DE102017115725A1 - Hydraulic camshaft adjuster - 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 (5) vorgesehen sind, welche einen Ringraum (7) zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8) unterteilen. Der Rotor weist (3) eine Rotornabe (4) und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe (4) radial nach außen erstreckender Flügel (6) auf, 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. Der hydraulische Nockenwellenversteller (1) weist ferner mindestens eine Verriegelungskulisse (12) auf, in der ein erster Verriegelungsstift (13) und ein zweiter Verriegelungsstift (14) die Position des Rotors (3) relativ zum Stator (2) fixieren können. Dabei ist der erste Verriegelungsstift (13) in einem ersten hydraulischen Zulauf zu der ersten Gruppe von Arbeitskammern (9) und der zweite Verriegelungsstift (14) in einem zweiten hydraulischen Zulauf zu der zweiten Gruppe von Arbeitskammern (10) angeordnet. Die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern (9, 10) wird durch ein Zentralventil (22) gesteuert wird, wobei die Verriegelungsstifte (13, 14) als gestufte Verriegelungspins ausgebildet sind und in Abhängigkeit ihrer Position den Druckmittelzufluss zu den jeweiligen Arbeitskammern (9, 10) freigeben oder sperren.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung eines solchen hydraulischen Nockenwellenverstellers (1), wobei der Rotor (3) bei einem Motorstart aus einer beliebigen Position in eine Mittenverriegelungsposition gedreht wird.The invention relates to a hydraulic camshaft adjuster (1) for adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, with a stator (2) which is rotatable synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and a rotor (3) arranged rotatably relative to the stator (2) is rotatable synchronously with a camshaft, wherein on the stator (2) a plurality of webs (5) are provided, which divide an annular space (7) between the stator (2) and the rotor (3) in a plurality of pressure chambers (8). The rotor has (3) a rotor hub (4) and a plurality of vanes (6) extending radially outward from the rotor hub (4) and connecting the pressure chambers (8) into two groups, each with a pressure medium circuit. or working fluid chambers (9, 10) acted upon by downstream pressure medium with a different effective direction. The hydraulic camshaft adjuster (1) further has at least one locking link (12) in which a first locking pin (13) and a second locking pin (14) can fix the position of the rotor (3) relative to the stator (2). In this case, the first locking pin (13) is arranged in a first hydraulic inlet to the first group of working chambers (9) and the second locking pin (14) in a second hydraulic inlet to the second group of working chambers (10). The pressure medium supply of the working chambers (9, 10) is controlled by a central valve (22), wherein the locking pins (13, 14) are formed as stepped locking pins and release depending on their position, the pressure medium flow to the respective working chambers (9, 10) or The invention further relates to a method for controlling such a hydraulic camshaft adjuster (1), wherein the rotor (3) is rotated at an engine start from an arbitrary position into a center locking position.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a hydraulic camshaft adjuster and a method for controlling a hydraulic camshaft adjuster according to the preamble of the independent claims.

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.Hydraulic camshaft adjusters are used in internal combustion engines to adjust a load state of the internal combustion engine and thus to increase the efficiency of the internal combustion engine. Hydraulic camshaft adjusters are known from the prior art, which operate on the vane principle. These camshaft adjusters generally have, in their basic construction, a stator which can be driven by a crankshaft of an internal combustion engine and a rotor connected in a rotationally fixed manner to the camshaft of the internal combustion engine. Between the stator and the rotor, an annular space is provided, which is divided by non-rotatably connected to the stator, radially inwardly projecting projections in a plurality of working chambers, which are each divided by a radially projecting from the rotor outwardly wings in two pressure chambers. Depending on the action of the pressure chambers with a hydraulic pressure medium, the position of the rotor relative to the stator and thus also the position of the camshaft with respect to the crankshaft in the direction of "early" or "late" can be adjusted. There are known hydraulic camshaft adjuster with a central locking, in which the rotor can be locked next to the respective end positions in a middle position, in particular to facilitate an engine start. In exceptional cases, for example in a stalling of the internal combustion engine, it is possible that the locking device does not lock the rotor as intended, and the camshaft adjuster must be operated in the subsequent starting phase with unlocked rotor. However, since some internal combustion engines have a very poor starting behavior when the rotor is not locked in the center position, the rotor must then be automatically rotated in the start phase in the center locked position and then locked.

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.Such independent rotation and locking of the rotor relative to the stator is out of the DE 10 2008 011 915 A1 known. The locking device described therein comprises a plurality of spring-loaded locking pins, which lock successively in a rotation of the rotor in provided on a sealing cover or the stator of the camshaft adjuster locking slot and allow before reaching the Mittenverrieglungsposition each rotation of the rotor in the direction of the center locking position, but a Block the rotation of the rotor in the opposite direction. After warming up of the internal combustion engine and / or the complete filling of the hydraulic camshaft adjuster with pressure medium, the locking pins are displaced by pressure medium actuated from the locking cams, so that the rotor can then be rotated as intended for adjusting the rotational angle position of the camshaft relative to the stator.

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.To lock the rotor relative to the stator, the pressure medium must first flow out of the locking slot into the pressure medium reservoir, so that the locking pins can engage in the gate. Furthermore, after stopping the internal combustion engine usually only a period of about 0.4 - 0.6 seconds remains until the final engine standstill. The locking of the rotor must therefore be completed in as short a time as possible, which can be problematic especially in the case of limited fluidity of the pressure medium, in particular at low temperatures and / or after a cold start of the internal combustion engine. Further, the pressure medium flow by means of a valve with a limited Magnetethub, which only releases a relatively small gap through which the pressure medium can flow. At a limited flowability of the pressure medium of the pressure medium flow can be reduced by the resistance generated in the gap but so far that the pressure medium can not escape quickly enough from the locking link.

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.From the EP 2 161 418 B1 is a hydraulic camshaft adjuster with a stepped locking pin known, which can be controlled by both pressure chambers. In this case, a connection to one of the pressure chambers can only be released when the locking pin is not in the locking position and a hydraulic connection to the corresponding pressure chamber is released.

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.The object of the invention is to provide a hydraulic camshaft adjuster with a central locking, which combines the advantages of a camshaft adjuster with integrated volume memory and the advantages of controlling the two locking pins and is characterized by a particularly simple and cost-effective production.

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. Ferner weist der hydraulische Nockenwellenversteller eine Mittenverriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator auf, wobei die Mittenverriegelungseinrichtung mindestens eine Verriegelungskulisse aufweist, in der ein erster Verriegelungsstift und ein zweiter Verriegelungsstift die Position des Rotors relativ zum Stator fixieren können. Dazu sind 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. Die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern wird durch ein Zentralventil gesteuert. Die Verriegelungsstifte sind als gestufte Verriegelungsstifte ausgebildet, wobei die Verriegelungsstifte in Abhängigkeit ihrer Position den Druckmittelzufluss zu den Arbeitskammern freigeben oder sperren. 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. Zudem kann bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller ein sogenannter C-Kanal, welcher bei aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Nockenwellenverstellern zum hydraulischen Entriegeln der Verriegelungsstifte dient, entfallen, sodass weniger Bohrungen in dem hydraulischen Nockenwellenversteller notwendig sind.According to the invention, the object is achieved by a hydraulic camshaft adjuster for adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine having a stator which is rotatable synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and a rotatably arranged to the stator rotor, which is rotatable synchronously with a camshaft, solved, wherein the Stator a plurality of webs are provided which divide an annulus between the stator and the rotor in a plurality of pressure chambers, wherein the rotor has a rotor hub and a plurality of radially outwardly extending from the rotor hub wing, which the pressure chambers in two groups of each subdivide with a working in a pressure fluid circuit or flowing out pressure fluid working chambers with a different direction of action. Furthermore, the hydraulic phaser adjusts a central locking device for locking the rotor in a center locking position relative to the stator, wherein the center locking device has at least one locking link in which a first locking pin and a second locking pin can fix the position of the rotor relative to the stator. For this purpose, the first locking pin are arranged in a first hydraulic inlet to the first group of working chambers and the second locking pin in a second hydraulic inlet to the second group of working chambers. The pressure medium supply of the working chambers is controlled by a central valve. The locking pins are designed as stepped locking pins, wherein the locking pins release or block the pressure medium inflow to the working chambers as a function of their position. The proposed hydraulic camshaft adjuster, it is possible to rotate the stator after a start of the internal combustion engine from any position in the center locking position and thus to facilitate the engine start and the subsequent warm-up phase of the internal combustion engine. In this case, a self-regulated hydraulic freewheel is available, which supports the existing camshaft moments during rotation of the rotor from the start position to the center locking position. In addition, in the hydraulic camshaft adjuster according to the invention, a so-called C-channel, which is used in hydraulic camshaft adjusters known from the prior art for hydraulically unlocking the locking pins, can be omitted, so that fewer holes in the hydraulic camshaft adjuster are necessary.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.The features listed in the dependent claims advantageous improvements and developments of the independent claim specified hydraulic camshaft adjuster are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsstifte in ihrer der Verriegelungskulisse zugewandten Stufe einen kleineren Druckmesser als an ihrer der Verriegelungskulisse abgewandten Stufe aufweisen. Dabei kann die der Verriegelungskulisse zugewandte Stufe bei Anheben aus ihrem Sitz einen Ölversorgungskanal zu den jeweiligen Arbeitskammern freigeben, ohne dass zusätzliche Ventile oder Bohrungen in den Verriegelungsstiften notwendig sind.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the locking pins have a smaller pressure gauge in their stage facing the locking slot than at the stage facing away from the locking slot. In this case, the locking link facing stage when lifting from its seat release an oil supply channel to the respective working chambers, without additional valves or holes in the locking pins are necessary.

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. Durch entsprechende Steuerkanten können die entsprechenden Arbeitskammern auch bei Anliegen des Rotorflügels an einem Steg ohne zusätzlichen Aufwand befüllt werden, wodurch der Druckmittelzufluss zu den jeweiligen Arbeitskammern erleichtert werden kann.Further, in a further improvement of the invention that control edges are formed on at least a subset of the working chambers, wherein due to a combination of the position of the locking pins and the at least one control edge, a hydraulic freewheel of the hydraulic camshaft adjuster is controlled such that a central locking of the rotor possible is. By appropriate control edges, the corresponding working chambers can also be filled with concerns of the rotor blade on a web without additional effort, whereby the pressure medium flow to the respective working chambers can be facilitated.

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. Dabei kann des Verdrehen in eine Mittenverriegelungsposition durch das entsprechende Öffnen des hydraulischen Zulaufs zu der Arbeitskammer erleichtert werden, wodurch die Mittenverriegelungsposition schneller erreicht wird.It is particularly preferred if the locking pin for the adjustment of the rotor in the direction "early" locks in a release a control line to the control edge. By unlocking the locking pin a hydraulic connection is released to a group of working chambers, whereby a rotation of the rotor in the desired direction is made possible. In this case, the rotation can be facilitated in a center locking position by the corresponding opening of the hydraulic inlet to the working chamber, whereby the center locking position is reached faster.

In einer weiteren, vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass der hydraulische Nockenwellenversteller ein Reservoir zur Aufnahme von Druckmittel aus den Arbeitskammern und zur Abgabe von Druckmittel an die Arbeitskammern aufweist. Durch das Reservoir 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 Reservoir an, wodurch höhere Verstellgeschwindigkeiten möglich sind. Zudem können durch den Druckmittelspeicher Fehlfunktionen und Beschädigungen des hydraulischen Nockenwellenverstellers vermieden werden.In a further, advantageous improvement of the invention it is provided that the hydraulic camshaft adjuster has a reservoir for receiving pressure medium from the working chambers and for delivering pressure medium to the working chambers. By the reservoir can be ensured in an advantageous manner, the pressure medium supply of the working chambers of the hydraulic camshaft adjuster even if a supply of the corresponding working chamber alone by the pressure medium pump can not be guaranteed and would otherwise create a negative pressure in the corresponding pressure chambers. The corresponding pressure chambers then additionally suck in pressure medium from the reservoir, whereby higher adjustment speeds are possible. In addition, malfunctions and damage to the hydraulic camshaft adjuster can be avoided by the accumulator.

Bevorzugt ist dabei, wenn das Reservoir über eine separate Rücklaufleitung mit einem Vorratsbehälter zur Bevorratung des Druckmittels verbunden ist. Durch eine separate Rücklaufleitung werden die Versorgungskanäle zur Druckmittelversorgung bzw. zum Ableiten von Druckmittel nicht durch das im Reservoir befindliche Druckmittel gestört, sodass das Druckmittel im Wesentlichen ungehindert aus den Arbeitskammern abfließen kann, wenn die Druckmittelpumpe abgeschaltet wird bzw. die Druckmittelzufuhr zu den Arbeitskammern durch das Zentralventil verhindert wird. Dadurch können die Verriegelungsstifte ungehindert in die Verriegelungskulisse einsinken, wodurch ein schnelleres Verriegeln möglich ist.It is preferred if the reservoir is connected via a separate return line to a reservoir for storing the pressure medium. Through a separate return line, the supply channels to the pressure medium supply or for the discharge of pressure medium not by the in Reservoir located pressure fluid disturbed, so that the pressure medium can flow substantially unhindered from the working chambers when the pressure medium pump is turned off or the pressure medium supply to the working chambers is prevented by the central valve. As a result, the locking pins can sink unhindered into the locking slot, whereby a faster locking is possible.

Gemäß einer weiteren Verbesserung ist vorgesehen, dass sowohl die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern als auch die Verriegelung bzw. Entriegelung der Verriegelungsstifte durch das Zentralventil steuerbar sind. Dadurch können weitere Ventile zur Steuerung der Druckmittel Ver- und Entsorgung der Arbeitskammern und/oder der Verriegelungsstifte entfallen, wodurch sich der Aufwand in der Fertigung und Montage reduziert.According to a further improvement, it is provided that both the pressure medium supply of the working chambers and the locking or unlocking of the locking pins are controllable by the central valve. As a result, additional valves for controlling the pressure medium supply and disposal of the working chambers and / or the locking pins can be omitted, which reduces the cost of manufacturing and assembly.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsstifte durch die Federkraft einer Feder federbelastet sind. Durch federbelastete Verriegelungsstifte wird sichergestellt, dass die Stifte bei einem Druckabfall in die Verriegelungskulisse absinken und den Rotor in der Mittenverriegelungsposition verriegeln. Somit kann insbesondere ein nachfolgender Neustart des Verbrennungsmotors erleichtert werden und es wird sichergestellt, dass der Rotor nicht in einer der Verstellpositionen verbleibt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the locking pins are spring-loaded by the spring force of a spring. Spring-loaded locking pins ensure that the pins drop into the locking slot when there is a drop in pressure and lock the rotor in the center-locked position. Thus, in particular a subsequent restart of the internal combustion engine can be facilitated and it is ensured that the rotor does not remain in one of the adjustment positions.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungskulisse an einem Verriegelungsdeckel ausgebildet ist, welcher den Stator in axialer Richtung begrenzt. Durch eine Verriegelung in einem der Deckel ist eine konstruktiv vergleichsweise einfache Verriegelungskulisse möglich, wobei die Verriegelungsstifte in axialer Richtung unter dem Einfluss des Druckmittels bzw. der Federkraft verschiebbar sind.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the locking link is formed on a locking lid which limits the stator in the axial direction. By a lock in one of the covers a structurally comparatively simple locking link is possible, wherein the locking pins are displaceable in the axial direction under the influence of the pressure medium or the spring force.

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.According to the invention, a method for controlling a hydraulic camshaft adjuster according to the invention is proposed, in which the rotor is rotated at an engine start from an arbitrary position into a center locking position. By a corresponding hydraulic control of the locking pins after an engine start, a rotation of the rotor in a desired direction allows and a rotation against this direction can be locked. Thereby, the rotor can be rotated in a center locking position, which improves the smoothness and / or emissions of the internal combustion engine at a restart and a subsequent warm-up phase of the internal combustion engine. After this warm-up phase, in particular when the pressure medium has fallen below a defined threshold value of the viscosity, the hydraulic camshaft adjuster can then change the valve timing of the intake or exhaust valves of the internal combustion engine as intended.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend an von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer abgewickelten Darstellung in einer Mittenverriegelungsposition;
  • 2 den erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller bei einem Start aus der Mittenverriegelungsposition;
  • 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.
The invention will be explained in more detail below by a preferred embodiment and the accompanying drawings. The same components or components with the same function are identified by the same reference numerals. Show it:
  • 1 an embodiment of a hydraulic camshaft adjuster according to the invention in a developed view in a center locking position;
  • 2 the hydraulic phaser according to the invention at a start from the center locking position;
  • 3 the hydraulic phaser according to the invention after a start, wherein the rotor is brought into an unlocked position for adjustment;
  • 4 the hydraulic camshaft adjuster according to the invention in a rotation of the rotor in the direction "early";
  • 5 the hydraulic camshaft adjuster according to the invention with a rotation of the rotor in the direction of "late";
  • 6 a locking of the rotor of a hydraulic camshaft adjuster according to the invention after an engine stop of the internal combustion engine in the "late"position;
  • 7 a locking of the rotor of a hydraulic camshaft adjuster according to the invention after an engine stop of the internal combustion engine in the "early" position.

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 6 erstrecken. In der gezeigten Darstellung ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einer Abwicklung dargestellt, während zusätzlich ein Ausschnitt der Rotornabe 4 mit einer Mittenverriegelungseinrichtung 11 sowie einem Zentralventil 22 und einem Reservoir 16 zur Steuerung der Druckmittelversorgung des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt sind.In 1 is an embodiment of a hydraulic camshaft adjuster according to the invention 1 shown for adjusting the valve timing of an internal combustion engine. The in 1 schematically illustrated hydraulic camshaft adjuster 1 is formed in a known manner as Flügelzellenversteller and includes a drivable by a crankshaft, not shown, of an internal combustion engine stator 2 and a rotatably connected to a camshaft, also not shown rotor 3 , The rotor 3 has a rotor hub 4 on, from which in the radial direction several wings 6 extend. In the illustration shown is the hydraulic camshaft adjuster 1 shown in a development, while additionally a section of the rotor hub 4 with a center locking device 11 as well as a central valve 22 and a reservoir 16 for controlling the pressure medium supply of the hydraulic camshaft adjuster 1 are shown.

Der Stator 2 weist eine Mehrzahl von Stegen 5 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 6 des Rotors 3 jeweils in zwei Arbeitskammern 9, 10 mit unterschiedlicher Wirkrichtung unterteilt. Die Mittenverriegelungseinrichtung 11 umfasst zwei Verriegelungsstifte 13, 14, welche zur Verriegelung des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 in einer Verriegelungskulisse 12 verriegelbar sind. Die Verriegelungsstifte 13, 14 sind in dem Rotor 3 verschiebbar gelagert und jeweils durch eine Feder 23 belastet. Die Verriegelungskulisse 12 ist vorzugsweise in einem nicht dargestellten Verriegelungsdeckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 ausgebildet, welcher den Stator 2 in axialer Richtung begrenzt, kann alternativ aber auch im Stator 2 selbst ausgebildet sein.The stator 2 has a plurality of webs 5 on which an annulus 7 between the stator 2 and the rotor 3 in several pressure chambers 8th divide. The pressure chambers 8th be through the wings 6 of the rotor 3 each in two working chambers 9 . 10 divided with different effective direction. The center locking device 11 includes two locking pins 13 . 14 , which for locking the rotor 3 opposite the stator 2 in a locking frame 12 are lockable. The locking pins 13 . 14 are in the rotor 3 slidably mounted and each by a spring 23 loaded. The locking mechanism 12 is preferably in a locking lid, not shown, of the hydraulic camshaft adjuster 1 formed, which the stator 2 limited in the axial direction, but may alternatively also in the stator 2 be self-trained.

Grundsätzlich wird der Drehwinkel der Nockenwelle zur Kurbelwelle im Normalbetrieb des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dadurch verstellt, dass eine erste Gruppe von Arbeitskammern 9 mit Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch ihr Volumen vergrößern, während gleichzeitig das Druckmittel aus einer zweite 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, erfolgt durch eine Druckmittelpumpe 17 aus einem Vorratsbehälter 18.In principle, the angle of rotation of the camshaft to the crankshaft in normal operation of the hydraulic camshaft adjuster 1 thereby displaced by having a first group of working chambers 9 be acted upon with pressure medium and thereby increase their volume, while at the same time the pressure medium from a second group of working chambers 10 displaced and their volume is reduced. The working chambers 9 , whose volume is increased in groups in each case during this adjustment, are in the context of the invention as working chambers 9 denotes a direction of action, while the working chambers 10 whose volume is simultaneously reduced, as working chambers 10 be designated the opposite direction of action. The increase in volume of the working chambers 9 causes the rotor 3 opposite the stator 2 is twisted in the direction of "early". The corresponding pressure medium supply of the working chambers 9 , is carried out by a pressure medium pump 17 from a storage container 18 ,

In 1 befindet sich der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einer Mittenverriegelungsposition, wobei der hydraulische Nockenwellenversteller 1 ohne einen hydraulischen Druck der Druckmittelpumpe 17 dargestellt ist. Dabei ist das Zentralventil 22, welches vorzugsweise als 4/4-Wege-Ventil ausgeführt ist, in einer ersten Schaltposition. Dabei sind die Arbeitskammern 9, 10 mit dem Reservoir 16 verbunden, sodass der hydraulische Druck in den Arbeitskammern 9, 10 abgebaut werden kann. Die beiden Verriegelungsstifte 13, 14 sind in der Verriegelungskulisse 12 verriegelt und die Flügel 6 des Rotors 3, welche jeweils als gestufte Verriegelungsstifte 13, 14 ausgeführt sind, befinden sich in der Mittenverriegelungsposition. In 1 ist schematisch ein hydraulischer Nockenwellenversteller 1 mit drei Druckräumen 8 und drei Flügeln 6 am Rotor 3 dargestellt, prinzipiell kann der hydraulische Nockenwellenversteller 1 auch mehr als drei Druckräume 8 und der Rotor 3 entsprechend mehr Flügel 6 aufweisen.In 1 is the hydraulic camshaft adjuster 1 in a center locking position, wherein the hydraulic phaser 1 without a hydraulic pressure of the pressure medium pump 17 is shown. Here is the central valve 22 , which is preferably designed as a 4/4-way valve, in a first switching position. Here are the working chambers 9 . 10 with the reservoir 16 connected so that the hydraulic pressure in the working chambers 9 . 10 can be reduced. The two locking pins 13 . 14 are in the locking slot 12 locked and the wings 6 of the rotor 3 , each as a stepped locking pins 13 . 14 are executed, are in the center locking position. In 1 is schematically a hydraulic phaser 1 with three pressure chambers 8th and three wings 6 on the rotor 3 illustrated, in principle, the hydraulic camshaft adjuster 1 also more than three pressure chambers 8th and the rotor 3 correspondingly more wings 6 exhibit.

In 2 ist der erfindungsgemäße hydraulische Nockenwellenversteller 1 bei einem Start des Verbrennungsmotors aus der Mittenverriegelungsposition gezeigt. Im unbestromten Zustand eines Aktuators für das Zentralventil 22 befindet sind das Zentralventil 22 in der in 1 dargestellten ersten Schaltposition. Mit Start des Verbrennungsmotors wird das Zentralventil 22 in eine zweite Schaltstellung gebracht, in welcher die Druckmittelpumpe 17 über einen ersten Druckmittelversorgungskanal 20, im Folgenden auch als B-Kanal bezeichnet, mit den Arbeitskammern 10 sowie einem Schaltraum zur Entriegelung des zweiten Verriegelungsstiftes 14 verbunden ist. Durch den ersten Verriegelungsstift 13 ist eine hydraulische Verbindung mit der Arbeitskammer B2 noch gesperrt. Durch die Entriegelung des zweiten Verriegelungsstiftes 14 kann das Druckmittel aus den Arbeitskammern 9 in Richtung des Vorratsbehälters ablaufen. In diesem Zustand ist der Rotor 3 durch den ersten Verriegelungsstift 13 und den hydraulischen Druck in den Arbeitskammern 10 hydraulisch verspannt und ermöglicht keine Positionsänderung des Rotors 3, sodass dieser in der Mittenposition verbleibt.In 2 is the hydraulic camshaft adjuster according to the invention 1 shown at a start of the internal combustion engine from the center locking position. In the de-energized state of an actuator for the central valve 22 located are the central valve 22 in the in 1 shown first switching position. With start of the internal combustion engine becomes the central valve 22 placed in a second switching position, in which the pressure medium pump 17 via a first pressure medium supply channel 20 , hereinafter also referred to as B-channel, with the working chambers 10 and a switch room for unlocking the second locking pin 14 connected is. Through the first locking pin 13 is a hydraulic connection with the working chamber B2 still locked. By unlocking the second locking pin 14 can the pressure fluid from the working chambers 9 drain in the direction of the reservoir. In this state is the rotor 3 through the first locking pin 13 and the hydraulic pressure in the working chambers 10 hydraulically braced and allows no change in position of the rotor 3 so that it remains in the center position.

Eine erstmalige Positionsänderung des Rotors 3 nach dem Motorstart des Verbrennungsmotors ist erst durch ein Verstellen des Zentralventils 22 in eine vierte Schaltposition möglich. Wie in 3 dargestellt, bewirkt die Verstellung des Zentralventils 22 eine hydraulische Verbindung der Druckmittelpumpe 17 über einen ersten Druckmittelzufuhrkanal 19, welcher im Folgenden auch als A-Kanal 19 bezeichnet wird, mit der ersten Gruppe von Arbeitskammern 9. Die zweite Gruppe von Arbeitskammern 10 ist über das Zentralventil 22 mit dem Reservoir 16 verbunden, sodass überschüssiges Druckmittel aus der zweiten Gruppe von Arbeitskammern 10 in das Reservoir 16 abfließen kann. Das Reservoir 16 ist zudem über eine separate Rücklaufleitung 21 mit dem Vorratsbehälter 18 verbunden, sodass überschüssiges Druckmittel aus dem Reservoir 18 abfließen kann, ohne die Funktion des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 zu beeinflussen. In diesem Betriebszustand ist erstmalig ein Verstellen des Rotors in Richtung „früh“ möglich. Eine solche Verstellung ist in 4 dargestellt.A first change of position of the rotor 3 after the engine start of the internal combustion engine is only by adjusting the central valve 22 in a fourth shift position possible. As in 3 shown, causes the adjustment of the central valve 22 a hydraulic connection of the pressure medium pump 17 via a first pressure medium supply channel 19 , which is also referred to below as the A-channel 19, with the first group of working chambers 9 , The second group of working chambers 10 is via the central valve 22 with the reservoir 16 connected, so that excess pressure fluid from the second group of working chambers 10 in the reservoir 16 can drain away. The reservoir 16 is also via a separate return line 21 with the reservoir 18 connected, so that excess pressure fluid from the reservoir 18 can drain without the function of the hydraulic camshaft adjuster 1 to influence. In this operating state, an adjustment of the rotor in the direction of "early" is possible for the first time. Such an adjustment is in 4 shown.

In 4 ist eine Verstellung des Rotors 3 in Richtung „früh“ dargestellt. In diesem Zustand arbeitet der hydraulische Nockenwellenversteller 1 wie die aus dem Stand der Technik bekannten Nockenwellenversteller. Mit einer Betätigung des Zentralventils 22 wird die Verstellrichtung gesteuert. In der zweiten Schaltposition des Zentralventils 22 wird eine Verstellung in Richtung „spät“ gesteuert, während in der vierten Schaltposition eine Verstellung in Richtung „früh“ gesteuert wird. Die Verriegelungsstifte 13, 14 sind 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.In 4 is an adjustment of the rotor 3 in the direction of "early". In this state, the hydraulic camshaft adjuster works 1 like the known from the prior art camshaft adjuster. With an actuation of the central valve 22 the adjustment direction is controlled. In the second switching position of the central valve 22 an adjustment is directed towards "late" while in the fourth shift position, an adjustment in the direction of "early" is controlled. The locking pins 13 . 14 are designed as stepped pins and are held by the step function with pressure. In addition, they would be unlocked at a possible pressure drop in the step chamber by the unlocking function again.

5 zeigt eine Verstellung des Rotors 3 in Richtung „spät“. Die Druckmittelversorgung ist im Normalbetrieb auf bekannte Weise durch die Druckmittelpumpe 17 oder zusätzlich auch durch das Reservoir 16 möglich. Bei einer Start/Stopp-Situation, insbesondere bei einem planmäßigen Stopp des Verbrennungsmotors, kann der Rotor 3 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in die Mittenverriegelungsposition gedreht werden und durch die Druckabschaltung der Druckmittelpumpe 17 in dieser Mittenverriegelungsposition mittels der beiden Verriegelungsstifte 13, 14 verriegelt werden. 5 shows an adjustment of the rotor 3 in the direction of "late". The pressure medium supply is in normal operation in a known manner by the pressure medium pump 17 or additionally through the reservoir 16 possible. In a start / stop situation, especially in a scheduled stop of the engine, the rotor 3 of the hydraulic camshaft adjuster 1 be rotated in the center locking position and by the pressure shutdown of the pressure medium pump 17 in this center locking position by means of the two locking pins 13 . 14 be locked.

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 bedacht. In 6 ist eine Motorstartsituation dargestellt, bei welcher der Rotor 3 aus einer Verstellposition in Richtung „spät“ in die Mittenverriegelungsposition gedreht wird. Die Anfangsbedingung ist jetzt, dass der erste Verriegelungsstift 13 formschlüssig aus der Verriegelungskulisse 12 entriegelt und der zweite Verriegelungsstift 24 in einem Langloch der Verriegelungskulisse 12 verriegelt bleibt. Eine Entriegelung des zweiten Verriegelungsstiftes 14 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 14 in dem Langloch der Verriegelungskulisse 12 ist eine hydraulische Verbindung zur einer Steuerkante 15 an einer der Arbeitskammern 9, 10 freigegeben. Diese hydraulische Verbindung ist bis zum Erreichen der Mittenverriegelungsposition gewährleistet. Aufgrund der Ausgangssituation des Rotors 3 in der „spät“-Position wird die Steuerkante 15 durch den Flügel 7 des Rotors 3 verdeckt, wobei ein Druck in der Arbeitskammer 9 entsteht. Dieser hydraulische Druck ermöglicht eine Verstellung des Rotors 3 in die Mittenverriegelungsposition.As experience shows, there are situations in which the hydraulic camshaft adjuster 1 no longer had the opportunity to use the rotor 3 to rotate in the center locking position at an engine stop of the internal combustion engine is in the hydraulic camshaft adjuster according to the invention 1 considered the possibility of adjustment from any position in the center locking position. In 6 is shown an engine start situation in which the rotor 3 is rotated from an adjustment position in the direction of "late" in the center locking position. The initial condition now is that the first locking pin 13 positive fit from the locking link 12 unlocked and the second locking pin 24 in a slot of the locking link 12 remains locked. An unlocking of the second locking pin 14 can only take place when the rotor 3 was rotated in the center locking position and is hydraulically supported in this. By locking the second locking pin 14 in the slot of the locking link 12 is a hydraulic connection to a control edge 15 at one of the working chambers 9 . 10 Approved. This hydraulic connection is guaranteed until reaching the center locking position. Due to the initial situation of the rotor 3 in the "late" position becomes the control edge 15 through the wing 7 of the rotor 3 obscured, leaving a pressure in the working chamber 9 arises. This hydraulic pressure allows adjustment of the rotor 3 in the center locking position.

In 7 ist eine Startsituation des Verbrennungsmotors dargestellt, wenn sich der Rotor 3 aus einem vorhergehenden Betrieb noch in einer „früh“-Position befindet. Dabei befindet sich das Zentralventil 22 zunächst in der ersten Schaltposition, in der die Arbeitskammern 9, 10 mit dem Reservoir 16 verbunden sind und zunächst kein Druck in den Arbeitskammern 9, 10 aufgebaut werden kann. Durch die Verbindung mit dem Reservoir 16 wird die Arbeitskammer B2 mit Druckmittel aus dem Reservoir versorgt, sodass bei einer Vergrößerung der Arbeitskammern 10 keine Luft angesaugt wird. Das in den Arbeitskammern 9 befindliche Fluid kann durch den A-Kanal 19 in das Reservoir 16 abfließen. Dabei gibt der zweite Verriegelungsstift 24 einen Ablauf aus den Arbeitskammern 9 in Richtung des Reservoirs 16 frei. Der erste Verriegelungsstift 13 sperrt einen Ablauf aus der Arbeitskammer B2, sodass das Druckmittel nicht abfließen kann und durch die Wechselmomente der Nockenwelle eine Verstellung in Richtung der Mittenverriegelungsposition bewirkt wird. Ferner sperrt der erste Verriegelungsstift 13 eine Drehung des Rotors 3 entgegen der Drehung in die Mittenverrieglungsposition. Eine Entriegelung des ersten Verriegelungsstiftes 13 kann erst dann erfolgen, wenn der Rotor 3 in die Mittenverriegelungsposition gedreht wurde und in dieser hydraulisch abgestützt wird. Dazu wird das Zentralventil 22 in die zweite Schaltstellung gebracht und der Rotor 3 hydraulisch in die Mittenverrieglungsposition gedreht. Sobald beide Verriegelungsstifte 13, 14 entriegelt sind, kann der Rotor 3 durch eine entsprechenden Schaltstellung des Zentralventils 22 und eine entsprechende Druckmittelversorgung der Arbeitskammern 9, 10 über den A-Kanal 19 bzw. den B-Kanal 20 in Richtung „früh“ oder „spät“ verstellt werden, sodass die Öffnungszeiten der Gaswechselventile an den jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors angepasst werden können.In 7 is shown a starting situation of the internal combustion engine when the rotor 3 from a previous operation is still in an "early" position. This is the central valve 22 first in the first switching position in which the working chambers 9 . 10 with the reservoir 16 are connected and initially no pressure in the working chambers 9 . 10 can be built. By connecting to the reservoir 16 the working chamber B2 is supplied with pressure medium from the reservoir, so that at an enlargement of the working chambers 10 no air is sucked in. That in the working chambers 9 located fluid can through the A-channel 19 in the reservoir 16 flow away. In this case, the second locking pin 24 is a drain from the working chambers 9 in the direction of the reservoir 16 free. The first locking pin 13 blocks a drain from the working chamber B2, so that the pressure medium can not flow and is caused by the alternating moments of the camshaft an adjustment in the direction of the center locking position. Furthermore, the first locking pin locks 13 a rotation of the rotor 3 against rotation in the center locking position. An unlocking of the first locking pin 13 can only take place when the rotor 3 was rotated in the center locking position and is hydraulically supported in this. This is the central valve 22 placed in the second switching position and the rotor 3 hydraulically turned into the center locking position. Once both locking pins 13 . 14 unlocked, the rotor can 3 by a corresponding switching position of the central valve 22 and a corresponding pressure medium supply of the working chambers 9 . 10 be adjusted via the A-channel 19 and the B-channel 20 in the direction of "early" or "late", so that the opening times of the gas exchange valves can be adapted to the respective operating condition of the internal combustion engine.

Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller ist es also möglich, den Rotor aus einer beliebigen Startposition in die Mittenverriegelungsposition zu drehen.In a hydraulic camshaft adjuster according to the invention, it is thus possible to rotate the rotor from any starting position to the center locking position.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
hydraulischer Nockenwellenverstellerhydraulic camshaft adjuster
22
Statorstator
33
Rotorrotor
44
Rotornaberotor hub
55
Stegweb
66
Flügelwing
77
Ringraumannulus
88th
Druckraumpressure chamber
99
Arbeitskammerworking chamber
1010
Arbeitskammerworking chamber
1111
MittenverriegelungseinrichtungCenter locking device
1212
Verriegelungskulisselocking link
1313
erster Verriegelungsstiftfirst locking pin
14 14
zweiter Verriegelungsstiftsecond locking pin
1515
Steuerkantecontrol edge
1616
Reservoirreservoir
1717
DruckmittelpumpeHydraulic pump
1818
Vorratsbehälterreservoir
1919
A-KanalA channel
2020
B-KanalB-channel
2121
RücklaufleitungReturn line
2222
Zentralventilcentral valve
2323
Federfeather

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008011915 A1 [0003]DE 102008011915 A1 [0003]
  • EP 2161418 B1 [0005]EP 2161418 B1 [0005]

Claims (10)

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 (5) 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 (4) radial nach außen erstreckender Flügel (6) 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, sowie - der hydraulische Nockenwellenversteller (1) mindestens eine Verriegelungskulisse (12) aufweist, in der ein erster Verriegelungsstift (13) und ein zweiter Verriegelungsstift (14) die Position des Rotors (3) relativ zum Stator (2) fixieren können, und wobei - der erste Verriegelungsstift (13) in einem ersten hydraulischen Zulauf zu der ersten Gruppe von Arbeitskammern (9) und der zweite Verriegelungsstift (14) in einem zweiten hydraulischen Zulauf zu der zweiten Gruppe von Arbeitskammern (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern (9, 10) durch ein Zentralventil (22) gesteuert wird, und wobei - die Verriegelungsstifte (13, 14) als gestufte Verriegelungspins ausgebildet sind, wobei die Verriegelungsstifte (13, 14) in Abhängigkeit ihrer Position den Druckmittelzufluss zu den Arbeitskammern (9, 10) freigeben oder sperren.Hydraulic camshaft adjuster (1) for adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, comprising - a stator (2) which is rotatable in synchronism with a crankshaft of the internal combustion engine, and - a rotatable to the stator (2) arranged rotor (3) which synchronously with a camshaft is rotatable, - on the stator (2) a plurality of webs (5) are provided, which divide an annular space (7) between the stator (2) and the rotor (3) in a plurality of pressure chambers (8) - The rotor (3) has a rotor hub (4) and a plurality of from the rotor hub (4) radially outwardly extending wings (6) which the pressure chambers (8) in two groups each with a in a pressure medium circuit or subordinate pressure working fluid (9, 10) with a different effective direction, and - the hydraulic camshaft adjuster (1) at least one locking link (12), in which a first locking pin (13) and a second locking pin (14) can fix the position of the rotor (3) relative to the stator (2), and wherein - the first locking pin (13) in a first hydraulic inlet to the first group of working chambers (9 ) and the second locking pin (14) is arranged in a second hydraulic inlet to the second group of working chambers (10), characterized in that - the pressure medium supply of the working chambers (9, 10) is controlled by a central valve (22), and wherein - The locking pins (13, 14) are formed as stepped locking pins, wherein the locking pins (13, 14) depending on their position, the pressure medium flow to the working chambers (9, 10) enable or disable. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsstifte (13, 14) in ihrer der Verriegelungskulisse (12) zugewandten Stufe einen kleineren Durchmesser als an ihrer der Verriegelungskulisse abgewandten Stufe aufweisen.Hydraulic camshaft adjuster (1) to Claim 1 , characterized in that the locking pins (13, 14) in their the locking slide (12) facing the stage have a smaller diameter than at its side facing away from the locking link stage. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Teilmenge der Arbeitskammern (9, 10) Steuerkanten (15) ausgebildet sind, wobei aufgrund einer Kombination der Stellung der Verriegelungsstifte (13, 14) und der mindestens einen Steuerkante (15) ein hydraulischer Freilauf des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) derart gesteuert wird, dass eine Mittenverriegelung des Rotors (3) möglich ist.Hydraulic camshaft adjuster (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that on at least a subset of the working chambers (9, 10) control edges (15) are formed, wherein due to a combination of the position of the locking pins (13, 14) and the at least one control edge (15), a hydraulic freewheel of the hydraulic camshaft adjuster (1) is controlled such that a center locking of the rotor (3) is possible. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstift (13) für die Verstellung des Rotors (3) in Richtung „früh“ bei einer Entriegelung eine Steuerleitung zu der Steuerkante (15) versperrt.Hydraulic camshaft adjuster (1) to Claim 3 , characterized in that the locking pin (13) for the adjustment of the rotor (3) in the direction "early" when unlocking a control line to the control edge (15) blocks. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Nockenwellenversteller (1) ein Reservoir (16) zur Aufnahme von Druckmittel aus den Arbeitskammern (9, 10) und zur Abgabe von Druckmittel an die Arbeitskammern (9, 10) aufweist.Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the hydraulic camshaft adjuster (1) has a reservoir (16) for receiving pressure medium from the working chambers (9, 10) and for delivering pressure medium to the working chambers (9, 10). Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (16) über eine separate Rücklaufleitung (21) mit einem Vorratsbehälter (18) zur Bevorratung des Druckmittels verbunden ist.Hydraulic camshaft adjuster (1) to Claim 5 , characterized in that the reservoir (16) via a separate return line (21) with a reservoir (18) is connected to the storage of the pressure medium. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern (9, 10) als auch die Verriegelung bzw. Entriegelung der Verriegelungsstifte (13, 14) in der Verriegelungskulisse (12) durch das Zentralventil (22) steuerbar sind.Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that both the pressure medium supply of the working chambers (9, 10) and the locking or unlocking of the locking pins (13, 14) in the locking link (12) by the central valve (22) are controllable. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsstifte (13, 14) durch die Federkraft einer Feder (23) federbelastet sind.Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the locking pins (13, 14) are spring loaded by the spring force of a spring (23). Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskulisse (12) an einem Verriegelungsdeckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) ausgebildet ist, welcher den Stator (2) in axialer Richtung begrenzt.Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the locking link (12) on a locking cover of the hydraulic camshaft adjuster (1) is formed, which limits the stator (2) in the axial direction. Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) bei einem Motorstart aus einer beliebigen Position in eine Mittenverriegelungsposition gedreht wird.Method for controlling a hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the rotor (3) is rotated at an engine start from an arbitrary position to a center locking position.
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