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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Hydraulische Nockenwellenversteller werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, um die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors an 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. Dabei umfasst der Nockenwellenversteller einen Stator und einen relativ zum Stator verdrehbaren Rotor, wobei zwischen dem Stator und dem Rotor ein Hydraulikraum ausgebildet ist, welcher durch einen Flügel des Rotors in zwei Arbeitskammern unterteilt wird. Durch eine entsprechende hydraulische Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern kann die Lage des Rotors relativ zum Stator verändert und somit die Steuerzeiten der Ventile angepasst werden.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Nockenwellenverstellern mit einem Mittenverriegelungskonzept ist pro Arbeitskammer ein Bypasskanal vorgesehen, welcher jeweils durch einen hydraulisch ansteuerbaren Ventilstift gesperrt wird und in der Mittenverriegelungsfunktion diesen Bypasskanal öffnet. Zusätzlich sind die Abstützkammern des hydraulischen Nockenwellenverstellers mit einem Rückschlagventil an dem Flügel des Rotors ausgestattet, um die hydraulische Ratschenfunktion zu gewährleisten, welche den Rotor nach einem Motorstopp des Verbrennungsmotors in die Mittenverriegelungsposition bringen soll. Die hydraulischen Ventilstifte werden bei normalem Verstellbetrieb des Rotors über einen sogenannten C-Kanal mit dem Druck einer Pumpe beaufschlagt. Bei einem Motorstopp wird der C-Kanal über das Zentralventil druckentlastet, wodurch das Öl abfließt und den Ventilstiften ermöglicht, in einer Verrieglungskulisse einzugreifen.
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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.
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Aus der
US 6 408 807 B1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller bekannt, dessen Arbeitskammern über ein Zentralventil mit Öl versorgt werden. Dabei weist der hydraulische Nockenwellenversteller einen Verriegelungsmechanismus auf, über welchen der Rotor in einer definierten Position relativ zu dem Stator fixiert werden kann.
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Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass wertvolle Zeit vergeht, bis das Druckmittel aus dem C-Kanal und der Verriegelungskulisse des hydraulischen Nockenwellenverstellers abgeflossen ist und somit die Verriegelungsstifte in die Funktionsstellung für die Mittenverriegelung gelangt sind. Erst dann kann nach dem Wirkprinzip einer hydraulischen Ratsche der Rotor unter Ausnutzung der Momente des auslaufenden Verbrennungsmotors in die Mittenverriegelungsposition gedreht und dort verriegelt werden. Je weniger Stifte an dem Verriegelungsprozess beteiligt sind, desto schneller sinken die Stifte bei gleicher Durchflusssituation an dem Zentralventil in die Verriegelungskulisse ab.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelung das Verriegelungsverhalten zu verbessern und insbesondere eine schnellere Verriegelung nach einem Abschalten der Ölversorgung für die Arbeitskammern zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Stator und einem relativ zum Stator verdrehbaren Rotor gelöst. Dabei sind zwischen dem Stator und dem Rotor mehrere Hydraulikräume ausgebildet, welche durch radial nach innen ragende Stege des Stators getrennt werden. An dem Rotor sind radial nach außen ragende Flügel ausgebildet, welche die Hydraulikräume in jeweils eine erste Gruppe von Arbeitskammern und eine zweite Gruppe von Arbeitskammern mit entgegengesetzter Wirkrichtung unterteilen. Der hydraulische Nockenwellenversteller weist eine Mittenverriegelungseinrichtung auf, um den Rotor in einer Mittenverriegelungsposition relativ zu dem Stator temporär zu fixieren. Der hydraulische Nockenwellenversteller weist ferner ein Zentralventil auf, um die Arbeitskammern sowie die Mittenverriegelungseinrichtung mit Druckmittel zu versorgen. Dabei sind die Arbeitskammer und ein Ölzuführkanal zur Mittenverriegelungseinrichtung unmittelbar in den Vorratsbehälter für die Ölversorgung des hydraulischen Nockenwellenverstellers entleerbar. Der Ölzufuhrkanal zur Mittenverriegelungseinrichtung wird im Folgenden auch als C-Kanal bezeichnet. Dadurch kann ein schnelleres Abfließen des Druckmittels aus dem Verriegelungsmechanismus der Mittenverriegelungseinrichtung erzielt werden, sodass die Verriegelungsstifte nach Abstellen der Druckversorgung schneller in eine Verriegelungskulisse der Mittenverriegelungseinrichtung eingreifen können. Dadurch kann der Rotor anschließend schneller nach dem Prinzip einer hydraulischen Ratsche in die Mittenverrieglungsposition gedreht und dort verriegelt werden. Somit können die Wechselmomente der Nockenwelle eines auslaufenden Verbrennungsmotors effizient genutzt werden, um den Rotor vor dem Motorstillstand in die Mittenverriegelungsposition zu drehen. Dadurch wird ein darauffolgender Startvorgang des Verbrennungsmotors erleichtert, da der Rotor bereits in der Mittenverriegelungsposition verriegelt ist und nicht mit dem Motorstart erst in diese Position gedreht werden muss.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsstifte der Mittenverriegelungseinrichtung ausschließlich in den Abstützkammern und am Verriegelungsmechanismus angeordnet sind. Dadurch kann die Anzahl der notwendigen Stifte am hydraulischen Nockenwellenversteller reduziert werden, sodass die verbleibenden Verriegelungsstifte bei gleichem Druckmitteldurchfluss schneller in die Verriegelungskulisse eingreifen können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der hydraulische Nockenwellenversteller maximal vier Stifte aufweist. Dadurch kann das Druckmittel schneller aus dem C-Kanal abfließen. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn maximal drei Stifte dynamisch aktiv an einem Verrieglungsprozess sind. Somit kann die Länge des C-Kanals und die Druckmittelmenge im C-Kanal reduziert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ölzufuhrkanal zur Druckmittelversorgung der Verriegelungsstifte möglichst kurz ausgeführt ist. Durch den Wegfall der zusätzlichen Ventilfunktionsstifte kann die Länge des Ölzufuhrkanals verkürzt werde, da weniger Ventilfunktionsstifte mit Druckmittel versorgt werden müssen. Durch einen kurzen Ölzufuhrkanal kann das Druckmittel nach einem Abschalten der Druckmittelversorgung besonders schnell entleert werden, sodass die Verriegelungsstifte schneller in die Verriegelungskulisse der Mittenverriegelungseinrichtung eingreifen können.
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Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Ölzufuhrkanal zur Druckmittelversorgung der Verriegelungsstifte über einen separaten Kanal in den Vorratsbehälter entleerbar ist. Dadurch kann der Gegendruck beim Ablaufen des Druckmittels reduziert werden, wodurch ein schnelleres Entleeren des Ölzufuhrkanals und somit ein schnelleres Verriegeln der Verriegelungsstifte in der Verriegelungskulisse der Mittenverriegelungseinrichtung möglich ist.
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In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Verriegelungskulisse der Mittenverriegelungseinrichtung in einem Verriegelungsdeckel ausgebildet ist, welcher eine axiale Stirnfläche des Stators begrenzt. Dadurch kann eine Verriegelungskulisse in dem Stator entfallen, wodurch die Bearbeitung des Stators einfacher und kostengünstiger wird. Zudem kann die Ölversorgung durch eine Verriegelung im Verriegelungsdeckel einfacher gestaltet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass bei stromlosem Zentralventil das Druckmittel aus den Arbeitskammern und aus dem separaten C-Kanal in den Vorratsbehälter abläuft. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es zu keiner Vermischung mit aus den Arbeitskammern abfließendem Druckmittel kommt und der C-Kanal nicht durch Druckpulsationen mit dem aus den Arbeitskammern abströmenden Druckmittel gefüllt wird. Dadurch kann ein schnelleres und ungestörtes Abfließen des Druckmittels aus dem C-Kanal erfolgen, was die Verriegelung der Verriegelungsstifte beschleunigt.
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In einer weiteren vorteilhaften Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckmittel aus den sich verkleinernden Arbeitskammern in den Vorratsbehälter abfließt und die sich parallel vergrößernden Arbeitskammern mit Druckmittel aus einem Reservoir befüllt werden. Durch ein Reservoir kann sichergestellt werden, dass in der sich vergrößernden Arbeitskammer kein Unterdruck entsteht und Luft in die Arbeitskammer angesaugt wird. Somit wird eine Funktionsstörung durch Luft in den Arbeitskammern verhindert, welche aufgrund ihrer Kompressibilität der Luft ein Verriegeln des Rotors in der Mittenverriegelungsposition erschwert oder unmöglich macht.
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Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ölzufuhrkanäle zu den Arbeitskammern und der C-Kanal zur Ölversorgung der Stifte durch den Rotor verlaufen. Dabei kann eine besonders einfache hydraulische Anbindung der Ölzufuhrkanäle an das Zentralventil realisiert werden. Dadurch wird die Ölzufuhr zu den Arbeitskammern sowie zu den Verriegelungsstiften und Ventilfunktionsstiften erleichtert, sodass in einem Normalbetrieb des Nockenwellenverstellers, wenn eine Druckmittelpumpe den hydraulischen Nockenwellenversteller mit einem unter Druck stehenden Druckmittel versorgt, eine besonders einfache Verstellung des Rotors möglich ist.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 einen Schaltplan für einen erfindungsgemäßen, hydraulischen Nockenwellenversteller, wobei der Nockenwellenversteller in einer Abwicklung dargestellt ist, bei einer Bewegung des Rotors von einer Spätposition in eine Mittenposition;
- 2 den erfindungsgemäßen, hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß 1 bei einer Bewegung des Rotors in bei einer Bewegung von einer Führposition in eine Mittenposition;
- 3 den erfindungsgemäßen, hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß 1 oder 2 im Normalbetrieb;
- 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers bei einer Bewegung von einer Spätposition in eine Mittenposition;
- 5 den hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß 4 bei einer Verstellung von einer Führposition in eine Mittenposition;
- 6 den hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß 4 und 5 im Normalbetrieb;
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers bei einer Bewegung von einer Spätposition in eine Mittenposition; und
- 8 den hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß 7 bei einer Bewegung von einer Frühposition in eine Mittenposition.
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1 zeigt einen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 nach dem Flügelzellenprinzip mit einem Stator 2 und einem relativ zum Stator 2 verdrehbaren Rotor 3 in einer abgewickelten Prinzipskizze. Dabei ist der Rotor 3 drehbar um eine Drehachse im Stator 2 gelagert. Zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2 sind Hydraulikräume 6 ausgebildet, welche durch radial aus einem Grundkörper des Rotors 3 vorstehende Flügel 5 in jeweils eine erste Arbeitskammer 7 und eine zweite Arbeitskammer 8 bzw. eine erste Abstützkammer 2 und eine zweite Abstützkammer 22 unterteilt werden. An dem Rotor 3 sind ferner Hydraulikkanäle ausgebildet, mit denen ein Druckmittelzufluss oder Druckmittelabfluss zu den Arbeitskammern 7, 8 ermöglicht wird, um die Lage des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 zu verändern und somit eine Veränderung der Steuerzeiten der Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors zu bewirken. Als Druckmittel wird vorzugsweise ein Öl genutzt. An dem Stator 2 des Nockenwellenverstellers 1 sind Stege 4 ausgebildet, welche die Hydraulikräume 6 voneinander trennen. Dabei sind an den Flügeln 5 des Rotors 3 federbelastet Verriegelungsstifte 13, 14 einer Mittenverriegelungseinrichtung 9 angeordnet, welche in einer Verriegelungskulisse eines Verriegelungsmechanismus 15 einrasten können. Ferner ist an dem hydraulischen Nockenwellenversteller 1 ein Zentralventil 10 angeordnet, mit welchem die hydraulische Versorgung der Arbeitskammer 7, 8 und der Verriegelungsstifte 13, 14 der Mittenverriegelungseinrichtung gesteuert wird. Das Zentralventil 10 ist über einen ersten Ölzufuhrkanal 17, im Folgenden auch als A-Kanal 17 bezeichnet, mit der Arbeitskammer 7 und der Abstützkammer 21 verbunden. Das Zentralventil 10 ist ferner über einen zweiten Ölzufuhrkanal 18, im Folgenden auch als B-Kanal 18 bezeichnet, mit einer zweiten Arbeitskammer 8 und der Abstützkammer 22 verbunden. Das Zentralventil 10 ist über einen dritten Ölzufuhrkanal 11, im Folgenden auch als C-Kanal 11 bezeichnet, mit den Verriegelungsstiften 13, 14 der Mittenverriegelungseinrichtung 9 sowie mit den Ventilfunktionsstiften 24, 25 in den Flügeln 5 des Rotors 3 verbunden. Dem hydraulischen Nockenwellenversteller 1 ist eine Druckmittelpumpe 20 zugeordnet, welche das Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 12 in die Arbeitskammern 7, 8 und zu den Verriegelungsstiften 13, 14 bzw. zu den Ventilfunktionsstiften 24, 25 fördert. Ferner ist an dem hydraulischen Nockenwellenversteller 1 ein Kanal 16 vorgesehen, welcher das Zentralventil 10 mit dem Vorratsbehälter 12 verbindet und einen Ablauf von Druckmittel aus dem C-Kanal 11 erleichtert.
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In 1 ist eine Verstellung des Rotors 3 aus einer Spätposition in eine Mittenposition bei einem Abschaltvorgang des Verbrennungsmotors dargestellt. Dabei ist die Druckmittelpumpe 20 von dem Zentralventil 10 getrennt, sodass kein weiteres Druckmittel in die Arbeitskammern 7, 8 bzw. Abstützkammern 21, 22 gefördert wird. Der C-Kanal 11 ist über das Zentralventil 10 und den Kanal 16 mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden, sodass das Druckmittel aus dem C-Kanal 11 ungehindert in den Vorratsbehälter abfließen kann. Die Arbeitskammern 7, 8 sowie die Abstützkammern 21, 22 sind ebenfalls drucklos geschaltet, sodass das Druckmittel aus den sich verkleinernden Arbeitskammern 8 abströmen kann und den Arbeitskammern 7 zugeführt wird. Der Verriegelungsstift 14 ist in den Rotor 3 eingefahren, sodass eine hydraulische Verbindung aus der Abstützkammer 22 zum Zentralventil 10 geöffnet ist. Somit kann das Druckmittel aus der Abstützkammer 22 in den Vorratsbehälter 12 ablaufen. Der Verriegelungsstift 13 sperrt eine hydraulische Verbindung in Richtung der Abstützkammer 21, sodass das in der sich vergrößernden Abstützkammer 21 befindliche Druckmittel nicht abfließen kann. Durch die Wechselmomente der Nockenwellen wird der Rotor 3 in Richtung der Mittenverriegelungsposition gedreht, sodass der Verriegelungsstift 14 bei Erreichen der Mittenverriegelungsposition in der Verriegelungskulisse 15 verriegelt.
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In 2 ist eine Verstellung des Rotors 3 aus einer Frühposition in eine Mittenposition bei einem Abschaltvorgang des Verbrennungsmotors dargestellt. Dabei ist die Druckmittelpumpe 20 von dem Zentralventil 10 getrennt, sodass kein weiteres Druckmittel in die Arbeitskammern 7, 8 bzw. Abstützkammern 21, 22 gefördert wird. Der C-Kanal 11 ist über das Zentralventil 10 und den Kanal 16 mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden, sodass das Druckmittel aus dem C-Kanal 11 ungehindert in den Vorratsbehälter 12 abfließen kann. Die Arbeitskammern 7, 8 sowie die Abstützkammern 21, 22 sind ebenfalls drucklos geschaltet, sodass das Druckmittel aus den sich verkleinernden Arbeitskammern 7 abströmen kann und den Arbeitskammern 8 zugeführt wird. Der Verriegelungsstift 13 ist in den Rotor 3 eingefahren, sodass eine hydraulische Verbindung aus der Abstützkammer 21 zum Zentralventil 10 geöffnet ist. Somit kann das Druckmittel aus der Abstützkammer 21 in den Vorratsbehälter 12 ablaufen. Der Verriegelungsstift 14 sperrt eine hydraulische Verbindung in Richtung der Abstützkammer 22, sodass das in der sich vergrößernden Abstützkammer 22 befindliche Druckmittel nicht abfließen kann. Durch die Wechselmomente der Nockenwellen wird der Rotor 3 in Richtung der Mittenverriegelungsposition gedreht, sodass der Verriegelungsstift 13 bei Erreichen der Mittenverriegelungsposition in der Verriegelungskulisse 15 verriegelt.
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In 3 ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einem Normalbetrieb dargestellt. Dabei wird der Rotor 3 in Richtung spät verstellt. Dazu ist das Zentralventil 10 so geschaltet, dass die Druckmittelpumpe 20 das Druckmittel durch den B-Kanal 18 in die Arbeitskammern 8 sowie die Abstützkammer 22 fördert. Dabei sind die Verriegelungsstifte 13, 14 durch den hydraulischen Druck des Druckmittels im C-Kanal 11 gegen die Federkraft der Federn 19 in den Rotor 3 gedrückt, sodass das Druckmittel die Verriegelungsstifte 13, 14 durchströmen kann. Dadurch vergrößern sich die Arbeitskammern 8 sowie die Abstützkammer 22, wodurch der Rotor 3 in Richtung spät verdreht wird. Parallel verkleinern sich die Arbeitskammern 7 sowie die Abstützkammer 21, wobei die Arbeitskammern 7 sowie die Abstützkammer 21 über den A-Kanal mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden sind, sodass das Druckmittel aus den Arbeitskammern 7 und der Abstützkammer 21 abfließen kann.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Bei im Wesentlichem gleichen Aufbau wie zu 1 ausgeführt, sind in diesem Ausführungsbeispiel jedoch die Ölzufuhrkanäle 11, 17, 18 im Zentralventil 10 zusammengeführt und es existiert kein zusätzlicher Kanal 16, welcher den C-Kanal 11 separat mit dem Vorratsbehälter 12 verbindet. Somit erfolgt die Abfuhr des Druckmittels aus dem Zentralventil für den A-Kanal 17, den B-Kanal 18 und den C-Kanal 11 über eine gemeinsame Ablaufleitung 23 in Richtung Vorratsbehälter 12.
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In 4 ist eine Verstellung des Rotors 3 aus einer Spätposition in eine Mittenposition bei einem Abschaltvorgang des Verbrennungsmotors dargestellt. Dabei ist die Druckmittelpumpe 20 von dem Zentralventil 10 getrennt, sodass kein weiteres Druckmittel in die Arbeitskammern 7, 8 bzw. Abstützkammern 21, 22 gefördert wird. Der C-Kanal 11 ist über das Zentralventil 10 und die Ablaufleitung 23 mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden, sodass das Druckmittel aus dem C-Kanal 11 ungehindert in den Vorratsbehälter 12 abfließen kann. Die Arbeitskammern 7, 8 sowie die Abstützkammern 21, 22 sind ebenfalls drucklos geschaltet, sodass das Druckmittel aus den sich verkleinernden Arbeitskammern 8 abströmen kann und den Arbeitskammern 7 zugeführt wird. Der Verriegelungsstift 14 ist in den Rotor 3 eingefahren, sodass eine hydraulische Verbindung aus der Abstützkammer 22 zum Zentralventil 10 geöffnet ist. Somit kann das Druckmittel aus der Abstützkammer 22 in den Vorratsbehälter 12 ablaufen. Der Verriegelungsstift 13 sperrt eine hydraulische Verbindung in Richtung der Abstützkammer 21, sodass das in der sich vergrößernden Abstützkammer 21 befindliche Druckmittel nicht abfließen kann. Durch die Wechselmomente der Nockenwellen wird der Rotor 3 in Richtung der Mittenverriegelungsposition gedreht, sodass der Verriegelungsstift 14 bei Erreichen der Mittenverriegelungsposition in der Verriegelungskulisse 15 verriegelt.
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In 5 ist eine Verstellung des Rotors 3 aus einer Frühposition in eine Mittenposition bei einem Abschaltvorgang des Verbrennungsmotors dargestellt. Dabei ist die Druckmittelpumpe 20 von dem Zentralventil 10 getrennt, sodass kein weiteres Druckmittel in die Arbeitskammern 7, 8 bzw. Abstützkammern 21, 22 gefördert wird. Der C-Kanal 11 ist über das Zentralventil 10 und die Ablaufleitung 23 mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden, sodass das Druckmittel aus dem C-Kanal 11 ungehindert in den Vorratsbehälter 12 abfließen kann. Die Arbeitskammern 7, 8 sowie die Abstützkammern 21, 22 sind ebenfalls drucklos geschaltet, sodass das Druckmittel aus den sich verkleinernden Arbeitskammern 7 abströmen kann und den Arbeitskammern 8 zugeführt wird. Der Verriegelungsstift 13 ist in den Rotor 3 eingefahren, sodass eine hydraulische Verbindung aus der Abstützkammer 21 zum Zentralventil 10 geöffnet ist. Somit kann das Druckmittel aus der Abstützkammer 21 in den Vorratsbehälter 12 ablaufen. Der Verriegelungsstift 14 sperrt eine hydraulische Verbindung in Richtung der Abstützkammer 22, sodass das in der sich vergrößernden Abstützkammer 22 befindliche Druckmittel nicht abfließen kann. Durch die Wechselmomente der Nockenwellen wird der Rotor 3 in Richtung der Mittenverriegelungsposition gedreht, sodass der Verriegelungsstift 13 bei Erreichen der Mittenverriegelungsposition in der Verriegelungskulisse 15 verriegelt.
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In 6 ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 bei einem Normalbetrieb des Verbrennungsmotors dargestellt. Dabei wird der Rotor 3 in Richtung spät verstellt, um die Öffnungszeiten der Gaswechselventile an die Drehzahl und/oder Lastanforderung des Verbrennungsmotors anzupassen. Dazu ist das Zentralventil 10 so geschaltet, dass die Druckmittelpumpe 20 das Druckmittel durch den B-Kanal 18 in die Arbeitskammern 8 sowie die Abstützkammer 22 fördert. Dabei sind die Verriegelungsstifte 13, 14 durch den hydraulischen Druck des Druckmittels im C-Kanal 11 gegen die Federkraft der Federn 19 in den Rotor 3 gedrückt, sodass das Druckmittel die Verriegelungsstifte 13, 14 durchströmen kann. Dadurch vergrößern sich die Arbeitskammern 8 sowie die Abstützkammer 22, wodurch der Rotor 3 in Richtung spät verdreht wird. Parallel verkleinern sich die Arbeitskammern 7 sowie die Abstützkammer 21, wobei die Arbeitskammern 7 sowie die Abstützkammer 21 über den A-Kanal mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden sind, sodass das Druckmittel aus den Arbeitskammern 7 und der Abstützkammer 21 abfließen kann.
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In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 bei einer Verstellbewegung von einer Spätposition in eine Mittenposition dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu 1 ausgeführt, können bei diesem Ausführungsbeispiel die Ventilfunktionsstifte 24, 25 entfallen. Dafür sind zusätzliche Rückschlagventile 26, 27 in den Verriegelungsstiften 13, 14 der Mittenverriegelungseinrichtung 9 vorgesehen. Durch den Entfall der zusätzlichen Ventilfunktionsstifte 24, 25 kann der C-Kanal 11 nochmals kürzer ausgeführt werden, sodass das Druckmittel schneller aus dem C-Kanal 11 ablaufen kann. Dadurch ist nur noch ein Stift 13, 14 während der Verriegelung hydraulisch aktiv. Dabei findet ein hydraulischer Ausgleich zwischen der Arbeitskammer 8, aus welcher das Druckmittel ausgeschoben wird und der Arbeitskammer 7, welche während der Verstellbewegung gefüllt wird, über das Rückschlagventil 26 im ersten Verriegelungsstift 13 statt.
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In 8 ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 aus 7 bei einer Verstellbewegung in umgekehrter Richtung, also von einer Frühposition in eine Mittenposition dargestellt. Dabei findet ein hydraulischer Ausgleich zwischen der Arbeitskammer 7, aus welcher das Druckmittel ausgeschoben wird und der Arbeitskammer 8, welche während der Verstellbewegung gefüllt wird, über das Rückschlagventil 27 im zweiten Verriegelungsstift 14 statt.
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Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelung das Verriegelungsverhalten verbessert wird und insbesondere eine schnellerer Ablauf des Druckmittels aus dem C-Kanal und eine damit verbundene schnellere Verriegelung nach einem Abschalten der Ölversorgung für die Arbeitskammern ermöglicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulischer Nockenwellenversteller
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Steg
- 5
- Flügel
- 6
- Hydraulikraum
- 7
- erste Arbeitskammer
- 8
- zweite Arbeitskammer
- 9
- Mittenverriegelungseinrichtung
- 10
- Zentralventil
- 11
- Ölzufuhrkanal / C-Kanal
- 12
- Vorratsbehälter
- 13
- Verriegelungsstift
- 14
- Verriegelungsstift
- 15
- Verriegelungsmechanismus
- 16
- Kanal
- 17
- Ölzufuhrkanal
- 18
- Ölzufuhrkanal
- 19
- Feder
- 20
- Druckmittelpumpe
- 21
- Abstützkammer
- 22
- Abstützkammer
- 23
- Ablaufleitung
- 24
- Ventilfunktionsstift
- 25
- Ventilfunktionsstift
- 26
- Rückschlagventil
- 27
- Rückschlagventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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