DE112013005475B4

DE112013005475B4 - Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil

Info

Publication number: DE112013005475B4
Application number: DE112013005475.2T
Authority: DE
Inventors: Michael Oppel; Matthias Lang; Marc Hohmann
Original assignee: Hilite Germany GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: DE102012111033A1; DE112013005475A5; WO2014075675A1; CN104704207A; EP2920436B1; CN104704207B; EP2920436A1; US9631525B2; US20150330267A1

Abstract

Schwenkmotornockenwellenversteller (14) mit einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil (12), der einen mittels eines Elektromagneten (100) längs verschiebbar in einer Bohrung (85) eingesetzten Hohlkolben (19) zur Verteilung von Hydraulikfluid auf zwei Druckkammern (9, 10) des Schwenkmotornockenwellenverstellers (14) zugeordneten Arbeitsanschlüsse (A, B) aufweist, wobei von der Bohrung (85) der erste Arbeitsanschluss (A) dem Elektromagneten (100) unmittelbar benachbart abgeht, wobei der Hohlkolben (19) einen umlaufenen Steg (102) mit einer dem Elektromagneten (100) zugewandten Steuerkante (107) aufweist, so dass ein Raum (103) innerhalb der Bohrung (85) einerseits vom Steg (102) und andererseits vom Elektromagneten (100) begrenzt ist, wobei vom Raum (103) eine Ablauföffnung (104) abgeht, die den Raum (103) mit einem zu einem Tankabfluss (T) führenden Ablaufkanal (105) hydraulisch verbindet, wobei der Steg (102) mittels einer Kraft (F-M) des bestromten Elektromagneten (100) in eine den ersten Arbeitsanschluss (A) im Strömungsquerschnitt (106) erweiternde Richtung verschiebbar ist, wobei dieser Kraft (F-M) eine Federkraft (F-F) entgegen gerichtet ist, die den Steg (102) in die den Strömungsquerschnitt (106) verringernde Richtung drückt, wobei am Steg (102) eine Drosselstelle (108) vorgesehen ist, die zwischen dem Strömungsquerschnitt (106) und dem Raum (103) angeordnet ist, wobei der Steg (102) den Strömungsquerschnitt (106) verschließt, wenn der Hohlkolben (19) infolge der Federkraft (F-F) bei unbestromten Elektromagneten (100) in eine Endstellung verschoben ist.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1 einen Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil.
Aus der DE 10 2009 022 869 A1 ist bereits ein Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil bekannt. Dieser Schwenkmotornockenwellenversteller weist einen mittels eines Elektromagneten längs verschiebbar in einer Bohrung eingesetzten Hohlkolben zur Verteilung von Hydraulikfluid auf zwei Druckkammern auf. Diesen Druckkammern sind Arbeitsanschlüsse zugeordnet. Von der Bohrung geht der erste Arbeitsanschluss dem Elektromagneten unmittelbar benachbart ab. Ein Hohlkolben weist einen umlaufenen Steg mit einer dem Elektromagneten zugewandten Steuerkante auf. Somit ist ein Raum innerhalb der Bohrung einerseits vom Steg und andererseits vom Elektromagneten begrenzt. Von diesem Raum geht eine Ablauföffnung ab, die den Raum mit einem zu einem Tankabfluss führenden Ablaufkanal hydraulisch verbindet. Der Steg ist mittels einer Kraft des bestromten Elektromagneten in eine den ersten Arbeitsanschluss im Strömungsquerschnitt erweiternde Richtung verschiebbar. Dieser Kraft ist eine Federkraft entgegen gerichtet, die den Steg in die den Strömungsquerschnitt verringernde Richtung drückt. Der Steg wird von einer umlaufenden Ringnut unterbrochen. Diese Ringnut korrespondiert derart mit einer von einer Bohrungsinnenwand der Bohrung abgehenden Innenrippe, das ausschließlich bei unbestromten Elektromagneten der Hohlkolben in der unbetätigten Stellung

– sowohl von diesem zweiten Arbeitsanschluss Hydraulikfluid über die Ringnut
– als auch von dem ersten Arbeitsanschluss Hydraulikfluid zum Tankabfluss fließt. Damit wird erreicht, dass ein federbelasteter Verriegelungsstift im Schwenkmotornockenwellenversteller von beiden Druckkammern druckfrei ist und somit in eine verriegelte Mittenverriegelungsstellung einrasten kann. Besonderheit bei dieser Mittenverriegelungsstellung gegenüber einigen gebräuchlichen Endlagenverriegelungen ist, dass zum Verriegeln aus beiden Druckkammern kein Druck kommen darf.

Überdies sind aus den Druckschriften DE 10 2006 012 733 B4 und DE 10 2006 012 775 B4 bereits Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil bekannt. In diesen Druckschriften werden auch Nockenwellenwechselmomente dargestellt.
Aus der EP 1 476 642 B1 ist bereits ein Hydraulikventil für einen Schwenkmotornockenwellenversteller bekannt, das zwei Hohlkolben aufweist, die über eine Spiralfeder aneinander abgestützt sind. Damit ist ein Spalt zwischen den beiden Hohlkolben offenbar und schließbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwenkmotornockenwellenversteller mit einer hohen Regelqualität zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
Erfindungsgemäß wird bei Rücknahme des Stromes am Elektromagneten des Hydraulikventils bereits relativ frühzeitig begonnen, das Hydraulikfluid aus der Druckkammer zum Tankabfluss auszuleiten. Überdies verläuft die Kennlinie, welche den Volumenstrom dieser Ausleitung über der Stromstärke darstellt, relativ linear.
Dabei weist der Schwenkmotornockenwellenversteller zwei Arbeitsanschlüsse A, B auf. Der erste Arbeitsanschluss A ist dem Elektromagneten unmittelbar benachbart. Alternativ ist zwischen dem Elektromagneten und dem Hydraulikventil ein zweiter Tankabfluss ausgebildet, so dass der erste Arbeitsanschluss dem Elektromagneten nur mittelbar benachbart vorgesehen ist.
Ein innerhalb einer Bohrung axial verschiebbarer Hohlkolben weist einen umlaufenden Steg mit einer dem Elektromagneten zugewandten Steuerkante auf. Damit bildet sich ein Raum innerhalb der Bohrung, der einerseits vom Steg am Hohlkolben und andererseits vom Elektromagneten begrenzt ist. Das Hydraulikfluid kann aus diesem Raum über eine Ablauföffnung im Hohlkolben zu einem Tankabfluss T herausgeführt werden. Bei einem nicht erfindungsgemäßen Hydraulikventil könnte der Schwenkmotornockenwellenversteller jedoch – beispielsweise infolge von Nockenwellenwechselmomenten – bestrebt sein, mehr Hydraulikfluid in den Raum zu drücken, als aus dem Raum durch die Ausnehmung herausgedrückt werden kann. Dann könnte bei schneller Senkung der Stromstärke am Elektromagneten der Hohlkolben zunächst nicht gegen den vom ersten Arbeitsanschluss A unter einem relativ hohen Druck stehenden Raum verschoben werden. D. h. der Hohlkolben könnte nicht dem Elektromagneten folgen und eine Lücke würde sich dort öffnen. Mangels der Verschiebung des Hohlkolbens könnte sich der Strömungsquerschnitt an den Arbeitsanschlüssen auch nicht ändern. Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß eine Drosselstelle zwischen dem ersten Arbeitsanschluss A und dem Raum vorgesehen. Infolge des damit nur in geringem Maße vom Arbeitsanschluss A nachgeführten Hydraulikfluids kann sich der Raum schneller über die Ausnehmung entlasten und die Ausleitung zum Tankabfluss T erfolgt früher. Die Kennlinie, welche den Durchfluss dieser Ausleitung über dem Strom darstellt, verläuft damit linearer, als ohne Drosselstelle. Damit ist eine genaue Regelung ermöglicht.
Die Nockenwellenwechselmomente sind umso stärker, je geringer die Anzahl der Zylinder pro Nockenwelle – d. h. pro Zylinderbank – ist. Damit kann die Erfindung im besonderen Maße ihren Vorteil bei Dreizylindermotoren und Sechszylindermotoren in V-Anordung ausspielen. Aber auch bei anderen Motoren kann die Erfindung Anwendung finden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Pumpenrückschlagventil vorgesehen. Druckspitzen, welche infolge von Nockenwellenwechselmomenten kommen, werden an diesem Pumpenrückschlagventil abgestützt. Dabei kann das Rückschlagventil als bandförmiges Rückschlagventil ausgeführt sein, welches in einen Ringraum bzw. eine Ringnut des Hydraulikventils eingesetzt ist. Es ist beispielsweise aber auch möglich, das Rückschlagventil als Kugelrückschlagventil in einem trichterförmigen Ventilsitz auszuführen, wie ein solches Kugelrückschlagventil bereits aus der DE 10 2007 012 967 B4 bekannt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Hydraulikventil als Zentralventil ausgeführt. Ein solches Zentralventil hat Bauraumvorteile. Außer Zentralventilen gibt es noch die dezentralen bzw. externen Hydraulikventile zur Betätigung des Schwenkmotornockenwellenverstellers. Beim externen Hydraulikventil verlaufen die Hydraulikkanäle zur Nockenwellenverstellung vom Schwenkmotornockenwellenversteller zu einem gesonderten Steuertriebdeckel mit dem dort eingeschraubten Hydraulikventil oder aber zum Zylinderkopf mit dem dort eingeschraubten Hydraulikventil. Mit den hydraulischen Leitungen vom Schwenkmotornockenwellenversteller zum externen Hydraulikventil gehen Leitungsverluste einher. Zudem werden die Steuerungen vom externen Hydraulikventil nicht so dynamisch umgesetzt, wie beim Zentralventil. Das ebenfalls hydraulische Zentralventil ist radial innerhalb der Rotornabe des Schwenkmotornockenwellenverstellers angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am zweiten Arbeitsanschluss B eine zweite Drosselstelle vorgesehen. Die zweite Drosselstelle ist grundsätzlich weniger wirkungsvoll, als die erste Drosselstelle. Bei der zweiten Drosselstelle ist der Hohlkolben nämlich druckausgeglichen, wenn die Anschlussreihenfolge A-B-T1-P ist. Ohne diese zweite Drosselstelle würde der Hohlkolben jedoch beim Öffnen vom zweiten Arbeitsanschluss B zum Tankabfluss T1 relativ schlagartig in Richtung auf den Elektromagneten gerissen werden. Die zweite Drosselstelle bewirkt aber hier eine Verzögerung, so dass das Hydraulikventil besser zu regeln ist.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigen
1 einen Schwenkmotornockenwellenversteller in einer geschnittenen Ansicht,
2 in einem Halbschnitt ein Hydraulikventil zur Verstellung des Schwenkmotornockenwellenverstellers gemäß 1, wobei das Hydraulikventil eine Drosselstelle aufweist,
3 in einem Halbschnitt ein Hydraulikventil ohne die erfindungsgemäße Drosselstelle,
4 ein Diagramm, welches eine Kennlinie des Hydraulikventils gemäß 2 mit der Kennlinie des Hydraulikventils gemäß 3 vergleicht,
5 in einer alternativen Ausgestaltung das Hydraulikventil als Zentralschraube,
6 in einer geschnittenen Darstellung entlang Linie VI-VI aus 5 und 7 den Hohlkolben und
7 einen Ausschnitt des Hohlkolbens in einer Draufsicht.
Mit einem Schwenkmotornockenwellenversteller 14 gemäß 1 wird während des Betriebs eines Verbrennungsmotors die Winkellage an der Nockenwelle 18 gegenüber einem Antriebsrad 2 stufenlos verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle 18 werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Der Schwenkmotornockenwellenversteller 14 weist einen zylindrischen Stator 1 auf, der drehfest mit dem Antriebsrad 2 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Antriebsrad 2 ein Kettenrad, über das eine nicht näher dargestellte Kette geführt ist. Das Antriebsrad 2 kann aber auch ein Zahnriemenrad sein, über das ein Antriebsriemen als Antriebselement geführt ist. über dieses Antriebselement und das Antriebsrad 2 ist der Stator 1 mit der Kurbelwelle antriebsverbunden.
Der Stator 1 umfasst einen zylindrischen Statorgrundkörper 3, an dessen Innenseite radial nach innen in gleichen Abständen Stege 4 abstehen. Zwischen benachbarten Stegen 4 werden Zwischenräume 5 gebildet, in die, über ein in 2 näher dargestelltes Hydraulikventil 12 gesteuert, Druckmedium eingebracht wird. Das Hydraulikventil 12 ist dabei als Zentralventil ausgeführt. Zwischen benachbarten Stegen 4 ragen Flügel 6, die radial nach außen von einer zylindrischen Rotornabe 7 eines Rotors 8 abstehen. Diese Flügel 6 unterteilen die Zwischenräume 5 zwischen den Stegen 4 jeweils in zwei Druckkammern 9 und 10.
Die Stege 4 liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der Außenmantelfläche der Rotornabe 7 an. Die Flügel 6 ihrerseits liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der zylindrischen Innenwand des Statorgrundkörpers 3 an.
Der Rotor 8 ist drehfest mit der Nockenwelle 18 verbunden. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle 18 und dem Antriebsrad 2 zu verändern, wird der Rotor 8 relativ zum Stator 1 gedreht. Hierzu wird je nach gewünschter Drehrichtung das Druckmedium in den Druckkammern 9 oder 10 unter Druck gesetzt, während die jeweils anderen Druckkammern 10 oder 9 zum Tank hin entlastet werden. Um den Rotor 8 gegenüber dem Stator 1 entgegen dem Uhrzeigersinn in die dargestellte Stellung zu verschwenken, wird vom Hydraulikventil 12 ein ringförmiger erster Rotorkanal in der Rotornabe 7 unter Druck gesetzt. Von diesem ersten Rotorkanal führen dann weitere Kanäle 11 in die Druckkammern 10. Dieser erste Rotorkanal ist dem ersten Arbeitsanschluss A zugeordnet. Um den Rotor 8 hingegen im Uhrzeigersinn zu verschwenken, wird vom Hydraulikventil 12 ein zweiter ringförmiger Rotorkanal in der Rotornabe 7 unter Druck gesetzt. Dieser zweite Rotorkanal ist dem zweiten Arbeitsanschluss B zugeordnet. Diese beiden Rotorkanäle sind bezüglich einer Zentralachse 22 axial beabstandet zueinander angeordnet.
Der Schwenkmotornockenwellenversteller 14 ist auf die als Hohlrohr 16 ausgeführte gebaute Nockenwelle 18 aufgesetzt. Dazu ist der Rotor 8 auf die Nockenwelle 18 gesteckt. Der Schwenkmotornockenwellenversteller 14 ist mittels des in 2 ersichtlichen Hydraulikventils 12 schwenkbar.
Innerhalb des Hohlrohrs 16 ist eine dem Hydraulikventil 12 zugehörige Buchse 15 koaxial eingesetzt. In die zentrale Bohrung 85 dieser Buchse 15 ist ein Hohlkolben 19 gegen die Kraft einer Schraubendruckfeder 24 verschiebbar geführt. Dazu stützt sich die Schraubendruckfeder 24 einerseits am Hohlkolben 19 und andererseits gehäusefest ab. Zur Anlage für die Schraubendruckfeder 24 ist innerhalb des Hohlkolbens 19 ein Ring 88 mit einer Federfußführung eingepresst. Seitens des Hohlkolbens 19 ist die Schraubendruckfeder 24 in einer radialen Federführung 193 geführt.
Diese radiale Federführung 193 ist außenseitig als ein zweiter Steg 112 von zwei Stegen 102, 112 ausgeführt. Mit diesem zweiten Steg 112 kann der zweite Arbeitsanschluss B in dessen Strömungsquerschnitt 125 verändert werden.
An dem Hohlkolben 19 liegt ein Stößel 20 eines Elektromagneten 100 an.
In 2 dargestellt ist die Stellung, in welcher sich der Hohlkolben 19 bei maximal bestromten Elektromagneten 100 befindet. Dabei wird von einem zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen A, B liegenden Versorgungsanschluss P der zweite Arbeitsanschluss B mit Hydraulikdruck versorgt. Das Hydraulikfluid fließt über eine Steuernut 111, die sich axial zwischen den beiden Stegen 102, 112 bildet. Im Gegenzug wird das Hydraulikfluid aus der dem ersten Arbeitsanschluss A zugeordneten Druckkammern 9 über

– einen Strömungsquerschnitt 106 an einer Querbohrung 101,
– eine Drosselstelle 108,
– einen Raum 103 innerhalb der Buchse 15,
– eine Ablauföffnung 104 im Hohlkolben 19,
– einen Ablaufkanal 105 im Hohlkolben 19

Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B und der dazwischen liegende Versorgungsanschluss P sind als axial zueinander beabstandete Querbohrungen 101, 109, 110 in der Buchse 15 ausgeführt. Zeichnerisch dargestellt ist nur jeweils eine Querbohrung 101 bzw. 109 bzw. 110 pro Anschluss A, P, B. Jedoch sind pro Anschluss A, P, B mehrere Querbohrungen umfangsmäßig versetzt angeordnet. Der Versorgungsanschluss P führt über ein Rückschlagventil 113 in die mittlere Querbohrung 109 zur Steuernut 111.
Der Hohlkolben 19 ist in der Bohrung 85 mittels des Elektromagneten 100 längsverschiebbar. Von dieser Bohrung 85 geht somit der erste Arbeitsanschluss A ab. Dieser Arbeitsanschluss A ist dem Elektromagneten 100 unmittelbar benachbart und geht von der Bohrung 85 ab. Die diesem ersten Arbeitsanschluss A zugeordnete Querbohrung 101 ist einem ersten am Hohlkolben 19 umlaufenen Steg 102 zugeordnet. Dieser Steg 102 weist eine dem Elektromagneten 100 zugewandte Steuerkante 107 auf. Damit ist der Raum 103 innerhalb der Bohrung 85 einerseits vom Steg 102 und andererseits vom Elektromagneten 100 begrenzt. Zwischen diesem Steg 102 und dem Elektromagneten 100 ist die Ablauföffnung 104 im Hohlkolben 19 vorgesehen. Diese Ablauföffnung 104 verbindet den Raum 103 mit dem zum Tankabfluss T führenden Ablaufkanal 105 innerhalb des Hohlkolbens 19 hydraulisch. Der Steg 102 am ersten Arbeitsanschluss A ist mittels einer Kraft F-M des bestromten Elektromagneten 100 in eine den ersten Arbeitsanschluss A im Strömungsquerschnitt 106 erweiternde Richtung verschiebbar. Dieser Strömungsquerschnitt 106 bildet sich zwischen der Steuerkante 107 und einer Innenkante 192 der Querbohrung 101. Die Kraft F-M ist einer Federkraft F-F entgegengerichtet, die den Steg 102 in die den Strömungsquerschnitt 106 verringernde Richtung schiebt. Am Steg 102 ist eine Drosselstelle 108 vorgesehen, die zwischen dem Strömungsquerschnitt 106 und dem Raum 103 angeordnet ist.
Sobald der Hohlkolben 19 aus der – zeichnerisch nicht dargestellten – vom Stößel 20 unbetätigten Endstellung so weit herausgeschoben ist, dass sich der Strömungsquerschnitt 106 öffnet, bleibt ein Volumenstrom Q-A-T über die Drosselstelle 108 offen. Ab der Öffnung des Strömungsquerschnitts 106 bleibt der Volumenstrom Q-A-T über die Drosselstelle 108 unabhängig davon offen, wie weit in Richtung vom Elektromagneten 100 hinfort der Hohlkolben 19 verschoben wird.
Das liegt daran, dass ein von der Drosselstelle 108 zum Raum 103 führender Hydraulikpfad 199 unabhängig davon offen bleibt, wie weit in Richtung vom Elektromagneten 100 hinfort der Hohlkolben 19 verschoben wird.
Die Drosselstelle 108 ist gegenüber dem ersten Arbeitsanschluss A

– bei nachlassender Kraft F-M des Elektromagneten 100 infolge der Federkraft F-F bis zur Endlage des Hohlkolbens 19 von
– der dem Elektromagneten 100 zugewandten Steuerkante 107 des Steges 102 und
– der dem ersten Arbeitsanschluss A zugeordneten Innenkante 192

Jedoch ist die Drosselstelle 108 in jeder Stellung des Hohlkolbens 19 zum Raum 103 hin dauerhaft offen.
Wird der Hohlkolben 19 hingegen infolge Nachlassens der Kraft F-M am Stößel 20 des Elektromagneten 100 von der Schraubendruckfeder 24 in die zeichnerisch nicht dargestellte Endstellung verschoben, so wird das Hydraulikfluid vom Versorgungsanschluss P auf den ersten Arbeitsanschluss A geleitet. Dabei fließt das Hydraulikfluid vom Versorgungsanschluss P bzw. dessen Querbohrung 109 über die Steuernut 111 in die Querbohrung 101 des ersten Arbeitsanschlusses A. Im Gegenzug wird das Hydraulikfluid aus den dem zweiten Anschluss B zugeordneten Druckkammern 10 durch die vom Steg 112 zum Tankabfluss T freigegebene Querbohrung 110 abgeführt.
Überdies kann der Hohlkolben 19 noch in einer mittleren Sperrstellung eingeregelt werden in der beide Arbeitsanschlüsse A, B im stärkeren Maß mit Druck beaufschlagt werden als das Hydraulikfluid abgeführt werden kann. Damit ist der Schwenkmotornockenwellenversteller 14 in dieser Winkelstellung fixiert.
Ein Gehäuseteil 121 des Elektromagneten 100 ist fest mit einem Bauteil verbunden, in welches die Bohrung 85 eingearbeitet ist. Dieses Bauteil wird hier mittels der Buchse 15 verwirklicht.
Der Elektromagnet 100 weist den Stößel 20 auf. Der Stößel 20 liegt an dem Hohlkolben 19 an und ist durch eine Öffnung 123 in einem Polkern 122 des Elektromagneten 100 hindurch geführt. Diese Öffnung 123 ermöglicht ein Austausch von Hydraulikfluid zwischen dem Elektromagneten 100 und dem Raum 103. Wird der Stößel 20 ausgefahren, so fließt Hydraulikfluid in den Elektromagneten 100. Wird der Stößel 20 hingegen eingefahren, so fließt Hydraulikfluid aus dem Elektromagneten 100 heraus in den Raum 103.
Mittels ausreichender Bestromung des Elektromagneten 100 wird der Stößel 20 gegen die Federkraft F-F verschoben. Bei unbestromten Elektromagneten 100 befindet sich der Stößel 20 in der Endstellung.
Die Drosselstelle 108 zeigt sich als sehr dünner Ringspalt 114. Dieser Ringspalt 114 schließt sich dem Steg 102 an. Diese Drosselstelle 108 bewirkt, dass im Falle eines hohen am ersten Arbeitsanschluss A anstehenden Druckes der Druck zum Raum 103 stark abfällt. Bei Zurücknahme der Kraft F-M des Elektromagneten 100 kann das Hydraulikfluid aus dem Raum 103 durch die Ablauföffnung 104 zum Tankabfluss abgeführt werden, ohne dass die abgeführte Menge Hydraulikfluid sofort vom Arbeitsanschluss A nachgefüllt wird. Der Hohlkolben 19 kann frühzeitig mit der Zurückname der Kraft F-M dem Stößel 20 folgen. Mit der frühzeitigen Verschiebung des Steges 102 verringert sich auch frühzeitig der Strömungsquerschnitt 106.
Die Kennlinie 120 des Hydraulikventils 12 ist in 4 dargestellt. Diese Kennlinie ist in einem Diagramm dargestellt, welches den Volumenstrom Q-A-T vom ersten Arbeitsanschluss A zum Tankabfluss T über die am Elektromagneten 100 angelegte Stromstärke darstellt. Die maximale Stromstärke Imax in 4 repräsentiert das rechte Ende der Kennlinie 120.
Mit der gestrichelten Kennlinie 140 ist demgegenüber das Verhalten eines Hydraulikventils 212 dargestellt, welches in 3 ersichtlich ist. Bei diesem Hydraulikventil 212 ist keine Drosselstelle 108 vorgesehen. Fällt beim Elektromagneten 200 des Hydraulikventils 212 die Stromstärke von Imax zu I2 ab, so sinkt die Magnetkraft F-M. Der Hohlkolben 219 bewegt sich aber noch nicht, da der Holkolben 219 das Hydraulikfluid nicht aus dem Raum 203 verdrängen kann, da Hydraulikfluid vom ersten Arbeitsanschluss A nachdruckt. Somit ist die Kraft infolge der Druckverhältnisse im Raum 203 zuzüglich der Magnetkraft F-M des Elektromagneten 100 noch größer als die Federkraft F-F der Schraubendruckfeder 224. Bei der Stromstärke 13 ist die Magnetkraft so weit abgefallen, dass der Hohlkolben 19 beginnt, sich zu bewegen. Mit dieser Bewegung verringert sich auch der Strömungsquerschnitt 106 am ersten Arbeitsanschluss A.
5 zeigt in einer alternativen Ausgestaltung das Hydraulikventil als Zentralschraube 405. Deren Schraubenschaft bildet die Buchse 215 zur Führung des Hohlkolbens 219. Dabei ist dargestellt die Endstellung, in welcher sich ein Hohlkolben 219 bei unbestromten Elektromagneten 300 befindet. Der Hohlkolben 219 liegt in der Endstellung an einer Scheibe 390 an, die jedoch einen Raum 303 nicht gegenüber einem zweiten Tankabfluss T2 abdichtet. Stattdessen ist ein Durchfluss von Hydraulikfluid möglich. Dabei wird von einem axial neben den beiden Arbeitsanschlüssen A, B und einem ersten Tankabfluss T1 liegenden Versorgungsanschluss P der erste Arbeitsanschluss A über den Hohlkolben 219 mit Hydraulikdruck versorgt. Das hydraulische Fluid läuft dabei über einen Filter 410 und das Rückschlagventil 313, welches bandförmig ist. Das Rückschlagventil 313 ist in eine Innenringnut der Bohrung 385 der Zentralschraube 405 eingesetzt. Die Bohrung 385 verläuft somit in der Zentralschraube 405, welche einen Schraubenkopf 404 aufweist. Im Bereich dieses Schraubenkopfes 404 ist die Ablauföffnung 304 vorgesehen. Der Ablaufkanal 305 bildet sich dabei zwischen dem Schraubenkopf 404 und dem Elektromagneten 300. Diese Ablauföffnung 304 führt zu dem zweiten Tankabfluss T2, der mit dem ersten Tankabfluss T1 einen gemeinsamen Tankabfluss T bildet.
Die Drosselstelle 308 ist als umfangsmäßig begrenzte Materialausnehmung 270 aus dem Steg 302 ausgeführt. Dabei sind am Umfang des Steges 302 mehrere solcher umfangsmäßig begrenzten Materialausnehmungen 270 vorgesehen. Die gleichmäßige Verteilung der Anordnung dieser mehreren Materialausnehmungen 270 kann in analoger Weise der 6 entnommen werden. Dabei zeigt 6 jedoch eine zweite Drosselstelle 271, die in 5 im Bereich der Linie VI-VI liegt.
Der erste Arbeitsanschluss A weist eine Innenringnut 401 auf, deren eine Innenkante 253 gemeinsam mit einer Steuerkante 272 der jeweiligen Materialausnehmung 270 den Strömungsquerschnitt bildet.
Die Drosselstelle 308 ist gegenüber dem ersten Arbeitsanschluss A

– bei nachlassender Kraft F-M des Elektromagneten 300 infolge der Federkraft F-F bis zur Endlage des Hohlkolbens 219 von
– der dem Elektromagneten 300 zugewandten Steuerkante 272 des Steges 302 und
– der dem ersten Arbeitsanschluss A zugeordneten Innenkante 253 verschließbar.

Jedoch ist die Drosselstelle 308 in jeder Stellung des Hohlkolbens 219 zum Raum 303 hin dauerhaft offen.
Über den gesamten Axialweg des Hohlkolbens 219 bleibt ein von der Drosselstelle 308 zum Raum 303 führender Hydraulikpfad 399 unabhängig davon offen, wie weit in Richtung vom Elektromagneten 300 hinfort der Hohlkolben 219 verschoben wird.
In 7 ist besonders deutlich ersichtlich, dass die Materialausnehmungen 270 ausgerundet sind. Damit wird ein gleichmäßiges Öffnen des Strömungsquerschnittes anstelle eines schlagartigen Öffnens erreicht.
Der erste Arbeitsanschluss A ist zwischen dem zweiten Arbeitsanschluss B und dem Elektromagneten 300 angeordnet. Der Hohlkolben 219 weist einen zweiten umlaufenen Steg 302 mit einer von dem Elektromagneten 300 abgewandten Steuerkante 400 auf. Diese Steuerkante 400 kann einen Strömungsquerschnitt zu dem Tankabfluss T1 variieren. Am zweiten Steg 302 ist die zuvor genannte zweite Drosselstelle 271 vorgesehen, die zu dem Tankabfluss T1 führt.
6 zeigt die gleichmäßig am Umfang angeordneten Materialausnehmungen 250, 251, 252. Der zweite Arbeitsanschluss B weist eine Innenringnut 480 auf, deren eine Kante 481 gemeinsam mit einer Kante 254 bzw. 255 bzw. 256 der jeweiligen Materialausnehmung 250, 251, 252 den zweiten Strömungsquerschnitt bildet.
Die zweite Drosselstelle 271 ist grundsätzlich weniger wirkungsvoll, als die erste Drosselstelle 308. Bei der zweiten Drosselstelle 271 ist der Hohlkolben 219 nämlich druckausgeglichen, da der druckbeaufschlagbaren Ringfläche am zweiten Steg 302 eine druckbeaufschlagbare Fläche an einem dritten Steg 411 gegenüber liegt. Ohne diese zweite Drosselstelle würde der Hohlkolben 219 jedoch beim Öffnen vom zweiten Arbeitsanschluss B zum ersten Tankabfluss T1 relativ schlagartig in Richtung auf den Elektromagneten 300 gerissen werden. Die zweite Drosselstelle bewirkt aber hier eine Verzögerung, so dass das Hydraulikventil besser zu regeln ist.
Die Zentralschraube 405 weist eine Dichtung 481 auf welche den ersten Arbeitsanschluss A gegenüber dem zweiten Arbeitsanschluss B abdichtet.
Es muss kein Stößel vorgesehen sein. Der Hohlkolben kann auch unmittelbar an einem Anker des Elektromagneten anliegen.
Anstelle der Schraubendruckfeder für den Hohlkolben bzw. der Schraubendruckfedern für die Rückschlagventile können auch Tellerfedern Anwendung finden.
Der Rotor 8 kann in einer alternativen Ausgestaltung mittels einer Kompensationsfeder gegen den Stator 1 drehelastisch vorgespannt sein.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims

Schwenkmotornockenwellenversteller (14) mit einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil (12), der einen mittels eines Elektromagneten (100) längs verschiebbar in einer Bohrung (85) eingesetzten Hohlkolben (19) zur Verteilung von Hydraulikfluid auf zwei Druckkammern (9, 10) des Schwenkmotornockenwellenverstellers (14) zugeordneten Arbeitsanschlüsse (A, B) aufweist, wobei von der Bohrung (85) der erste Arbeitsanschluss (A) dem Elektromagneten (100) unmittelbar benachbart abgeht, wobei der Hohlkolben (19) einen umlaufenen Steg (102) mit einer dem Elektromagneten (100) zugewandten Steuerkante (107) aufweist, so dass ein Raum (103) innerhalb der Bohrung (85) einerseits vom Steg (102) und andererseits vom Elektromagneten (100) begrenzt ist, wobei vom Raum (103) eine Ablauföffnung (104) abgeht, die den Raum (103) mit einem zu einem Tankabfluss (T) führenden Ablaufkanal (105) hydraulisch verbindet, wobei der Steg (102) mittels einer Kraft (F-M) des bestromten Elektromagneten (100) in eine den ersten Arbeitsanschluss (A) im Strömungsquerschnitt (106) erweiternde Richtung verschiebbar ist, wobei dieser Kraft (F-M) eine Federkraft (F-F) entgegen gerichtet ist, die den Steg (102) in die den Strömungsquerschnitt (106) verringernde Richtung drückt, wobei am Steg (102) eine Drosselstelle (108) vorgesehen ist, die zwischen dem Strömungsquerschnitt (106) und dem Raum (103) angeordnet ist, wobei der Steg (102) den Strömungsquerschnitt (106) verschließt, wenn der Hohlkolben (19) infolge der Federkraft (F-F) bei unbestromten Elektromagneten (100) in eine Endstellung verschoben ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller (14) mit einem elektromagnetisch betätigten Hydraulikventil, der einen mittels eines Elektromagneten (300) längs verschiebbar in einer Bohrung (385) eingesetzten Hohlkolben ( 219) zur Verteilung von Hydraulikfluid auf zwei Druckkammern (9, 10) des Schwenkmotornockenwellenverstellers (14) zugeordneten Arbeitsanschlüsse (A, B) sowie einen ersten und einen zweiten Tankabfluss (T1, T2) aufweist, wobei von der Bohrung (385) der erste Arbeitsanschluss (A) dem Elektromagneten (300) benachbart abgeht und zwischen dem Elektromagneten (300) und dem Hydraulikventil der zweite Tankabfluss (T2) ausgebildet ist, wobei der Hohlkolben (219) einen umlaufenen Steg (302) mit einer dem Elektromagneten (300) zugewandten Steuerkante (272) aufweist, so dass ein Raum (303) innerhalb der Bohrung (385) einerseits vom Steg (302) und andererseits vom Elektromagneten (300) begrenzt ist, wobei vom Raum (303) eine Ablauföffnung (304) abgeht, die den Raum (303) mit einem zu dem zweiten Tankabfluss (T2) führenden Ablaufkanal (305) hydraulisch verbindet, wobei der Steg (302) mittels einer Kraft (F-M) des bestromten Elektromagneten (300) in eine den ersten Arbeitsanschluss (A) im Strömungsquerschnitt erweiternde Richtung verschiebbar ist, wobei dieser Kraft (F-M) eine Federkraft (F-F) entgegen gerichtet ist, die den Steg (302) in die den Strömungsquerschnitt verringernde Richtung drückt, wobei am Steg (302) eine Drosselstelle (308) vorgesehen ist, die zwischen dem Strömungsquerschnitt und dem Raum (303) angeordnet ist, wobei der Steg (302) den Strömungsquerschnitt verschließt, wenn der Hohlkolben (219) infolge der Federkraft (F-F) bei unbestromten Elektromagneten (300) in eine Endstellung verschoben ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller (14) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauföffnung (104) zwischen dem Steg (102) und dem Elektromagneten (100) im Hohlkolben (19) vorgesehen ist, wobei diese Ablauföffnung (104) den Raum (103) mit dem zu dem Tankabfluss (T) führenden Ablaufkanal (105) innerhalb des Hohlkolbens (19) hydraulisch verbindet.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (385) in einer Zentralschraube (405) mit einem Schraubenkopf (404) verläuft, in dessen Bereich die Ablauföffnung (304) vorgesehen ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ablaufkanal (305) zwischen dem Schraubenkopf (404) und dem Elektromagneten (300) bildet.
Schwenkmotornockenwellenversteller (14) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil (121) des Elektromagneten (100) fest mit einem Bauteil verbunden ist, in welches die Bohrung (85) eingearbeitet ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller (14) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (108) als sich dem Steg (102) anschließender Ringspalt (114) ausgeführt ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller (14) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (100) einen Stößel (20) aufweist, der an dem Hohlkolben (19) anliegt und durch eine Öffnung im Polkern (122) hindurch geführt ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (308) als umfangsmäßig begrenzte Materialausnehmung (270) aus dem Steg (302) ausgeführt ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Steges (302) mehrere solcher umfangsmäßig begrenzten Materialausnehmungen (270) vorgesehen sind, wobei der erste Arbeitsanschluss (A) eine Innenringnut (401) aufweist, deren eine Innenkante (253) gemeinsam mit einer Steuerkante (272) der jeweiligen Materialausnehmung (270) den Strömungsquerschnitt bildet.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2, 4, 5, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arbeitsanschluss (A) zwischen dem zweiten Arbeitsanschluss (B) und dem Elektromagneten (300) angeordnet ist, wobei der Hohlkolben (219) einen zweiten umlaufenden Steg (302) mit einer von dem Elektromagneten (300) abgewandten Steuerkante (400) aufweist, die einen Strömungsquerschnitt zu dem ersten Tankabfluss (T1) variieren kann, wobei am zweiten Steg (302) eine zweite Drosselstelle (271) vorgesehen ist, die zu dem Tankabfluss (T1) führt.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (108, 308) in jeder Stellung des Hohlkolbens (19, 219) zum Raum (103, 303) hin dauerhaft offen ist, wobei jedoch die Drosselstelle (108) – bei nachlassender Kraft (F-M) des Elektromagneten (100) infolge der Federkraft (F-F) bis zu einer Endlage des Hohlkolbens (19) von – einer dem Elektromagneten (100) zugewandten Steuerkante (107, 272) des Steges (102, 302) und – einer dem ersten Arbeitsanschluss (A) zugeordneten Innenkante (192, 253) gegenüber dem ersten Arbeitsanschluss (A) verschließbar ist.
Schwenkmotornockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Drosselstelle (108, 308) zum Raum (103, 303) führender Hydraulikpfad (199, 399) unabhängig davon offen bleibt, wie weit in Richtung vom Elektromagneten (100, 300) hinfort der Hohlkolben (19, 219) verschoben wird.