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Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller zum Verstellen der Phasenlage Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle. Der Nockenwellenversteller ist als ein Flügelzellennockenwellenversteller ausgebildet und weist einen Stator, einen dazu innerhalb eines Winkelbereichs verdrehbaren Rotor und zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildete druckbeaufschlagbare Arbeitskammern zur Verdrehung des Rotors relativ zu dem Stator auf. Der Rotor ist vorzugsweise mit der Nockenwelle verbunden. Die Arbeitskammern sind in zwei Teilkammern unterteilt, die mit Druck zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator beaufschlagt werden können. Das Nockenwellenverstellsystem weist eine Hydraulikmittelführung, d.h. eine Hydraulikmittelzuführung und/oder eine Hydraulikmittelabführung, eine in der Hydraulikmittelführung eingebundenes Steuerventil, über das je nach dessen Schaltstellung die Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers befüllbar, d.h. druckbeaufschlagbar, oder entleerbar, druckentlastbar, sind, einem mit Hydraulikmittel gefüllten Tank, der mit der Hydraulikmittelführung verbunden ist, und einer an die Hydraulikmittelführung angeschlossenen als Volumenspeicher dienenden Hydraulikmittelsammelkammer, die vorbereitet ist, um eine unterdruckbeaufschlagte Arbeitskammer mit Hydraulikmittel zu versorgen. Die Hydraulikmittelsammelkammer ist über ein Rückschlagventil je Arbeitskammer mit den Arbeitskammern verbunden.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Nockenwellenverstellsystem mit einer als Volumenspeicher dienenden Hydraulikmittelsammelkammer bekannt. Zum Beispiel offenbart die
DE 10 2016 218 793 A1 einen Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem dazu innerhalb eines Winkelbereichs verdrehbaren und mit einer Nockenwelle verbindbaren Abtriebselement, wobei zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement druckbeaufschlagbare Arbeitskammern zur Verdrehung des Antriebselements zum Abtriebselement ausgebildet sind, wobei der Nockenwellenversteller einen Volumenspeicher zum Sammeln von Hydraulikmittel aufweist, wobei der Volumenspeicher das Hydraulikmittel über ein Rückschlagventil einer unterdruckbeaufschlagten Arbeitskammer zuführt, indem der Unterdruck in der Arbeitskammer das Rückschlagventil öffnet, wobei das Rückschlagventil in einer axialen Position zwischen der Arbeitskammer und dem Volumenspeicher angeordnet ist, wobei der Volumenspeicher von einem mit dem Antriebselement drehfest verbundenem Deckelelement ausgebildet ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Nockenwellenversteller zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Hydraulikmittelführung, insbesondere in der Hydraulikmittelabführung, beispielsweise von den Arbeitskammern beabstandet, zumindest ein Überdruckventil so eingebunden ist, dass Hydraulikmittel im Aktivierungsfall des Überdruckventils zu dem Tank rückgeführt wird, d.h. zu dem Tank abgelassen wird. Mit anderen Worten wird ein überdruckgesteuerter Hydraulikmittelabfluss in Richtung zu dem Tank in der Hydraulikmittelführung vorgesehen.
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Dies hat den Vorteil, dass das Überdruckventil bei Erreichen eines Hydraulikmitteldrucks, der für ein Versagen in der Hydraulikmittelführung oder an Dichtstellen der Hydraulikmittelführung angeordneten Bauteilen kritisch oder grenzwertig ist, öffnet und Hydraulikmittel ablässt, so dass ein kritischer Hydraulikmitteldruck nicht überstiegen wird. Gleichzeitig kann dadurch genügend Hydraulikmittel zur Versorgung des Nockenwellenverstellers innerhalb der Hydraulikmittelsammelkammer bereitgestellt werden.
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Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Nockenwellenverstellsystem bereitgestellt, das einerseits in der Lage ist, die Hydraulikmittelsammelkammer mit ausreichend Hydraulikmittel zu versorgen, und andererseits mit der Hydraulikmittelsammelkammer gewährleistet, dass der Druck in der Hydraulikmittelsammelkammer nicht zu hoch wird, so dass andere Bauteile nicht beschädigt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Überdruckventil in das vorzugsweise als Zentralventil ausgebildete Steuerventil eingebunden oder integriert sein. So kann das Überdruckventil auf einfache Weise in die Hydraulikmittelführung integriert werden. Dadurch kann durch geringe konstruktive Änderungen an dem Steuerventil ein überdruckgesteuerter Ölabfluss vorgesehen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Steuerventil einen Ventil-Tankabfluss, der mit dem Tank verbunden ist, aufweisen, wobei das Überdruckventil in dem Ventil-Tankabfluss angeordnet ist. Üblicherweise weist das Steuerventil bereits einen Ventil-Tankabfluss auf, so dass das Überdruckventil auch nachträglich einfach integriert werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Überdruckventil in den Rotor eingebunden oder integriert sein. So kann der überdruckgesteuerte Ölabfluss auf einfache Weise in die Hydraulikmittelführung integriert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor einen Rotor-Tankabfluss, der mit dem Tank verbunden ist, aufweisen, wobei das Überdruckventil in dem Rotor-Tankabfluss angeordnet ist. Da in dem Rotor weist bereits ein Rotor-Tankabfluss vorgesehen ist, kann das Überdruckventil besonders einfach, beispielsweise auch nachträglich, integriert werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform kann sowohl in dem Steuerventil, beispielsweise in dem Ventil-Tankabfluss, als auch in dem Rotor, beispielsweise in dem Rotor-Tankabfluss, jeweils ein Überdruckventil vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Überdruckventil als ein Kugelrückschlagventil ausgebildet sein. Dadurch lässt sich das Überdruckventil kostengünstig herstellen. Zudem weist ein Kugelrückschlagventil eine hohe Zuverlässigkeit auf, so dass vorteilhafterweise ein zuverlässiger Überdruckschutz für bei hohem Druck versagende Bauteile sicher gegeben ist.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Überdruckventil als ein Tellerrückschlagventil ausgebildet sein. Tellerrückschlagventile haben sich durch ihren konstruktiven Aufbau als besonders vorteilhaft in der Anwendung als Überdruckventil herausgestellt.
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In einer alternativen Ausführungsform können zwei Überdruckventile angeordnet sein, beispielsweise ein als Tellerrückschlagventil ausgebildetes Überdruckventil und ein als Kugelrückschlagventil ausgebildetes Überdruckventil. Dadurch können die Vorteile der beiden Ventilarten kombiniert werden und es kann eine hohe Zuverlässigkeit sichergestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Stator eine Endloszugmittelanbindungsgeometrie zum Anbinden eines trockenen Riemens aufweisen. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Weise ein Drehmoment von der Kurbelwelle an den Stator übertragen.
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Zudem ist es bevorzugt, wenn das Nockenwellenverstellsystem einen Radialwellendichtring aufweist, der dichtend, beispielsweise zwischen dem Stator und der Hydraulikmittelsammelkammer, angeordnet ist. Mit anderen Worten ist ein Radialwellendichtring (oder mehrere Radialwellendichtringe) zur Abdichtung des Nockenwellenverstellers, insbesondere zu dem Riemen hin, vorgesehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Nockenwellenverstellsystem einen trocken laufenden Riementrieb aufweisen, über den ein Drehmoment in den Stator einleitbar ist. Insbesondere bei einem Nockenwellenverstellsystem mit einem trocken laufenden Riementrieb ist es besonders wichtig, den Nockenwellenversteller zu dem Riementrieb hin zuverlässig abzudichten. Durch das Überdruckventil wird also sicher ausgeschlossen, dass die Dichtungen durch einen zu hohen Druck im Nockenwellenversteller beschädigt werden können.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Nockenwellenverstellsystem mit einem trocken laufenden Riementrieb und einem Zentralventil, bei dem ein Volumenspeicher vorgesehen ist. Um zu vermeiden, dass eine abgeschlossene Kammer, die als der Volumenspeicher dient, mit zu hohen Hydraulikmitteldruck, beispielsweise Öldruck, beaufschlagt wird, wird der Ölabfluss in Richtung zu einem Öltank mittels einem Überdruckventil gesteuert. Dadurch kann innerhalb des Ölreservoirs bzw. des abgeschlossenen Volumenspeichers genügend Öl zur Versorgung des Nockenwellenverstellsystems bereitgestellt werden. Bei einem für das Versagen von Bauteile grenzwertigen Öldrucks öffnet das Überdruckventil und Öl kann abfließen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems mit einem Nockenwellenversteller und einem Überdruckventil in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Seitenansicht des Nockenwellenverstellers, und
- 3 eine Längsschnittdarstellung des Nockenwellenverstellsystems mit dem Nockenwellenversteller und dem Überdruckventil in einer zweiten Ausführungsform.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Nockenwellenverstellsystem 1. Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist einen hydraulischen Nockenwellenversteller 2 auf. Der Nockenwellenversteller 2 weist einen Stator 3, einen dazu innerhalb eines Winkelbereichs verdrehbaren Rotor 4 und zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 4 ausgebildete druckbeaufschlagbare Arbeitskammern zur Verdrehung des Rotors 4 relativ zu dem Stator 3 auf.
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Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist eine Hydraulikmittelführung 5 auf, über die Hydraulikmittel dem Nockenwellenversteller 2 zugeführt oder Hydraulikmittel von dem Nockenwellenversteller 2 weggeführt werden kann, um den Rotor 4 relativ zu dem Stator 3 zu verstellen. Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist ein in der Hydraulikmittelführung 5 eingebundenes Steuerventil 6 auf, das in den dargestellten Ausführungsformen als ein Zentralventil ausgebildet ist. Je nach Schaltstellung des Steuerventils 6 können die Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers 2 befüllt oder entleert werden. Das Steuerventil 6 wird über einen Zentralmagneten verstellt. Dazu verlagert ein Pin des Zentralmagneten einen Steuerkolben des Steuerventils 6 relativ zu einer Hülse des Steuerventils 6, so dass verschiedene Hydraulikquerschnitte mit der Hydraulikmittelführung 5 oder von ihr getrennt werden.
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Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist auch einen mit Hydraulikmittel gefüllten Tank auf, der mit der Hydraulikmittelführung 5 verbunden ist. Zudem weist das Nockenwellenverstellsystem 1 eine an die Hydraulikmittelführung 5 angeschlossene Hydraulikmittelsammelkammer 7 auf, die vorbereitet ist, um eine unterdruckbeaufschlagte Arbeitskammer (bzw. eine Teilkammer der Arbeitskammer) mit Hydraulikmittel zu versorgen. Die Hydraulikmittelsammelkammer 7 kann über nicht dargestellte Rückschlagventile mit den Arbeitskammern verbunden sein. Die Rückschlagventile sind dabei so ausgelegt, dass sie einen Hydraulikmittelfluss von der Hydraulikmittelsammelkammer 7 in die Arbeitskammern ermöglichen, wenn in der Arbeitskammer ein Unterdruck vorliegt. In eine entgegengesetzte Richtung ist der Hydraulikmittelfluss durch die Rückschlagventile gesperrt.
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Erfindungsgemäß ist in der Hydraulikmittelführung 5 zumindest ein Überdruckventil 8 so eingebunden ist, dass Hydraulikmittel im Aktivierungsfall des Überdruckventils 8 zu dem Tank rückgeführt wird.
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Das Nockenwellenverstellsystem 1 ist in einem Gehäuse 9 drehbar gelagert. Dazu ist der Rotor 4 mit einer Nockenwelle 10, die in dem Gehäuse 9 über ein Lager 11 gelagert ist, verbunden. Der Stator 3 weist eine Endloszugmittelanbindungsgeometrie 12 auf, die in den dargestellten Ausführungsformen als eine Außenverzahnung für einen trocken laufenden Riemen ausgebildet ist. Über die Außenverzahnung kann ein Drehmoment von einer Kurbelwelle in den Nockenwellenversteller 2 eingeleitet werden. Das Nockenwellenverstellsystem 1 ist über einen ersten Radialwellendichtring 13, der zwischen dem Gehäuse 9 und einem ersten statorfesten Deckel 14 angeordnet ist, abgedichtet. Dadurch kann das Hydraulikmittel aus der Hydraulikmittelsammelkammer 7 nicht in den Bereich des Riemens gelangen. Das Nockenwellenverstellsystem 1 ist über einen zweiten Radialwellendichtring 15, der zwischen dem Gehäuse 9 und einem zweiten statorfesten Deckel 16 angeordnet ist, abgedichtet.
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Um eine Beschädigung des ersten Radialwellendichtrings 13 und/oder eine Beschädigung der Rückschlagventile, die die Hydraulikmittelsammelkammer7 mit den Arbeitskammern verbinden, durch einen Überdruck in der Hydraulikmittelsammelkammer 7 oder in der Hydraulikmittelführung 5 zu vermeiden, ist das Überdruckventil 8 in dem Nockenwellenverstellsystem 1 vorgesehen. Das Überdruckventil 8 ist in der ersten Ausführungsform in dem Rotor 4 angeordnet. Das Überdruckventil 8 ist in den dargestellten Ausführungsformen als ein Kugelrückschlagventil ausgebildet. Alternativ kann das Überdruckventil beispielsweise als ein Tellerrückschlagventil ausgebildet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.
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Das Überdruckventil 8 ist in der ersten Ausführungsform in einem Rotor-Tankabfluss 17, der mit dem Tank verbunden ist, angeordnet. Das Überdruckventil 8 ist so ausgebildet, dass es sich öffnet, wenn ein vorbestimmter Hydraulikmitteldruck erreicht oder überstiegen wird. Der vorbestimmte Hydraulikmitteldruck entspricht einem Druck, bei dem der erste Radialwellendichtring 13 und/oder die Rückschlagventile beschädigt werden könnten. Mit anderen Worten wird bei Erreichen des vorbestimmten Hydraulikmitteldrucks das Überdruckventil 8 geöffnet und Hydraulikmittel über den Rotor-Tankabfluss 17 zu dem Tank rückgeführt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Überdruckventil 8 in einem axialen Durchgangsloch in dem Rotor 4 angeordnet.
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2 zeigt eine Seitenansicht des Nockenwellenverstellers 2, der ohne den ersten statorfesten Deckel 14 dargestellt ist. Dadurch lässt sich erkennen, dass Flügel des Rotors 4 die zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 4 ausgebildeten Arbeitskammern in jeweils zwei Teilkammern unterteilen.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Nockenwellenverstellsystems 1, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist das Überdruckventil 8 in dem Inneren des Steuerventils 6 angeordnet. Genauer gesagt ist das Überdruckventil 8 in einem Ventil-Tankabfluss 18, der mit dem Tank verbunden ist, angeordnet. Bei Erreichen des vorbestimmten Hydraulikmitteldrucks wird das Überdruckventil 8 geöffnet und Hydraulikmittel über den Ventil-Tankabfluss 18 zu dem Tank rückgeführt.
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Insbesondere ist das Nockenwellenverstellsystem 1 für einen trocken laufenden Riementrieb vorgesehen, da durch das Überdruckventil 8 eine zuverlässige Abdichtung des Nockenwellenverstellers 2, beispielsweise des Radialwellendichtrings 13, nach außen hin gewährleistet ist, und somit das Hydraulikmittel nicht in Kontakt mit dem Riemen gelangen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenwellenverstellsystem
- 2
- Nockenwellenversteller
- 3
- Stator
- 4
- Rotor
- 5
- Hydraulikmittelführung
- 6
- Steuerventil
- 7
- Hydraulikmittelsammelkammer
- 8
- Überdruckventil
- 9
- Gehäuse
- 10
- Nockenwelle
- 11
- Lager
- 12
- Endloszugmittelanbindungsgeometrie
- 13
- erster Radialwellendichtring
- 14
- erster statorfester Deckel
- 15
- zweiter Radialwellendichtring
- 16
- zweiter statorfester Deckel
- 17
- Rotor-Tankabfluss
- 18
- Ventil-Tankabfluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016218793 A1 [0002]
