DE112016000911B4

DE112016000911B4 - Nockenwellenversteller mit mittlerer Verriegelungsstellung und Nacheil-Verriegelungsstellung

Info

Publication number: DE112016000911B4
Application number: DE112016000911.9T
Authority: DE
Inventors: Inhwa Chung; Gerhard Scheidig; Steven Burke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2036-02-20
Also published as: DE112016000911T5; CN107278238A; WO2016137840A1; US20160245131A1; CN107278238B; US10077688B2

Abstract

Nockenwellenversteller (100) aufweisend:- einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) aufweisenden Stator (102);- einen in Bezug auf den Stator (102) drehbaren Rotor (104), der einen mit einer Öffnung (112) versehenen Körper (110) aufweist, durch welche Öffnung (112) eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller (100) verläuft; und- eine Mehrzahl von Flügeln (114), die sich von diesem Körper (110) ausgehend sich radial nach außen erstrecken;- eine erste Mehrzahl von Kanälen (122), wobei jeder Kanal (122) in der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) sich jeweils durch einen jeweiligen der Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) erstreckt; und- eine Mehrzahl von Paaren (116) von Voreilkammern (118) und Nacheilkammern (120), welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) und durch die Mehrzahl von Flügeln (114) gebildet werden, worin die Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) in eine erste Umfangsrichtung durch einen jeweiligen Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) voneinander getrennt sind;-jeder Kanal (122) die Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) jedes Paars (116) der Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) miteinander verbindet und- die erste Mehrzahl von Kanälen (122) derart angeordnet ist, dass ein Fluss von Flüssigkeitsfluss durch die erste Mehrzahl von Kanälen (122) derart ermöglicht wird, dass der Rotor (104) sich in Umfangsrichtung verschiebt, gekennzeichnet durch- einen hinteren Deckel (106), der erste und zweite Schlitze (144A, 144B) aufweist;- einen vorderen Deckel (105), der einen dritten Schlitz (146) aufweist;- erste, zweite und dritte Bolzen (134, 136, 137), worin in einer mittleren Verriegelungsstellung die ersten und zweiten Bolzen (134, 136) derart angeordnet sind, dass sie in den ersten bzw. den zweiten Schlitz (144A, 144B) verschoben werden können, um eine Drehbewegung des Rotors (104) zu blockieren; in einer Nacheil-Verriegelungsstellung der dritte Bolzen (137) derart angeordnet ist, dass er in den dritten Schlitz (146) verschoben werden kann, um eine Drehbewegung des Rotors (104) in mindestens eine Umfangsrichtung zu blockieren;- in der mittleren Verriegelungsstellung befindet sich jeder jeweilige Flügel (114) ungefähr auf halber Strecke zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Anschlägen (108) aus der Mehrzahl von Anschlägen (108); und- in der Nacheil-Verriegelungsstellung befindet sich jeder jeweilige Flügel (114) in der Nähe eines jeweiligen Anschlags (108) aus der Mehrzahl von Anschlägen (108) und bildet einen Abschnitt einer Nacheilkammer jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller, der derart ausgebildet ist, dass er eine Umfangsstellung eines Rotors einstellen und verriegeln kann. Insbesondere steuert der Nockenwellenversteller den Fluss einer unter Druck stehenden Flüssigkeit zwischen Kammern im Rotor und nutzt die Torsionszustände der Nockenwelle, um den Rotor in eine mittlere Verriegelungsstellung oder in eine Nacheil-Verriegelungsstellung zu verschieben, und verriegelt den Rotor in der mittleren Verriegelungsstellung oder in der Nacheil-Verriegelungsstellung.
Hintergrund
Es wird unter Druck stehende Flüssigkeit an Voreil- und Nacheilkammern in einem Nockenwellenversteller für einen Motor eines Fahrzeugs geleitet, um eine Umfangsstellung eines Rotors des Verstellers in Bezug auf einen Stator des Verstellers zu steuern. Wie in der Fachwelt bekannt, wird die Stellung des Rotors je nach den Anforderungen des Motors variiert. In einigen Fällen ist es wünschenswert, dass der Rotor sich beim Anlassen eines Motors, der einen Nockenwellenversteller aufweist, in einer mittleren Stellung befindet. In einigen Fällen ist es wünschenswert, dass der Rotor sich beim Anlassen eines Motors, der einen Nockenwellenversteller aufweist, in einer vollständigen Nacheilungsstellung befindet. Es ist jedoch möglich, dass beim Anlassen des Motors der Rotor sich in eine Ruhestellung bewegt, in der der Rotor sich weder in der mittleren Stellung noch in der vollständigen Nacheilungsstellung befindet.
Ein gattungsgemäßer Nockenwellenversteller ist in DE 10 2013 204 928 A1 gezeigt. DE 10 2014 209 023 A1 offenbart einen weiteren Nockenwellenversteller.
Zusammenfassung
Gemäß hierin dargestellten Merkmalen stellt die Erfindung einen Nockenwellenversteller zu Verfügung, welcher Nockenwellenversteller aufweist: einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen aufweisenden Stator; einen in Bezug auf den Stator drehbaren Rotor, der einen mit einer Öffnung versehenen Körper aufweist, durch welche Öffnung eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller verläuft, wobei eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Flügeln von diesem Körper ausgehen; eine erste Mehrzahl von Kanälen, wobei jeder Kanal in der ersten Mehrzahl von Kanälen sich durch einen jeweiligen der Flügel aus der Mehrzahl von Flügeln erstreckt; und eine Mehrzahl von Paaren von Voreil- und Nacheilkammern, welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen und durch die Mehrzahl von Flügeln gebildet werden. Voreil- und Nacheilkammern jedes Paars von Voreil- und Nacheilkammern sind in einer ersten Umfangsrichtung durch einen jeweiligen Flügel aus der Mehrzahl von Flügeln voneinander getrennt. Jeder Kanal verbindet die Voreil- und Nacheilkammern jedes Paars der Voreil- und Nacheilkammern miteinander. Die erste Mehrzahl von Kanälen ist derart angeordnet, dass ein Fluss von Flüssigkeit durch die erste Mehrzahl von Kanälen derart ermöglicht wird, dass der Rotor aus mindestens einer Umfangsstellung in eine mittlere Verriegelungsstellung oder in eine Nacheil-Verriegelungsstellung verschoben wird.
Gemäß hierin dargestellten Merkmalen stellt die Erfindung einen Nockenwellenversteller zu Verfügung, welcher Nockenwellenversteller aufweist: einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen aufweisenden Stator; einen in Bezug auf den Stator drehbaren Rotor, der einen mit einer Öffnung versehenen Körper aufweist, durch welche Öffnung eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller verläuft, wobei eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Flügeln von diesem Körper ausgehen; eine erste Mehrzahl von Kanälen, wobei jeder Kanal in der ersten Mehrzahl von Kanälen sich durch einen jeweiligen der Flügel aus der Mehrzahl von Flügeln erstreckt; eine erste Mehrzahl von Bolzen; und eine Mehrzahl von Paaren von Voreil- und Nacheilkammern, welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen und durch die Mehrzahl von Flügeln gebildet werden. Jeder Flügel weist einen jeweiligen Bolzen aus der ersten Mehrzahl von Bolzen auf, welcher in einem jeweiligen Kanal aus der ersten Mehrzahl von Kanälen angeordnet ist. Die erste Mehrzahl von Bolzen ist verschiebbar, um die erste Mehrzahl von Kanälen zu öffnen, um den Rotor aus der mindestens einen Umfangsstellung in eine Nacheil-Verriegelungsstellung zu verschieben; Voreil- und Nacheilkammern jedes Paars von Voreil- und Nacheilkammern sind in eine erste Umfangsrichtung durch einen jeweiligen Flügel aus der Mehrzahl von Flügeln voneinander getrennt. Jeder Kanal verbindet die Voreil- und Nacheilkammern jedes Paars der Voreil- und Nacheilkammern miteinander. Die erste Mehrzahl von Kanälen ist derart angeordnet, dass sie sich öffnen kann, um einen Fluss von Flüssigkeit durch die erste Mehrzahl von Kanälen derart zu ermöglichen wird, dass der Rotor aus mindestens einer Umfangsstellung in eine Nacheil-Verriegelungsstellung bewegt wird. In der Nacheil-Verriegelungsstellung ist der Rotor so weit wie möglich in eine Richtung von den jeweiligen Voreilkammern weg zu den jeweiligen Nacheilkammern in der Mehrzahl von Paaren von Voreil- und Nacheilkammern gedreht.
Gemäß hierin dargestellten Merkmalen stellt die Erfindung ein Verfahren zur Betätigung eines Nockenwellenverstellers zu Verfügung, der aufweist: einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen aufweisenden Stator, einen in Bezug auf den Stator drehbaren Rotor, der einen mit einer Öffnung versehenen Körper aufweist, durch welche Öffnung eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller verläuft, wobei eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Flügeln von diesem Körper ausgehen, eine erste Mehrzahl von Kanälen, wobei jeder Kanal in der ersten Mehrzahl von Kanälen sich durch einen jeweiligen der Flügel aus der Mehrzahl von Flügeln erstreckt, eine Mehrzahl von Paaren von Voreil- und Nacheilkammern, welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen und durch die Mehrzahl von Flügeln gebildet werden, einen ersten Bolzen, und einen vorderen Deckel mit einem ersten Schlitz, wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht: Verschieben einer ersten Mehrzahl von Bolzen, welche mindestens teilweise in der ersten Mehrzahl von Kanälen angeordnet sind, um mittels der ersten Mehrzahl von Kanälen die Voreilkammer jedes Paars von Voreil- und Nacheilkammern mit der Nacheilkammer jedes Paars von Voreil- und Nacheilkammern zu verbinden; Fluss einer unter Druck stehenden Flüssigkeit durch die erste Mehrzahl von Kanälen und zwischen der Voreilkammer jedes Paars von Voreil- und Nacheilkammern und der Nacheilkammer jedes Paars von Voreil- und Nacheilkammern; mit Hilfe der unter Druck stehenden Flüssigkeit Rotation des Rotors in eine erste Umfangsrichtung in eine Nacheil-Verriegelungsstellung, in der der Rotor so weit wie möglich in die erste Umfangsrichtung gedreht ist; und Verschieben des ersten Bolzens in den ersten Schlitz, um den Rotor drehfest in der Nacheil-Verriegelungsstellung zu fixieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Betriebsart und die Betriebsstellung der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Figuren zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Koordinaten-Systems zur Veranschaulichung der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Raumbegriffe;
2 eine hintere Ansicht einer Nockenwellen-Einheit mit einem Nockenwellenversteller mit Einstellmöglichkeit einer mittleren Verriegelungsstellung und einer Nacheil-Verriegelungsstellung;
3 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 3-3 in 2;
4 eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers gemäß 2, wobei der hintere Deckel entfernt ist und der Rotor sich in einer Voreilstellung befindet;
5 eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers gemäß 2, wobei der hintere Deckel entfernt ist und der Rotor sich in einer mittleren Verriegelungsstellung befindet;
6 eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers gemäß 4, wobei der hintere Deckel entfernt ist und der Rotor sich in einer Nacheil-Verriegelungsstellung befindet;
7 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 7-7 in 4;
8 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 8-8 in 4;
9 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 9-9 in 4;
10 ein Blockdiagramm eines Motors mit dem Nockenwellenversteller gemäß 2;
11 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 11-11 in 5;
12 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 12-12 in 5;
13 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 13-13 in 5;
14 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 14-14 in 5;
15 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 15-15 in 6;
16 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 16-16 in 6; und
17 eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 17-17 in 6.

Ausführliche Beschreibung
1 ist eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Koordinaten-Systems 10 zur Veranschaulichung der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Raumbegriffe. Die vorliegende Anmeldung ist zumindest teilweise im Rahmen eines zylindrischen Koordinaten-Systems erläutert. Das KoordinatenSystem 10 weist eine Längsachse als Achse 11 auf, die als Bezug für die nun folgenden Richtungs- und Raumbegriffe dient. Die axiale Richtung AD verläuft parallel zur Achse 11. Die radiale Richtung RD verläuft orthogonal zur Achse 11. Die Umfangsrichtung CD wird durch einen (orthogonal zur Achse 11) um die Achse 11 gedrehten Endpunkt des Radius R definiert.
Um die Raumbegriffe zu erklären, werden die Gegenstände 12, 13 und 14 verwendet. Eine axiale Fläche, wie die Fläche 15 des Gegenstands 12 wird durch eine parallel zur Achse 11 verlaufende Ebene gebildet. Die Achse 11 erstreckt sich durch die ebene Fläche 15, aber jede ebene Fläche, die koplanar mit der Achse 11 ist, ist eine axiale Fläche. Eine radiale Fläche wie die Fläche 16 des Gegenstands 13 wird durch eine orthogonal zur Achse 11 und koplanar mit einem Radius 17 verlaufende Ebene gebildet. Der Radius 17 erstreckt sich durch die ebene Fläche 16, aber jede ebene Fläche, die koplanar mit dem Radius 17 ist, ist eine radiale Fläche. Die Fläche 18 des Gegenstands 14 bildet eine Umfangs- oder zylindrische Fläche. Zum Beispiel erstreckt sich der Umfang 19 in der Fläche 18. Als weiteres Beispiel: Eine axiale Bewegung verläuft parallel zu der Achse 11, eine radiale Bewegung verläuft orthogonal zur Achse 11 und eine Umfangsbewegung verläuft parallel zum Umfang 19. Eine Drehbewegung bezieht sich auf die Achse 11. Die Adverbien „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf parallel zur Achse 11, zum Radius 17 bzw. Umfang 19 verlaufende Richtungen. Zum Beispiel erstreckt sich eine axial angeordnete Fläche oder ein axial angeordneter Rand in Richtung AD, eine radial angeordnete Fläche oder ein radial angeordneter Rand erstreckt sich in Richtung R und eine am Umfang angeordnete Fläche oder Rand erstreckt sich in Richtung CD.
2 ist eine hintere Ansicht einer Nockenwellen-Einheit mit einem Nockenwellenversteller 100 mit Einstellmöglichkeit einer mittleren Verriegelungsstellung und einer Nacheil-Verriegelungsstellung.
3 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 3-3 in 2.
4 ist eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers 100 gemäß 2, wobei ein hinterer Deckel 106 entfernt ist und ein Rotor 104 sich in der Voreilstellung befindet.
5 ist eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers 100 gemäß 2, wobei der hintere Deckel 106 entfernt ist und der Rotor 104 sich in einer mittleren Verriegelungsstellung befindet.
6 ist eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers 100 gemäß 4, wobei der hintere Deckel 106 entfernt ist und der Rotor 104 sich in einer Nacheil-Verriegelungsstellung befindet.
Das nun Folgende ist mit Bezugnahme auf die 2 bis 6 zu lesen. Der Nockenwellenversteller 100 weist einen Stator 102 und einen in Bezug auf den Stator 102 drehbaren Rotor 104 auf. Der Nockenwellenversteller 100 weist weiterhin einen vorderen Deckel 105, einen hinteren Deckel 106, und Bolzen 107 auf, welche den Stator 102, den vorderen Deckel 105 und den hinteren Deckel 106 miteinander befestigen. Der Stator 102 weist sich radial nach innen erstreckende Anschläge 108 auf. Der Rotor 104 weist einen mit einer Öffnung 112 versehenen Körper 110 auf, durch die sich die Rotationsachse AR für den Nockenwellenversteller 100 erstreckt, und sich vom Körper 110 radial nach außen verlaufende Flügel 114. Der Nockenwellenversteller 100 weist außerdem Paare 116 von Voreilkammern 118 und Nacheilkammern 120 auf. Die Kammern 118 und 120 sind zumindest teilweise von dem Stator 102 und dem Rotor 104 gebildet, insbesondere durch die Anschläge 108 und die Flügel 114.
In einer beispielhaften Ausführung weist der Rotor 104 Schlitze 126 (7) und Kanäle 122 in den Flügeln 114 auf. Jeder Kanal 122 verbindet die Voreil- und Nacheilkammern 118, 120 miteinander, die durch den Flügel 114 getrennt sind, in dem der Kanal 122 angeordnet ist. Jeder Kanal 122 ist vollständig von dem Flügel 114 umgeben, in dem der Kanal 122 angeordnet ist und ist offen nur zum Schlitz 126 und zu den Voreil- und Nacheilkammern 118, 120, welche durch den Flügel 114 getrennt sind, der in dem Kanal 122 angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführung weist jeder Flügel 114 einen Bolzen 124 auf, der teilweise in einem jeweiligen Kanal 122 und in einem jeweiligen Schlitz 126 angeordnet ist. Jeder Schlitz 126 ist durch einen jeweiligen Abschnitt 127A des Kanals 127 mit einer Quelle einer unter Druck stehenden Flüssigkeit verbunden.
Der Rotor 104 kann sich in einer vorgeeilten Stellung (wie in 4 gezeigt), in einer mittleren oder mittleren Verriegelungsstellung (wie in 5 gezeigt) oder in einer nachgeeilten oder Nacheil-Verriegelungsstellung (wie in 6 gezeigt) in einem Ruhezustand oder in einem aktiven Betriebszustand befinden. In 5 sind die jeweiligen Volumen der Kammern 118, 120 gleich groß oder unterscheiden sich um einen relativ nominellen Grad. Anders ausgedrückt, befinden sich die Flügel 114 annähernd auf halber Strecke zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Anschlägen 108. Unter bestimmten Umständen ist es wünschenswert, den Rotor 104 in der mittleren Verriegelungsstellung oder in der Nacheil-Verriegelungsstellung zu bringen und dort zu verriegeln. Um den Rotor 104 in die erwünschten verriegelten Stellungen der 5 oder 6 zu verschieben, sind die Bolzen 124 derart angeordnet, dass sie die Kanäle 122, wie weiter unten beschrieben, öffnen können und einen Fluss zwischen den Kammern 118, 120 ermöglichen.
In einer beispielhaften Ausführung weist der Rotor 104 Kanäle 130, 131, 132A und 132B auf. Die Kammern 118B-D sind durch einen jeweiligen Kanal 130 mit der Öffnung 112 verbunden. Die Nacheilkammern 120B-D sind durch einen jeweiligen Kanal 131 mit der Öffnung 112 verbunden. Die Kanäle 130 und 131 werden verwendet, um unter Druck stehende Flüssigkeit an die Kammern 118, 120 zu leiten und daraus herauszuleiten. Die Kammern 118A und 120A werden nicht unmittelbar durch die Kanäle 130 bzw. 131 mit unter Druck stehender Flüssigkeit versorgt. Stattdessen verbindet der Kanal 132A die Kammer 118C mit der Kammer 118A und wird dazu verwendet, unter Druck stehende Flüssigkeit an die Kammer 118C zu leiten und daraus heraus an die Kammer 118A weiterzuleiten; und der Kanal 132B verbindet die Kammer 120C mit der Kammer 120A und wird dazu verwendet, unter Druck stehende Flüssigkeit an die Kammer 120C zu leiten und daraus heraus an die Kammer 120A weiterzuleiten.
Der Nockenwellenversteller 100 weist Bolzen 134, 136 und 137 auf. Die Bolzen 134 und 136 sind teilweise in den Kanälen 132A bzw. 132B angeordnet. Die Bolzen 134 und 136 sind in Schlitzen 138A bzw. 138B im Körper 110 angeordnet. Der Bolzen 137 ist im Schlitz 139 angeordnet und mit einem System (nachfolgend als „Flüssigkeitssystem“ bezeichnet) zur Versorgung des Nockenwellenverstellers 100 mit unter Druck stehender Flüssigkeit durch die Kanäle 141, 143 und 145 verbunden. Das Flüssigkeitssystem leitet Flüssigkeit zum Rotor 104 und daraus durch die Öffnungen 130A und 131 A an der Öffnung 112 für die Kanäle 130 bzw. 131. Das Flüssigkeitssystem leitet Flüssigkeit zum Schlitz 139 und daraus heraus durch den Kanal 143 an der Öffnung 112.
7 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 7-7 in 4,
8 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 8-8 in 4,
9 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 9-9 in 4.
Das nun Folgende ist mit Bezugnahme auf die 2 bis 9 zu lesen. In 4 ist der Nockenwellenversteller 100 in einer vorgeeilten Stellung und es ist wünschenswert, den Rotor 104 in der mittleren Verriegelungsstellung oder in der Nacheil-Verriegelungsstellung zu verriegeln. Die 7 bis 9 zeigen die Einstellung des Rotors in Richtung D2 aus der Stellung in 4 in die mittlere Verriegelungsstellung in 5 oder in die Nacheil-Verriegelungsstellung in 6.
Um die Einstellung in die mittlere Verriegelungsstellung oder in die Nacheil-Verriegelungsstellung einzuleiten, werden die Kanäle 127 und die Abschnitte 127A derart mit dem Flüssigkeitssystem verbunden, dass in den Kanälen 127 und den Abschnitten 127A wenig oder nomineller Flüssigkeitsdruck herrscht. Hieraus ergibt es sich, dass Federn 128 die Bolzen 124 in Richtung AD1 verschieben, so dass, wie in 7 gezeigt, die Schlitze 124A mit den Kanälen 122 fluchten und einen Fluss durch die Kanäle 122 und zwischen den Kammern 118 und 120 ermöglichen. Die Funktion der Kanäle 122 ist unten weiter beschrieben. Darüber hinaus ist der Bolzen 134 in Kontakt mit dem hinteren Deckel 106, welcher den Schlitz 134A des Bolzens 134 mit dem Kanal 132A in eine Fluchtlinie bringt, um einen Fluss zwischen den Kammern 118C und 118A zu ermöglichen.
Wie in 8 gezeigt, verschieben die Federn 128 die Bolzen 124 in Richtung AD1, so dass die die Schlitze 124A mit den Kanälen 122 fluchten, um einen Fluss durch die Kanäle 122 und zwischen den Kammern 118, 120 zu ermöglichen. Eine Feder 142 verschiebt den Bolzen 136 in Richtung AD1 derart, dass die Schlitze 136A nicht mit dem Kanal 132B fluchten, wodurch ein Fluss durch den Kanal 132A blockiert ist. Wie in 9 gezeigt, ist der Bolzen 137 in Kontakt mit dem vorderen Deckel 105, so dass der Bolzen 137 eine Drehbewegung des Rotors 104 nicht blockiert. Die Standorte der Schlitze 144A und 144B in der hinteren Deckplatte sind so gezeigt, wie sie in den 4 und 6 positioniert sein würden. Angesichts der Vielzahl von punktierten Linien in den Figuren ist um der Klarheit willen der Standort des Schlitzes 146 in dem vorderen Deckel 105 in den 4 und 6 als eine kontinuierliche Linie gezeigt.
Der Nockenwellenversteller 100 weist Ventile 152A, 152B als Absperrventile oder Rückschlagventile auf. Das Ventil 152A ist an der Öffnung des Kanals 122 an der Kammer 120A angeordnet und das Ventil 152B ist an der Öffnung des Kanals 122 an der Kammer 118A angeordnet. Das Ventil 152A erlaubt einen Fluss von Flüssigkeit aus der Kammer 118B in die Kammer 120A, aber blockiert einen Fluss aus der Kammer 120A in die Kammer 118B. Das Ventil 152B erlaubt einen Fluss von Flüssigkeit aus der Kammer 120B in die Kammer 118A, aber blockiert einen Fluss aus der Kammer 118A in die Kammer 120B.
10 zeigt ein Blockdiagramm des Motors E mit dem in 2 gezeigten Nockenwellenversteller 100, der mit der als Stand der Technik bekannten Nockenwelle C verbunden ist. Im Folgenden sind mehr beispielhafte Einzelheiten über den Betrieb des Nockenwellenverstellers 100 angegeben. Insbesondere ist im Folgenden der Vorgang der Verschiebung des Rotors 104 aus der Stellung in 4 in die in 5 gezeigte mittlere Verriegelungsstellung oder in die in 6 gezeigte Nacheil-Verriegelungsstellung beschrieben. Die folgende Ereignisreihe kann sich ergeben bei der Abschaltung des Motors E, beim Anlassen des Motors E oder beim Betrieb des Motors E.
Unter Druck stehende Flüssigkeit wird an die Kanäle 130 aufgebracht. Bei ihrer Rotation überträgt die Nockenwelle C abwechselnd ein Drehmoment T1 und T2 an den Rotor 104 in entgegengesetzte Richtungen D1 bzw. D2. Dies bedeutet, dass die Nockenwelle C alternierende „Impulse“ von Drehmoment T1 und T2 überträgt, die den Rotor 104 in die Richtungen D1 bzw. D2 drängen. Wie unten weiter beschrieben, fließt jedes Mal, wenn das Drehmoment T1 den Rotor 104 in Richtung D1 verdreht, Flüssigkeit durch jede Kammer 118 in die jeweilige Kammer 120 durch den jeweiligen Kanal 122, um den Rotor 104 in die Lage zu versetzen, sich in Richtung D1 zu drehen, um die durch die Rotation erschaffenen Leerräume in den Kammern 120 zu füllen. Folglich, insbesondere, dehnt sich die Kammer 120A aus und wird mit Flüssigkeit gefüllt. Bei einer Drehung in Richtung D2 durch das Drehmoment T2 wird der Rotor in Richtung D2 gedrängt. Jetzt aber blockiert der Bolzen 136 den Kanal 132B, und das Rückschlagventil 152A verhindert einen Fluss von Flüssigkeit durch den jeweiligen Kanal 122 aus der Kammer 120A in die Kammer 118B. Folglich kann der Rotor 104 sich nicht in Richtung D2 drehen, und der Rotor 104 verbleibt in der durch die Rotation aufgrund des Drehmoments T1 verursachten Stellung.
Der oben beschrieben Vorgang wiederholt sich, bis der Rotor 104 sich in die in 5 oder 6 gezeigte Stellung gedreht hat. Zum Beispiel als Reaktion auf die nächste Wiederholung des Drehmoments T1 dreht sich der Rotor 104 in Richtung D1, die Kammer 120A dehnt sich aus und die Kammer 120 wird mit Flüssigkeit aus der Kammer 118B gefüllt; und als Reaktion auf die nächste Wiederholung des Drehmoments T2 verhindern der Bolzen 136 und das Ventil 152A ein Auslaufen von Flüssigkeit aus der Kammer 120A, und die in der Kammer 120A vorhandene Flüssigkeit verhindert eine Rotation des Rotors 104 in Richtung D2.
Der obige Vorgang wird genutzt, um den Rotor 104 in Richtung D1 in die mittlere Verriegelungsstellung zu drehen, mit den folgenden Änderungen: der Bolzen 136 ist in Kontakt mit dem hinteren Deckel 106, um den Kanal 132B zu öffnen, und der Bolzen 134 befindet sich im Schlitz 144A, um den Kanal 132 zu blockieren. Bei jeder Wiederholung des Drehmoments T2 wird der Rotor 104 in Richtung D2 verschoben und die Kammer 118A dehnt sich aus und wird mit Flüssigkeit aus der Kammer 120B gefüllt. Bei jeder Wiederholung des Drehmoments T1 blockiert die Kammer 118A eine Rotation des Rotors 104 in Richtung D1, weil der Bolzen 134 und das Rückschlagventil 152B einen Fluss von Flüssigkeit aus der Kammer 120B heraus verhindern.
In 5 hat der oben für die 4 bis 9 beschriebene Vorgang den Rotor 104 in die mittlere, in 5 gezeigte, Verriegelungsstellung, gedreht. Der Kanal 127 bleibt drucklos. Folglich bleibt der Bolzen 134 im Schlitz 144A im hinteren Deckel und der Bolzen 136 wird durch die Federn 142 in den Schlitz 144B des hinteren Deckels 106 geschoben. Der Bolzen 134 blockiert die Rotation des Rotors 104 in Richtung D1, und der Bolzen 136 blockiert die Rotation des Rotors 104 in Richtung D2.
11 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 11-11 in 5.
12 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 12-12 in 5,
13 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 13-13 in 5.
14 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 14-14 in 5. Das nun Folgende soll mit Bezugnahme auf die 2 bis 14 gelesen werden und beschreibt den Übergang aus der mittleren Verriegelungsstellung in eine Betriebsstellung, welche eine kontrollierte Positionierung des Rotors 104 ermöglicht, wie diese für den Betrieb eines mit einem Nockenwellenversteller 100 versehenen Fahrzeug benötigt wird. Unter Druck stehende Flüssigkeit wird an den Kanal 127 und die Abschnitte 127A geliefert. Wie in den 11 und 12 gezeigt, überwindet die unter Druck stehende Flüssigkeit die durch die Federn 128 aufgebrachte Kraft und verschiebt die Bolzen 124 in Richtung AD2, so dass die Schlitze 124A und die Kanäle 122 nicht miteinander fluchten, und die Bolzen 124 einen Fluss von Flüssigkeit durch die jeweiligen Kanäle 122 blockieren. Wie in 11 gezeigt, hat die unter Druck stehende Flüssigkeit im Kanal 127 den Bolzen 134 in Richtung AD2 verschoben, so dass der Bolzen 134 die Rotation des Rotors 104 nicht stört. Der Schlitz 134A und der Kanal 132A fluchten miteinander, um einen Fluss aus der Kammer 118C in die Kammer 118A zu ermöglichen.
Wie in 12 gezeigt, hat die unter Druck stehende Flüssigkeit im Kanal 127 den Bolzen 136 in Richtung AD2 verschoben, so dass der Bolzen 136 die Rotation des Rotors 104 nicht stört. Der Schlitz 136A und der Kanal 132B fluchten miteinander, um einen Fluss aus der Kammer 120C in die Kammer 120A zu ermöglichen. Wie in 13 sichtbar, ist der Bolzen 137 in Kontakt mit dem vorderen Deckel 105. Unter Druck stehende Flüssigkeit wird durch die Kanäle 141, 143 und 145 an den Schlitz 139 geleitet, um den Bolzen 137, entgegen der durch die Feder 150 aufgebrachten Kraft, in Richtung AD1 zu drängen. Folglich, während einer Rotation des Rotors 104 und dabei einer Rotation des Bolzens 137 in eine Fluchtlinie mit dem Schlitz 146 verhindert die unter Druck stehende Flüssigkeit eine Verschiebung des Bolzens 137 in den Schlitz 146. Wie in 14 zu sehen ist, hat die sich im Abschnitt 127A befindliche, unter Druck stehende Flüssigkeit die Bolzen 124 in Richtung AD2 verschoben, so dass diese nicht mehr mit den Schlitzen 124A und den Kanälen 122 fluchten, um einen Fluss von Flüssigkeit durch die Kanäle 122 zu verhindern.
15 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 15-15 in 6.
16 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 16-16 in 6.
17 ist eine Querschnittsansicht, im Wesentlichen entlang Linie 17-17 in 6. Das nun Folgende soll mit Bezugnahme auf die 2 bis 17 gelesen werden. Die 15 bis 17 zeigen die Anordnung in der Nacheil-Verriegelungsstellung. In den 15 bis 17 stehen der Kanal 127 und die Abschnitte 127A nicht unter Druck. Wie in den 15 und 16 zu sehen ist, sind die Bolzen 124 in Kontakt mit dem hinteren Deckel 106. In 15 ist zu sehen, dass der Bolzen 134 durch die Feder 142 in den Schlitz 144A geschoben worden ist. 16 zeigt, dass der Bolzen 136 in Kontakt mit dem hinteren Deckel 106 steht. In 17 ist zu sehen, dass der Bolzen 137 durch die Feder 150 in den Schlitz 146 geschoben worden ist. Der Bolzen 132 blockiert eine Drehbewegung in Richtung D2 und der Bolzen 137 blockiert eine Drehbewegung mindestens in Richtung D1.
Im Folgenden ist ein Verfahren zur Betätigung eines Nockenwellenverstellers 100 beschrieben, welcher aufweist: einen Stator 102 mit sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen 108, einen in Bezug auf den Stator 102 drehbaren Rotor 104, der einen mit einer Öffnung 112 versehenen Körper 110 aufweist, durch welche Öffnung 112 eine Rotationachse AR für den Nockenwellenversteller 100 verläuft, und von diesem Körper 110 ausgehende Flügel 114, die sich radial nach außen erstrecken, Kanäle 122, wobei jeder Kanal 122 sich jeweils durch einen der jeweiligen Flügel 114 erstreckt, Paare 116 von Voreileilkammern 118 und Nacheilkammern 120, welche zumindest teilweise durch die die Anschläge 108 und durch die Flügel 114 gebildet sind, einen Bolzen 137, und einen vorderen Deckel 105 mit einem Schlitz 146, wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht: Verschieben der Bolzen 124, welche mindestens teilweise in den Kanälen 122 angeordnet sind, um mittels der Kanäle 122 die Voreilkammer 118 jedes Paars 116 mit der Nacheilkammer 120 jedes Paars 116 von Voreil- und Nacheilkammern 118, 120 zu verbinden; Fluss einer unter Druck stehenden Flüssigkeit durch die Kanäle 122 und zwischen der Voreilkammer 118 jedes Paars 116 und der Nacheilkammer 120 jedes Paars 116; mit Hilfe der unter Druck stehenden Flüssigkeit eine Rotation des Rotors 104 in eine erste Umfangsrichtung in eine Nacheil-Verriegelungsstellung, in der der Rotor 104 so weit wie möglich in die erste Umfangsrichtung gedreht ist; und Verschieben des Bolzens 137 in den Schlitz 139, um den Rotor 104 drehfest in der Nacheil-Verriegelungsstellung zu fixieren.
Vorteilhaft wird das oben angesprochene Problem mit dem Nockenwellenversteller 100 und mit dem Verfahren, das diesen Nockenwellenversteller 100 verwendet, angegangen, bei dem der Rotor 104 in einer Stellung in Ruhestand stehen bleibt oder sich darin befindet, die als zu „früh“ (Voreilstellung) oder zu „spät“ (Nacheilstellung) zu bezeichnen ist. Wie oben schon angegeben, wird durch die oben beschriebe Steuerung verschiedener Bolzen 107, 124, 132, 134, 136, 137, Kanäle 122, 127, 128, 130, 132A, 132B, 141, 143, 145 und Flusspfade eine Absperrwirkung erzeugt, durch die der Rotor 104 in eine mittlere Verriegelungsstellung verschoben wird. Es ist weiter zu beachten, dass durch oben beschriebene Ausbildung und Betrieb des Nockenwellenverstellers 100 sich keine nachteilige Auswirkung auf den normalen Betrieb des Nockenwellenverstellers 100 ergibt, zum Beispiel während eines normalen Betriebs des Motors E, wenn die Umfangsstellung des Rotors 104 je nach den Erfordernissen des Motors E modifiziert wird, blockieren die Bolzen 124 die Kanäle 122, und die Bolzen 134 und 136 sind derart positioniert, dass die Kanäle 132A bzw. 132B offen sind.

Claims

Nockenwellenversteller (100) aufweisend: - einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) aufweisenden Stator (102); - einen in Bezug auf den Stator (102) drehbaren Rotor (104), der einen mit einer Öffnung (112) versehenen Körper (110) aufweist, durch welche Öffnung (112) eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller (100) verläuft; und - eine Mehrzahl von Flügeln (114), die sich von diesem Körper (110) ausgehend sich radial nach außen erstrecken; - eine erste Mehrzahl von Kanälen (122), wobei jeder Kanal (122) in der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) sich jeweils durch einen jeweiligen der Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) erstreckt; und - eine Mehrzahl von Paaren (116) von Voreilkammern (118) und Nacheilkammern (120), welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) und durch die Mehrzahl von Flügeln (114) gebildet werden, worin die Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) in eine erste Umfangsrichtung durch einen jeweiligen Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) voneinander getrennt sind; -jeder Kanal (122) die Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) jedes Paars (116) der Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) miteinander verbindet und - die erste Mehrzahl von Kanälen (122) derart angeordnet ist, dass ein Fluss von Flüssigkeitsfluss durch die erste Mehrzahl von Kanälen (122) derart ermöglicht wird, dass der Rotor (104) sich in Umfangsrichtung verschiebt, gekennzeichnet durch - einen hinteren Deckel (106), der erste und zweite Schlitze (144A, 144B) aufweist; - einen vorderen Deckel (105), der einen dritten Schlitz (146) aufweist; - erste, zweite und dritte Bolzen (134, 136, 137), worin in einer mittleren Verriegelungsstellung die ersten und zweiten Bolzen (134, 136) derart angeordnet sind, dass sie in den ersten bzw. den zweiten Schlitz (144A, 144B) verschoben werden können, um eine Drehbewegung des Rotors (104) zu blockieren; in einer Nacheil-Verriegelungsstellung der dritte Bolzen (137) derart angeordnet ist, dass er in den dritten Schlitz (146) verschoben werden kann, um eine Drehbewegung des Rotors (104) in mindestens eine Umfangsrichtung zu blockieren; - in der mittleren Verriegelungsstellung befindet sich jeder jeweilige Flügel (114) ungefähr auf halber Strecke zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Anschlägen (108) aus der Mehrzahl von Anschlägen (108); und - in der Nacheil-Verriegelungsstellung befindet sich jeder jeweilige Flügel (114) in der Nähe eines jeweiligen Anschlags (108) aus der Mehrzahl von Anschlägen (108) und bildet einen Abschnitt einer Nacheilkammer jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120).
Nockenwellenversteller (100) gemäß Anspruch 1, worin der Stator (102) derart angeordnet ist, dass er in eine erste Umfangsrichtung gedreht werden kann; die Voreilkammer (118) für jedes Paar (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) in der ersten Umfangsrichtung jenseits der Nacheilkammer (120) jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) angeordnet ist; und die Nacheilkammer (120) für jedes Paar (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) in einer zweiten Umfangsrichtung, entgegengesetzt zu der ersten Umfangsrichtung jenseits der Voreilkammer (118) jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammer (118, 120) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller (100) gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine erste Mehrzahl von Bolzen (124), worin jeder jeweilige Flügel (114) einen jeweiligen Bolzen (124) aus der ersten Mehrzahl von Bolzen (124) aufweist; der jeweilige Bolzen (124) teilweise in einem jeweiligen oben erwähnten Kanal (122) in der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) angeordnet ist, und die erste Mehrzahl von Bolzen (124) verschiebbar ist, um den Fluss von Flüssigkeit durch die erste Mehrzahl von Kanälen (122) zu ermöglichen, und den Fluss von Flüssigkeit durch die erste Mehrzahl von Kanälen (122) zu blockieren.
Nockenwellenversteller (100) aufweisend: einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) aufweisenden Stator (102); einen in Bezug auf den Stator (102) drehbaren Rotor (104), der aufweist: einen mit einer Öffnung (112) versehenen Körper (110), durch welche Öffnung (112) eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller (100) verläuft; und eine Mehrzahl von Flügeln (114), die sich von diesem Körper (110) ausgehend sich radial nach außen erstrecken; eine erste Mehrzahl von Kanälen (122), wobei jeder Kanal (122) in der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) sich jeweils durch einen jeweiligen der Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) erstreckt; eine erste Mehrzahl von Bolzen (124); und eine Mehrzahl von Paaren (116) von Voreil- und Nacheilkammern, (118, 120) welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) und durch die Mehrzahl von Flügeln (114) gebildet werden, worin: jeder Flügel (114) einen teilweise in dem jeweiligen Kanal (122) aus der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) angeordneten jeweiligen Bolzen (124) aus der ersten Mehrzahl von Bolzen (124) aufweist; die erste Mehrzahl von Bolzen (124) verschiebbar ist, um die erste Mehrzahl von Kanälen (122) zu öffnen, um den Rotor (104) aus der mindestens einen Umfangsstellung in eine Nacheil-Verriegelungsstellung zu verschieben; Voreil- und Nacheilkammern jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) in einer ersten Umfangsrichtung durch einen jeweiligen Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) voneinander getrennt sind; jeder Kanal (122) die Voreil- und Nacheilkammern jedes Paars (116) der Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) miteinander verbindet; die erste Mehrzahl von Kanälen (122) derart angeordnet ist, dass sie sich öffnen kann, um einen Fluss von Flüssigkeitsfluss durch die erste Mehrzahl von Kanälen (122) derart zu ermöglichen, dass der Rotor (104) aus mindestens einer Umfangsstellung in die Nacheil-Verriegelungsstellung bewegt wird; und in der Nacheil-Verriegelungsstellung der Rotor (104) so weit wie möglich in eine Richtung von den jeweiligen Voreilkammern (118) weg in Richtung der jeweiligen Nacheilkammern (120) der Mehrzahl von Paaren (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) gedreht ist.
Verfahren zur Betätigung eines Nockenwellenverstellers (100) aufweisend: einen eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) aufweisenden Stator (102), einen in Bezug auf den Stator (102) drehbaren Rotor (104), der einen mit einer Öffnung (112) versehenen Körper (110) aufweist, durch welche Öffnung (112) eine Rotationachse für den Nockenwellenversteller (100) verläuft, wobei eine Mehrzahl von Flügeln (114) von diesem Körper (110) ausgehen und sich radial nach außen erstrecken, eine erste Mehrzahl von Kanälen (122), wobei jeder Kanal (122) in der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) sich jeweils durch einen jeweiligen der Flügel (114) aus der Mehrzahl von Flügeln (114) erstreckt, eine Mehrzahl von Paaren (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120), welche zumindest teilweise durch die Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Anschlägen (108) und durch die Mehrzahl von Flügeln (114) gebildet werden, einen ersten Bolzen (124), und einen vorderen Deckel (105) mit einem ersten Schlitz (124A, 126, 134A, 136A, 138A, 138B, 139, 144A, 144B, 146), wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht: Verschieben einer ersten Mehrzahl von Bolzen (124), welche mindestens teilweise in der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) angeordnet sind, um mittels der ersten Mehrzahl von Kanälen (122) die Voreilkammer jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) mit der Nacheilkammer jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) zu verbinden; Fluss einer unter Druck stehenden Flüssigkeit durch die erste Mehrzahl von Kanälen (122) und zwischen der Voreilkammer jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120) und der Nacheilkammer jedes Paars (116) von Voreil- und Nacheilkammern (118, 120); mit Hilfe der unter Druck stehenden Flüssigkeit, Rotation des Rotors (104) in eine erste Umfangsrichtung in eine Nacheil-Verriegelungsstellung, in der der Rotor (104) so weit wie möglich in die erste Umfangsrichtung gedreht ist; und Verschieben des ersten Bolzens in den ersten Schlitz (124A, 126, 134A, 136A, 138A, 138B, 139, 144A, 144B, 146), um den Rotor (104) drehfest in der Nacheil-Verriegelungsstellung zu fixieren.