DE102017113518A1 - Hydraulischer Nockenwellenversteller - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller (1) zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors, mit einem Stator (2), welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist und einem verdrehbar zum Stator (2) angeordneten Rotor (3), welcher synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, wobei an dem Stator (2) mehrere Stege (6) vorgesehen sind, welche einen Ringraum (7) zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8) unterteilen, wobei der Rotor (3) eine Rotornabe (4) und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe (3) radial nach außen erstreckender Flügel (5) aufweist, welche die Druckräume (8) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammern (9, 10) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, einem Mittenverriegelungsmechanismus (11) zur Verriegelung des Rotors (3) in einer Mittenposition, wobei an dem Mittenverriegelungsmechanismus (11) ein Ratschenmechanismus (14) ausgebildet ist, welcher ein Verdrehen des Rotors (3) in Richtung einer Mittenverriegelungsposition ermöglicht und ein Verdrehen entgegen dieser Richtung sperrt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller sowie ein Verfahren zum Betrieb eines hydraulischen Nockenwellenverstellers gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
  • 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.
  • Die bisherigen Mittenverriegelungskonzepte basieren auf einem hydraulischen Freilauf, mit dessen Hilfe die Mittenverriegelungsposition erreicht wird. Ein solcher Mittenverriegelungsmechanismus ist beispielsweise aus der DE 10 2015 204 040 A1 bekannt. Aus der DE 10 2012 217 499 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelungsfunktion bekannt, wobei die Verriegelungskulisse ein Verschlussloch aufweist, in welches ein Verschlusselement eingreift und somit die rotative Bewegung des Rotors beschränkt. Das Verriegelungsloch ist dabei gestuft ausgeführt, um so mehrere Einrastpositionen zu ermöglichen.
  • Aus der US 6 477 999 B1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Langloch bekannt, das sich longitudinal zur Rotationsachse hin erstreckt. Dieser Kanal kann mit Öldruck beaufschlagt werden, damit der Verriegelungsstift entriegelt wird. In der DE 10 2012 010 858 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Arretierungselement beschrieben, das in einen Arretieraussparungsbereich eingreift, um den Verstellwinkel zu begrenzen. Der Arretieraussparungsbereich ist dabei in Umfangsrichtung des Gehäuses ausgebildet.
  • Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass stets ein Hydraulikfluid notwendig ist, um den Rotor in die Mittenverriegelungsposition zu drehen und dies nicht unabhängig von der Anwesenheit eines Hydraulikfluides in dem hydraulischen Nockenwellenversteller erfolgen kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen mechanischen Freilauf zu ermöglichen, welcher eine Verstellung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition unabhängig vom Öldruck zulässt und eine Verstellung von der Mittenverriegelungsposition weg unterbindet.
  • 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 weist ferner einen Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung des Rotors in einer Mittenposition auf. Dabei ist an dem Mittenverriegelungsmechanismus ein Ratschenmechanismus ausgebildet, welcher ein Verdrehen des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition ermöglicht und ein Verdrehen entgegen dieser Richtung sperrt.
  • 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 können die zur mechanischen Verriegelung genutzten Formelemente, insbesondere Verriegelungsstifte des Mittenverriegelungsmechanismus durch den Ratschenmechanismus ein Drehen in Richtung der Mittenverriegelungsposition ermöglichen und ein Drehen entgegen dieser Drehrichtung sperren. Dabei können insbesondere auch zwei in unterschiedlicher Richtung ausgebildete Ratschenmechanismen vorgesehen sein, um sowohl eine Verstellung aus einer „Früh-Position“ als auch eine Verstellung aus einer „Spät-Position“ in Richtung der Mittenverriegelungsposition zu ermöglichen. Bei der Verwendung von zwei entgegen gesetzt wirksamen Ratschenmechanismen ist vorzugsweise eine symmetrische Anordnung um die Mittenverriegelungsposition vorgesehen.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mittenverriegelungsmechanismus eine Verriegelungskulisse mit mehreren Ausnehmungen aufweist, wobei die Ausnehmungen jeweils einseitig durch eine Rampe begrenzt sind. Durch die entsprechenden Rampen kann der Verriegelungsmechanismus ohne einen Druckaufbau in den entsprechenden Verriegelungskammern in Richtung der Mittenverriegelungsposition gedreht werden, da die Verriegelungselemente entlang der Rampen gleiten können und somit keine formschlüssige Sperrung der Drehrichtung erfolgt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die der Rampe gegenüberliegende Flanke der Ausnehmung im Wesentlichen senkrecht verläuft. Unter einem im Wesentlichen senkrechten Verlauf ist eine Steigung der Flanken von mindestens 80°, vorzugsweise von mindestens 85° zu verstehen. So sind leichte Formschrägen, insbesondere zur Bearbeitung der Flanke, zulässig und möglich, ohne die Sperrfunktion negativ zu beeinflussen. Somit erfolgt in dieser Richtung eine formschlüssige Sperrung, sodass das Verriegelungselement nicht an der im Wesentlichen senkrechten Flanke entlang gleiten kann.
  • Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Rampe einen Neigungswinkel von 15° bis 45° aufweist. Weist die Rampe einen kleineren Neigungswinkel auf, so können die Ausnehmungen nur mit sehr geringer Tiefe ausgeführt werden, um in dem vorhandenen Bauraum untergebracht zu werden, dadurch steigt die Gefahr, dass durch Druckpulsationen oder mechanische Vibrationen eine Selbstentriegelung entgegen der gewünschten Sperrrichtung erfolgt und das Verriegelungselement die senkrechte Flanke überspringt. Ein zu großer Neigungswinkel führt zu einer erhöhten Reibung und damit verbunden zu einer starken Sperrwirkung. Somit ist ein Winkel von 15° bis 45° geeignet, um bei vorhandenem Bauraum ein Gleiten des Verriegelungselements in Richtung der Mittenverriegelungsposition zu ermöglichen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mittenverriegelungsmechanismus in einem Verriegelungsdeckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers angeordnet ist. Dabei ist der Verriegelungsdeckel drehfest mit dem Stator des hydraulischen Nockenwellenverstellers verbunden. Dadurch kann der Verriegelungsmechanismus an einer Stirnseite des Rotors ausgebildet werden, sodass die Verriegelungselemente in axialer Richtung parallel zu einer Mittelachse des hydraulischen Nockenwellenverstellers angeordnet werden können. Somit können die Druckmittelkanäle im Rotor in radialer Richtung ausgeführt werden, ohne den Bereich des Mittenverriegelungsmechanismus unzulässig zu schwächen. Alternativ kann die Verriegelungskulisse auch in dem Stator ausgebildet sein, wobei es bevorzugt ist, wenn das Verriegelungselement axial beweglich in den Rotor integriert werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Rotor Verriegelungsstifte ausgebildet sind, welche in die Verriegelungskulisse des Mittenverriegelungsmechanismus eingreifen können. Verriegelungsstifte sind einfache und kostengünstige Verriegelungselemente, mit denen auf einfache Art und Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rotor und der Verriegelungskulisse hergestellt werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Verriegelungsstifte durch jeweils eine Feder federbelastet sind und durch diese Feder in die Verriegelungskulisse gedrückt werden. Dabei werden die Verriegelungsstifte durch die Federkraft der Federn in die Verriegelungskulisse gedrückt, sobald der Druck in der Verriegelungskammer einen definierten Schwellenwert unterschreitet. Damit kann beim Abstellen der Druckmittelversorgung die Position des Rotors fixiert werden, sodass von dieser Position mit dem beschriebenen Ratschenmechanismus durch die Wechselmomente der Nockenwellen ein einfaches Verdrehen in die Mittenverriegelungsposition möglich ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine dem Grund der Verriegelungskulisse zugewandte Stirnseite des Verriegelungsstiftes mit einer reibungsminimierenden Beschichtung versehen ist. Durch eine reibungsminimierende Beschichtung kann der Reibwert reduziert werden, sodass der Verriegelungsstift leichter an der Rampe entlanggleiten kann. Dadurch wird das Verdrehen in die Mittenverriegelungsposition zusätzlich erleichtert, sodass nur geringere Kräfte notwendig sind und der Verschleiß an den Verriegelungsstiften und/oder an der Verriegelungskulisse minimiert werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass eine dem Grund der Verriegelungskulisse zugewandte Stirnseite des Verriegelungsstiftes eine konvexe Oberfläche aufweist. Durch eine leicht konvexe Oberfläche des Verriegelungsstiftes kann die Kontaktfläche zwischen der Stirnseite des Verriegelungsstiftes und dem Grund der Verriegelungskulisse minimiert werden. Dadurch kann die Reibung ebenfalls verkleinert werden, sodass ein Verdrehen in die Mittenverriegelungsposition zusätzlich erleichtert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen an der Verriegelungskulisse eine Tiefe von 2 mm bis 20 mm aufweisen. Die maximale Tiefe der Ausnehmungen ist durch den vorhandenen Bauraum, insbesondere durch die Wanddicke des Verriegelungsdeckels begrenzt. Dabei führt eine zu niedrige Tiefe dazu, dass die Gefahr von einer unerwünschten Selbstentriegelung zunimmt. Eine zu große Tiefe führt dazu, dass die Rampen entweder sehr lang oder steil werden, was einer gewünschten einfachen Verdrehung in die Mittenverriegelungsposition mit geringen Kräften entgegensteht.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • 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 mit einer Mittenverriegelungsfunktion in einer Schnittdarstellung;
  • 2 den Mittenverriegelungsmechanismus eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers;
  • 3 eine Darstellung eines Mittenverriegelungsmechanismus, bei dem der Verriegelungsstift in eine Ausnehmung der Verriegelungskulisse eingetaucht ist;
  • 4 eine weitere Darstellung eines Mittenverriegelungsmechanismus, wobei die Verdrehung des Rotors weg von der Mittenverriegelungsposition durch einen Formschluss zwischen dem Verriegelungsstift und der Verriegelungskulisse gesperrt ist;
  • 5 eine weitere Darstellung eines Mittenverriegelungsmechanismus, wobei die Verdrehung in Richtung der Mittenverriegelungsposition dargestellt ist;
  • 6 eine weitere Darstellung eines Mittenverriegelungsmechanismus, wobei eine weitere Verdrehung in Richtung der Mittenverriegelungsposition dargestellt ist; und
  • 7 eine weitere Darstellung eines Mittenverriegelungsmechanismus, wobei der Verriegelungsstift hydraulisch durch einen Druckaufbau in der entsprechenden Verriegelungskammer entriegelt wird.
  • 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 einen 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. An den jeweiligen Spitzen der Flügel 5 sind Dichtelemente vorgesehen, um ein Überströmen von einer Arbeitskammer 9, 10 in die jeweils andere Arbeitskammer 9, 10 zu unterbinden. Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 weist einen Mittenverriegelungsmechanismus 11 auf, welcher 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 21 durch einen Verriegelungsdeckel 18 und an seiner der ersten Stirnseite 21 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 24 durch einen Dichtdeckel 23 begrenzt, welche jeweils drehfest mit dem Stator 2 verbunden sind. Die Verriegelungskulisse 12 kann dabei sowohl im Stator 2 selbst, als auch in dem mit dem Stator 2 drehfest verbundenen Verriegelungsdeckel 18 angeordnet sein. An dem Stator 2 ist eine Antriebsverzahnung 28 ausgebildet, mit welcher der hydraulische Nockenwellenversteller 1 über eine Kette oder einen Zahnriemen mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Ferner sind an dem hydraulischen Nockenwellenversteller 1 Schrauben 29 vorgesehen, um den Stator 2 mit den Deckeln 18, 23 zu verbinden.
  • 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 beaufschlagt wird und dadurch deren Volumen vergrößern, während gleichzeitig das Druckmittel 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 nicht dargestellte Druckmittelpumpe, welche ein Druckmittel aus einem Vorratsbehälter in die Arbeitskammern 9, 10 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 fördert.
  • An dem Rotor 3, an dem Stator 2 und/oder an einem der Deckel 18, 23 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 kann zusätzlich ein Reservoir zur Bevorratung von Druckmittel ausgebildet sein. Das Reservoir ist hydraulisch mit den Arbeitskammern 9, 10 verbunden und ermöglicht ein Nachströmen von Druckmittel in die Arbeitskammern 9, 10, wenn die Druckmittelpumpe nicht genug Druckmittel fördern kann und ein Unterdruck in einer der Arbeitskammern 9, 10 entsteht.
  • In 2 ist ein Mittenverriegelungsmechanismus 11 eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Dabei umfasst der Mittenverriegelungsmechanismus 11 eine Verriegelungskulisse 12 und mindestens einen Verriegelungsstift 13, vorzugsweise zwei Verriegelungsstifte 13. An der Verriegelungskulisse 12 sind Ausnehmungen 15 ausgebildet, welche eine Tiefe T von 2 mm bis 20 mm, vorzugsweise 3 mm bis 10 mm aufweisen. In 2 dargestellt sind drei Ausnehmungen 15 in der gleichen Verstellrichtung, wobei die Ausnehmungen 15 in Drehrichtung zur Mittenverriegelungsposition jeweils durch eine Rampe 16 und entgegen dieser Richtung durch eine senkrechte Flanke 17 begrenzt sind. Zwischen dem Rotor 3 und einem Grund 20 der Ausnehmung ist eine Verriegelungskammer 25 ausgebildet, welche mit Druckmittel beaufschlagt und unter Druck gesetzt werden kann. Der Verriegelungsstift 13 ist über eine Feder 19 in dem Rotor 3 gelagert und kann entlang der Rampe 16 gleiten, sodass eine Verstellung in Richtung der Mittenverriegelungsposition auch ohne hinreichende Druckbeaufschlagung der Verriegelungskammer 25 möglich ist. Die Verriegelungsstifte 13 können an ihrer dem Grund der Ausnehmung 15 zugewandten Stirnseite 27 eine reibungsminimierende Beschichtung 22 aufweisen, um das Gleiten entlang der Rampe 16 zu erleichtern. Dabei wird der Rotor 3 durch die Nockenwellenwechselmomente immer in Richtung Mittenverriegelungsposition verstellt, jedoch eine Verstellung entgegen dieser Richtung durch die Flanken 17 unterbunden. Die Verriegelungskulisse 12 kann im Stator 2 oder an einem drehfest mit dem Stator 2 verbundenen Verriegelungsdeckel 18 ausgebildet sein. Im Normalbetrieb werden die Verriegelungsstifte 13 des Rotors 3 durch den hydraulischen Druck in den Verriegelungskammern 25 entgegen der Federkraft der Federn 19 in den Rotor 3 gepresst. Unterschreitet der Druck p einen definierten Schwellenwert p0, so tauchen die Verriegelungsstifte 13 in die Ausnehmungen 15 der Verriegelungskulisse 12 ein und der Rotor 3 kann auf die beschriebene Art und Weise in die Mittenverriegelungsposition gedreht werden.
  • In 3 ist eine Ausnehmung 15 der Verriegelungskulisse 12 dargestellt, in der ein Verriegelungsstift 13 des Rotors 3 auf dem Grund 20 der Ausnehmung aufliegt. Dabei ist zu erkennen, dass eine Drehung weg von der Mittenverriegelungsposition durch die Flanke 17 gesperrt wird, während eine Drehung in Richtung der Mittenverriegelung ermöglicht ist und der Verriegelungsstift 13 über die Rampe 16 in Richtung der nächsten Ausnehmung 15 gleiten kann. Das Anschlagen des Verriegelungsstiftes an der Flanke 17 ist in 4 dargestellt. Dabei entsteht zwischen dem Verriegelungsstift 13 und der Ausnehmung 15 ein Formschluss, welcher eine weitere Verdrehung entgegen der gewünschten Richtung sperrt. Ein Drehen in diese Verstellrichtung ist nur möglich, wenn die entsprechende Verriegelungskammer 25 mit Druckmittel beaufschlagt wird und der Verriegelungsstift 13 hydraulisch durch den Druck des Druckmittels und gegen die Federkraft der Feder 19 in den Rotor 3 hineingedrückt wird, sodass die Flanke 17 überwunden werden kann.
  • In 5 ist eine Verdrehung des Rotors aus der in 3 dargestellten Ausgangsposition in Richtung der Mittenverriegelungsposition dargestellt. Dabei gleitet der Verriegelungsstift 13 an der Rampe 16 entlang und kann gegen die Federkraft der Feder 19 in den Rotor 3 eingeschoben werden. In 6 ist eine weitere Verdrehung in Richtung der Mittenverriegelungsposition dargestellt, wobei der Verriegelungsstift 13 ein Plateau 26 der Verriegelungskulisse 12 erreicht hat und quasi vollständig in den Rotor 3 eingeschoben ist. Bei einer weiteren Verdrehung in diese Richtung wird der Verriegelungsstift durch die Federkraft der Feder 19 in die nächste Ausnehmung 15 gedrückt, sodass die Verriegelungskulisse 12 zusammen mit dem Verriegelungsstift 13 als Ratschenmechanismus 14 seine Wirkung entfalten kann.
  • In 7 ist die Verriegelungskammer 25 in der ersten Abbildung in einem druckfreien Zustand und in der zweiten Abbildung in einem druckbeaufschlagten Betriebszustand dargestellt. Dabei wird der Verriegelungsstift 13 ab einem Druck p, welcher größer als ein Schwellenwert p0 ist, hydraulisch in den Rotor 3 gedrückt, sodass die Verstellfähigkeit des Rotors 3 in beide Richtungen gewährleistet ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    hydraulischer Nockenwellenversteller
    2
    Stator
    3
    Rotor
    4
    Rotornabe
    5
    Flügel
    6
    Steg
    7
    Ringraum
    8
    Druckraum
    9
    Arbeitskammer
    10
    Arbeitskammer
    11
    Mittenverriegelungsmechanismus
    12
    Verriegelungskulisse
    13
    Verriegelungsstift
    14
    Ratschenmechanismus
    15
    Ausnehmung
    16
    Rampe
    17
    Flanke
    18
    Verriegelungsdeckel
    19
    Feder
    20
    Grund
    21
    Stirnseite
    22
    Beschichtung
    23
    Dichtdeckel
    24
    Stirnseite
    25
    Verriegelungskammer
    26
    Plateau
    27
    Stirnseite des Verriegelungsstiftes
    28
    Antriebsverzahnung
    29
    Schraube
    p
    Druck in der Verriegelungskammer
    p0
    Schwellenwert des Druckes
    T
    Tiefe der Ausnehmung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015204040 A1 [0003]
    • DE 102012217499 A1 [0003]
    • US 6477999 B1 [0004]
    • DE 102012010858 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors, mit – einem Stator (2), welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist und einem verdrehbar zum Stator (2) angeordneten Rotor (3), welcher synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, wobei – an dem Stator (2) mehrere Stege (6) vorgesehen sind, welche einen Ringraum (7) zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8) unterteilen, wobei – der Rotor (3) eine Rotornabe (4) und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe (3) radial nach außen erstreckender Flügel (5) aufweist, welche die Druckräume (8) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammern (9, 10) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, – einem Mittenverriegelungsmechanismus (11) zur Verriegelung des Rotors (3) in einer Mittenposition, dadurch gekennzeichnet, dass – an dem Mittenverriegelungsmechanismus (11) ein Ratschenmechanismus (14) ausgebildet ist, welcher ein Verdrehen des Rotors (3) in Richtung einer Mittenverriegelungsposition ermöglicht und ein Verdrehen entgegen dieser Richtung sperrt.
  2. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenverriegelungsmechanismus (11) eine Verriegelungskulisse (12) mit mehreren Ausnehmungen (15) aufweist, wobei die Ausnehmungen (15) jeweils einseitig durch eine Rampe (16) begrenzt sind.
  3. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der Rampe (16) gegenüberliegende Flanke (17) der Ausnehmung (15) im Wesentlichen senkrecht verläuft.
  4. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (16) einen Neigungswinkel von 15° bis 45° aufweist.
  5. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenverriegelungsmechanismus (11) in einem Verriegelungsdeckel (18) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) angeordnet ist.
  6. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rotor (3) Verriegelungsstifte (13) ausgebildet sind, welche in die Verriegelungskulisse (12) des Mittenverriegelungsmechanismus (11) eingreifen können.
  7. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsstifte (13) durch jeweils eine Feder (19) federbelastet sind.
  8. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Grund (20) der Verriegelungskulisse (12) zugewandte Stirnseite (21) des Verriegelungsstiftes (13) mit einer reibungsminimierenden Beschichtung (22) versehen ist.
  9. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Grund (20) der Verriegelungskulisse (12) zugewandte Stirnseite (21) des Verriegelungsstiftes (13) eine konvexe Form aufweist.
  10. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (15) eine Tiefe von 2 mm bis 20 mm aufweisen.
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