DE102018104401B3 - Hydraulischer Nockenwellenversteller und Verfahren zu dessen Verriegelung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller (1) zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, mit einem Stator (2) und einem relativ zum Stator (2) verdrehbaren Rotor (3), wobei an dem Stator (2) radial nach innen ragende Stege (4) ausgebildet sind und wobei an dem Rotor (3) radial nach außen ragende Flügel (5) ausgebildet sind. Zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) sind mehrere hydraulische Arbeitsräume (6) ausgebildet, welche jeweils durch einen Flügel (5) des Rotors (3) in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt werden. Dabei sind in den Rotor (3) zwei Verriegelungselemente (11, 12) zur temporären, reversibel lösbaren Fixierung des Rotors (3) relativ zum Stator (2) in einer Mittenposition eingesetzt. Es ist vorgesehen, dass das erste Verriegelungselement (11) und das zweite Verriegelungselement (12) in einer gemeinsamen Verriegelungskulisse (10) verriegelbar sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verriegelung des Rotors (3) bei einem solchen hydraulischen Nockenwellenversteller (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller sowie ein Verfahren zur Verriegelung eines Rotors eines hydraulischen Nockenwellenverstellers gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
  • Hydraulische Nockenwellenversteller werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, um die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile an einen entsprechenden Lastzustand des Verbrennungsmotors anzupassen und somit dessen Effizienz 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 Arbeitsraum 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. Dabei ist der Rotor in der Regel zwischen einer Spätposition und einer Frühposition verstellbar, welche durch entsprechende Anschläge am Stator definiert werden. Ferner sind hydraulische Nockenwellenversteller bekannt, bei denen der Rotor mechanisch in einer Mittenposition zwischen den beiden Anschlägen verriegelt werden kann. Dabei sind hydraulische Nockenwellenversteller bekannt, bei denen eine solche Mittenverriegelung durch zwei Verriegelungsstifte realisiert ist, welche in zwei Verriegelungskulissen eingreifen können. Nachteilig an einer derartigen Lösung ist jedoch, dass sowohl zwei Verriegelungskulissen wie auch zwei hydraulische Versorgungskanäle am Rotor ausgebildet werden müssen, um die jeweilige Verriegelungskulisse zum hydraulischen Entriegeln mit Druckmittel zu beaufschlagen, was zu einem hohen Fertigungsaufwand und entsprechend hohen Fertigungskosten führt.
  • Aus der US 2005 / 0 016 481 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller bekannt, bei dem zwei Verriegelungselemente in eine gemeinsame Verriegelungskulisse eingreifen können. Dabei sind an dem Stator des hydraulischen Nockenwellenverstellers zwei federbelastete Verriegelungselemente vorgesehen, welche in eine an einer radial äußeren Oberfläche des Rotors ausgebildeten Verriegelungskulisse eingreifen und somit den Rotor relativ zum Stator arretieren können.
  • Aus der DE 102 17 062 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Verriegelungsmechanismus bekannt, wobei das Verriegelungselement als gestufter Verriegelungsstift ausgeführt ist, welcher in einer Verriegelungskulisse einrasten kann. Dabei ist der Verriegelungsstift im Rotor angeordnet und kann in axialer Richtung in eine an einem Deckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers vorgesehene Verriegelungskulisse einrasten.
  • Die US 2010/ 0 175 650 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einer Verriegelungskulisse im Abtriebselement, in die zwei plattenförmig ausgebildete Verriegelungselemente eingreifen.
  • Die US 2009 / 0 250 028 A1 zeigt mit 9A einen Nockenwellenversteller mit einer gestuften Verriegelungskulisse in einem Verriegelungsdeckel, in die ein gestufter Verriegelungspin eingreift.
  • Die DE 10 2013 224 862 A1 zeigt eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Stator, und einem gegenüber dem Stator drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor, und einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator mit einer statorfesten Verriegelungskulisse und wenigstens einem in der Verriegelungskulisse verriegelbaren rotorfesten Verriegelungsstift, wobei die Verriegelungskulisse in einem statorfesten, an dem Rotor seitlich anliegenden, wenigstens zweiteiligen Deckel angeordnet ist, und die beiden Teile des Deckels in unterschiedlichen Drehwinkeln zueinander befestigbar sind, wobei die Verriegelungskulisse durch wenigstens eine in einem ersten Teil des Deckels vorgesehene Ausnehmung gebildet ist, und an einem zweiten Teil des Deckels ein in die Ausnehmung eingreifender Vorsprung vorgesehen ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller mit zwei Verriegelungselementen die Komplexität und somit die Fertigungskosten zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors, mit einem Stator und einem relativ zum Stator verdrehbaren Rotor gelöst, wobei an dem Stator radial nach innen ragende Stege ausgebildet sind und wobei an dem Rotor radial nach außen ragende Flügel ausgebildet sind. Zwischen dem Stator und dem Rotor sind mehrere hydraulische Arbeitsräume ausgebildet, welche jeweils durch einen Flügel des Rotors in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt werden. Dabei sind in den Rotor zwei Verriegelungselemente zur Verriegelung des Rotors relativ zum Stator in einer Mittenposition eingesetzt. Es ist vorgesehen, dass das erste Verriegelungselement und das zweite Verriegelungselement in einer gemeinsamen Verriegelungskulisse verriegelbar sind. Durch die vorgeschlagene Lösung wird gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung eine Verriegelungskulisse eingespart, wodurch zur Herstellung der Verriegelungskulisse einfachere Werkzeuge eingesetzt werden können. Zudem muss weniger Material abgetragen werden, wodurch sich der Werkstoffverschleiß reduziert und die Bearbeitungszeit verkürzt. Somit werden die Fertigungskosten für die Verriegelungskulisse reduziert. Ferner kann auch am Rotor eine Druckmittelversorgung für eine Verriegelungskulisse, im Folgenden auch als C-Kanal bezeichnet, entfallen, wodurch sich ebenfalls die Fertigungs- und Werkzeugkosten für den Rotor reduzieren.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungskulisse als gestufte Verriegelungskulisse ausgeführt ist, wobei die Verriegelungskulisse mindestens einen Grund, eine mittlere Stufe und ein Plateau aufweist, wobei die mittlere Stufe zwischen dem Grund und dem Plateau angeordnet oder ausgebildet ist. Dabei können trotz einer gemeinsamen Verriegelungskulisse dieselbe Stufenanzahl für die Verriegelung wie bei einem Nockenwellenversteller mit zwei Verriegelungskulissen dargestellt werden. Erfindungsgemäß wird die Mehrfachverwendung der Verriegelungsstufen in der Verriegelungskulisse dabei so umgesetzt, dass die beiden Verriegelungselemente im Rotor sehr nah zueinander angeordnet werden, sodass ein Verriegelungselement bei einer Verstellung die Verriegelungsstufen und Anschläge des jeweils anderen Verriegelungselements in der Verriegelungskulisse mit nutzen kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist vorgesehen, dass sowohl das erste Verriegelungselement als auch das zweite Verriegelungselement am Grund der Verriegelungskulisse anliegen, wenn der Rotor in einer Mittenposition verriegelt ist. Hierdurch ist eine stabile und funktionssichere Verriegelung des Rotors in der Mittenposition möglich, da sich die Verriegelungselemente nur dann von dem Grund abheben, wenn die Verriegelungskulisse über eine entsprechende hydraulische Ansteuerung mit Druck beaufschlagt wird. Die Ansteuerung erfolgt dabei vorzugsweise über eine Druckmittelpumpe und ein Zentralventil des hydraulischen Nockenwellenverstellers sowie einen C-Kanal, welcher das Zentralventil mit der Verriegelungskulisse verbindet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der mittleren Stufe eine erste Anschlagfläche für die Verriegelungselemente in Richtung „früh“ und eine zweite Anschlagfläche in Richtung „spät“ ausgebildet sind. Dabei ist die mittlere Stufe breiter als der Grund der Verriegelungskulisse ausgeführt. Hierdurch lässt sich fertigungstechnisch einfach und kostengünstig eine Treppenform realisieren, an welcher die Verriegelungselemente bei einer Drehung in die Mittenposition in absteigender Richtung anliegen können, bis die Verriegelungselemente den Grund der Verriegelungskulisse erreicht haben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungskulisse in einem Verriegelungsdeckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers ausgebildet oder angeordnet ist, welcher den Stator und den Rotor in axialer Richtung begrenzt. Eine Verriegelungskulisse in einem Deckel lässt sich im Vergleich zu einer Verriegelungskulisse im Stator oder Rotor fertigungstechnisch einfach und kostengünstig darstellen. Dies kann insbesondere mittels eines Umformprozesses oder eines spanenden Prozesses, insbesondere eines Fräsprozesses, erfolgen. Alternativ ist es möglich, die Verriegelungskulisse mittels Einlegeteilen auszubilden, welche in eine Nut des Verriegelungsdeckels eingesetzt, insbesondere eingepresst, werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungselemente als gestufte Verriegelungselemente, insbesondere als gestufte Verriegelungsstifte, ausgebildet sind. Durch gestufte Verriegelungselemente können sowohl zusätzliche Stufen wie auch zusätzliche Funktionen realisiert werden. Dabei können die Verriegelungsstifte jeweils in zwei verschiedenen Stufen mit der Verriegelungskulisse in Wirkverbindung treten, nämlich einmal bei einer Anlage der Stirnfläche des Verriegelungselements und einmal durch das Aufliegen des Verriegelungsstiftes an der Stufe.
  • Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das gestufte Verriegelungselement einen zylindrischen Grundkörper mit einem Durchmesser D1 und einen vorzugsweise koaxial zum zylindrischen Grundkörper ausgebildeten Vorsprung mit einem Durchmesser D2 aufweist, wobei der Durchmesser D1 des zylindrischen Grundkörpers größer ist als der Durchmesser D2 des Vorsprungs. Solche Verriegelungsstifte lassen sich einfach und kostengünstig als Drehteile oder in einer Kombination eines Tiefziehprozesses und einem nachgeschalteten Drehprozesses herstellen. Alternativ zu einem zylindrischen Stift kann das gestufte Verriegelungselement auch in anderen Formen, beispielsweise als rechteckige Platten, ausgeführt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist vorgesehen, dass an den gestuften Verriegelungselementen am Übergang vom zylindrischen Grundkörper zum Vorsprung eine umlaufende Auflagefläche ausgebildet ist. Durch einen umlaufenden Vorsprung kann auf einfache Art und Weise eine zusätzliche Verriegelungsstufe ausgebildet werden, wodurch sich mit der beschriebenen Verriegelungskulisse fünf anstelle von nur drei Verriegelungsstufen ausbilden lassen. Dabei kann das gestufte Verriegelungselement mit dem Vorsprung auf dem Plateau aufliegen (1. Stufe), mit dem umlaufenden Vorsprung auf dem Plateau aufliegen (2. Stufe), mit dem Vorsprung auf der mittleren Stufe aufliegen (3. Stufe), mit dem umlaufenden Vorsprung auf der mittleren Stufe aufliegen (4. Stufe) oder mit dem Vorsprung auf dem Grund aufliegen (5. Stufe). Dadurch können kleinere Drehungen mit geringeren Kräften und/oder geringeren Drehmomenten genutzt werden, um den Rotor stufenweise in die Mittenposition zu drehen.
  • Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Höhe der mittleren Stufe der Verriegelungskulisse und/oder die Höhe des Grundes größer als die Höhe des Vorsprungs am gestuften Verriegelungselement ist/sind. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer Auflage des gestuften Verriegelungselements auf dem umlaufenden Vorsprung hinreichend Platz vorhanden ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verriegelung eines Rotors eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers vorgeschlagen, wobei die Verriegelungselemente bei einer Drehung des Rotors aus einer Verstellposition in die Mittenposition sukzessiv in die Verriegelungskulisse eindringen, wodurch eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenposition möglich und eine Verdrehung des Rotors entgegen der Drehung in die Mittenposition gesperrt ist. Dabei lässt sich mit zwei Verriegelungselementen und nur einer gemeinsamen Verriegelungskulisse für die beiden Verriegelungselemente ein Verriegelungsprozess darstellen, welcher die Vorteile des bekannten Verriegelungsprozesses mit zwei Verriegelungskulissen bei geringeren Fertigungskosten ermöglicht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren (Fig.) erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
    • 1 einen erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller in einer Schnittdarstellung;
    • 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Verriegelungskulisse eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers, wobei eine sukzessive Verdrehung in die Mittenposition dargestellt ist; und
    • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Verriegelungskulisse eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers, bei der eine sukzessive Drehung des Rotors aus einer Verstellposition in die Mittenposition dargestellt ist.
  • 1 zeigt einen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 nach dem Flügelzellenprinzip mit einem Stator 2 und einem relativ zum Stator 2 verdrehbaren Rotor 3. Dabei ist der Rotor 3 drehbar um eine Drehachse im Stator 2 gelagert. Der Stator 2 weist mehrere Stege 4 auf, welche in radialer Richtung von einem zylindrischen Grundkörper in Richtung einer Mittelachse des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 verlaufen. Zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2 sind Arbeitsräume 6 ausgebildet, welche durch radial aus einem Grundkörper des Rotors 3 vorstehende Flügel 5 in jeweils eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt werden. An dem Stator 2 ist eine Antriebsverzahnung 9 ausgebildet, mit welcher der Stator 2 über ein Antriebsmittel, insbesondere eine Steuerkette oder einen Zahnriemen, von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben wird. Der Stator 2 ist an seinen axialen Endflächen jeweils durch einen Deckel verschlossen. Dabei ist in einem der Deckel eine Verriegelungskulisse 10 ausgebildet oder angeordnet. Der Deckel mit der Verriegelungskulisse 10 wird nachfolgend auch als Verriegelungsdeckel 13 bezeichnet. Der Verriegelungsdeckel 13 kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgeführt sein. Dem gegenüber sind in 2 und 3 jeweils zweiteilige Ausführungen des Verriegelungsdeckels 13, 28, 29 dargestellt. Alternativ kann die Verriegelungskulisse 10 auch in axialer Richtung zwischen einem Deckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 und dem Stator 2 angeordnet sein. In dem Rotor 3 sind zwei Verriegelungselemente 11, 12 angeordnet, welche über Federn jeweils in einer Ausnehmung des Rotors 3 gelagert sind. Ferner sind an dem Rotor Ölversorgungskanäle ausgebildet, mit welchen die Arbeitskammern und/oder die Verriegelungskulisse 10 mit einem Druckmittel, insbesondere mit einem Öl, hydraulisch angesteuert werden können. Der Rotor 3 weist eine zentrische Öffnung auf, in welche ein aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestelltes Zentralventil eingesetzt werden kann, um die Druckmittelversorgung der Arbeitskammern und/oder des Verriegelungsmechanismus 10, 11, 12 anzusteuern.
  • In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Verriegelungsprozess eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 mit zwei Verriegelungselementen im Rotor 3 und einer gemeinsamen Verriegelungskulisse 10 für die beiden Verriegelungselemente 11, 12 dargestellt. Die dargestellte Verriegelungskulisse 10 umfasst einen ersten Verriegelungsdeckel 28 und einen zweiten Verriegelungsdeckel 29. In der dargestellten Ausgangslage ist der Rotor 3 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in Richtung „spät“ verstellt. Soll der Rotor 3 aus dieser Verstellposition nun in die Mittenposition gedreht und dort verriegelt werden, erfolgt ein sukzessiver Verriegelungsprozess. In der Ausgangssituation I ist der Rotor 3 soweit aus der Mittenposition in Richtung „spät“ verdreht, dass sowohl das erste Verriegelungselement 11 als auch das zweite Verriegelungselement 12 auf dem Plateau 19 der Verriegelungskulisse 10 anliegen. Wird die Mittenverriegelungsfunktion des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 aktiviert, so wird der Rotor 3 durch die Wechselmomente mit der Nockenwelle in Richtung der Mittenposition gedreht. Dabei sinkt das erste Verriegelungselement 11 in einem Verstellungsschritt II in die Verriegelungskulisse 10 ein und liegt auf einem Absatz der mittleren Stufe 20 an. Durch den Anschlag 25 in Richtung „spät“ wird ein Zurückdrehen entgegen der gewünschten Verstellrichtung durch den ersten Verriegelungsstift 11 gesperrt. Wird der Rotor 3 durch die Wechselmomente der Nockenwelle weiter in Richtung der Mittenposition gedreht, so sinkt das erste Verriegelungselement 11 in einem Verstellungsschritt III bis auf den Grund 21 der Verriegelungskulisse 10, während das zweite Verriegelungselement 12 weiterhin auf dem Plateau 19 der Verriegelungskulisse 10 aufliegt. Dabei wird eine Verdrehung entgegen der gewünschten Verstellrichtung in Richtung Mittenposition dadurch gesperrt, dass das erste Verriegelungselement 11 an einer Anschlagfläche 23 anliegt, welche den Grund 21 in seitlicher Richtung begrenzt. In einem weiteren Verstellungsschritt IV sinkt das zweite Verriegelungselement 12 auf die mittlere Stufe 20 der Verriegelungskulisse 10 ab, während das erste Verriegelungselement 11 in eine mittlere Position am Grund 21 der Verriegelungskulisse 10 gedreht wird. Die Sperrwirkung entgegen der gewünschten Verstellrichtung ergibt sich in diesem Verstellungsschritt IV durch das Anliegen des zweiten Verriegelungselements 12 an dem Anschlag 25 auf der mittleren Stufe 20 der Verriegelungskulisse 10. In einem abschließenden Verstellungsschritt V sinkt auch das zweite Verriegelungselement 12 auf den Grund 21 der Verriegelungskulisse 10 ab. Dabei wird der Rotor 3 in dieser Position verriegelt, da durch das Anliegen des ersten Verriegelungselements 11 an der Anschlagfläche 22 und durch das Anliegen des zweiten Verriegelungselements 12 an der Anschlagfläche 23 sowohl eine Drehung in Richtung „früh“ als auch eine Drehung in Richtung „spät“ gesperrt ist. Um den Rotor 3 zu entriegeln, kann die Verriegelungskulisse 10, insbesondere der Grund 21 der Verriegelungskulisse 10, hydraulisch mit Druck beaufschlagt werden, wodurch die Verriegelungselemente 11, 12 gegen die Kraft der Federn in den Rotor 3 eingeschoben werden und somit eine Verdrehung des Rotors 3 freigeben. Analog erfolgt eine Verstellung des Rotors aus einer Frühposition in die Mittenposition, wobei bei einer solchen Verstellung das zweite Verriegelungselement 12 vor dem ersten Verriegelungselement 11 in die Verriegelungskulisse 10 eintaucht bzw. zuerst den Grund 21 der Verriegelungskulisse 10 erreicht.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verriegelungsprozess eines Rotors 3 bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 dargestellt. Die Verriegelungskulisse 10 ist zweiteilig mit einem ersten Verriegelungsdeckel 28 und einem zweiten Verriegelungsdeckel 29 ausgeführt, kann jedoch auch einteilig ausgeführt sein oder mehr als zwei Bauteile umfassen. In einer Ausganglage VI ist der Rotor 3 in Richtung „spät“ verstellt. Die Ausganglage in 3 entspricht im Wesentlichen dem Verstellungsschritt III in 2. Prinzipiell ist es auch bei dieser Ausführungsform möglich, dass der Rotor 3 so weit in Richtung „spät“ verstellt ist, dass beide Verriegelungselemente 11, 12 auf dem Plateau 19 der Verriegelungskulisse 10 aufliegen. Die Verriegelungselemente 11, 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel als gestufte Verriegelungsstifte 14 ausgeführt, wobei die gestuften Verriegelungsstifte 14 einen zylindrischen Grundkörper 15, 17 mit einem ersten Durchmesser D1 sowie einen jeweils koaxial zum zylindrischen Grundkörper 15, 17 ausgebildeten Vorsprung 16, 18 aufweisen, welcher jeweils einen Durchmesser D2 aufweist. Dabei ist der Durchmesser D1 des zylindrischen Grundkörpers 15, 17 größer als der Durchmesser des jeweiligen Vorsprungs 16, 18, sodass sich im Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Grundkörper 15, 17 und dem Vorsprung 16, 18 eine umlaufende Auflagefläche 26, 27 ergibt. In der Ausgangslage VI liegt der Vorsprung 16 des ersten Verriegelungselements 11 auf dem Grund 21 der Verriegelungskulisse 10 auf, während der Vorsprung 18 des zweiten Verriegelungselements 12 auf dem Plateau 19 aufliegt. In der gezeigten Ausgangslage ist der Rotor 3 frei in beide Verstellungsrichtungen drehbar, d.h. eine Verdrehung wird in dieser Stellung nicht gesperrt oder gehemmt. Durch eine Drehung in Richtung der Mittenposition sinkt der Vorsprung 18 des zweiten Verriegelungselements 12 in einem Verstellungsschritt VII in die Verriegelungskulisse 10 ein, sodass das zweite Verriegelungselement 12 mit seiner umlaufenden Auflagefläche 27 auf dem Plateau aufliegt. Durch das Anliegen des Vorsprungs 18 an dem Anschlag 25 an der mittleren Stufe 20 ist eine Drehung entgegen der gewünschten Verstellung in Richtung der Mittenposition gesperrt. In dem Verstellungsschritt VIII sinkt das zweite Verriegelungselement 12 weiter in die Verriegelungskulisse 10 ein, sodass der Vorsprung 18 auf der mittleren Stufe 20 aufliegt, während das erste Verriegelungselement 11 am Grund 21 der Verriegelungskulisse 10 in Richtung der Anschlagfläche 22 verschoben wird. In einem weiteren Verstellungsschritt IX liegt die umlaufende Auflagefläche 27 des zweiten Verriegelungselements 12 auf der mittleren Stufe 20 auf, während der Vorsprung 18 in Richtung des Grundes 21 über die mittlere Stufe 20 vorsteht. In einem abschließenden Verstellungsschritt X liegen beide Vorsprünge 16, 18 auf dem Grund 21 der Verriegelungskulisse 10 auf, wobei eine Verdrehung des Rotors durch die Anschläge 22 und 23 gesperrt ist. Somit ist der Rotor 3 in der Mittenposition verriegelt und gegen eine unerwünschte Verdrehung gesichert.
  • Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 eine Verriegelung der beiden Verriegelungselemente 11, 12 in einer gemeinsamen Verriegelungskulisse 10 möglich ist. Somit können die Fertigungskosten für den Verriegelungsdeckel 13 sowie für den Rotor 3 gesenkt werden, da auch nur ein C-Kanal zur Druckmittelversorgung der Verriegelungskulisse 10 notwendig ist und somit ein C-Kanal am Rotor 3 eingespart werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    hydraulischer Nockenwellenversteller
    2
    Stator
    3
    Rotor
    4
    Steg
    5
    Flügel
    6
    Arbeitsraum
    7
    --
    8
    --
    9
    Antriebsverzahnung
    10
    Verriegelungskulisse
    11
    erstes Verriegelungselement
    12
    zweites Verriegelungselement
    13
    Verriegelungsdeckel
    14
    gestuftes Verriegelungselement
    15
    Grundkörper (des ersten Verriegelungselements)
    16
    Vorsprung (des ersten Verriegelungselements)
    17
    Grundkörper (des zweiten Verriegelungselements)
    18
    Vorsprung (des zweiten Verriegelungselements)
    19
    Plateau der Verriegelungskulisse
    20
    mittlere Stufe der Verriegelungskulisse
    21
    Grund der Verriegelungskulisse
    22
    Anschlagfläche (in Richtung „früh“)
    23
    Anschlagfläche (in Richtung „spät“)
    24
    Anschlagfläche (in Richtung „früh“)
    25
    Anschlagfläche (in Richtung „spät“)
    26
    Auflagefläche (am ersten Verriegelungselement)
    27
    Auflagefläche (am zweiten Verriegelungselement)
    28
    erster Verriegelungsdeckel
    29
    zweiter Verriegelungsdeckel
    D1
    Durchmesser des zylindrischen Grundkörpers
    D2
    Durchmesser des Vorsprungs
    H
    Höhe des Vorsprungs
    T1
    Höhe der mittleren Stufe
    T2
    Höhe des Grundes

Claims (9)

  1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors, mit - einem Stator (2) und einem relativ zum Stator (2) verdrehbaren Rotor (3), wobei, - an dem Stator (2) radial nach innen ragende Stege (4) ausgebildet sind, wobei, - an dem Rotor (3) radial nach außen ragende Flügel (5) ausgebildet sind, wobei, - zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) mehrere hydraulische Arbeitsräume (6) ausgebildet sind, welche jeweils durch einen Flügel (5) des Rotors (3) in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt werden, und wobei - in den Rotor (3) zwei Verriegelungselemente (11, 12) zur Verriegelung des Rotors (3) relativ zum Stator (2) in einer Mittenposition eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, - dass das erste Verriegelungselement (11) und das zweite Verriegelungselement (12) in einer gemeinsamen Verriegelungskulisse (10) verriegelbar sind, wobei - das erste Verriegelungselement (11) oder das zweite Verriegelungselement (12) je nach Verstellrichtung des Rotors (3) die Anschlagflächen (22, 23, 24, 25) gemeinsam nutzen.
  2. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verriegelungskulisse (10) als gestufte Verriegelungskulisse ausgeführt ist, wobei die Verriegelungskulisse (10) mindestens einen Grund (21), eine mittlere Stufe (20) und ein Plateau (19) aufweist, wobei - die mittlere Stufe (20) zwischen dem Grund (21) und dem Plateau (19) ausgebildet ist.
  3. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - sowohl das erste Verriegelungselement (11) als auch das zweite Verriegelungselement (12) am Grund (21) der Verriegelungskulisse (10) anliegen, wenn der Rotor (3) in einer Mittenposition verriegelt ist.
  4. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - an der mittleren Stufe (20) eine Anschlagfläche (24) in Richtung „früh“ und eine Anschlagfläche (25) in Richtung „spät“ ausgebildet ist.
  5. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verriegelungskulisse (10) in einem Verriegelungsdeckel (13) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) ausgebildet ist, welcher den Stator (2) und den Rotor (3) in axialer Richtung begrenzt.
  6. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verriegelungselemente (11, 12) als gestufte Verriegelungselemente (14) ausgebildet sind.
  7. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - das gestufte Verriegelungselement (14) einen zylindrischen Grundkörper (15, 17) mit einem Durchmesser D1 und einen koaxial zum zylindrischen Grundkörper (15, 17) ausgebildeten Vorsprung (16, 18) mit einem Durchmesser D2 aufweist, wobei - der Durchmesser D1 des zylindrischen Grundkörpers (15, 17) größer als der Durchmesser D2 des Vorsprungs (16, 18) ist.
  8. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - die Höhen (T1, T2) der mittleren Stufe (20) und der Grund (21) größer als die Höhe (H) des Vorsprungs (16, 18) sind.
  9. Verfahren zur Verriegelung eines Rotors eines hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verriegelungselemente (11, 12) bei einer Drehung des Rotors (3) aus einer Verstellposition in die Mittenposition sukzessiv in die Verriegelungskulisse (10) eindringen, wodurch eine Verdrehung des Rotors (3) in Richtung der Mittenposition möglich und eine Verdrehung des Rotors (3) entgegen der Drehung in die Mittenposition gesperrt ist.
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