfolgt durch eine Druckmittelpumpe 29.
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In 1 befindet sich der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einer Mittenverriegelungsposition, ohne einen hydraulischen Druck der Druckmittelpumpe 29 dargestellt. Das zweite Steuerventil 26, welches vorzugsweise als 5/2-Wege-Ventil ausgeführt ist, befindet sich dabei in einer stromlosen ersten Position. Das erste Steuerventil 27, welches vorzugsweise als 4/3-Wege-Ventil ausgeführt ist, ist ebenfalls drucklos in einer Ruheposition. Die beiden Verriegelungsstifte 23, 24 sind in der Verriegelungskulisse 22 verriegelt und die Flügel 5, 6, 7 des Rotors 3, welche jeweils zwei eine Bohrung mit zwei Rückschlagventilen für eine Volumenausgleichsfunktion aufweisen, befinden sich in der Mittenverriegelungsposition.
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In 2 ist der erfindungsgemäße hydraulische Nockenwellenversteller 1 bei einem Start des Verbrennungsmotors aus der Mittenverriegelungsposition gezeigt. Im unbestromten Zustand des ersten Steuerventils 27 sind die Druckmittelpumpe 29 mit den Arbeitskammern 18, 19, 20 und die Arbeitskammern 15, 16, 17 mit einem Vorratsbehälter 30 der Druckmittelversorgung hydraulisch verbunden. Der hydraulische Fluss kann durch das erste Steuerventil 26 den zweiten Verriegelungsstift 24 entriegeln und somit die Arbeitskammern 18, und 20 mit Druckmittel befüllen. Die hydraulische Verbindung zu der Arbeitskammer 19 ist durch den ersten Verriegelungsstift 23 noch unterbrochen. Die Arbeitskammern 15, 16, und 17 können durch die Entriegelung des zweiten Verriegelungsstiftes 24 in den Vorratsbehälter 30 entleert werden. In diesem Zustand ist der hydraulische Nockenwellenversteller durch den ersten Verriegelungsstift 23 und die Arbeitskammern 18 und 20 hydraulisch verspannt und ermöglicht keine Positionsänderung des Rotors 3.
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Eine erstmalige Positionsänderung nach dem Motorstart ist erst durch ein Verstellen des ersten Steuerventils 27 möglich. Wie in 3 dargestellt, bewirkt die Verstellung des ersten Steuerventils 27 eine hydraulische Verbindung der Druckmittelpumpe 29 mit der ersten Gruppe von Arbeitskammern 15, 16, 17. Der Vorratsbehälter 28 ist mit der zweiten Gruppe von Arbeitskammern 18, 19, 20 über das zweite Steuerventil 26 verbunden, sodass ein Entleeren der zweiten Gruppe von Arbeitskammern 18, 19, 20 in den Vorratsbehälter 28 möglich ist. Zusätzlich wird in dieser Ventilstellung der erste Verriegelungsstift 23 hydraulisch entriegelt und ermöglicht somit eine hydraulische Verbindung mit der Arbeitskammer 19. In diesem Zustand sind beide Verriegelungsstifte 23, 24 entriegelt und eine Verstellung des Rotors 3 in Richtung „früh“ ist möglich. Eine solche Verstellung ist in 4 dargestellt. In diesem Zustand arbeitet der hydraulische Nockenwellenversteller 1 wie die aus dem Stand der Technik bekannten Nockenwellenversteller. Mit einer Betätigung des ersten Steuerventils 27 wird die Verstellrichtung gesteuert. In einer ersten Ventilstellung des ersten Steuerventils 27 wird wie in 5 dargestellt der Rotor in Richtung „spät“ verstellt. In einer zweiten Ventilstellung des ersten Steuerventils 27 wird die aktuelle Position des Rotors 3 gehalten und in einer dritten Ventilstellung wird der Rotor 3 in Richtung „früh“ verstellt. Die Verriegelungsstifte 23, 24 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Stufenpins ausgebildet und werden durch die Stufenfunktion mit Druck gehalten. Außerdem würden sie bei einem möglichen Druckabfall in der Stufenkammer durch die Entriegelungsfunktion wieder entriegelt.
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5 zeigt eine Verstellung des Rotors 3 in Richtung „spät“. Die Druckmittelversorgung ist im Normalbetrieb auf bekannte Weise neben der Druckmittelpumpe 29 auch durch den Druckmittelspeicher 28 möglich. Bei einer Start/Stopp-Situation, insbesondere bei einem planmäßigen Stopp des Verbrennungsmotor, kann der Rotor 3 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in die Mittenverriegelungsposition gedreht werden und durch die Druckabschaltung der Druckmittelpumpe 29 in dieser Mittenverriegelungsposition mittels der beiden Verriegelungsstifte 23, 24 verriegelt werden.
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Da es erfahrungsgemäß Situationen gibt, in denen der hydraulische Nockenwellenversteller 1 nicht mehr die Möglichkeit hatte, den Rotor 3 bei einem Motorstopp des Verbrennungsmotors in die Mittenverriegelungsposition zu drehen, wird in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 die Möglichkeit zur Verstellung von einer beliebigen Position in die Mittenverriegelungsposition bei einem Motorstart bedacht. In 6 ist eine Motorstartsituation dargestellt, bei dem der Rotor 3 aus einer Verstellposition, bei welcher der Rotor 3 in Richtung „spät“ verstellt ist, in die Mittenverriegelungsposition gedreht wird. Die Anfangsbedingung ist jetzt, dass der erste Verriegelungsstift 23 formschlüssig aus der Verriegelungskulisse 22 entriegelt und der zweite Verriegelungsstift 24 in einem Langloch der Verriegelungskulisse 22 verriegelt bleibt. Eine Entriegelung des zweiten Verriegelungsstiftes 24 kann erst dann erfolgen, wenn der Rotor 3 in die Mittenverriegelungsposition gedreht wurde und in dieser hydraulisch abgestützt wird. Durch die Verriegelung des zweiten Verriegelungsstiftes 24 in dem Langloch der Verriegelungskulisse 22 ist eine hydraulische Verbindung zur der Steuerkante 25 und dem zweiten Steuerventil 26 freigegeben. Diese hydraulische Verbindung ist bis zum Erreichen der Mittenverriegelungsposition gewährleistet. Aufgrund der Ausgangssituation des Rotors 3 in der „spät“-Position wird die Steuerkante 25 durch den Flügel 7 des Rotors 3 verdeckt, wobei ein Druck in Richtung des zweiten Steuerventils 26 entsteht. Dieser hydraulische Druck ermöglicht eine Verstellung des zweiten Steuerventils 26. Das Verstellen des zweiten Steuerventils 26 in eine zweite Position bewirkt eine Umstellung der Druckmittelversorgung von einem B-Kanal, welche die zweite Gruppe von Druckkammern 18, 19, 20 mit Druckmittel versorgt, auf einen A-Kanal, welcher die erste Gruppe von Druckkammern 15, 16, 17 mit Druckmittel versorgt. Somit wird eine hydraulische Unterstützung der Nockenwellenmomente beziehungsweise ein hydraulischer Freilauf in die Arbeitskammern 15 und 17 ermöglicht. Ein Abfließen eines möglicherweise vorhandenen Druckmittels in den Arbeitskammern 18, 19 und 20 erfolgt durch das zweite Steuerventil 26 in den Druckmittelspeicher 28. Diese Betriebssituation wird aufrechterhalten, bis der erste Verriegelungsstift 23 verriegelt und der zweite Verrieglungsstift entriegelt wird. Somit ist das zweite Steuerventil 26 nicht mehr betätigt und der Funktionsablauf erfolgt wie zu 1 erläutert.
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In 7 ist eine Startsituation des Verbrennungsmotors dargestellt, wenn sich der Rotor 3 aus einem vorhergehenden Betrieb noch in einer „früh“-Position befindet. Da in dieser Stellung des ersten Steuerventils 27 die gewünschte Freilaufrichtung bereits realisiert ist, ist keine zusätzliche Regelung notwendig. Durch die hydraulische Verbindung in der Grundstellung der Steuerventile 26, 27 werden die Arbeitskammern 18 und 20 mit Druckmittel befüllt. Durch die Verbindung mit dem Druckmittelspeicher 28 wird die Arbeitskammer 19 ebenfalls mit Druckmittel versorgt. Der zweite Verriegelungsstift 24 bewirkt in der entriegelten Position eine Verbindung der Arbeitskammern 15 und 17 über das erste Steuerventil 27 mit dem Vorratsbehälter 30. Die Arbeitskammer 16 ist grundsätzlich in einer direkten hydraulischen Verbindung mit dem ersten Steuerventil 27. Durch den Druckmittelspeicher kann das im Druckmittelspeicher bevorratete Druckmittel in der Startphase zusätzlich eine unterstützende Funktion erfüllen.
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Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller ist es also möglich, den Rotor aus einer beliebigen Startposition in die Mittenverriegelungsposition zu drehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulischer Nockenwellenversteller
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Rotornabe
- 5
- Flügel
- 6
- Flügel
- 7
- Flügel
- 8
- Steg
- 9
- Steg
- 10
- Steg
- 11
- Ringraum
- 12
- Druckraum
- 13
- Druckraum
- 14
- Druckraum
- 15
- Arbeitskammer
- 16
- Arbeitskammer
- 17
- Arbeitskammer
- 18
- Arbeitskammer
- 19
- Arbeitskammer
- 20
- Arbeitskammer
- 21
- Mittenverriegelungseinrichtung
- 22
- Verriegelungskulisse
- 23
- erster Verriegelungsstift
- 24
- zweiter Verriegelungsstift
- 25
- Steuerkante
- 26
- erstes Steuerventil / 5/2-Wege-Ventil
- 27
- zweites Steuerventil / 4/3-Wege-Ventil
- 28
- Druckmittelspeicher
- 29
- Druckmittelpumpe
- 30
- Vorratsbehälter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008011915 A1 [0003]
- EP 2161418 B1 [0005]
