DE102021130428B3 - Nockenwellenversteller mit Steuerpin - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) zum Verstellen einer Phasenlage zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator (2), einem dazu verdrehbaren Rotor (3) sowie zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) ausgebildeten Arbeitskammern (4), die jeweils von einem Flügel des Rotors (3) in eine erste Teilkammer (5) und eine zweite Teilkammer (6) unterteilt sind, wobei der Nockenwellenversteller (1) einen die beiden Teilkammern (5, 6) fluidisch miteinander verbindenden Kurzschlusskanal (7) sowie einen in dem Kurzschlusskanal (7) angeordneten Steuerpin (8) aufweist, wobei der Steuerpin (8) so ausgebildet ist, dass er einen Fluiddurchfluss durch den Kurzschlusskanal (7) in Abhängigkeit eines in einer der beiden Teilkammern (5, 6) vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen einer Phasenlage zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Kraftfahrzeugs. Der Nockenwellenversteller weist einen Stator, einen dazu verdrehbaren Rotor sowie zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildete Arbeitskammern auf, die jeweils von einem Flügel des Rotors in eine erste Teilkammer und eine zweite Teilkammer unterteilt sind, wobei die Teilkammern zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikfluid (Öl) beaufschlagbar sind.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits solche Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps bekannt. Solche Nockenwellenversteller sind beispielsweise aus DE 10 2016 218 793 A1 , CN 111 655 980 B oder CN 103 498 710 A bekannt. DE 10 2014 215 419 A1 zeigt einen gattungsbildenden Nockenwellenversteller.
  • Bei derartigen Nockenwellenverstellern können zur Verstellung des Drehwinkels der Nockenwelle die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente genutzt werden, was auch als nockenwellenmomentbetätigte Verstellung (camshaft torque actuated (CTA)) bezeichnet wird. Dabei wird das Hydraulikmittel/Hydraulikfluid durch die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente in eine Teilkammer, in der ein Unterdruck vorliegt, geleitet/eingesogen. 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.
  • Der Vorteil an der Verstellung über die Nockenwellenmomente liegt darin, dass nur ein sehr geringer Hydraulikmittelstrom 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. Zudem können bei einem Smartphaser die Geräusche und Druckstöße beim Verstellen gedämpft werden.
  • Ein Smartphaser ist ein offenes System, bei dem das Hydraulikfluid aus dem Reservoir gezogen wird, was den Nachteil mit sich bringt, dass das Ansaugen von Luft aus dem Reservoir möglich ist, und dass auch in einer geregelten Position/Halteposition des Nockenwellenverstellers Hydraulikfluid aus dem Reservoir angesaugt wird. Auch gibt es Nockenwellenversteller, die als geschlossenes System ausgebildet sind und das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip kombinieren, indem das Hydraulikfluid direkt unter Zwischenschaltung von Rückschlagventilen zwischen den beiden Teilkammern umgepumpt wird.
  • Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein besonders einfach aufgebauter Nockenwellenversteller bereitgestellt werden, der die Vorteile der Kombination des OPA- und des CTA-Verstellungsprinzips nutzt und gleichzeitig die Nachteile eines offenen Systems, wie bei einem Smartphaser, vermeidet.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht.
  • Insbesondere wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Nockenwellenversteller einen die beiden Teilkammern fluidisch miteinander verbindenden Kurzschlusskanal sowie einen in dem Kurzschlusskanal angeordneten Steuerpin aufweist. Dabei ist der Steuerpin so (angeordnet und) ausgebildet, dass er einen Fluiddurchfluss durch den Kurzschlusskanal in Abhängigkeit eines in einer der beiden Teilkammern vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt. Einfach gesagt wird erfindungsgemäß ein druckaktuierter, insbesondere vakuumaktuierter Steuerpin zum druckabhängigen Verbinden der beiden Teilkammern vorgeschlagen. Das heißt, dass der Steuerpin bei Vorliegen eines bestimmten (Unter-) Drucks, insbesondere bei Unterschreiten eines Drucks von 0 bar oder kleiner 0 bar, in einer der Teilkammern, eine direkte fluidische Verbindung zwischen den Teilkammern öffnet und ein Umpumpen ermöglicht.
  • Dies hat den Vorteil, dass das OPA- und das CTA-Verstellungsprinzip durch das druckaktuierte direkte Umpumpen in einem geschlossenen System kombiniert werden können, so dass kein Reservoir erforderlich und ein Lufteinsaugen nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil des in dem Kurzschlusskanal angeordneten Steuerpins liegt darin, dass die Drücke der Teilkammern (seitlich) an dem Steuerpin wirken, so dass bei Vorliegen eines höheren (Abstütz-)Drucks in einer der beiden Teilkammern zusätzliche Reibung durch den Druck auf den Steuerpin entsteht, der einer Verlagerung des Steuerpins entgegenwirkt und somit eine Verstellung des Steuerpins im geregelten Betrieb des Nockenwellenverstellers unterbindet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Nockenwellenversteller einen ersten Kurzschlusskanal mit einem ersten Steuerpin aufweisen, wobei der erste Steuerpin so ausgebildet ist, dass er einen Fluiddurchfluss durch den ersten Kurzschlusskanal in Abhängigkeit eines in der ersten Teilkammer vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt. Zudem kann der Nockenwellenversteller einen zweiten Kurzschlusskanal mit einem zweiten Steuerpin aufweisen, wobei der zweite Steuerpin so ausgebildet ist, dass er einen Fluiddurchfluss durch den zweiten Kurzschlusskanal in Abhängigkeit eines in der zweiten Teilkammer vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt. Das heißt, dass je Teilkammer ein Steuerpin vorgesehen ist, der durch den Druck in der zugeordneten Teilkammer betätigt wird. Somit kann ein konstruktiv besonders einfach ausgebildeter Steuerpin verwendet werden. Im Folgenden wird einfachheitshalber der Aufbau eines Steuerpins näher erläutert, wobei die beschriebenen Merkmale sowohl bei dem ersten Steuerpin als auch bei dem zweiten Steuerpin in analoger Weise vorliegen können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Steuerpin (bzw. die beiden Steuerpins) so (angeordnet und/oder) ausgebildet sein, dass er den Fluiddurchfluss sperrt, wenn der Druck in einer zugeordneten Teilkammer größer als ein vorbestimmter Druck ist, und den Fluiddurchfluss ermöglicht, wenn der Druck in der zugeordneten Teilkammer kleiner gleich dem vorbestimmten Druck ist. Das heißt, dass der Steuerpin den Fluiddurchfluss erst bei Unterschreiten des vorbestimmten Drucks öffnet. Mit anderen Worten ist der Steuerpin unterdruckgesteuert.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann der vorbestimmte Druck zwischen 0 bar und -1 bar liegen. Das heißt, dass der vorbestimmte Druck vorzugsweise 0 bar oder kleiner beträgt. Beispielsweise der vorbestimmte Druck zwischen -0,35 bar und - 0,95 bar, vorzugsweise zwischen -0,55 bar und -0,9 bar, bevorzugt zwischen -0,7 bar und 0,85 bar liegen. Mit anderen Worten ist der vorbestimmte Druck so gewählt, dass er in der geregelten Position/in der Halteposition nicht unter den vorbestimmten Druck fällt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der vorbestimmte Druck -0,8 bar betragen und/oder im Wesentlichen einem Sättigungsdruck des Nockenwellenverstellers entsprechen. Das heißt, dass der vorbestimmte Druck ein Auslegungskriterium des Nockenwellenverstellers ist und vorzugsweise kurz vor der Kavitationsgrenze definiert ist. So können auch bei hohen und tiefen Temperaturen hohe Verstellgeschwindigkeiten gewährleistet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Nockenwellenversteller eine Feder aufweisen, wobei die Feder so angeordnet ist, dass der Steuerpin entgegen einer Federkraft der Feder von seiner den Fluiddurchfluss sperrenden Position in seine den Fluiddurchfluss freigebenden Position verlagerbar ist. Das heißt, dass der Steuerpin aufgrund der Federkraft in seine sperrenden Position/Nullstellung gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise die Dimensionierung der Feder, etwa durch Auswahl der Federkennlinie, so gewählt werden kann, dass der Steuerpin erst bei Vorliegen des vorbestimmten Drucks verlagert wird und bei höheren Drücken in seiner Nullstellung verbleibt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform können der Steuerpin und die Feder so dimensioniert sein, dass ihre Eigenfrequenz größer gleich 180 Hz ist. Das heißt, dass das Gewicht des Steuerpins und/oder eine Federkonstante der Feder so zu wählen sind, dass eine Eigenfrequenz von 180 Hz nicht unterschritten wird. Eine solche Konfiguration hat sich als besonders vorteilhaft für die Verwendung in einem 3-Zylindermotor ergeben. Dabei sind das Gewicht des Steuerpins und/oder die Federkonstante der Feder Eingangsparameter.
  • Beispielsweise kann der Steuerpin ein Gewicht von etwa einem Gramm aufweisen und die Feder eine Federkonstante von etwa 1300 N/m haben. Diese Werte haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform können der Steuerpin und die Feder so dimensioniert sein, dass ihre Eigenfrequenz größer gleich 240 Hz ist. Das heißt, dass das Gewicht des Steuerpins und/oder eine Federkonstante der Feder so zu wählen sind, dass eine Eigenfrequenz von 240 Hz nicht unterschritten wird. Eine solche Konfiguration hat sich als besonders vorteilhaft für die Verwendung in einem 4-Zylindermotor ergeben.
  • Erfindungsgemäß ist der Steuerpin in einer (axialen) Aussparung in dem Nockenwellenversteller angeordnet, wobei die Aussparung auf der einen Seite des Steuerpins mit einer zugeordneten Teilkammer fluidisch verbunden ist und auf der anderen Seite des Steuerpins mit einer Entlüftungsöffnung verbunden ist. Das heißt, dass der Steuerpin aufgrund der Druckdifferenz zwischen einem Umgebungsdruck und dem in der zugeordneten Teilkammer vorliegenden Druck aktuiert wird. Somit lässt sich eine zuverlässige Aktuierung des Steuerpins gewährleisten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Aussparung in einem der Flügel des Rotors angeordnet sein. Die Aussparung kann so in besonders einfach Weise, etwa durch Bohren, in den Nockenwellenversteller eingebracht sein. Zudem lässt sich bei einer Ausbildung in dem Flügel auf einfache Weise eine fluidische, durch den Steuerpin unterbrechbare Verbindung zwischen den beiden Teilkammern herstellen. Beispielsweise kann in einem der Flügel der erste Steuerpin angeordnet sein und in einem anderen Flügel der zweite Steuerpin angeordnet sein.
  • Mit anderen Worten besteht die erfinderische Lösung in der Anwendung von zwei zusätzliche Steuerpins/Smartpins die im Nockenwellenversteller, insbesondere im Rotor, eingebaut werden. Die Steuerpins ermöglichen einen direkten Hydraulikmittelaustausch zwischen den beiden Teilkammern, wenn der Druck, etwa aufgrund von Nockenwellenmomenten bei der Verstellung, in der mit der Pumpe/Hydraulikmittelversorgung verbundenen, d.h. sich während der Verstellung vergrößernden, Teilkammer unter einen vorbestimmten Druck fällt, insbesondere ins Vakuum (Unterdruck) geht. Somit wird wie bei einem Smartphaser Hydraulikmittel in eine Teilkammer, in der ein Unterdruck vorliegt, eingesaugt, wobei das Hydraulikmittel erfindungsgemäß direkt zwischen den beiden Teilkammern umgepumpt wird und auf ein Reservoir verzichtet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass keine Luft in die Teilkammern eingesaugt werden kann.
  • Genauer gesagt können die zwei eingebauten Steuerpins im Rotor, etwa im Flügel, eingesetzt und durch eine Feder in einer Nullstellung gehalten werden. Ein erster Steuerpin wird bei der Verstellung in die eine Richtung, etwa nach Früh, aktiv, während ein zweiter Steuerpin bei der Verstellung in die andere Richtung, etwa nach Spät, aktiv wird. Die Bewegung der Steuerpins kann durch den Druck in den Teilkammern (Kammern A und B) gesteuert werden, wobei der ein Steuerpin vorzugsweise durch den Druck von Kammer A und der andere Steuerpin vorzugsweise durch den Druck von Kammer B gesteuert wird. Am anderen Ende der Steuerpins ist eine Entlüftung vorhanden, so dass ein Umgebungsdruck wirkt. Wenn der Druck in der sich bei der Verstellung vergrößernden Teilkammer abfällt, insbesondere wenn das Vakuum entsteht, wird der durch diese Teilkammer gesteuerte Steuerpin entgegen der Federkraft der Feder verlagert, wodurch eine direkte Kommunikation zwischen den beiden Teilkammern (Kammern A und B) entsteht. Um diese Kommunikation zu ermöglichen, wird ein Loch im Flügel oder zwischen den beiden Teilkammern (Kammern A und B) eingebracht, etwa gebohrt. Dieses Loch kann, je nach Stellung des Steuerpins, durch den Steuerpin unterbrochen oder freigegeben werden, was eine Strömung zwischen den Teilkammern, d.h. ein direktes Umpumpen, blockiert bzw. ermöglicht. Wenn in keiner der beiden Teilkammern der Druck unterhalb des bestimmten Drucks ist, d.h. ein Unterdruck vorliegt, bleiben die Steuerpins aufgrund der Federkraft der Feder in ihrer Nullposition, so dass keine direkte Strömung zwischen den beiden Teilkammern möglich ist. Dadurch, dass in der geregelten Position die Drücke in den beiden Teilkammern wechselwirkend ins Vakuum gehen, aber der jeweils andere Druck (Abstützdruck) in der Nachbarkammer dann deutlich höher ist, wirkt dieser Abstützdruck seitlich an dem Steuerpin, so dass die dadurch erzeugte Reibung einer Bewegung des Steuerpins entgegenwirkt. Zudem kann die Federstärke der Feder so ausgelegt sein, dass die Bewegung der Steuerpins nicht sofort, d.h. unterhalb eines Drucks von 0 bar, stattfindet, sondern erst, wenn eine bestimmte Druckgrenze unterschritten wird, um die Bewegung der Steuerpins in der geregelten Position zu verhindern. Vorteilhafterweise hat eine Frequenzanalyse gezeigt, dass der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller die Nockenüberlauffrequenzen unterstützen kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Nockenwellenverstellers von vorne,
    • 2 eine schematische Darstellung eines (zweiten) Kurzschlusskanals und eines (zweiten) Steuerpins des Nockenwellenverstellers in einer den Kurzschlusskanal sperrenden Position,
    • 3 eine schematische Darstellung des (zweiten) Kurzschlusskanals und des (zweiten) Steuerpins des Nockenwellenverstellers in einer den Kurzschlusskanal freigebenden Position,
    • 4 eine schematische Darstellung des Nockenwellenverstellers von hinten,
    • 5 eine schematische Darstellung eines (ersten) Kurzschlusskanals und eines (ersten) Steuerpins des Nockenwellenverstellers in einer den Kurzschlusskanal sperrenden Position, und
    • 6 eine schematische Darstellung des (ersten) Kurzschlusskanals und des (ersten) Steuerpins des Nockenwellenverstellers in einer den Kurzschlusskanal freigebenden Position, und
    • 7 eine schematische Darstellung des Steuerpins und einer auf den Steuerpin wirkenden Feder des Nockenwellenverstellers.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 bis 6 zeigen schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1. Der Nockenwellenversteller 1 dient zum Verstellen einer Phasenlage zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Kraftfahrzeugs. Der Nockenwellenversteller 1 weist einen Stator 2 auf. Der Stator 2 kann insbesondere mit der Kurbelwelle drehgekoppelt oder drehkoppelbar sein. Der Nockenwellenversteller 1 weist einen Rotor 3 auf. Der Rotor 3 kann insbesondere mit der Nockenwelle drehgekoppelt oder drehkoppelbar sein. Der Rotor 3 ist relativ zu dem Stator 2 verdrehbar und vorzugsweise radial innerhalb und konzentrisch zu dem Stator 2 angeordnet. Der Nockenwellenversteller 1 weist zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 ausgebildete Arbeitskammern 4 auf, die jeweils von einem Flügel des Rotors 3 in eine erste Teilkammer 5 (A-Kammer) und eine zweite Teilkammer 6 (B-Kammer) unterteilt sind. Die Teilkammern 5, 6 sind zur Verstellung des Rotors 3 relativ zu dem Stator 2 mit Hydraulikfluid beaufschlagbar.
  • Der Nockenwellenversteller 1 weist einen die beiden Teilkammern 5, 6 fluidisch miteinander verbindenden Kurzschlusskanal 7 auf. Zudem weist der Nockenwellenversteller 1 einen in dem Kurzschlusskanal 7 angeordneten Steuerpin 8 auf. Der Steuerpin 8 ist so ausgebildet, dass er einen Fluiddurchfluss durch den Kurzschlusskanal 7 in Abhängigkeit eines in einer der beiden Teilkammern 5, 6 vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt. Insbesondere ist der Steuerpin 8 so ausgebildet, dass er den Fluiddurchfluss sperrt, wenn der Druck in einer zugeordneten Teilkammer 5, 6 größer als ein vorbestimmter Druck ist, und den Fluiddurchfluss ermöglicht, wenn der Druck in der zugeordneten Teilkammer 5, 6 kleiner gleich dem vorbestimmten Druck ist.
  • Vorzugsweise kann der vorbestimmte Druck zwischen 0 bar und -1 bar liegen. Insbesondere kann der vorbestimmte Druck - 0,8 bar betragen. Bevorzugt kann der vorbestimmte Druck im Wesentlichen einem Sättigungsdruck des Nockenwellenverstellers 1 entsprechen.
  • Insbesondere weist der Nockenwellenversteller 1 für die Teilkammern 5, 6 jeweils einen Kurzschlusskanal 7 und Steuerpin 8 auf. Das heißt, dass der Nockenwellenversteller 1 einen ersten Kurschlusskanal 9 und einen ersten Steuerpin 10 (für die ersten Teilkammer 5) (vgl. 4 bis 6) sowie einen zweiten Kurzschlusskanal 11 und einen zweiten Steuerpin 12 (für die zweite Teilkammer 6) (vgl. 1 bis 3) aufweist. Der erste Steuerpin 10 ist so ausgebildet, dass er einen Fluiddurchfluss durch den ersten Kurzschlusskanal 9 in Abhängigkeit eines in der ersten Teilkammer 5 vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt. Das heißt, dass der erste Steuerpin 10 in Verbindung mit der ersten Teilkammer 5 ist und der Druck in der ersten Teilkammer 5 als Drucksignal zur Aktuierung des ersten Steuerpins 10 dient. Der zweite Steuerpin 12 ist so ausgebildet, dass er einen Fluiddurchfluss durch den zweiten Kurzschlusskanal 11 in Abhängigkeit eines in der zweiten Teilkammer 6 vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt. Das heißt, dass der zweite Steuerpin 12 in Verbindung mit der zweiten Teilkammer 6 ist und der Druck in der zweiten Teilkammer 6 als Drucksignal zur Aktuierung des zweiten Steuerpins 12 dient.
  • Zudem weist der Nockenwellenversteller 1 eine Feder 13 auf, die so angeordnet ist, dass der Steuerpin 8 entgegen einer Federkraft der Feder 13 von seiner den Fluiddurchfluss sperrenden Position in seine den Fluiddurchfluss freigebenden Position verlagerbar ist. Insbesondere weist der Nockenwellenversteller 1 eine auf den ersten Steuerpin 10 wirkende erste Feder 14 sowie eine auf den zweiten Steuerpin 12 wirkende zweite Feder 15 auf. Beispielsweise kann der Steuerpin 8 hohl ausgebildet sein, so dass die Feder 13 zumindest teilweise radial in dem Steuerpin 8 angeordnet ist (vgl. 7).
  • Insbesondere können der Steuerpin 8 und die Feder 13 so dimensioniert sein, dass ihre Eigenfrequenz größer gleich 180 Hz ist. Dies ist besonders für einen 3-Zylindermotor geeignet. Beispielsweise kann der Steuerpin 8 ein Gewicht von einem Gramm aufweisen. Die Feder 13 kann beispielweise eine Federkonstante von 1300 N/m haben. Insbesondere können der Steuerpin 8 und die Feder 13 so dimensioniert sein, dass ihre Eigenfrequenz größer gleich 240 Hz ist. Dies ist besonders für einen 4-Zylindermotor geeignet.
  • Vorzugsweise kann der Steuerpin 8 in einer Aussparung 16 in dem Nockenwellenversteller 1 angeordnet sein. Die Aussparung 16 kann beispielsweise als eine axiale Ausnehmung ausgebildet sein. Die Aussparung 16 kann insbesondere in dem Rotor 3, beispielsweise dem Flügel des Rotors 3, ausgebildet sein.
  • Die Aussparung 16 kann vorzugsweise auf der einen Seite des Steuerpins 8 mit einer zugeordneten Teilkammer 5, 6 fluidisch verbunden sein. Das heißt, dass die Aussparung 16, in der der erste Steuerpin 10 angeordnet ist, einen mit der ersten Teilkammer 5 verbundenen Anschluss 17 aufweist, und die Aussparung 16, in der der zweite Steuerpin 12 angeordnet ist, einen mit der zweiten Teilkammer 6 verbundenen Anschluss 18 aufweist. Auf der jeweils anderen Seite des Steuerpins 8 kann die Aussparung 16 vorzugsweise mit einer Entlüftungsöffnung 19 verbunden sein.
  • Der Nockenwellenversteller 1 ist demnach so ausgebildet, dass die Federkraft der jeweiligen Feder 14, 15 eine Bewegung des jeweiligen Steuerpins 10, 12 erlaubt, wenn der Druck in der jeweiligen Teilkammer 5, 6 unter den bestimmten Druck, der insbesondere 0 bar oder niedriger (Unterdruck) ist, sinkt (vgl. 4 und 6), und dass die Federkraft der jeweiligen Feder 14, 15 eine Bewegung des jeweiligen Steuerpins 10, 12 verhindert, wenn der Druck in der jeweiligen Teilkammer 5, 6 oberhalb des bestimmten Drucks ist, d.h. wenn kein Unterdruck/Vakuum vorliegt bzw. der Druck oberhalb des vorbestimmten (Unter-)Drucks liegt.
  • Zur öldruckgesteuerten Verstellung sind die beiden Teilkammern 5, 6 jeweils über einen Arbeitskanal 20, 21 mit einem Zentralventil 22 verbunden. Somit wird die erste Teilkammer 5 je nach Schaltstellung des Zentralventils 22 über den ersten Arbeitskanal 20 zur Druckbeaufschlagung mit einer Pumpe oder zur Druckentlastung mit einem Tank verbunden, und die zweite Teilkammer 6 je nach Schaltstellung des Zentralventils 22 über den zweiten Arbeitskanal 21 zur Druckbeaufschlagung mit der Pumpe oder zur Druckentlastung mit dem Tank verbunden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Nockenwellenversteller
    2
    Stator
    3
    Rotor
    4
    Arbeitskammer
    5
    erste Teilkammer
    6
    zweite Teilkammer
    7
    Kurzschlusskanal
    8
    Steuerpin
    9
    erster Kurzschlusskanal
    10
    erster Steuerpin
    11
    zweiter Kurzschlusskanal
    12
    zweiter Steuerpin
    13
    Feder
    14
    erste Feder
    15
    zweite Feder
    16
    Aussparung
    17
    Anschluss
    18
    Anschluss
    19
    Entlüftungsöffnung
    20
    erster Arbeitskanal
    21
    zweiter Arbeitskanal
    22
    Zentralventil

Claims (9)

  1. Nockenwellenversteller (1) zum Verstellen einer Phasenlage zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator (2), einem dazu verdrehbaren Rotor (3) sowie zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) ausgebildeten Arbeitskammern (4), die jeweils von einem Flügel des Rotors (3) in eine erste Teilkammer (5) und eine zweite Teilkammer (6) unterteilt sind, wobei die Teilkammern (5, 6) zur Verstellung des Rotors (3) relativ zu dem Stator (2) mit Hydraulikfluid beaufschlagbar sind, wobei der Nockenwellenversteller (1) einen die beiden Teilkammern (5, 6) fluidisch miteinander verbindenden Kurzschlusskanal (7) sowie einen in dem Kurzschlusskanal (7) angeordneten Steuerpin (8) aufweist, wobei der Steuerpin (8) so ausgebildet ist, dass er einen Fluiddurchfluss durch den Kurzschlusskanal (7) in Abhängigkeit eines in einer der beiden Teilkammern (5, 6) vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerpin (8) in einer Aussparung (16) in dem Nockenwellenversteller (1) angeordnet ist, wobei die Aussparung (16) auf der einen Seite des Steuerpins (8) mit einer zugeordneten Teilkammer (5, 6) fluidisch verbunden ist und auf der anderen Seite des Steuerpins (8) mit einer Entlüftungsöffnung (19) verbunden ist.
  2. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (1) einen ersten Kurzschlusskanal (9) mit einem ersten Steuerpin (10) aufweist, wobei der erste Steuerpin (10) so ausgebildet ist, dass er einen Fluiddurchfluss durch den ersten Kurzschlusskanal (9) in Abhängigkeit eines in der ersten Teilkammer (5) vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt, und dass der Nockenwellenversteller (1) einen zweiten Kurzschlusskanal (11) mit einem zweiten Steuerpin (12) aufweist, wobei der zweite Steuerpin (12) so ausgebildet ist, dass er einen Fluiddurchfluss durch den zweiten Kurzschlusskanal (11) in Abhängigkeit eines in der zweiten Teilkammer (6) vorliegenden Drucks öffnet oder sperrt.
  3. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerpin (8) so ausgebildet ist, dass er den Fluiddurchfluss sperrt, wenn der Druck in einer zugeordneten Teilkammer (5, 6) größer als ein vorbestimmter Druck ist, und den Fluiddurchfluss ermöglicht, wenn der Druck in der zugeordneten Teilkammer kleiner gleich dem vorbestimmten Druck ist.
  4. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Druck zwischen 0 bar und -1 bar liegt.
  5. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Druck -0,8 bar beträgt und/oder im Wesentlichen einem Sättigungsdruck des Nockenwellenverstellers (1) entspricht.
  6. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (1) eine Feder (13) aufweist, die so angeordnet ist, dass der Steuerpin (8) entgegen einer Federkraft der Feder (13) von seiner den Fluiddurchfluss sperrenden Position in seine den Fluiddurchfluss freigebenden Position verlagerbar ist.
  7. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerpin (8) und die Feder (13) so dimensioniert sind, dass ihre Eigenfrequenz grö-ßer gleich 180 Hz ist.
  8. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerpin (8) und die Feder (13) so dimensioniert sind, dass ihre Eigenfrequenz grö-ßer gleich 240 Hz ist.
  9. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (16) in einem der Flügel des Rotors (3) angeordnet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023001117A1 (de) 2023-03-22 2024-09-26 Mercedes-Benz Group AG Nockenwellensteller für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103498710A (zh) 2013-09-23 2014-01-08 奇瑞汽车股份有限公司 一种双向可调节凸轮轴相位器锁止机构及油路
DE102014215419A1 (de) 2014-08-05 2016-02-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller mit kammernkurzschließender druckgesteuerter Stelleinheit
DE102016218793A1 (de) 2015-11-26 2017-06-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller
CN111655980A (zh) 2018-04-24 2020-09-11 舍弗勒技术股份两合公司 凸轮轴相位器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103498710A (zh) 2013-09-23 2014-01-08 奇瑞汽车股份有限公司 一种双向可调节凸轮轴相位器锁止机构及油路
DE102014215419A1 (de) 2014-08-05 2016-02-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller mit kammernkurzschließender druckgesteuerter Stelleinheit
DE102016218793A1 (de) 2015-11-26 2017-06-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller
CN111655980A (zh) 2018-04-24 2020-09-11 舍弗勒技术股份两合公司 凸轮轴相位器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023001117A1 (de) 2023-03-22 2024-09-26 Mercedes-Benz Group AG Nockenwellensteller für eine Verbrennungskraftmaschine sowie Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug

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