DE102021132404A1 - camshaft adjuster - Google Patents

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Branimir Karic
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) des Flügelzellentyp für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit zwischen einem Stator (2) und einem 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, und einem Zentralventil (7), das über jeweils einen Versorgungskanal (8, 9) mit den Teilkammern (5, 6) zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum (10) innerhalb des Zentralventils (7) verbunden ist, wobei das Zentralventil (7) eine Ventilhülse (21), die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss besitzt, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse (21) angeordneten Ventilkolben (22) aufweist, dessen Steuerkanten (27) so angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils (7) die Anschlüsse der Ventilhülse (21) miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei an oder in dem P-Anschluss wenigstens ein Rückschlagventil (25) angeordnet ist, wobei zwischen dem Rückschlagventil (25) des P-Anschlusses und dem Ventilkolben (22) ein Tesla-Ventil (40) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass unerwünschte Druckwellen in dem hydraulischen Pfad zwischen dem Rückschlagventil (25) und dem Ventilkolben (22) durch das Tesla-Ventil (40) abgebaut werden.The invention relates to a camshaft adjuster (1) of the vane cell type for a motor vehicle drive train, with working chambers (4) formed between a stator (2) and a rotor (3), each of which extends from a vane of the rotor (3) into a first partial chamber ( 5) and a second sub-chamber (6), wherein the sub-chambers (5, 6) can be acted upon with hydraulic fluid to adjust the rotor (3) relative to the stator (2), and a central valve (7) which has one Supply channel (8, 9) is connected to the sub-chambers (5, 6) for supplying the hydraulic fluid from a pressure chamber (10) within the central valve (7), the central valve (7) having a valve sleeve (21) which has an A port , has a B port, a P port and a T port, and has a valve piston (22) which is arranged axially displaceably radially inside the valve sleeve (21) and whose control edges (27) are arranged in such a way that, depending on the switching position of the Central valve (7) connects the ports of the valve sleeve (21) to one another or separates them from one another, with at least one check valve (25) being arranged on or in the P port, with the check valve (25) of the P port and the valve piston (22 ) A Tesla valve (40) is arranged and designed in such a way that unwanted pressure waves in the hydraulic path between the check valve (25) and the valve piston (22) are reduced by the Tesla valve (40).

Description

Die vorliegende 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 erste Teilkammer und eine zweite Teilkammer unterteilt sind, wobei die Teilkammern, zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikfluid beaufschlagbar sind, und einem Zentralventil, das über jeweils einen Versorgungskanal, mit den Teilkammern, zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum innerhalb des Zentralventils verbunden ist, wobei das Zentralventil eine Ventilhülse, die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss besitzt, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse angeordneten Ventilkolben aufweist, dessen Steuerkanten so angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils die Anschlüsse der Ventilhülse miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei an oder in dem P-Anschluss wenigstens ein Rückschlagventil angeordnet ist.The present invention relates to a camshaft adjuster of the vane cell type for a motor vehicle drive train, with working chambers formed between a stator and a rotor, which are each divided by a vane of the rotor into a first sub-chamber and a second sub-chamber, the sub-chambers for adjusting the rotor can be acted upon with hydraulic fluid relative to the stator, and a central valve which is connected via a respective supply channel to the sub-chambers for supplying the hydraulic fluid from a pressure chamber within the central valve, the central valve having a valve sleeve which has an A connection, a B connection, has a P connection and a T connection, and has an axially displaceable valve piston arranged radially inside the valve sleeve, the control edges of which are arranged in such a way that, depending on the switching position of the central valve, they connect the connections of the valve sleeve to one another or separate them from one another, wherein at least one check valve is arranged on or in the P port.

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.Such camshaft adjusters of the vane cell type are already known from the prior art. Such a camshaft adjuster is, for example, from DE 10 2010 005 604 A1 known.

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.The alternating torques acting on the camshaft can be used to adjust the angle of rotation of the camshaft, which is also referred to as camshaft torque-actuated (CTA) adjustment. The hydraulic medium/hydraulic fluid is routed from one sub-chamber to the other sub-chamber via a bypass due to the alternating torques acting on the camshaft. Alternatively or additionally, an external supply of hydraulic medium, such as a pump, can be used to adjust the angle of rotation of the camshaft, which is also referred to as oil pressure actuated (OPA) adjustment. In this case, one sub-chamber is pressurized by the hydraulic medium supply and the other sub-chamber is connected to an unpressurized tank/reservoir for hydraulic medium discharge. In addition, with the continuously increasing complexity of the engines, switchable valve trains are installed, which can implement different switching processes depending on the operating point. As a result, they can have a very strong influence on the torques arriving at the camshaft adjuster and used for the adjustment.

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.The advantage of adjusting via the camshaft torques is that only a very small flow of hydraulic fluid is required, namely to compensate for the leakage between the sub-chambers and the camshaft adjuster. However, adjustment via the camshaft torques is only possible if the alternating torques acting on the camshaft are sufficiently large, since the adjustment speeds that can be achieved with low alternating torques are too low. The advantage of adjusting via the oil pressure is that the adjustment can be easily controlled even with small adjustment jumps at low adjustment speeds. However, a relatively large flow of hydraulic fluid, which must be supplied via the external hydraulic fluid supply, is required, which has a negative effect on the space required.

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.To avoid the disadvantages of the two types of adjustment (OPA and CTA), so-called smart phasers were developed, which offer the main advantage that they combine the OPA and CTA adjustment principles to ensure greater adjustment speeds with smaller amounts of hydraulic fluid.

So ist beispielsweise aus DE102016218793 A1 eine Rückschlagventilplatte und ein Ölvolumenspeicher in einem hydraulischen Nockenwellenversteller zur Erhöhung der Verstellgeschwindigkeit durch Kompensieren der Ölleckagenverluste in der Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers durch Nachsaugen des Zusatzöls in die Arbeitskammer aus dem Ölvolumenspeicher offenbart. DE102012201560B4 beschreibt ein sogg. Smart-Steuerventil mit einem Volumenspeicher und Rückschlagventilen in der Ölleitungen A und B. Aus der US6705260 BB ist des Weiteren ein Rückschlagventilsystem im hydraulischen Nockenwellenversteller als gesteuerter Baypass zwischen Arbeitskammern A und B bekannt.For example, is off DE102016218793 A1 discloses a check valve plate and an oil volume reservoir in a hydraulic camshaft adjuster to increase the adjustment speed by compensating for oil leakage losses in the working chambers of the camshaft adjuster by sucking additional oil into the working chamber from the oil volume reservoir. DE102012201560B4 describes a so-called Smart control valve with a volume accumulator and check valves in oil lines A and B. From the US6705260 BB is also known as a controlled Baypass between working chambers A and B a check valve system in the hydraulic camshaft adjuster.

Die US7198013 BB schlägt einen gesteuerten Bypass zwischen Kammer A und B im hydraulischen Nockenwellenversteller vor, um die Verstellgeschwindigkeit des Nockenwellenverstellers zu erhöhen. Schließlich beschreibt die DE102006012733B4 die selektive Nutzung von Momenten im Hydraulik-Antrieb, insbesondere durch die Freigabe über Rückschlagsventile im hydraulischen Nockenwellenversteller, z.B. in einem Schaltventil. Dies führt zu einer Linearisierung der Verstellgeschwindigkeit über die Drehzahl des Verbrennungsmotors, während die fortdauernde Nutzung einer möglichst kleinen Hydraulikversorgung aus einer Pumpe zur Verstellung des Kolbens auch bei reinen Schwellanteilen des Moments die hohe Verstellgeschwindigkeit sicherstellt.The US7198013 BB proposes a controlled bypass between chambers A and B in the hydraulic camshaft phaser to increase the phaser's phase rate. Finally describes the DE102006012733B4 the selective use of moments in the hydraulic drive, in particular through the release of check valves in the hydraulic camshaft adjuster, for example in a switching valve. This leads to a linearization of the adjustment speed over the speed of the internal combustion engine, while the continuous use of the smallest possible hydraulic supply from a pump to adjust the piston ensures the high adjustment speed even with pure swelling components of the torque.

In Nockenwellenverstellersystemen kann es während der Verstellung, durch die Aufprägung von starken Momenten vom Ventiltrieb und begrenzte Ölversorgung von der Ölpumpe - speziell bei niedrigen Versorgungsdrücken -, zum Auftreten von starken Druckwellen kommen. Diese Druckwellen können in Kammern entstehen, die sich bei der Verstellung vergrößern, weil es wegen des sinkenden Drucks und des starken Nockenwellenmoments zur Kavitation kommt. Wenn diese Momente die Richtung ändern und gegen die Verstellungsrichtung wirken, können entstandene Kavitationsblasen zerstört und gleichzeitig bei dieser Blasenimplosion die besagten Druckwellen generiert werden. Die Stärke einer derartigen Druckwelle kann besonders groß sein, wenn die Trägheitsmomente des Ventiltriebsystems groß sind, z.B. im Fall, wenn ein CSS System eingebaut ist.In camshaft phasing systems, it can occur during the adjustment due to the application of strong torques from the valve train and limited oil supply from the oil pump - especially at low supply pressures - strong pressure waves can occur. These pressure waves can arise in chambers that enlarge during adjustment because cavitation occurs due to the falling pressure and the strong camshaft torque. If these moments change direction and act against the adjustment direction, cavitation bubbles that have formed can be destroyed and at the same time the aforementioned pressure waves can be generated during this bubble implosion. The strength of such a pressure wave can be particularly large when the moments of inertia of the valve train system are large, for example in the case when a CSS system is installed.

Diese Druckwellen, auch bekannt als Wasserhammereffekt, fliesen zurück in die Ölgalerie des Motors und verursachen so eine starke Bewegung des Öls, was zu stark oszillierenden Massenstrome führt. Die Frequenz von dieser oszillierenden Bewegung liegt im kHz Bereich. Das ist besonders wichtig und gefährlich, weil man kann mit den beweglichen Teilen, wie z.B. Rückschlagventile, diese Druckwellen nicht verhindern kann, da die Trägheit von den Teilen einfach zu groß ist und eine Bewegung des Rückschlagventils kann nicht in der kurzen Zeit realisiert werden. Das hat zur Folge, dass die Elemente von dem Verstellsystem, wie z.B Filter oder andere kleine Teile beschädigt werden.These pressure waves, also known as the water hammer effect, flow back into the engine's oil gallery and thus cause a strong movement of the oil, which leads to strongly oscillating mass flows. The frequency of this oscillating movement is in the kHz range. This is particularly important and dangerous, because moving parts, such as check valves, cannot prevent these pressure waves because the inertia of the parts is simply too great and the check valve movement cannot be realized in a short time. As a result, the elements of the adjustment system, such as filters or other small parts, are damaged.

Es ist daher die Aufgabe der Erindung einen Nockenwellenversteller bereitzustellen, der die genannten Probleme abmildert oder vollständig beseitigt und einen Nockenwellenversteller mit einer hohen Betriebssicherheit bereitzustellen.It is therefore the object of the invention to provide a camshaft adjuster that mitigates or completely eliminates the problems mentioned and to provide a camshaft adjuster with a high level of operational reliability.

Diese Aufgabe wird gelöst durch 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 erste Teilkammer und eine zweite Teilkammer unterteilt sind, wobei die Teilkammern, zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikfluid beaufschlagbar sind, und einem Zentralventil, das über jeweils einen Versorgungskanal, mit den Teilkammern, zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum innerhalb des Zentralventils verbunden ist, wobei das Zentralventil eine Ventilhülse, die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss besitzt, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse angeordneten Ventilkolben aufweist, dessen Steuerkanten so angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils die Anschlüsse der Ventilhülse miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei an oder in dem P-Anschluss wenigstens ein Rückschlagventil angeordnet ist, wobei zwischen dem Rückschlagventil des P-Anschlusses und dem Ventilkolben ein Tesla-Ventil angeordnet und derart ausgebildet ist, dass unerwünschte Druckwellen in dem hydraulischen Pfad zwischen dem Rückschlagventil und dem Ventilkolben durch das Tesla-Ventil abgebaut werden.This object is achieved by a camshaft adjuster of the vane cell type for a motor vehicle drive train, with working chambers formed between a stator and a rotor, which are each divided by a vane of the rotor into a first sub-chamber and a second sub-chamber, the sub-chambers for adjusting the rotor can be acted upon with hydraulic fluid relative to the stator, and a central valve which is connected via a respective supply channel to the sub-chambers for supplying the hydraulic fluid from a pressure chamber within the central valve, the central valve having a valve sleeve which has an A port, a B port, a P port and a T port, and has an axially displaceable valve piston arranged radially inside the valve sleeve, the control edges of which are arranged in such a way that, depending on the switching position of the central valve, they connect or separate the ports of the valve sleeve with one another, wherein at least one check valve is arranged on or in the P port, wherein a Tesla valve is arranged between the check valve of the P port and the valve piston and is designed in such a way that undesired pressure waves in the hydraulic path between the check valve and the valve piston through the Tesla valve to be dismantled.

Die erfinderische Lösung der Aufgabe besteht in der Anwendung eines Rückschlagventils, das keine beweglichen Teile aufweist. Ein derartiges Ventil ist in der Strömungsmechanik als TESLA Rückschlagventil oder TESLA Diode bekannt. Durch die spezielle Auslegung des Strömungspfades wird die Strömung in einer Richtung uneingeschränkt erlaubt, wobei in der anderen Richtung blockiert wird. Die im hydraulischen Pfad auftretenden Druckwellen können so durch diese spezielle Blockade zerstört und die Energie der Druckwellen vernichtet werden.The inventive solution to the problem consists in the use of a check valve that has no moving parts. Such a valve is known in fluid mechanics as a TESLA check valve or TESLA diode. The special design of the flow path allows unrestricted flow in one direction while blocking it in the other direction. The pressure waves occurring in the hydraulic path can be destroyed by this special blockage and the energy of the pressure waves can be destroyed.

Die generierten Druckwellen in den Kammern des Verstellers werden hierdurch nicht mehr zur Motorölgalerierichtung fließen können. Die Lösung benötigt keine zusätzlich beweglichen Teile, und es gibt hierdurch kene Probleme mit der oben beschriebenen Problematik der Trägheit. Damit wird es stets ermöglicht, die maximale Verstellgeschwindigkeiten zu nutzten und kein Problem mit den pulsierenden Wellen und beschädigten Teilen zu haben. Eine auftretende Druckwelle wird in dem Fall vernichtet, bevor sie an dem Rückschlagventil des OCV ankommt und kann diesen Teil und den Filter nicht mehr beschädigen.As a result, the pressure waves generated in the chambers of the adjuster will no longer be able to flow in the direction of the engine oil gallery. The solution does not require any additional moving parts and there are no problems with the inertia problem described above. This always makes it possible to use the maximum adjustment speeds and not have a problem with pulsating waves and damaged parts. In this case, an occurring pressure wave is destroyed before it reaches the check valve of the OCV and can no longer damage this part and the filter.

Ferner bleibt die Verwendung von Standardkomponenten, wie beispielsweise Rotor, Deckel oder Zentralventilgehäuse ohne konstruktive Änderungen möglich. Des Weiteren beansprucht der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller keinen größeren Bauraum als die bisherigen, konventionellen Ausführungsformen.Furthermore, the use of standard components such as the rotor, cover or central valve housing remains possible without any design changes. Furthermore, the camshaft adjuster according to the invention does not take up any more space than the previous, conventional embodiments.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Tesla-Ventil einstückig mit der Ventilhülse und/oder dem Ventilkolben ausgeformt ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the Tesla valve is formed in one piece with the valve sleeve and/or the valve piston.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ventilhülse und/oder der Ventilkolben aus einem Kunststoff geformt ist.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the valve sleeve and/or the valve piston is/are formed from a plastic.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Tesla-Ventil zumindest abschnittsweise durch die Steuerkanten gebildet ist.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the Tesla valve is formed at least in sections by the control edges.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Zentralventil so ausgebildet ist, dass der A-Anschluss unabhängig von der Schaltstellung des Zentralventils direkt mit dem P-Anschluss unter Zwischenschaltung eines der Rückschlagventile gekoppelt ist.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the central valve is designed in such a way that the A connection is directly connected to the P port, independently of the switching position of the central valve. Connection is coupled with the interposition of one of the check valves.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Zentralventil so ausgebildet ist, dass der B-Anschluss unabhängig von der Schaltstellung des Zentralventils direkt mit dem P-Anschluss unter Zwischenschaltung eines der Rückschlagventile gekoppelt ist.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the central valve is designed in such a way that the B port is coupled directly to the P port with the interposition of one of the check valves, regardless of the switching position of the central valve.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Zentralventil so ausgebildet ist, dass in einer ersten Schaltstellung des Zentralventils der A-Anschluss mit dem T-Anschluss sowie der B-Anschluss mit dem P-Anschluss hydraulisch verbunden ist.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the central valve is designed such that in a first switching position of the central valve, the A port is hydraulically connected to the T port and the B port is hydraulically connected to the P port.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Zentralventil so ausgebildet ist, dass in einer zweiten Schaltstellung des Zentralventils der A-Anschluss, der B-Anschluss, der P-Anschluss und der T-Anschluss hydraulisch gesperrt sind.It can also be advantageous to further develop the invention such that the central valve is designed in such a way that the A port, the B port, the P port and the T port are hydraulically blocked in a second switch position of the central valve.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Zentralventil so ausgebildet ist, dass in einer dritten Schaltstellung des Zentralventils der A-Anschluss mit dem P-Anschluss und der T-Anschluss mit dem B-Anschluss hydraulisch verbunden ist.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the central valve is designed such that in a third switching position of the central valve, the A port is hydraulically connected to the P port and the T port is hydraulically connected to the B port.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.

Es zeigt:

  • 1 ein hydraulisches Blockschaltbild eines Nockenwellenverstellers,
  • 2 eine Axialschnittansicht eines Nockenwellenverstellers,
  • 3 ein Zentralventil in einer Explosionsdarstellung
It shows:
  • 1 a hydraulic block diagram of a camshaft adjuster,
  • 2 an axial section view of a camshaft adjuster,
  • 3 a central valve in an exploded view

Die 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 des Flügelzellentyp für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang. Zwischen einem Stator 2 und einem Rotor 3 sind Arbeitskammern 4 ausgebildet, die jeweils von einem Flügel des Rotors 3 in eine erste Teilkammer 5 und eine zweite Teilkammer 6 unterteilt sind.The 1 shows a camshaft adjuster 1 of the vane type for a motor vehicle drive train. Working chambers 4 are formed between a stator 2 and a rotor 3 and are each subdivided by a vane of the rotor 3 into a first sub-chamber 5 and a second sub-chamber 6 .

Die Teilkammern 5, 6 zur Verstellung des Rotors 3 sind relativ zu dem Stator 2 mit Hydraulikfluid beaufschlagbar, was gut aus der Zusammenschau der 1-2 hervorgeht. Der Nockenwellenversteller 1 umfasst ferner ein Zentralventil 7, das über jeweils einen Versorgungskanal 8, 9 mit den Teilkammern 5, 6 zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum 10 innerhalb des Zentralventils 7 verbunden ist. Das Zentralventil 7 besitzt eine Ventilhülse 21, die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss besitzt, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse 21 angeordneten Ventilkolben 22 aufweist, dessen Steuerkanten 27 so angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils 7 die Anschlüsse der Ventilhülse 21 miteinander verbinden oder voneinander trennen. Dies kann gut aus der Zusammenschau von 1 und 4 erkannt werden.The sub-chambers 5, 6 for adjusting the rotor 3 are acted upon relative to the stator 2 with hydraulic fluid, which is good from the synopsis of 1-2 emerges. The camshaft adjuster 1 also includes a central valve 7 which is connected to the partial chambers 5 , 6 via a respective supply channel 8 , 9 for supplying the hydraulic fluid from a pressure chamber 10 within the central valve 7 . The central valve 7 has a valve sleeve 21 which has an A port, a B port, a P port and a T port, and has an axially displaceable valve piston 22 which is arranged radially inside the valve sleeve 21 and whose control edges 27 are arranged in this way that, depending on the switch position of the central valve 7, they connect the connections of the valve sleeve 21 to one another or separate them from one another. This can be seen from the synopsis of 1 and 4 be recognized.

Wie in der 3 gezeigt, ist in der Ventilhülse 21 und/oder am Ventilkolben 22 am A-Anschluss und/oder B-Anschluss wenigstens ein Rückschlagventil 25 angeordnet. Das Rückschlagventil 25 ist als eine in radialer Richtung federelastische Zunge 31 ausgebildet, die mit ihrem nicht schwenkbaren Ende 32 an der Ventilhülse 21 fixiert ist. Das Rückschlagventil 25 ist einstückig mit der Ventilhülse 21 ausgebildet und mittels eines Zweikomponentenspritzgusses an der Ventilhülse 21 ausgeformt.Like in the 3 shown, at least one check valve 25 is arranged in the valve sleeve 21 and/or on the valve piston 22 at the A port and/or B port. The check valve 25 is designed as a spring-elastic tongue 31 in the radial direction, which is fixed to the valve sleeve 21 with its non-pivotable end 32 . The check valve 25 is formed in one piece with the valve sleeve 21 and is formed on the valve sleeve 21 by means of two-component injection molding.

Die 1 zeigt des Weiteren, dass das Zentralventil 7 so ausgebildet ist, dass der A-Anschluss unabhängig von der Schaltstellung des Zentralventils 7 direkt mit dem P-Anschluss unter Zwischenschaltung eines der Rückschlagventile 25 gekoppelt ist. In der 1 ist ferner gezeigt, dass das Zentralventil 7 so ausgebildet ist, dass der B-Anschluss unabhängig von der Schaltstellung des Zentralventils 7 direkt mit dem P-Anschluss unter Zwischenschaltung eines der Rückschlagventile 25 gekoppelt ist.The 1 FIG. 12 also shows that the central valve 7 is designed in such a way that the A port is coupled directly to the P port, with one of the check valves 25 being interposed, regardless of the switching position of the central valve 7 . In the 1 It is also shown that the central valve 7 is designed in such a way that the B port is coupled directly to the P port, with one of the check valves 25 being interposed, regardless of the switching position of the central valve 7 .

Das Zentralventil 7 ist ferner so ausgebildet, dass in einer ersten Schaltstellung des Zentralventils 7 der A-Anschluss mit dem T-Anschluss sowie der B-Anschluss mit dem P-Anschluss hydraulisch verbunden ist. Diese ist in der 1 gezeigt. In einer zweiten Schaltstellung des Zentralventils 7 sind der A-Anschluss, der B-Anschluss, der P-Anschluss und der T-Anschluss hydraulisch gesperrt während in einer dritten Schaltstellung des Zentralventils 7 der A-Anschluss mit dem P-Anschluss und der T-Anschluss mit dem B-Anschluss hydraulisch verbunden ist.The central valve 7 is also designed such that in a first switching position of the central valve 7 the A port is hydraulically connected to the T port and the B port is hydraulically connected to the P port. This is in the 1 shown. In a second switching position of the central valve 7, the A port, the B port, the P port and the T port are hydraulically blocked, while in a third switching position of the central valve 7 the A port with the P port and the T port port is hydraulically connected to the B port.

Beim Motorstart nach einem zeitlangen Motorstop fehlt in bislang bekannten Konfigurationen üblicherweise das Öl im Reservoir 16 des Nockenwellenverstellers 1. Dadurch kann der Vorteil des Nockenwellenverstellers 1 erst nach dem Befüllen des Reservoirs 16 mit einem „frischen“ Tank-Öl aus dem Zentralventil 7 realisiert werden. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß beim Motorstart das Zentralventil 7 für die Steigerung der Verstellgeschwindigkeit benutzt, weil das „frische“ P-Öl aus dem Tank 15 schon kurz nach dem Anlassen im Zentralventil 7 vorhanden ist. Nach dem erfolgten Motorstart kann dann das Reservoir 16 des Nockenwellenverstellers 1 mit dem „frischen“ Tank-Öl aus dem Zentralventil 7 befüllt werden und bei weiter steigenden Drehzahlen des Motors ergänzend zum Smart-Ventil für die Steigerung der Verstellgeschwindigkeit des Ventiltriebsystems zugeschaltet werden.When the engine is started after the engine has been stopped for a period of time, there is usually no oil in the reservoir 16 of the camshaft adjuster 1 in previously known configurations. As a result, the advantage of the camshaft adjuster 1 can only be realized after the reservoir 16 has been filled with a "fresh" tank oil from the central valve 7. In order to solve this problem, the central valve 7 is used according to the invention to increase the adjusting speed when the engine is started, because the “fresh” P-oil from the tank 15 shortly after starting is present in the central valve 7. After the engine has started, the reservoir 16 of the camshaft adjuster 1 can then be filled with the "fresh" tank oil from the central valve 7 and, as the engine speeds continue to rise, can be switched on in addition to the smart valve to increase the adjustment speed of the valve train system.

Diese Funktion wird im Zentralventil 7 durch die im Zentralventil 7 eingebauten Rückschlagventile 25 realisiert.This function is implemented in the central valve 7 by the check valves 25 built into the central valve 7 .

Die 1-2 zeigen also einen Nockenwellenversteller 1 des Flügelzellentyp für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit zwischen einem Stator 2 und einem 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, und einem Zentralventil 7, das über jeweils einen Versorgungskanal 8, 9 mit den Teilkammern 5, 6 zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum 10 innerhalb des Zentralventils 7 verbunden ist.The 1-2 thus show a camshaft adjuster 1 of the vane cell type for a motor vehicle drive train, with working chambers 4 formed between a stator 2 and a rotor 3, which are each divided by a vane of the rotor 3 into a first sub-chamber 5 and a second sub-chamber 6, the sub-chambers 5, 6 for adjusting the rotor 3 relative to the stator 2 can be acted upon with hydraulic fluid, and a central valve 7, which is connected via a respective supply channel 8, 9 to the sub-chambers 5, 6 for supplying the hydraulic fluid from a pressure chamber 10 within the central valve 7 is.

3 zeigt das Zentralventil 7 in einer Explosionsdarstellung. 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. 3 shows the central valve 7 in an exploded view. The central valve 7 has a valve sleeve 21 and a valve piston 22 accommodated therein in an axially displaceable manner. The valve sleeve 21 has an A port, a B port, a P port, and a T port. The valve sleeve 21 is formed by a valve housing 23 and a hydraulic sleeve 24 . The hydraulic fluid coming from a pump is fed into the pressure chamber 10 through a valve check valve 25 and/or a filter. A pump flow 26 is indicated with an arrow. The pressure chamber 10 is formed radially between the valve piston 22 , in particular axially between its control edges 27 , and the valve sleeve 21 . The control edges 27 are arranged in such a way that, depending on the switching position of the central valve 7, they connect the connections of the valve sleeve 21 to one another or separate them from one another. A circulation flow 28 from the partial chambers 5, 6 is indicated by an arrow. The circulation flow 28 flows radially from the outside through openings 29 in the valve sleeve 21 into the pressure chamber 10 and mixes there with the pump flow 26. From the pressure chamber 10, the hydraulic fluid is fed back to the partial chambers 5, 6.

Das Zentralventil 7 weist also eine Ventilhülse 21 auf, die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss besitzt, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse 21 angeordneten Ventilkolben 22, dessen Steuerkanten 27 so angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils 7 die Anschlüsse der Ventilhülse 21 miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei an oder in dem P-Anschluss wenigstens ein Rückschlagventil 25 angeordnet ist.The central valve 7 thus has a valve sleeve 21 which has an A port, a B port, a P port and a T port, and a valve piston 22 which is arranged axially displaceably radially inside the valve sleeve 21 and whose control edges 27 are arranged in this way are that, depending on the switching position of the central valve 7, they connect the connections of the valve sleeve 21 to one another or separate them from one another, with at least one check valve 25 being arranged on or in the P-connection.

Zwischen dem Rückschlagventil 25 des P-Anschlusses und dem Ventilkolben 22 ist ein Tesla-Ventil 40 angeordnet und derart ausgebildet, dass unerwünschte Druckwellen in dem hydraulischen Pfad zwischen dem Rückschlagventil 25 und dem Ventilkolben 22 durch das Tesla-Ventil 40 abgebaut werden. Da ein Tesla-Ventil 40 dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann auf eine Darstellung der Funktionsweise und des Aufbaus des Tesla-Ventils 4 verzichtet werden.A Tesla valve 40 is arranged between the check valve 25 of the P port and the valve piston 22 and is designed in such a way that undesired pressure waves in the hydraulic path between the check valve 25 and the valve piston 22 are reduced by the Tesla valve 40. Since a Tesla valve 40 is known to a person skilled in the art from the prior art, there is no need to show how the Tesla valve 4 works and how it is constructed.

Das Tesla-Ventil 40 ist einstückig mit der Ventilhülse 21 und/oder dem Ventilkolben 22 ausgeformt, wobei die Ventilhülse 21 und/oder der Ventilkolben 22 aus einem Kunststoff geformt sind/ist. Das Tesla-Ventil 40 kann auch zumindest abschnittsweise durch die Steuerkanten 27 gebildet sein.The Tesla valve 40 is formed in one piece with the valve sleeve 21 and/or the valve piston 22, the valve sleeve 21 and/or the valve piston 22 being formed from a plastic. The Tesla valve 40 can also be formed at least in sections by the control edges 27 .

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

BezugszeichenlisteReference List

11
Nockenwellenverstellercamshaft adjuster
22
Statorstator
33
Rotorrotor
44
Arbeitskammerworking chamber
55
Teilkammerpartial chamber
66
Teilkammerpartial chamber
77
Zentralventilcentral valve
88th
Versorgungskanalsupply channel
99
Versorgungskanalsupply channel
1010
Druckraum pressure room
2121
Ventilhülsevalve sleeve
2222
Ventilkolben valve piston
2525
Rückschlagventil check valve
2727
Steuerkanten control edges
4040
Tesla-VentilTesla valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102006012733 B4 [0007]DE 102006012733 B4 [0007]

Claims (9)

Nockenwellenversteller (1) des Flügelzellentyp für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit zwischen einem Stator (2) und einem 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, und einem Zentralventil (7), das über jeweils einen Versorgungskanal (8, 9) mit den Teilkammern (5, 6) zur Zuführung des Hydraulikfluids aus einem Druckraum (10) innerhalb des Zentralventils (7) verbunden ist, wobei das Zentralventil (7) eine Ventilhülse (21), die einen A-Anschluss, einen B-Anschluss, einen P-Anschluss und einen T-Anschluss besitzt, und einen axial verschieblich radial innerhalb der Ventilhülse (21) angeordneten Ventilkolben (22) aufweist, dessen Steuerkanten (27) so angeordnet sind, dass sie je nach Schaltstellung des Zentralventils (7) die Anschlüsse der Ventilhülse (21) miteinander verbinden oder voneinander trennen, wobei an oder in dem P-Anschluss wenigstens ein Rückschlagventil (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rückschlagventil (25) des P-Anschlusses und dem Ventilkolben (22) ein Tesla-Ventil (40) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass unerwünschte Druckwellen in dem hydraulischen Pfad zwischen dem Rückschlagventil (25) und dem Ventilkolben (22) durch das Tesla-Ventil (40) abgebaut werden.Camshaft adjuster (1) of the vane cell type for a motor vehicle drive train, with working chambers (4) formed between a stator (2) and a rotor (3), each of which extends from a vane of the rotor (3) into a first partial chamber (5) and a second sub-chamber (6), wherein the sub-chambers (5, 6) can be acted upon by hydraulic fluid in order to adjust the rotor (3) relative to the stator (2), and a central valve (7) which has a respective supply channel (8, 9) is connected to the sub-chambers (5, 6) for supplying the hydraulic fluid from a pressure chamber (10) within the central valve (7), the central valve (7) having a valve sleeve (21) which has an A port, a B port connection, a P-connection and a T-connection, and has an axially displaceable valve piston (22) arranged radially inside the valve sleeve (21), the control edges (27) of which are arranged in such a way that, depending on the switching position of the central valve (7), connect the ports of the valve sleeve (21) to one another or separate them from one another, at least one check valve (25) being arranged on or in the P port, characterized in that between the check valve (25) of the P port and the valve piston (22) a Tesla valve (40) is arranged and designed in such a way that unwanted pressure waves in the hydraulic path between the check valve (25) and the valve piston (22) are reduced by the Tesla valve (40). Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tesla-Ventil (40) einstückig mit der Ventilhülse (21) und/oder dem Ventilkolben (22) ausgeformt ist.Camshaft adjuster (1) after claim 1 , characterized in that the Tesla valve (40) is formed in one piece with the valve sleeve (21) and/or the valve piston (22). Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (21) und/oder der Ventilkolben (22) aus einem Kunststoff geformt ist.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve sleeve (21) and/or the valve piston (22) is formed from a plastic. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tesla-Ventil (40) zumindest abschnittsweise durch die Steuerkanten (27) gebildet ist.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the Tesla valve (40) is formed at least in sections by the control edges (27). Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (7) so ausgebildet ist, dass der A-Anschluss unabhängig von der Schaltstellung des Zentralventils (7) direkt mit dem P-Anschluss unter Zwischenschaltung eines der Rückschlagventile (25) gekoppelt ist.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the central valve (7) is designed in such a way that the A port is connected directly to the P port independently of the switching position of the central valve (7) with the interposition of one of the check valves (25 ) is paired. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (7) so ausgebildet ist, dass der B-Anschluss unabhängig von der Schaltstellung des Zentralventils (7) direkt mit dem P-Anschluss unter Zwischenschaltung eines der Rückschlagventile (25) gekoppelt ist.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the central valve (7) is designed in such a way that the B port is connected directly to the P port independently of the switching position of the central valve (7) with the interposition of one of the check valves (25 ) is paired. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (7) so ausgebildet ist, dass in einer ersten Schaltstellung des Zentralventils (7) der A-Anschluss mit dem T-Anschluss sowie der B-Anschluss mit dem P-Anschluss hydraulisch verbunden ist.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the central valve (7) is designed in such a way that in a first switching position of the central valve (7) the A port is connected to the T port and the B port is connected to the P -Connection is hydraulically connected. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (7) so ausgebildet ist, dass in einer zweiten Schaltstellung des Zentralventils (7) der A-Anschluss, der B-Anschluss, der P-Anschluss und der T-Anschluss hydraulisch gesperrt sind.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the central valve (7) is designed in such a way that in a second switching position of the central valve (7) the A port, the B port, the P port and the T -connection are hydraulically locked. Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralventil (7) so ausgebildet ist, dass in einer dritten Schaltstellung des Zentralventils (7) der A-Anschluss mit dem P-Anschluss und der T-Anschluss mit dem B-Anschluss hydraulisch verbunden ist.Camshaft adjuster (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the central valve (7) is designed in such a way that in a third switching position of the central valve (7) the A port is connected to the P port and the T port is connected to the B -Connection is hydraulically connected.
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