DE10253496A1

DE10253496A1 - Hydraulischer Nockenwellenversteller und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE10253496A1
Application number: DE10253496A
Authority: DE
Inventors: Andreas Straus
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-16
Publication date: 2003-09-04
Anticipated expiration: 2022-11-17
Also published as: JP4297246B2; US20030121485A1; JP2003201810A; DE10253496B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors gegenüber dessen Kurbelwelle, der einen mit einem Antriebsrad drehfest verbundenen Außenrotor (1) und einen mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Innenrotor (2) aufweist, wobei der Außenrotor (1) zumindest eine Hydraulikkammer (4) mit radialen Trennwänden (3) und zwei Seitenwänden (10, 11) und der Innenrotor (2) eine Nabe (5) mit zumindest einem Schwenkflügel (7) besitzt, der die Hydraulikkammer (4) in zwei Arbeitskammern (8, 9) öldicht unterteilt, wobei der Schwenkflügel (7) zwischen einem Spätanschlag (19) sowie einem Frühanschlag (18) durch einem von einem elektronischen Regler über ein Steuerventil gesteuerten Öldruck hydraulisch schwenkbar ist und zwischen den Anschlägen (18, 19) eine Basis- bzw. Mittellage aufweist, die durch zwei federbelastete und hydraulische entriegelbare Verriegelungspins (20, 21) verriegelbar ist. DOLLAR A Eine funktionssichere, verschleißarme und kostengünstige Verriegelung der Mittenposition wird dadurch erreicht, dass die Verriegelungspins (20, 21) bevorzugt baugleich ausgebildet und in der Nabe (5) des Innenrotors (2) sowie parallel zu dessen Drehachse (12) angeordnet sowie in vorzugsweise identisch ausgebildeten Verriegelungsnuten (25, 26) in zumindest einer Seitenwand (10, 11) einriegelbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors gegenüber dessen Kurbelwelle, insbesondere nach dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10.

Hintergrund der Erfindung

Aus thermodynamischen Gründen ist es bei bestimmten Motorkonzepten sinnvoll, ausgehend von einer beim Motorstart verriegelten Basisposition sowohl nach "früh" als auch nach "spät" verstellen zu können. Das bedeutet, eine Verriegelung des Nockenwellenverstellers zwischen dem Früh- und Spätanschlag zu verwirklichen.
In der DE 199 18 910 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors gegenüber dessen Kurbelwelle offenbart, der einen mit einem Antriebsrad drehfest verbundenen Außenrotor und einen mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Innenrotor aufweist, wobei der Außenrotor zumindest eine Hydraulikkammer mit radialen Trennwänden und zwei Seitenwänden und der Innenrotor eine Nabe mit zumindest einem Schwenkflügel besitzt, der die Hydraulikkammer in zwei Arbeitskammern öldicht unterteilt. Der Innenrotor ist dabei zwischen einem Spätanschlag sowie einem Frühanschlag durch einen von einem elektronischen Regler über ein Steuerventil gesteuerten Öldruck hydraulisch schwenkbar und weist zwischen den Anschlägen eine Basis- bzw. Mittenlage auf, die durch zwei federbelastete und hydraulisch entriegelbare Verriegelungspins verriegelbar ist.
Die beiden Verriegelungspins in obiger Druckschrift sind radial angeordnet. Sie unterliegen deshalb im Motorbetrieb der Fliehkraft, die der Federkraft entgegengerichtet ist und diese in Frage stellt. Von Nachteil ist auch, dass der Hauptverriegelungspin die Vor- und Rückstellrichtung des Innenrotors sperrt, während der zweite Verriegelungspin gleichsam als Fangpin für den Innenrotor ausgebildet ist, der das Einriegeln des Hauptverriegelungspins ermöglicht und ein weiteres Mal eine der Drehrichtungen des Innenrotors sperrt. Dabei ist eine äußerst genaue Anordnung beider Pins zueinander erforderlich, um eine sichere Verriegelung zu gewährleisten. Außerdem ist die Herstellung der Gegenkontur zum Fangpin mit erheblichen Fertigungskosten verbunden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Innenrotor eines hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer zwischen dessen Früh- und Spätanschlag liegenden Basisposition funktionssicher und verschleißarm verriegelbar zu machen und den dazu erforderlichen Bauaufwand möglichst gering zu halten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Die vorzugsweise baugleich ausgebildeten Verriegelungspins sind kostengünstig zu fertigen. Da diese sich in der Nabe des Innenrotors befinden, können die Flügel desselben als kostengünstige, flache Schwenkflügel ausgebildet werden, die in radialen Nuten in der Nabe geführt sind. Die beiden Verriegelungspins sind ebenfalls in der Nabe parallel zu deren Drehachse angeordnet, so dass die Fliehkraft nur senkrecht zu den Pinachsen wirken kann und dadurch deren Funktion nur marginal beeinflusst.
Da die Verriegelungspins in Verriegelungsnuten statt in Verriegelungsbohrungen einriegelbar sind, ist deren Ver- und Entriegeln vereinfacht und mit weniger Beanspruchung und Verschleiß der Verriegelungskanten verbunden.
Die kreisbogenförmige Ausbildung der Verriegelungsnuten ist erforderlich um den Innenrotor mit eingeriegeltem Verriegelungspins schwenken zu können. Wenn die Verriegelungsnuten und damit auch die Achse der Verriegelungspins auf einem gemeinsamen Kreis um die Drehachse des Innenrotors liegen, ergeben sich Vorteile bei der Fertigung von Verriegelungsnuten und Führungsbohrungen der Verriegelungspins.
Grundsätzlich können die Verriegelungspins und in deren Folge die Verriegelungsnuten an beliebigen Punkten der Nabe bzw. der Seitenwände angeordnet werden. Neben Fertigungsaspekten spielt dabei die funktionsgerechte Druckölversorgung der Arbeitskammern und der Verriegelungspins eine Rolle.
Die halbkreisförmigen Enden der Verriegelungsnuten sind ebenfalls mit geringem Aufwand genau zu fertigen. Die erforderliche Breite der Verriegelungsnut ergibt sich dabei aus dem Durchmesser der Verriegelungspins und dem erforderlichen Spiel derselben in den Verriegelungsnuten.
Es ist von Vorteil, dass eines der Enden beider Verriegelungsnuten als Mittenanschlag für die Verriegelungspins zur Fixierung der Mittenlage der Schwenkflügel ausgebildet ist. Auf diese Weise können Verriegelungsnuten und Mittenanschläge in einem Arbeitsgang gefertigt werden.
Da die Mittenanschläge spiegelsymmetrisch angeordnet sind, sperrt jeder Mittenanschlag eine andere Schwenkrichtung. Dadurch sind die Beanspruchung und der Verschleiß der Mittenanschläge minimiert.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin das die anschlagfernen Enden der beiden Verriegelungsnuten bei Anlage der Schwenkflügel am Früh- und Spätanschlag mit Abstand zu den jeweils eingeriegelten Verriegelungspins angeordnet sind. Dadurch wird sichergestellt, dass der Früh- und Spätanschlag nur für die Schwenkflügel und die Mittenanschläge nur für die Verriegelungspins dienen.
Für eine kostengünstige Montage und Justage des Nockenwellenverstellers ist es von Vorteil, wenn die Mittenanschläge zu den Früh- und Spätanschlägen durch Verdrehen der mit den Verriegelungsnuten bestückten ersten Seitenwand gegenüber dem Außenrotor einstellbar sind.
Für ein funktionsrichtiges Ein- und Ausriegeln der Verriegelungspins ist es wichtig, dass die Verriegelungsnuten und deren Ölrinnen über Ölleitungen, die vorzugsweise in der ersten Seifenwand angeordnet sind, in Strömungsverbindung mit den entsprechenden Arbeitskammern stehen. Es ist auch denkbar, die Ölleitungen von den Öldruckleitungen in der Nabe abzuzweigen und mit entsprechenden Bohrungen in den Verriegelungspins zu verbinden.
Wenn die Verriegelungsnuten jeweils in unterschiedlichen Seitenwänden angeordnet sind, kann die Winkellage der Mittenanschläge beider Verriegelungspins unabhängig voneinander eingestellt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 10 gelöst, wobei der elektronische Regler während des Abstellens sowie beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors den Öldruck in den Arbeitskammern in der Weise regelt, dass unter zusätzlicher Nutzung des Schleppmoments der Nockenwelle der Motorstart aus einer durch beide Verriegelungspins verriegelten Basis- bzw. Mittenlage der Schwenkflügel erfolgt.
Für ein geregeltes Abschalten und geräuscharmes Auslaufen des Verbrennungsmotors ist es von Vorteil, dass der elektronische Regler im niedrigen Leerlauf des Verbrennungsmotors vor dessen Abstellen bei einem stromlos geschalteten Steuerventil die erste Arbeitskammer nebst zugehöriger erster Verriegelungsnut mit Öldruck beaufschlagt, wodurch der erste Verriegelungspin entriegelt und die Schwenkflügel am Frühanschlag zur Anlage kommen, während sich der zweite Verriegelungspin bei druckloser zweiter Arbeitskammer außerhalb der zweiten Verriegelungsnut befindet und unter Vorspannung seiner Druckfeder steht.
Es bietet Vorteile, dass bei stillstehendem Verbrennungsmotor und dadurch fehlendem Öldruck der erste Verriegelungspin in der ersten Verriegelungsnut eingeriegelt ist und die Schwenkflügel eine Schwenkposition zwischen dem Frühanschlag und der Basisposition aufweisen, während der zweite Verriegelungspin weiterhin außerhalb der zweiten Verriegelungsnut angeordnet ist und unter Vorspannung seiner Druckfeder steht.
Für einen sicheren Motorstart ist es von Vorteil, dass beim Anlassen des Verbrennungsmotors der Innenrotor durch das Schleppmoment der Nockenwelle solange nach "spät" verstellt wird, bis der in der ersten Verriegelungsnut befindliche erste Verriegelungspin an den ersten Mittenanschlag gelangt und dem zweiten Verriegelungspin dadurch das Einriegeln in den zweiten Mittenanschlag der zweiten Verriegelungsnut ermöglicht, so dass der Motorstart bei komplett verriegelter Mittenlage erfolgt.
Für den Hochlauf des Verbrennungsmotors bietet es Vorteile, wenn unmittelbar nach erfolgtem Motorstart der Regler den Öldruck in den ersten Öldruckleitungen, den ersten Arbeitskammern und der ersten Verriegelungsnut anhebt, dadurch den ersten Verriegelungspin entriegelt und den zweiten Verriegelungspin in Druckkontakt mit dem zweiten Mittenanschlag hält. Alternativ kann der Regler auch den Öldruck in den zweiten Öldruckleitungen, den zweiten Arbeitskammern und der zweiten Verriegelungsnut anheben, wodurch der zweite Verriegelungspin entriegelt wird und der erste Verriegelungspin im Druckkontakt mit dem ersten Mittenanschlag bleibt.
Wenn der Regler zum Übergang auf den geregelten Betrieb die Schwenkflügel durch einen höheren Druck in der zweiten Arbeitskammer als in der ersten Arbeitskammer in den Bereich vor dem Spätanschlag verstellt und dadurch auch den zweiten Verriegelungspin entriegelt, kann der Innenrotor sich frei bewegen und in den geregelten Betrieb übergehen.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Nockenwellenversteller eine Feder aufweist, welche die Verdrehung des Innenrotors beim Auslaufen des Verbrennungsmotors in Richtung "früh" oder "spät" unterstützt. Eine solche Feder kann beispielsweise als Torsionsschraubenfeder oder als Spiralfeder ausgebildet sein, die innerhalb oder außerhalb des Nockenwellenverstellers angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Nockenwellenversteller, der in der Mittenlage verriegelt ist;
Fig. 2 einen Detailschnitt A-A gemäß Fig. 1 durch einen Verriegelungspin;
Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit am Spätanschlag anliegenden Schwenkflügeln;
Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit am Frühanschlag anliegenden Schwenkflügeln.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten hydraulischen Nockenwellenversteller. Dieser weist einen zylindrischen Außenrotor 1 und einen koaxialen Innenrotor 2 auf, die, wie aus Fig. 2 hervorgeht, durch eine erste Seitenwand 10 und eine zweite Seitenwand 11 axial begrenzt sind. Die Drehrichtung des Nockenwellenverstellers ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.
Der Außenrotor 1 trägt ein nicht dargestelltes Kettenrad, das ihn über eine Kette mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors drehfest verbindet. Die Kette, die Kurbelwelle und der Verbrennungsmotor selbst sind dabei in den Zeichnungen ebenfalls nicht dargestellt. Der Außenrotor 1 weist an seinem Innenumfang vier radiale Trennwände 3 auf, die vier Hydraulikkammern 4 begrenzen.
Der Innenrotor 2 ist durch eine nicht dargestellte zentrale Spannschraube mit einer nicht dargestellten Nockenwelle drehfest verbunden. Er besitzt eine zylindrische Nabe 5 mit vier radialen Schlitzen 6, in die vier Schwenkflügel 7 einsteckbar sind. Diese bewirken eine öldichte Unterteilung der Hydraulikkammern 4 in erste Arbeitskammern 8 und zweite Arbeitskammern 9. Die Hydraulikkammern 4 bzw. die ersten und zweiten Arbeitskammern 8, 9 werden zur Dreh- bzw. Schwenkachse 12 hin durch die Nabe 5 begrenzt, die zusammen mit den Spitzen 13 der radialen Trennwände 3 Spaltdichtungen zwischen den Arbeitskammern 8 und 9 bilden.
Die ersten und zweiten Arbeitskammern 8, 9 werden durch erste und zweite Druckölleitungen 14, 15 in der Nabe 5 mit Drucköl versorgt. Das Drucköl gelangt über eine nicht dargestellte Öldrehdurchführung in eine erste und eine zweite axiale Ölbohrung 16, 17, wobei die zweite axiale Ölbohrung 17 zugleich als Durchgangsbohrung für die nicht dargestellte zentrale Spannschraube vorgesehen ist. Die ersten und zweiten Druckölleitungen 14, 15 dienen auch der Ableitung des drucklosen Öls in den nicht dargestellten Ölsumpf.
Zur Steuerung der beiden Ölströme dient ein nicht dargestellter elektronischer Regler, der ein nicht dargestelltes Steuerventil steuert. Durch entsprechende Beeinflussung der beiden Ölströme können die Schwenkflügel 7 zwischen den an den Trennwänden 3 befindlichen Früh- und Spätanschlägen 18, 19 hin- und hergeschwenkt werden. Außerdem ist für den Start des Verbrennungsmotors eine Mittenlage der Schwenkflügel 7 vorgesehen, die bei bestimmten Motorkonzepten thermodynamische Vorteile bietet.
Zur Verriegelung der Schwenkflügel 7 in deren Mittenlage dienen ein erster und zweiter Verriegelungspin 20, 21 (siehe auch Fig. 2). Diese sind baugleich ausgebildet und in achsparallelen Bohrungen 22 der Nabe 5 geführt. In dem mindestens einseitig hohlen Verriegelungspins 20, 21 befinden sich Druckfedern 23, die die Verriegelungspins 20, 21 und in deren Achse angeordnete Lagertöpfe 24 mit Druck beaufschlagen. Die Lagertöpfe 24 erleichtern beim Schwenken des Innenrotors 2 das Gleiten der Druckfedern 23 auf der Innenseife der zweiten Seitenwand 11.
In der ersten Seitenwand 10 sind eine erste Verriegelungsnut 25 für den ersten Verriegelungspin 20 und eine zweite Verriegelungsnut 26 für den zweiten Verriegelungspin 21 vorgesehen. Die Verriegelungsnuten 25, 26 sind kreisbogenförmig ausgebildet und liegen auf einem gemeinsamen Kreis um die Drehachse 12. Dadurch ist ein Schwenken der in die Verriegelungsnuten 25, 26 eingeriegelten Verriegelungspins 20, 21 ermöglicht.
Die Verriegelungsnuten 25, 26 besitzen halbkreisförmige Enden 27, 27'; 28, 28', von denen jeweils eines pro Verriegelungsnut 25, 26 als Mittenanschlag 29, 30 für die Verriegelungspins 20, 21 zur Fixierung der Mittenlage der Schwenkflügel 7 ausgebildet ist.
Die Mittenanschläge 29, 30 sind spiegelsymmetrisch zur Mittenlage eines Schwenkflügels 7 angeordnet, so dass jeder Mittenanschlag 29, 30 eine andere Schwenkrichtung des Innenrotors 2 sperrt. Es genügt deshalb, nur einen Verriegelungspin 20, 21 zu entriegeln, um von der Mittenlage der Schwenkflügel zu einer der Endlagen zu gelangen. Der in den Verriegelungsnuten 25, 26 jeweils verbleibende Verriegelungspin 20, 21 hat in den Endlagen der Schwenkflügel 7 genügend Abstand zu den anschlagfernen Enden 28, 28' der Verriegelungsnuten 25, 26, um eindeutige Anschlagpositionen zu schaffen.
In Fig. 3 liegen die Schwenkflügel 7 an den Spätanschlägen 19 an. Der erste Verriegelungspin 20 befindet sich außerhalb der ersten Verriegelungsnut 25, während der zweite Verriegelungspin 21 in der zweiten Verriegelungsnut 26 mit Abstand zu deren anschlagfernen, zweiten halbkreisförmigen Ende 28' angeordnet ist.
In Fig. 4 liegen die Schwenkflügel 7 an den Frühanschlägen 18 an. Der zweite Verriegelungspin 21 befindet sich außerhalb der zweiten Verriegelungsnut 26, während der erste Verriegelungspin 20 in der ersten Verriegelungsnut 25 mit Abstand zu deren anschlagfernen, zweiten halbkreisförmigen Ende 28 angeordnet ist.
Die Winkellage der Mittenanschläge 29, 30 zu den Früh- und Spätanschlägen 18, 19 kann durch Verdrehen der ersten Seitenwand 10 mit den Verriegelungsnuten 25, 26 gegenüber dem Außenrotor 1 eingestellt werden.
Aus Fig. 1 geht hervor, dass die Verriegelungsnuten 25, 26 an ihrem Nutengrund Ölrinnen 31, 32 besitzen, die zum Ausriegeln der Verriegelungspins 20, 21 mit Drucköl gefüllt werden. Das Drucköl gelangt dabei über Ölleitungen 33, 34 in der ersten Seitenwand 10 aus den Arbeitskammern 8, 9 in die Verriegelungsnuten 25, 26.
Bei der Montage des Nockenwellenverstellers ist derselbe in der Basisposition komplett verriegelt. Da diese aber nicht der "Null-Position" am Frühanschlag 18 der Schwenkflügel 7 entspricht, muß der Differenzwinkel zwischen der Mitten- bzw. Basisposition und dem Frühanschlag 18 für die Nullung des Reglers möglichst genau sein. Deshalb ist dieser Differenzwinkel einstellbar gemacht.
Im vormontierten, noch nicht zusammengeschraubten Nockenwellenversteller sind beide Verriegelungspins 20, 21 eingeriegelt. Anschließend wird der Frühanschlag 18 des Außenrotors 1 gegen die in Mittenposition verriegelten Schwenkflügel 7 geschwenkt. Danach erfolgt eine Schwenkung des Außenrotors 1 um den Differenzwinkel. Zum Schluß werden der Außenrotor 1 und die Seitenwände 10, 11 verschraubt. Sollte der Spätanschlag 19 für die Nullung verwendet werden, dann wird durch eine Schwenkung des Außenrotors 1 der Differenzwinkel zwischen Mittenposition und Spätanschlag eingestellt.
Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller funktioniert folgendermaßen:
Vor dem Abstellen läuft der Verbrennungsmotor im niedrigen Leerlauf. Der elektronische Regler hat dann das Steuerventil stromlos geschaltet. Dadurch werden die erste Arbeitskammer 8 und die erste Verriegelungsnut 25 mit Öldruck beaufschlagt, wodurch der erste Verriegelungspin 20 entriegelt und die Schwenkflügel 7 am Frühanschlag 18 zur Anlage kommen. Der zweite Verriegelungspin 21 befindet sich bei druckloser, zweiter Arbeitskammer 9 außerhalb der zweiten Verriegelungsnut 26. Er steht unter der Vorspannung seiner Druckfeder 23.
Bei stillstehendem Verbrennungsmotor sinkt der Öldruck auf Null, so dass der erste Verriegelungspin 20 in die erste Verriegelungsnut 25 einriegelt. Die Schwenkflügel 7 haben sich beim Auslaufen des Verbrennungsmotors auf eine Schwenkposition zwischen dem Frühanschlag 18 und der Basisposition eingependelt, während der zweite Verriegelungspin 21 weiterhin außerhalb der zweiten Verriegelungsnut 26 angeordnet ist und unter der Vorspannung seiner Druckfeder 23 steht.
Beim Anlassen des Verbrennungsmotors wird der Innenrotor 2 durch das Schleppmoment der Nockenwelle solange nach "spät" verstellt, bis der in der ersten Verriegelungsnut 25 befindliche erste Verriegelungspin 20 an den ersten Mittenanschlag 29 gelangt. Dadurch wird dem zweiten Verriegelungspin 21 das Einriegeln in den zweiten Mittenanschlag 30 der zweiten Verriegelungsnut 26 ermöglicht, so dass der Motorstart bei komplett verriegelter Mittenlage der Schwenkflügel 7 erfolgen kann.
Nach erfolgtem Motorstart hebt der Regler den Öldruck in den ersten Öldruckleitungen 14, den ersten Arbeitskammern 8 und der ersten Verriegelungsnut 25an. Dadurch wird der erste Verriegelungspin 20 entriegelt und der zweite Verriegelungspin 21 in Druckkontakt mit dem zweiten Mittenanschlag 30 gehalten.
Zum Übergang auf den geregelten Betrieb verstellt der Regler die Schwenkflügel 7 durch einen höheren Druck in den zweiten Arbeitskammern 9 gegenüber dem in den ersten Arbeitskammern 8 in den Schwenkbereich vor dem Spätanschlag 19. Dadurch wird auch der zweite Verriegelungspin 21 entriegelt, so dass sich der Innenrotor 2 frei bewegen kann. Bezugszeichenliste 1 Außenrotor
2 Innenrotor
3 Trennwand
4 Hydraulikkammer
5 Nabe
6 Schlitz
7 Schwenkflügel
8 erste Arbeitskammer
9 zweite Arbeitskammer
10 erste Seitenwand
11 zweite Seitenwand
12 Dreh- und Schwenkachse
13 Spitze
14 erste Druckölleitung
15 zweite Druckölleitung
16 erste Ölbohrung
17 zweite Ölbohrung
18 Frühanschlag
19 Spätanschlag
20 erster Verriegelungspin
21 zweiter Verriegelungspin
22 achsparallele Bohrung
23 Druckfeder
24 Lagertopf
25 erste Verriegelungsnut
26 zweite Verriegelungsnut
27 erstes halbkreisförmiges Ende
27' erstes halbkreisförmiges Ende
28 zweites halbkreisförmiges Ende
28' zweites halbkreisförmiges Ende
29 erster Mittenanschlag
30 zweiter Mittenanschlag
31 erste Ölrinne
32 zweite Ölrinne
33 erste Ölleitung
34 zweite Ölleitung

Claims

1. Hydraulischer Nockenwellenversteller zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors gegenüber dessen Kurbelwelle, der einen mit einem Antriebsrad drehfest verbundenen Außenrotor (1) und einen mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Innenrotor (2) aufweist, wobei der Außenrotor (1) zumindest eine Hydraulikkammer (8) mit radialen Trennwänden (3) und zwei Seitenwänden (10, 11) und der Innenrotor (2) eine Nabe (5) mit zumindest einen Schwenkflügel (7) besitzt, der die Hydraulikkammer (4) in zwei Arbeitskammern (8, 9) öldicht unterteilt, wobei jeder Schwenkflügel (7) zwischen einem Spätanschlag (19) sowie einem Frühanschlag (18) durch einen von einem elektronischen Regler über ein Steuerventil gesteuerten Öldruck hydraulisch schwenkbar ist und zwischen den Anschlägen (18, 19) eine Basis- bzw. Mittenlage aufweist, die durch zwei federbelastete und hydraulisch entriegelbare Verriegelungspin (20, 21) verriegelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungspins (20, 21) bevorzugt baugleich ausgebildet und in der Nabe (5) des Innenrotors (2) sowie parallel zu dessen Drehachse (12) angeordnet und in vorzugsweise identisch ausgebildeten Verriegelungsnuten (25, 26) in zumindest einer Seitenwand (10, 11) einriegelbar sind.

2. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmig ausgebildeten Verriegelungsnuten (25, 26) der Verriegelungspins (20, 21) auf einem bevorzugt gemeinsamen Kreis um die Drehachse (12) des Außen- und Innenrotors (1, 2) angeordnet sind.

3. Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsnuten (24, 26) bevorzugt halbkreisförmige Enden (27, 27' und 28, 28') aufweisen und mit einer Breite ausgebildet sind, die dem um ein Bewegungsspiel vergrößerten Durchmesser der Verriegelungspins (20, 21) entspricht.

4. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eines der Enden (27, 27' und 28, 28') beider Verriegelungsnuten (25, 26) als Mittenanschlag (29, 30) für die Verriegelungspins (20, 21) zur Fixierung der Mittenlage der Schwenkflügel (7) ausgebildet ist.

5. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenanschläge (29, 30) spiegelsymmetrisch angeordnet sind, so dass mit jedem Mittenanschlag (29, 30) eine andere Schwenkrichtung des Innenrotors (2) gesperrt ist.

6. Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (27, 27' und 28, 28') der beiden Verriegelungsnuten (25, 26) bei Anlage der Schwenkflügel (7) am Früh- oder am Spätanschlag (18, 19) mit Abstand zu den jeweils eingeriegelten Verriegelungspins (20, 21) angeordnet sind.

7. Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenanschläge (29, 30) zu den Früh- und Spätanschlägen (18, 19) durch Verdrehen der mit den Verriegelungsnuten (25, 26) bestückten ersten Seitenwand (10) gegenüber dem Außenrotor (1) einstellbar sind.

8. Nockenwellenversteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsnuten (25, 26) und deren Ölrinnen (31, 32) über Ölleitungen (33, 34), die vorzugsweise in der ersten Seitenwand (10) angeordnet sind, in Strömungsverbindung mit den entsprechenden Arbeitskammern (8, 9) stehen.

9. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsnuten (25, 26) jeweils getrennt in beiden Seitenwänden (10, 11) angeordnet sind.

10. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Nockenwellenverstellers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Regler während des Abstellens sowie beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors den Öldruck in den Arbeitskammern (8, 9) in der Weise regelt, dass unter zusätzlicher Nutzung des Schleppmoments der Nockenwelle der Motorstart aus einer durch beide Verriegelungspins (20, 21) verriegelten Basis- bzw. Mittenlage der Schwenkflügel (4) erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Regler im niedrigen Leerlauf des Verbrennungsmotors vor dessen Abstellen über das Steuerventil die erste Arbeitskammer (8) nebst zugehöriger erster Verriegelungsnut (25) mit Öldruck beaufschlagt, wodurch der erste Verriegelungspin (20) entriegelt und die Schwenkflügel (7) am Frühanschlag (18) zur Anlage kommen, während sich der zweite Verriegelungspin (21) bei druckloser zweiter Arbeitskammer (9) außerhalb der zweiten Verriegelungsnut (26) befindet und unter Vorspannung seiner Druckfeder (23) steht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei stillstehendem Verbrennungsmotor und dadurch fehlendem Öldruck der erste Verriegelungspin (20) in der ersten Verriegelungsnut (25) eingeriegelt ist und die Schwenkflügel (7) eine Schwenkposition zwischen dem Frühanschlag (18) und der Basisposition aufweisen, während der zweite Verriegelungspin (21) weiterhin außerhalb der zweiten Verriegelungsnut (26) angeordnet ist und unter Vorspannung seiner Druckfeder (23) steht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anlassen des Verbrennungsmotors der Innenrotor (2) durch das Schleppmoment der Nockenwelle solange nach "spät" verstellt wird, bis der in der ersten Verriegelungsnut (25) befindliche erste Verriegelungspin (20) an den ersten Mittenanschlag (29) gelangt und den zweiten Verriegelungspin (21) dadurch ein Einriegeln in den zweiten Mittenanschlag (30) der zweiten Verriegelungsnut (26) ermöglicht, so dass der Motorstart bei komplett verriegelter Mittenlage erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach erfolgtem Motorstart der Regler den Öldruck in den ersten Öldruckleitungen (14), den ersten Arbeitskammern (8) und der ersten Verriegelungsnut (25) anhebt, dadurch den er sten Verriegelungspin (20) entriegelt und den zweiten Verriegelungspin (21) in Druckkontakt mit dem zweiten Mittenanschlag (30) hält.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler zum Übergang auf den geregelten Betrieb die Schwenkflügel (7) durch einen höheren Druck in der zweiten Arbeitskammer (9) als in der ersten Arbeitskammer (8) in den Bereich vor dem Spätanschlag (19) verstellt und dadurch auch den zweiten Verriegelungspin (21) entriegelt, sodass der Innenrotor (2) sich frei bewegen kann.