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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller 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 Mittenverriegelungsposition 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 Verriegelungskulissen verriegeln und dabei vor dem Erreichen der Mittenverriegelungsposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren. Nach dem Warmlaufen 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 bereitgestellt und/oder verteilt. Da das Ventil nur einen relativ kleinen Spalt freigibt, durch den das Druckmittel fließen muss, kann bei einer eingeschränkten Fließfähigkeit des Druckmittels der Druckmittelstrom durch den in dem Spalt erzeugten Widerstand 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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Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass sie entweder sehr aufwendig und damit vergleichsweise teuer sind, oder dass unter bestimmten (ungünstigen) Betriebsbedingungen nicht garantiert werden kann, dass eine Abstützkammer zur Verstellung des Nockenwellenverstellers in die Mittenposition hinreichend mit Öl versorgt wird. Ungünstigerweise ist das im Reservoir beim Motorstillstand bevorratete Druckmittel durch den Überlauf an einem Stellmagneten des hydraulischen Nockenwellenverstellers auf einen bestimmten Füllstand begrenzt. Es kann also nicht garantiert werden, dass die Bohrungen zur Ölversorgung der Arbeitskammer und/oder der Mittenverriegelung immer hinreichend mit Druckmittel bedeckt sind und es betriebssicher vermieden wird, dass Luft angesaugt wird. Dies ist insbesondere bei einem Startvorgang des Verbrennungsmotors kritisch, weil beim Start die Herausforderung besteht, das Druckmittel auf die Umlaufbahn in den Deckeln zu beschleunigen und somit dafür zu sorgen, dass das Druckmittel in radialer Richtung die Rückschlagventile zur Druckmittelversorgung der Abstützkammern bedeckt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelung bereitzustellen, welcher die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen überwindet und insbesondere die Ölzufuhr in der Anlaufphase verbessert, um einen funktionssicheren Start des Motors zu gewährleisten.
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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. Dabei sind an dem Stator mehrere Stege vorgesehen, welche einen Ringraum zwischen dem Stator und dem Rotor in eine Mehrzahl von Druckräumen unterteilen. Der Rotor weist eine Rotornabe und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe radial nach außen erstreckender Flügel auf, welche die Druckräume in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammern mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen. Der hydraulische Nockenwellenversteller, insbesondere der Rotor, weist ferner ein Reservoir zur Bevorratung des Druckmittels, insbesondere eines Öls, auf, wobei an dem hydraulischen Nockenwellenversteller mindestens eine Leitgeometrie ausgebildet ist, welche bei einer Rotation des hydraulischen Nockenwellenverstellers das Druckmittel den zur Verstellung oder Entriegelung des Rotors hydraulisch aktiven Bereichen des hydraulischen Nockenwellenverstellers zuführt. Durch den vorgeschlagenen hydraulischen Nockenwellenversteller ist es möglich, den Rotor nach einem Start des Verbrennungsmotors aus einer beliebigen Position in eine Mittenposition zu drehen und somit den Motorstart und die darauffolgende Warmlaufphase des Verbrennungsmotors zu erleichtern. Dabei erfolgt die Ölversorgung der entsprechenden Arbeitskammer, um den Rotor in die Mittenposition zu drehen, aus dem Reservoir des hydraulischen Nockenwellenverstellers sowie durch eine Druckmittelpumpe. Durch die Leitgeometrie wird die Ölversorgung des hydraulisch aktiven Bereichs des hydraulischen Nockenwellenverstellers, insbesondere des Verriegelungsbereiches und der Abstützkammern verbessert, wodurch die Druckmittelversorgung der Arbeitskammer ebenfalls verbessert wird. Dadurch wird das Verdrehen des Rotors in die Mittenposition nach einem Kaltstart oder einem erneuten Start des Verbrennungsmotors verbessert.
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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 der hydraulische Nockenwellenversteller eine Mittenverriegelung aufweist, mit welcher die Position des Rotors relativ zum Stator temporär und reversibel lösbar fixierbar ist. Durch die Verriegelung des Rotors in der Mittenverriegelungsposition wird ein Motorstart des Verbrennungsmotors erleichtert und die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors begünstigt. Durch die Leitgeometrie wird vermieden, dass in einem Ölführungskanal zur hydraulischen Entriegelung des Rotors Luft angesaugt wird und somit eine Verriegelung in der Mittenverriegelungsposition erschwert oder verhindert wird. Dabei kann durch eine verbesserte Befüllung des Reservoirs und eine entsprechende Ansteuerung der Druckkammern das Drehen des Rotors von der Ausgangsposition in die Mittenverriegelungsposition unterstützt werden.
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Ferner ist in einer weiteren Verbesserung der Erfindung vorgesehen, dass der Stator an einer ersten Stirnseite durch einen Verriegelungsdeckel und an einer zweiten Stirnseite durch einen Reservoirdeckel begrenzt ist, wobei die Leitgeometrie an einem der Deckel, vorzugsweise an dem Reservoirdeckel, ausgebildet ist. Durch eine stirnseitige Begrenzung des Stators kann ein erhöhter Ölabfluss vermieden werden. Dabei ist an mindestens einem der Deckel, vorzugsweise an dem Reservoirdeckel, eine Leitgeometrie ausgebildet, welche das Druckmittel in die Bereiche des hydraulischen Nockenwellenverstellers leitet, in denen insbesondere unmittelbar nach einem Start des Verbrennungsmotors eine Druckmittelversorgung kritisch ist. Dabei ist die Leitgeometrie vorzugsweise in radialer Richtung orientiert, sodass insbesondere für den Startprozess eine Druckmittelmitnahme aus der ruhenden Position und eine Beschleunigung des Druckmittels in die Umfangsrichtung begünstigt wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass eine Leitgeometrie an den Deckeln im Vergleich zu einer Leitgeometrie an dem Stator und/oder an dem Rotor fertigungstechnisch vergleichsweise einfach und kostengünstig ausgebildet werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leitgeometrie am Rotor ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Reservoir in dem Rotor ausgebildet ist, wobei die Leitgeometrie das Reservoir zumindest abschnittsweise begrenzt. Die Leitgeometrie am Rotor kann alternativ oder zusätzlich zu einer Leitgeometrie an dem Verriegelungsdeckel oder an dem Reservoirdeckel ausgebildet werden. Insbesondere bei einem Reservoir, welches in den Rotor integriert ist, kann hier ein Einströmen des Druckmittels durch die Leitgeometrie begünstigt werden, sodass die Druckmittelversorgung, insbesondere in der Anlaufphase des hydraulischen Nockenwellenverstellers, verbessert wird.
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In einer weiteren, alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leitgeometrie an dem Stator ausgebildet ist. Insbesondere bei einem Reservoir, welches in den Stator integriert ist und/oder zur Druckmittelversorgung von Anschlussbohrungen, welche in den Stegen des Stators ausgebildet sind, kann eine Leitgeometrie an dem Stator das Einströmen in das Reservoir und/oder die Anschlussbohrungen begünstigen.
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Gemäß einer weiteren Verbesserung ist vorgesehen, dass die Leitgeometrie in Form mindestens einer Schaufel oder mindestens eines Leitblechs ausgebildet ist. Durch eine Schaufel oder ein Leitblech kann auf besonders einfache Art und Weise das Druckmittel aus einem stehenden Druckmittelsumpf bei einem Stillstand des hydraulischen Nockenwellenverstellers aufgenommen werden und den beim Anlauf entsprechend unterversorgten Regionen des hydraulischen Nockenwellenverstellers zugeführt werden. Dabei ist die Schaufel oder das Leitblech im Wesentlichen in radialer Richtung orientiert, sodass das Druckmittel sich an der radialen Kante der Schaufel oder des Leitblechs staut. Dabei weist die Schaufel vorzugsweise eine in Drehrichtung des hydraulischen Nockenwellenverstellers konkave Kontaktfläche auf, um eine bestmögliche Mitnahme des Druckmittels zu gewährleisten. Die Schaufel oder das Leitblech sind dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass die bevorzugten Bohrungen im Verriegelungsdeckel optimal mit Druckmittel versorgt werden, sobald die Schaufel in den je nach Rotationszustand mehr oder weniger ruhenden Druckmittelsumpf eintaucht und das Druckmittel mitnimmt.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leitgeometrie ein Totvolumen des hydraulischen Nockenwellenverstellers, insbesondere einer Aussparung zur Positionierung in der Montage, von dem Reservoir trennt oder ein Einströmen von Druckmittel in das Totvolumen erschwert. Dazu wird vorgeschlagen, das Totvolumen, insbesondere eine Aussparung an dem Reservoirdeckel zur Montagepositionierung, durch die Leitgeometrie zumindest abschnittsweise von dem Reservoir abzutrennen. Dies kann insbesondere durch eine entsprechende Formgebung des Reservoirdeckels, besonders bevorzugt durch einen radialen Einzug, erfolgen. Dabei wird sowohl verhindert, dass sich Druckmittel in dem Totvolumen sammelt und beim Anlauf des hydraulischen Nockenwellenverstellers nicht in anderen Bereichen zur Verfügung steht, als auch, dass sich durch die Zentrifugalkraft beim Motorstart des Verbrennungsmotors und einsetzender Rotation des hydraulischen Nockenwellenverstellers Druckmittel in diesem Totvolumen sammelt und nicht mehr für die Befüllung der interessanten Bereiche des hydraulischen Nockenwellenverstellers, insbesondere im Bereich um die Rückschlagventile, zur Verfügung steht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der hydraulische Nockenwellenversteller eine Leitgeometrie auf, welche ein Abströmen des Druckmittels über einen Überlauf, insbesondere über einen Überlauf an dem Reservoirdeckel, erschwert und eine Druckmittelzufuhr zu dem Reservoir begünstigt. Dazu wird vorgeschlagen, dass die auflaufende Flanke der Leitgeometrie tangential in Richtung Überlaufkontur an dem Reservoirdeckel angestellt ist. Damit wird erreicht, dass das Druckmittel besser in Richtung Außenbereiche des hydraulischen Nockenwellenverstellers, insbesondere in die radial äußeren Bereiche der Deckel, gedrückt wird und die Druckmittelverluste durch den Überlauf an dem Reservoirdeckel minimiert werden. Das Druckmittel wird damit gezielt in die Bereiche der Rückschlagventile der Abstützkammern gefördert, wodurch eine Verdrehung des Rotors in die Mittenposition begünstigt wird. Bei Erreichen höherer Drehzahlen stellt diese Leitgeometrie keine Einschränkung in der Druckmittelversorgung des Reservoirs dar, wodurch die Funktionalität des hydraulischen Nockenwellenverstellers durch die Leitgeometrie bei höheren Drehzahlen nicht beeinträchtigt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Reservoir, insbesondere ein Druckmittelreservoir in dem Rotor des hydraulischen Nockenwellenverstellers, hydraulisch mit einer Abstützkammer verbunden ist, wobei die Abstützkammer eine Verdrehung des Rotors in eine Mittenposition, insbesondere in eine Mittenverriegelungsposition, unterstützt. Dadurch kann der Rotor leichter 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, vorteilhaft miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer Schnittdarstellung;
- 2 eine schematische Darstellung zur Ölverteilung bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller vor und nach dem Start des Verbrennungsmotors;
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer Schnittdarstellung;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer Schnittdarstellung;
- 5 weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers mit unterschiedlich angeordneten Leitgeometrien;
- 6 eine alternative Ausführungsform eines Verriegelungsdeckels eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers;
- 7 eine alternative Ausführungsform eines Reservoirdeckels eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers;
- 8 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel für einen Reservoirdeckel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers.
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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 erstrecken. In der gezeigten Darstellung ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einer Schnittdarstellung durch den Stator 2 und den Rotor 3 dargestellt. Der Stator 2 weist eine Mehrzahl von Stegen 6 auf, welche einen Ringraum 7 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 in mehrere Druckräume 8 unterteilen. Die Druckräume 8 werden durch die Flügel 5 des Rotors 3 in zwei Gruppen von Arbeitskammern 9, 10 mit unterschiedlicher Wirkrichtung unterteilt. Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 weist eine Mittenverriegelungseinrichtung 11 auf, welche einen Verriegelungsstift 13 zur Verriegelung des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 in einer statorfesten Verriegelungskulisse 12 umfasst. Der Stator 2 ist an seiner ersten Stirnseite durch einen Verriegelungsdeckel 17 und an seiner zweiten Stirnseite durch einen Reservoirdeckel 18 begrenzt, welche jeweils drehfest mit dem Stator 2 verbunden sind. Die Verriegelungskulisse 12 kann sowohl im Stator 2 selbst, als auch in einem der mit dem Stator 2 drehfest verbundenen Deckel 17, 18, insbesondere in dem Verriegelungsdeckel 17, 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 9 mit einem Druckmittel 22 beaufschlagt und dadurch ihr Volumen vergrößert wird, während gleichzeitig das Druckmittel 22 aus einer zweiten Gruppe von Arbeitskammern 10 verdrängt und deren Volumen verringert wird. Die Arbeitskammern 9, deren Volumen bei dieser Verstellbewegung jeweils gruppenweise vergrößert wird, werden im Sinne der Erfindung als Arbeitskammern 9 einer Wirkrichtung bezeichnet, während die Arbeitskammern 10, deren Volumen gleichzeitig verkleinert wird, als Arbeitskammern 10 der entgegengesetzten Wirkrichtung bezeichnet werden. Die Volumenvergrößerung der Arbeitskammern 9 führt dazu, dass der Rotor 3 gegenüber dem Stator 2 in Richtung „früh“ verdreht wird. Die entsprechende Druckmittelversorgung der Arbeitskammern 9, 10 erfolgt durch eine Druckmittelpumpe, welche ein Druckmittel 22 aus einem Vorratsbehälter in die Arbeitskammern 9, 10 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 fördert.
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An dem Rotor 3 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1, insbesondere an der Rotornabe 4 ist ein Reservoir 14 zur Bevorratung von Druckmittel 22 ausgebildet. Das Reservoir 14 ist hydraulisch mit den Arbeitskammern 9, 10 verbunden und ermöglicht ein Nachströmen von Druckmittel 22 in die Arbeitskammern 9, 10, wenn die Druckmittelpumpe nicht genug Druckmittel 22 fördern kann und ein Unterdruck in einer der Arbeitskammern 9, 10 entsteht.
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In 2 ist schematisch vereinfacht die Ölverteilung bei einem Anlauf eines hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 aus dem Stand dargestellt. Durch die Zentrifugalkraft wird das Druckmittel 22 nach außen gedrängt, es gibt jedoch Bereiche, in denen eine akute Unterversorgung an Druckmittel 22 droht. Liegen in diesen Bereichen die Zulaufbohrungen für die Druckmittelversorgung, insbesondere für die Verriegelung und Entriegelung des Rotors 3, so besteht die Gefahr, dass der hydraulische Nockenwellenversteller 1 Luft ansaugt und die Funktion gestört wird. Um dies zu vermeiden, weist der erfindungsgemäße hydraulische Nockenwellenversteller 1 wie in 3 dargestellt eine Leitgeometrie 19 auf, welche das Druckmittel 22 bei einsetzender Rotation des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in die potenziell unterversorgten Bereiche leitet. Die Leitgeometrie 19 ist vorzugsweise in Form eines Leitblechs 25 ausgebildet, welches an einem der Deckel 17, 18 angeordnet ist. Alternativ zu einem Leitblech 25 kann die Leitgeometrie 19 auch einstückig mit einem der Deckel 17, 18 ausgebildet sein. Das Leitblech 25 verläuft im Wesentlichen tangential zu einer zentrischen Öffnung in einem der Deckel 17, 18, welche als Überlauf 27 für das Druckmittel 22 fungiert. Um ein Ausströmen des Druckmittels 22 während des Anlaufvorgangs durch den Überlauf 27 zu vermeiden, wird das Druckmittel 22 bei einer Rotation des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 nach radial außen, insbesondere in den Bereich der Zulauf- und Ablaufbohrungen der Arbeitskammern 9, 10, geleitet. Dabei ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in 3 im Ruhezustand dargestellt, wobei sich ein Druckmittelsumpf 29 in radialer Richtung bis an das Leitblech 25 erstreckt. Die Rotationsrichtung des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 ist durch den Pfeil in 3 gezeigt. Dabei taucht das Leitblech 25 bei einer Rotation des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in den Druckmittelsumpf 29 ein und verdrängt das Druckmittel 22 in den Bereich der Zulaufbohrungen 30. Durch das in 4 dargestellte Leitblech 25 wird das im Reservoir 14 befindliche Druckmittel 22 fast vollständig aufgenommen und steht somit im Wesentlichen für die Rückschlagventile zur Druckmittelversorgung einer Abstützkammer 28 zur Verfügung. Begünstigend bleibt ein Spalt zwischen dem Leitblech und einer radialen Begrenzung des Deckels 17, 18, um ein Entweichen eingeschlossener Luft aus dem Verriegelungsbereich zu ermöglichen.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dargestellt, ist bei dieser Ausführungsform eine Leitgeometrie 19 in Form einer Schaufel 20 an einer Begrenzung des Reservoirs 14 ausgebildet.
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In 5 sind weitere Ausführungsbeispiele einer Leitgeometrie für einen erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 dargestellt. Dabei sind an dem Reservoirdeckel 18 eine oder mehrere Schaufeln 20, 21 ausgebildet, welche das Druckmittel in die beim Anlauf entsprechend unterversorgten Bereiche des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 leiten.
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Da es erfahrungsgemäß Situationen gibt, in denen der hydraulische Nockenwellenversteller 1 nicht mehr die Möglichkeit hat, 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. Dazu muss die entsprechend der gewünschten / freigegebenen Verstellrichtung bevorzugte Abstützkammer 28 mit Druckmittel 22 versorgt werden, welches nur über ein Rückschlagventil aus dem Reservoir 14 gesaugt werden kann. Ungünstigerweise ist das im Reservoir 14 bei Motorstillstand bevorratete Druckmittel 22 durch den Überlauf 27 an einem Magneten zur Steuerung eines Zentralventils des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 begrenzt. Es kann also nicht garantiert werden, dass bei Stillstand des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 sämtliche Bohrungen und Rückschlagventile mit Druckmittel 22 benetzt sind. Durch die Leitgeometrie 19 entsteht in radialer Richtung innerhalb des Reservoirs 14 eine Barriere, welche speziell für den Startprozess die Mitnahme des Druckmittels 22 aus der ruhenden Position im Druckmittelsumpf 29 verbessert und dessen Beschleunigung in die Umlaufbahn begünstigt. Die Leitgeometrie 19 ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Zulaufbohrungen 30 optimal mit Druckmittel 22 versorgt werden, sobald die Leitgeometrie 19 in den Druckmittelsumpf 29 eintaucht und das Druckmittel 22 mitnimmt.
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In 6 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Verriegelungsdeckels 17 eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Die in Drehrichtung des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 auflaufende Flanke der Verriegelungskulisse 12 kann dafür sorgen, dass das Druckmittel 22 in Richtung Zentrum und somit durch den Überlauf 27 gefördert wird. Somit steht dieses Druckmittel 22 in der Anlaufphase nicht zur Druckmittelversorgung der Arbeitskammern 9, 10, insbesondere der Abstützkammer 28, zur Verfügung. Bei dem vorgeschlagenen Verriegelungsdeckel 17 wird die Leitgeometrie 19 in Richtung der Überlaufkontur am Reservoirdeckel 18 angestellt. Dadurch gelingt es, das Druckmittel 22 verstärkt in Richtung Außenbereich der Deckel 17, 18 zu drücken und Verluste in Richtung des Überlaufs 27 zu minimieren. Dabei wird das Druckmittel 22 insbesondere in den Bereich der Rückschlagventile der Abstützkammern 28 gedrückt. Die vorgeschlagene Kontur stellt bei höheren Drehzahlen, insbesondere nach der Anlaufphase des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1, keine Einschränkung in der Druckmittelversorgung da und stört die Funktion des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 im weiteren Betrieb nicht.
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In 7 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Reservoirdeckels 18 dargestellt, bei dem die Leitgeometrie 19 das Reservoir 14 begrenzt.
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In 8 ist ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines Reservoirdeckels 18 dargestellt. Dabei ist an dem Reservoirdeckel 18 ein Totvolumen 26 in Form einer dreieckförmigen Ausnehmung zur Montagepositionierung des Reservoirdeckels 18 relativ zu dem Stator 2 ausgebildet. Dieses Totvolumen 26 kann sich bei Eintauchen in den Druckmittelsumpf 29 oder durch die Zentrifugalkraft beim Anlauf des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 mit Druckmittel 22 füllen, welches dann zur Druckmittelversorgung der Arbeitskammern 9, 10 nicht zur Verfügung steht. Um dies zu verhindern, wird das Totvolumen 26 durch die Leitgeometrie 19 im Wesentlichen von dem Reservoir 14 abgetrennt, wodurch ein Einströmen von Druckmittel 22 in das Totvolumen erschwert wird.
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Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 ist es also möglich, den Rotor 3 aus einer beliebigen Startposition in die Mittenverriegelungsposition zu drehen und ihn dort zu verriegeln. Insbesondere in der Anlaufphase des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 nach einem Start des Verbrennungsmotors wird dazu die Druckmittelversorgung des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulischer Nockenwellenversteller
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Rotornabe
- 5
- Flügel
- 6
- Steg
- 7
- Ringraum
- 8
- Druckraum
- 9
- Arbeitskammer
- 10
- Arbeitskammer
- 11
- Mittenverriegelungseinrichtung
- 12
- Verriegelungskulisse
- 13
- Verriegelungsstift
- 14
- Reservoir
- 17
- Verriegelungsdeckel
- 18
- Reservoirdeckel
- 19
- Leitgeometrie
- 20
- Schaufel
- 21
- weitere Schaufel
- 22
- Druckmittel
- 25
- Leitblech
- 26
- Totvolumen
- 27
- Überlauf
- 28
- Abstützkammer
- 29
- Druckmittelsumpf
- 30
- Zulaufbohrung
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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]
