-
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyp für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit zwischen einem Stator und einem Rotor ausgebildeten Arbeitskammern, die jeweils von einem Flügel des Rotors in eine A-Kammer/erste Teilkammer und eine B-Kammer/zweite Teilkammer unterteilt sind, wobei die Teilkammern zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikfluid/Hydraulikmittel beaufschlagbar sind, und einem Zentralventil, das über jeweils einen Versorgungskanal mit den Teilkammern, d.h. der A-Kammer und der B-Kammer, zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum innerhalb des Zentralventils verbunden ist.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits solche Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps bekannt. Ein solcher Nockenwellenversteller ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 005 604 A1 bekannt.
-
Zur Verstellung des Drehwinkels der Nockenwelle können die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente genutzt werden, was auch als nockenwellenmomentbetätigte Verstellung (camshaft torque actuated (CTA)) bezeichnet wird. Dabei wird das Hydraulikmittel/Hydraulikfluid aus einer Teilkammer durch die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente über einen Bypass in die jeweils andere Teilkammer geleitet. Alternativ oder zusätzlich kann zur Verstellung des Drehwinkels der Nockenwelle eine externe Hydraulikmittelzufuhr, wie eine Pumpe, genutzt werden, was auch als öldruckbetätigte Verstellung (oil pressure actuated (OPA)) bezeichnet wird. Dabei wird die eine Teilkammer durch die Hydraulikmittelzufuhr druckbeaufschlagt und die andere Teilkammer mit einem drucklosen Tank/Reservoir zur Hydraulikmittelabfuhr verbunden. Zudem werden mit der kontinuierlich steigenden Komplexität der Motoren unter anderem schaltbare Ventiltriebe verbaut, die abhängig vom Betriebspunkt verschiedene Schaltvorgänge realisieren können. Dadurch können sie die am Nockenwellenversteller ankommenden für die Verstellung benutzten Momente und für die Verstellung benutzt werden sehr stark beeinflussen.
-
Der Vorteil an der Verstellung über die Nockenwellenmomente liegt darin, dass nur ein sehr geringer Hydraulikmittelstrom, nämlich zum Ausgleich der Leckage zwischen den Teilkammern und dem Nockenwellenversteller, benötigt wird. Jedoch ist eine Verstellung über die Nockenwellenmomente nur möglich, wenn die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente ausreichend groß sind, da die erzielbaren Verstellgeschwindigkeiten bei niedrigen Wechselmomenten zu gering sind. Der Vorteil an der Verstellung über den Öldruck liegt darin, dass die Verstellung auch bei kleinen Verstellsprüngen mit niedrigen Verstellgeschwindigkeiten gut regelbar ist. Jedoch ist ein verhältnismäßig großer Hydraulikmittelstrom, der über die externe Hydraulikmittelzufuhr zugeführt werden muss, erforderlich, was sich negativ auf den notwendigen Bauraum auswirkt.
-
Zur Vermeidung der Nachteile der beiden Verstellarten (OPA und CTA) wurden sogenannte Smartphaser entwickelt, die den Hauptvorteil bieten, dass sie das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombinieren, um größere Verstellgeschwindigkeiten bei kleineren Mengen an Hydraulikmittel zu gewährleisten.
-
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass bei bisher bekannten Nockenwellenversteller, die das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombinieren, das Verhältnis zwischen den OPA- und den CTA-Verstellungsanteilen durch die Auslegung des Nockenwellenverstellers vordefiniert ist und nur von den Motoreigenschaften, wie dem Öldruck und den Nockenwellenmomenten, in dem der Nockenwellenversteller eingebaut ist, abhängt. Das heißt, dass sich die Anteile von OPA- und CTA-Verstellungsprinzips innerhalb einer Verstellung aus dem Verhältnis der Öl- und der Nockenwellenmomentenergie ergeben. Mit anderen Worten werden auch bei ausreichend großen Nockenwellenmomenten die Teilkammern mit Hydraulikfluid aus der Pumpe beaufschlagt, auch wenn die Energie der Nockenwellenmomente zur Verstellung ausreichen würden.
-
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Nockenwellenversteller bereitgestellt werden, bei dem das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip getrennt realisierbar sind. Einerseits soll es möglich sein, die Verstellung nur mit der Verwendung der Nockenwellenmomente ohne Zufuhr von Hydraulikmittel von der Hydraulikmittelpumpe zu realisieren, wenn ausreichend große Nockenwellenmomente zur Verfügung stehen, anderseits soll die OPA-Verstellung bzw. eine Smart-Verstellung (OPA- und CTA-Prinzip kombiniert) realisierbar sein, wenn der Arbeitspunkt des Motors keine ausreichend großen Nockenwellenmomente für die Verstellung bietet, etwa bei Zylinderabschaltung, Ventilhubverkleinerung, Ventilausschaltung, oder geänderter Last einer Hochdruckpumpe.
-
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zentralventil über jeweils einen von dem Versorgungskanal separaten Fluidkanal mit den Teilkammern, d.h. der A-Kammer und der B-Kammer, zur Fluidabführung verbunden ist, wobei ferner der Fluidkanal von radial außen in den Druckraum des Zentralventils mündet. Mit anderen Worten ist der Nockenwellenversteller so aufgebaut, dass das Hydraulikfluid, etwa Öl, das die Teilkammern durch den Teilkammern zugeordnete Rückschlagventile verlässt, wieder zu dem Zentralventil transportiert wird, insbesondere in einen Raum zwischen einem Ventilkolben des Zentralventils und einem Rückschlagventil, durch das ein Hydraulikfluidstrom von einer Pumpe in das Zentralventil geführt wird.
-
Demnach wird die Aufgabe der Erfindung durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyp zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang gelöst. Der Nockenwellenversteller weist einen mit der Kurbelwelle drehgekoppelten/drehkoppelbaren Stator und einen mit der Nockenwelle drehgekoppelten/drehkoppelbaren, vorzugsweise radial innerhalb des Stators und relativ zu dem Stator verdrehbar angeordneten Rotor auf. Der Nockenwellenversteller besitzt zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildete Arbeitskammern, die jeweils von einem, beispielsweise radial abstehenden, Flügel des Rotors in eine A-Kammer, d.h. eine erste Teilkammer, und eine B-Kammer, d.h. eine zweite Teilkammer, unterteilt sind. Die Teilkammern sind zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikfluid beaufschlagbar. Mit anderen Worten wirken die Teilkammern jeweils in entgegengesetzte Richtungen. Das heißt, dass der Rotor relativ zu dem Stator durch Druckbeaufschlagen der einen Teilkammer in die eine Richtung, beispielsweise in Richtung Spät, verstellbar ist und durch Druckbeaufschlagen der anderen Teilkammer in die andere Richtung, beispielsweise in Richtung Früh, verstellbar ist. Bei Druckbeaufschlagung einer Teilkammer wird das Hydraulikfluid aus der jeweils anderen Teilkammer verdrängt. Der Nockenwellenversteller weist ein Zentralventil auf, das einen Druckraum/Hydraulikfluidraum innerhalb des Zentralventils besitzt, welcher über einen ersten Versorgungskanal zur Hydraulikfluidzufuhr mit der ersten Teilkammer und über einen zweiten Versorgungskanal zur Hydraulikfluidzufuhr mit der zweiten Teilkammer verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Druckraum über einen (von dem ersten Versorgungskanal separaten) ersten Fluidkanal zur Hydraulikfluidabführung mit der ersten Teilkammer und über einen (von dem zweiten Versorgungskanal separaten) zweiten Fluidkanal zur Hydraulikfluidabführung mit der zweiten Teilkammer verbunden. Der erste Fluidkanal und/oder der zweite Fluidkanal münden vorzugsweise von radial außen in den Druckraum des Zentralventils.
-
Dies hat den Vorteil, dass eine Wiederverwendung/Rezirkulation des Hydraulikfluids ermöglicht wird. Insbesondere kann das Hydraulikfluid bei einer Verstellung im CTA-Modus wiederverwendet werden. Zudem wird durch die separaten Kanäle zur Zuführung und Abführung des Hydraulikfluids ermöglicht, den Hydraulikfluidstrom unabhängig von Motoreigenschaften, wie Nockenwellenmomente oder Hydraulikfluiddruck, zu steuern. Ob die Verstellung mit dem CTA-Verstellprinzip oder mit dem kombinierten CTA- und OPA-Verstellprinzip erfolgt, hängt also nur von einem Steuersignal/PWM-Signal eines Steuergeräts des Zentralventils ab. Es muss vorteilhafterweise kein druckbeaufschlagtes Reservoir zur Verfügung stehen, um dies zu gewährleisten.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
-
Das Zentralventil besitzt eine Ventilhülse, die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss hat, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse angeordneten Ventilkolben. Der A-Anschluss ist mit der A-Kammer verbunden. Der B-Anschluss ist mit der B-Kammer verbunden. Der T-Anschluss ist einem Tank zum Hydraulikfluidablauf des Nockenwellenverstellers verbunden oder verbindbar. Der P-Anschluss ist einer Pumpe zur Hydraulikfluidzufuhr des Nockenwellenverstellers verbunden oder verbindbar. Dabei sind Steuerkanten des Zentralventils, insbesondere des Ventilkolbens, so angeordnet, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils die Anschlüsse der Ventilhülse miteinander verbinden oder voneinander trennen. Insbesondere können je nach Schaltstellung des Zentralventils, d.h. nach axialer Position des Ventilkolbens relativ zu der Ventilhülse, der A-Anschluss mit dem T-Anschluss oder dem P-Anschluss oder mit keinem Anschluss, d.h. von dem P-Anschluss und dem T-Anschluss getrennt, verbunden sein und der B-Anschluss mit dem T-Anschluss oder dem P-Anschluss oder mit keinem Anschluss, d.h. von dem P-Anschluss und dem T-Anschluss getrennt, verbunden sein.
-
Vorzugsweise ist der Druckraum des Zentralventils so mit dem P-Anschluss und dem ersten und/oder zweiten Fluidkanal verbunden, dass sich ein Hydraulikfluidstrom aus den Teilkammern und von der Pumpe mischt. Dazu besitzt die Ventilhülse zusätzliche radiale Öffnungen, die vorzugsweise über der Leitung von dem P-Anschluss angeordnet sind, um eine Mischung von Hydraulikfluid von der Pumpe und dem zirkulierten Hydraulikfluid aus den Teilkammern vornehmen zu können, bevor das Hydraulikfluid in den Raum des Ventilkolbens kommt. Beispielsweise ist der Druckraum in einem Raum radial zwischen der Ventilhülse und dem Ventilkolben ausgebildet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Steuerkanten und die Anschlüsse so angeordnet sein, dass in einer (ersten) Schaltstellung des Zentralventils der A-Anschluss und der T-Anschluss gesperrt sind, d.h. mit keinem Anschluss verbunden sind, und der B-Anschluss und der P-Anschluss miteinander verbunden sind und/oder in einer anderen (zweiten) Schaltstellung der B-Anschluss und der T-Anschluss gesperrt sind, d.h. mit keinem Anschluss verbunden sind, und der A-Anschluss und der P-Anschluss miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind in einer Schaltstellung einer des A-Anschlusses und des B-Anschlusses sowie der T-Anschluss gesperrt sind und der jeweils andere des A-Anschlusses und des B-Anschlusses mit dem P-Anschluss verbunden. Das Zentralventil besitzt also eine Ablaufsteuerung. Das heißt, dass bevor die T-Steuerkante aufgeht, es möglich ist, mit der P-Steuerkante den Hydraulikfluiddurchfluss zu der einen Teilkammer (bspw. der A-Kammer) zu blockieren und den Hydraulikfluiddurchfluss zu der anderen Teilkammer (bspw. der B-Kammer) zu ermöglichen.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können/kann in dem Fluidkanal, der die erste Teilkammer/A-Kammer mit dem Zentralventil verbindet, ein erstes Rückschlagventil angeordnet sein und/oder in dem Fluidkanal, der die zweite Teilkammer/B-Kammer mit dem Zentralventil verbindet, ein zweites Rückschlagventil angeordnet sein.
-
Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung können/kann das erste Rückschlagventil und/oder das zweite Rückschlagventil einen Hydraulikfluidstrom aus der zugeordneten Teilkammer in das Zentralventil zulassen und in die entgegengesetzte Richtung sperren. Das heißt, dass die Einbaurichtung der Rückschlagventile im Fluidkanal unterschiedlich ist zu der Einbaurichtung von Rückschlagventilen, die (bei einem Smart-Nockenwellenversteller) die Teilkammern zur Hydraulikzuführung mit einem Reservoir verbinden, ist. Dennoch können in vorteilhafte Weise Rückschlagventile gleicher Bauweise verwendet werden.
-
Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung können/kann das erste Rückschlagventil und/oder das zweite Rückschlagventil in einem beispielsweise statorfesten, etwa einem nockenwellenseitigen, Deckel des Nockenwellenverstellers angeordnet sein. Somit können die Rückschlagventile bauraumneutral integriert werden.
-
Ferner ist es bevorzugt, wenn der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal abschnittsweise durch einen gemeinsamen Kanal im Rotor gebildet werden. Dadurch muss eine geringere Anzahl an Kanälen im Rotor vorgesehen werden. Insbesondere verbinden sich der erste und der zweite Fluidkanal in Strömungsrichtung hinter dem ersten und dem zweiten Rückschlagventilen, um einen hydraulischen Kurzschluss zwischen den Teilkammern zu vermeiden.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal in eine Aussparung in dem Deckel münden, welche so ausgebildet ist, dass ein Hydraulikfluidstrom zwischen der Aussparung und dem Kanal in jeder Verdrehposition des Rotors relativ zu dem Stator ermöglicht ist. Dadurch ist der erste Fluidkanal bzw. der zweite Fluidkanal unabhängig von der Verdrehposition mit dem Abschnitt im Rotor verbunden.
-
Vorzugsweise kann die Aussparung die Form eines zu der Rotationsachse des Nockenwellenverstellers konzentrischen Kreisbogens besitzt, da der Querschnitt des Kanals im Rotor dann vorteilhafterweise gering ausgebildet werden kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kreisbogen einen Mittelpunktswinkel, d.h. einen Winkel zwischen den beiden den Kreisbogen begrenzenden Radien, besitzt, der größer als ein maximaler Verdrehwinkel zwischen dem Rotor und dem Stator.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Nockenwellenversteller ein mit den Teilkammern, d.h. mit der A-Kammer und der B-Kammer, verbundenes Reservoir zur Bevorratung des Hydraulikfluids aufweisen, um bei Vorhandensein eines Unterdrucks in einer der Teilkammern, d.h. der A-Kammer oder der B-Kammer, dieser Teilkammer das Hydraulikfluid aus dem Reservoir zuzuführen. Das Reservoir ist vorzugsweise über jeweils ein Rückschlagventil mit den Teilkammern verbunden. Insbesondere können die Rückschlagventile so eingebaut sein, dass ein Hydraulikfluidstrom aus der zugeordneten Teilkammer in das Zentralventil gesperrt und in die entgegengesetzte Richtung zugelassen ist. Ein solcher Nockenwellenversteller mit einem Reservoir wird oftmals als ein Smart-Nockenwellenversteller bezeichnet.
-
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform können die Rückschlagventile, die die Teilkammern mit dem Reservoir verbinden, in einem beispielsweise statorfesten, etwa einem kurbelwellenseitigen, Deckel des Nockenwellenverstellers angeordnet sein. Somit können die Rückschlagventile bauraumneutral integriert werden. Das heißt, dass die Rückschlagventile des Fluidkanals auf der einen Axialseite und die Rückschlagventile des Reservoirs auf der anderen Axialseite angeordnet sein können.
-
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller, der Hydraulikfluid außerhalb des Zentralventils über Rückschlagventile abgreift und mit einem Hydraulikfluidstrom von einer Pumpe im Zentralventil mischt. Erfindungsgemäß wir ein spezielles Ventil verwendet, um das OPA- und CTA-Verstellungsprinzip getrennt realisieren zu können. Zusätzlich wird der Versteller so erweitert, dass das Hydraulikfluid, das die Teilkammern, insbesondere durch den Teilkammern zugeordnete Rückschlagventile, verlässt, wieder zum Zentralventil transportiert wird, insbesondere in den Raum zwischen dem Rückschlagventil für einen Hydraulikstrom von einer Pumpe und dem Kolben des Zentralventils. Das Zentralventil soll ferner eine Ablaufsteuerung haben, d.h., dass bevor die T-Steuerkante aufgeht, es möglich sein soll, mit der P-Steuerkante den Durchfluss zu einer Teilkammer zu blockieren und zu einer anderen Teilkammer zu ermöglichen. Die Wahl des Verstellprinzips wird allein durch das PWM-Signal definiert.
-
Weiter bevorzugt ist in der Mittellage des Ventilkolbens ist eine Mittellagekompensation vorhanden, um die Leckagen des Verstellers ausgleichen zu können. In der Nähe von der Mittellage des Ventilkolbens kann eine Verstellung nur Anhang von Nockenwellenmomenten (CTA) erfolgen, weil eine Zirkulation des Hydraulikfluids (über die Fluidkanäle) stattfindet. Währenddessen sind die P- und T-Steuerkanten geschlossen, so dass das Hydraulikfluid durch die im Versteller eingebauten Rückschlagventilen und Kanälen zum Zentralventil transportiert werden. Dann kann das Hydraulikfluid durch die offene P-Steuerkante zu einer zu vergrößernden Teilkammer strömen. Außerhalb des Mittenbereichs erfolgt eine Verstellung mittels OPA- und CTA- Verstellung kombiniert. Das Verhältnis zwischen OPA- und CTA-Verstellungsvorgängen und die Menge des zirkulierten Hydraulikfluids ist von der Auslegung der Steuerkanten des Zentralventils und der Auswahl des Verstellers (Standard oder Smart) abhängig. Je nach Stellungslage des Ventilkolbens (also nach Schaltstellung des Zentralventils) und einem spezifischen Moment werden verschiedene Verstellungsarten realisiert. Ein spezifisches Moment beschreibt also einen Quotienten der durch die Nockenwellenmoment hervorgerufenen Kräfte und der durch den Pumpendruck/Öldruck hervorgerufenen Kräfte. Das spezifische Moment ist definiert als ein Quotient aus M [Nm] und einem Produkt aus p [bar] und Tp [Nm/bar] (Spezifisches Moment= M/(p*Tp)). M ist ein Nockenwellenmoment, p ist ein Druck des über den P-Anschluss zuführbaren Hydraulikfluids und Tp ist eine Druckübersetzung (torque to pressure ratio).
-
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers mit separaten Fluidkanälen in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine schematische Darstellung des Nockenwellenverstellers in einer zweiten Ausführungsform,
- 3 bis 6 Darstellungen zur Erläuterung der Fluidkanäle,
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
-
1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 des Flügelzellentyps. Der Nockenwellenversteller 1 weist zwischen einem Stator 2 und einem Rotor 3 ausgebildete Arbeitskammern 4, die jeweils von einem Flügel des Rotors 3 in eine erste Teilkammer/A-Kammer 5 und eine zweite Teilkammer/B-Kammer 6 unterteilt sind. Die Teilkammern 5, 6 wirken in entgegengesetzte Richtung und sind zur Verstellung des Rotors 3 relativ zu dem Stator 2 mit Hydraulikfluid, insbesondere Öl, beaufschlagbar. Der Nockenwellenversteller 1 weist ein Zentralventil 7 zur Steuerung der Hydraulikfluidzufuhr und der Hydraulikfluidabführung auf. Das Zentralventil 7 ist über einen ersten Versorgungskanal 8 mit der ersten Teilkammer 5 und über einen zweiten Versorgungskanal 9 mit der zweiten Teilkammer 6 verbunden. Die Versorgungskanäle 8, 9 verbinden einen in 1 und 2 nicht dargestellten Druckraum 10 innerhalb des Zentralventils 7 zur Hydraulikfluidzuführung mit den Teilkammern 5, 6.
-
Erfindungsgemäß ist das Zentralventil 7 über einen ersten Fluidkanal 11 zur Fluidabführung mit der ersten Teilkammer 5 und über einen zweiten Fluidkanal 12 zur Fluidabführung mit der zweiten Teilkammer 6 verbunden. Die Fluidkanäle 11, 12 sind als von der Versorgungskanälen 8, 9 separate Kanäle ausgebildet. Die Fluidkanäle 11, 12 münden ferner von radial außen in den Druckraum 10 des Zentralventils 7. Dadurch kann das abgeführte Hydraulikfluid mit dem Hydraulikfluid von einer Pumpe innerhalb des Zentralventils 7 gemischt werden. In dem ersten Fluidkanal 11 ist ein erstes Rückschlagventil 13 angeordnet, das einen Fluidstrom aus der ersten Teilkammer 5 in das Zentralventil 7 zulässt und einen Fluidstrom in die entgegengesetzte Richtung sperrt. In dem zweiten Fluidkanal 12 ist ein zweites Rückschlagventil 14 angeordnet, das einen Fluidstrom aus der zweiten Teilkammer 6 in das Zentralventil 7 zulässt und einen Fluidstrom in die entgegengesetzte Richtung sperrt. Eine Detaildarstellung der Durchströmrichtung des ersten Rückschlagventils 13 und des zweiten Rückschlagventils 14 ist in 4 verdeutlicht.
-
Der Nockenwellenversteller 1 der 1 ist als ein Standard-Nockenwellenversteller ausgebildet. Das Zentralventil 7 ist mit einem Tank 15 verbunden. Der Nockenwellenversteller 1 der 2 ist als ein Smart-Nockenwellenversteller ausgebildet. Der Nockenwellenversteller 1 der 2 weist ein mit den Teilkammern 5, 6 verbundenes Reservoir 16 zur Bevorratung des Hydraulikfluids auf, um bei Vorhandensein eines Unterdrucks in einer der Teilkammern 5, 6 dieser Teilkammer 5, 6 das Hydraulikfluid aus dem Reservoir 16 zuzuführen. Das Reservoir 16 ist mit dem Tank 15 des Nockenwellenverstellers 1 verbunden. Das Reservoir 16 ist über jeweils ein Reservoir-Rückschlagventil 17 mit den Teilkammern 5, 6 verbunden. Die Reservoir-Rückschlagventile 17 sind so eingebaut, dass ein Hydraulikfluidstrom aus der zugeordneten Teilkammer in das Zentralventil gesperrt und in die entgegengesetzte Richtung zugelassen ist.
-
In 3 bis 6 ist zu erkennen, dass das erste Rückschlagventil 13 und/oder das zweite Rückschlagventil 14 in einem beispielsweise statorfesten, etwa einem nockenwellenseitigen, Deckel 18 des Nockenwellenverstellers 1 angeordnet sind. Das Hydraulikfluid kann die Teilkammern 5, 6 durch das jeweilige Rückschlagventil 13, 14 verlassen und zum Zentralventil 7 transportiert werden. In dem Deckel 18 ist eine Aussparung 19 ausgebildet, um das Öffnen der Rückschlagventile 13, 14 zu ermöglichen. In der Aussparung 19 münden ein Abschnitt des ersten Fluidkanals 11 und ein Abschnitt des zweiten Fluidkanals 12 zusammen. Von der Aussparung 19 wird das Hydraulikfluid über einen gemeinsamen Abschnitt des ersten Fluidkanals 11 und des zweiten Fluidkanals 12 durch einen Rotorkanal 20 in das Zentralventil 7 geführt. Die Aussparung 19 ist so ausgebildet, dass bei jeder Verdrehposition des Rotors 3 zu dem Stator 2 das Hydraulikfluid aus der Aussparung 19 in den Rotorkanal 20 strömen kann. In der dargestellten Ausführungsform ist die Aussparung 19 kreisbogenförmig ausgebildet.
-
7 zeigt das Zentralventil 7. Das Zentralventil 7 weist eine Ventilhülse 21 und einen axial verschieblich darin aufgenommenen Ventilkolben 22 auf. Die Ventilhülse 21 besitzt einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss. Die Ventilhülse 21 wird durch ein Ventilgehäuse 23 und eine hydraulische Hülse 24 gebildet. Das von einer Pumpe kommende Hydraulikfluid wird durch ein Ventil-Rückschlagventil 25 und/oder einen Filter in den Druckraum 10 geführt. Ein Pumpenstrom 26 ist mit einem Pfeil angedeutet. Der Druckraum 10 ist radial zwischen dem Ventilkolben 22, insbesondere axial zwischen seinen Steuerkanten 27, und der Ventilhülse 21 ausgebildet. Die Steuerkanten 27 sind so angeordnet, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils 7 die Anschlüsse der Ventilhülse 21 miteinander verbinden oder voneinander trennen, Ein Zirkulationsstrom 28 aus den Teilkammern 5, 6 ist mit einem Pfeil angedeutet. Der Zirkulationsstrom 28 strömt von radial außen durch Öffnungen 29 in der Ventilhülse 21 in den Druckraum 10 ein und vermischt sich dort mit dem Pumpenstrom 26. Von dem Druckraum 10 aus wird das Hydraulikfluid den Teilkammern 5, 6 wieder zugeführt.
-
8 bis 13 zeigen verschiedene Schaltstellungen des Zentralventils 7 und die Hydraulikfluidströme bei dem Nockenwellenversteller 1 in der ersten Ausführungsform. 14 bis 15 zeigen verschiedene Schaltstellungen des Zentralventils 7 und die Hydraulikfluidströme bei dem Nockenwellenversteller 1 in der zweiten Ausführungsform.
-
In 8 sind der A-Anschluss und der T-Anschluss gesperrt. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem B-Anschluss ist leicht geöffnet. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh (links) kann Hydraulikfluid aus der A-Kammer durch den ersten Fluidkanal 11 in den Druckraum 10 und von dort aus in die B-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Früh erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät (rechts) kann Hydraulikfluid aus der B-Kammer durch den zweiten Fluidkanal 12 in den Druckraum 10 und von dort aus nicht weiter strömen, so dass keine Verstellung erfolgt.
-
In 9 sind der A-Anschluss und der T-Anschluss miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem B-Anschluss ist geöffnet. Das spezifische Moment ist kleiner als 1, so dass eine Verstellung nur über das OPA-Verstellungsprinzip erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh (links) und bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät (rechts) kann Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 und von dort aus in die B-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Früh erfolgt. Das Hydraulikfluid aus der A-Kammer wird zum Tank 15 geführt.
-
In 10 sind der A-Anschluss und der T-Anschluss miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem B-Anschluss ist geöffnet. Das spezifische Moment ist größer als 1, so dass eine Verstellung über das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombiniert erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh (links) kann sowohl Hydraulikfluid aus der A-Kammer durch den ersten Fluidkanal 11 in den Druckraum 10 und von dort aus in die B-Kammer strömen als auch Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 und von dort aus in die B-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Früh erfolgt. Eine Öffnungsgröße der Steuerkante, die den A-Anschluss blockiert, ist entscheidend für das Verhältnis zwischen OPA und CTA. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät (rechts) kann sowohl Hydraulikfluid aus der B-Kammer durch den zweiten Fluidkanal 12 in den Druckraum 10 als auch Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 strömen, so dass gleicher Druck im Druckraum 10 und in der B-Kammer vorliegt und keine Verstellung erfolgt. Das Hydraulikfluid aus der A-Kammer wird zum Tank 15 geführt.
-
In 11 sind der B-Anschluss und der T-Anschluss gesperrt. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem A-Anschluss ist leicht geöffnet. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh (links) kann Hydraulikfluid aus der A-Kammer durch den ersten Fluidkanal 11 in den Druckraum 10 und von dort aus nicht weiter strömen, so dass keine Verstellung erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät (rechts) kann Hydraulikfluid aus der B-Kammer durch den zweiten Fluidkanal 12 in den Druckraum 10 und von dort aus in die A-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Spät erfolgt.
-
In 12 sind der B-Anschluss und der T-Anschluss miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem A-Anschluss ist geöffnet. Das spezifische Moment ist kleiner als 1, so dass eine Verstellung nur über das OPA-Verstellungsprinzip erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh (links) und bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät (rechts) kann Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 und von dort aus in die A-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Spät erfolgt. Das Hydraulikfluid aus der B-Kammer wird zum Tank 15 geführt.
-
In 13 sind der B-Anschluss und der T-Anschluss miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem A-Anschluss ist geöffnet. Das spezifische Moment ist größer als 1, so dass eine Verstellung über das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombiniert erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh (links) kann sowohl Hydraulikfluid aus der A-Kammer durch den ersten Fluidkanal 11 in den Druckraum 10 als auch Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 strömen, so dass gleicher Druck im Druckraum 10 und in der A-Kammer vorliegt und keine Verstellung erfolgt. Eine Öffnungsgröße der Steuerkante, die den B-Anschluss blockiert, ist entscheidend für das Verhältnis zwischen OPA und CTA. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät (rechts) kann sowohl Hydraulikfluid aus der B-Kammer durch den zweiten Fluidkanal 12 in den Druckraum 10 und von dort aus in die A-Kammer strömen als auch Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 und von dort aus in die A-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Spät erfolgt. Das Hydraulikfluid aus der B-Kammer wird zum Tank 15 geführt.
-
In 14 sind der A-Anschluss und der T-Anschluss miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem B-Anschluss ist geöffnet. Das spezifische Moment ist größer als 1, so dass eine Verstellung über das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombiniert erfolgt. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Früh kann sowohl Hydraulikfluid aus der A-Kammer durch den ersten Fluidkanal 11 in den Druckraum 10 und von dort aus in die B-Kammer strömen als auch Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 und von dort aus in die B-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Früh erfolgt. Eine Öffnungsgröße der Steuerkante, die den A-Anschluss blockiert, ist entscheidend für das Verhältnis zwischen OPA und CTA. In die B-Kammer kann Hydraulikfluid aus dem Reservoir 16 bei Vorliegen eines Unterdrucks zur Verhinderung einer Unterversorgung eingesaugt werden. Das Hydraulikfluid aus der A-Kammer wird zum Tank 15 geführt.
-
In 15 sind der B-Anschluss und der T-Anschluss miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem P-Anschluss und dem A-Anschluss ist geöffnet. Das spezifische Moment ist größer als 1, so dass eine Verstellung über das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombiniert erfolgt. Eine Öffnungsgröße der Steuerkante, die den B-Anschluss blockiert, ist entscheidend für das Verhältnis zwischen OPA und CTA. Bei Anliegen eines Momentes in Richtung Spät kann sowohl Hydraulikfluid aus der B-Kammer durch den zweiten Fluidkanal 12 in den Druckraum 10 und von dort aus in die A-Kammer strömen als auch Hydraulikfluid von der Pumpe in den Druckraum 10 und von dort aus in die A-Kammer strömen, so dass eine Verstellung Richtung Spät erfolgt. In die A-Kammer kann Hydraulikfluid aus dem Reservoir 16 bei Vorliegen eines Unterdrucks zur Verhinderung einer Unterversorgung eingesaugt werden. Das Hydraulikfluid aus der B-Kammer wird zum Tank 15 geführt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Nockenwellenversteller
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Arbeitskammer
- 5
- erste Teilkammer/A-Kammer
- 6
- zweite Teilkammer/B-Kammer
- 7
- Zentralventil
- 8
- erster Versorgungskanal
- 9
- zweiter Versorgungskanal
- 10
- Druckraum
- 11
- erster Fluidkanal
- 12
- zweiter Fluidkanal
- 13
- erstes Rückschlagventil
- 14
- zweites Rückschlagventil
- 15
- Tank
- 16
- Reservoir
- 17
- Reservoir-Rückschlagventil
- 18
- Deckel
- 19
- Aussparung
- 20
- Rotorkanal
- 21
- Ventilhülse
- 22
- Ventilkolben
- 23
- Ventilgehäuse
- 24
- hydraulische Hülse
- 25
- Ventil-Rückschlagventil
- 26
- Pumpenstrom
- 27
- Steuerkante
- 28
- Zirkulationsstrom
- 29
- Öffnung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010005604 A1 [0002]
