EP2267282B1 - Nockenwellen-Phasensteller mit multifunktionalem Gehäusedeckel - Google Patents

Nockenwellen-Phasensteller mit multifunktionalem Gehäusedeckel Download PDF

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EP2267282B1
EP2267282B1 EP09174480.5A EP09174480A EP2267282B1 EP 2267282 B1 EP2267282 B1 EP 2267282B1 EP 09174480 A EP09174480 A EP 09174480A EP 2267282 B1 EP2267282 B1 EP 2267282B1
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EP
European Patent Office
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housing
cover
pressure
fluid
pressure chamber
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EP09174480.5A
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Jürgen Bohner
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a hydraulic camshaft phaser for an internal combustion engine, which preferably has a pressure accumulator in order to ensure a control pressure required for high actuating speeds.
  • camshaft phaser for varying the intake and exhaust timing. Due to the high reliability, but also in terms of a favorable cost-benefit ratio have hydraulic, operated by the lubricating oil for the internal combustion engine phaser proven by the principle of hydraulic swing motor. Stricter fuel consumption and pollutant requirements require high speeds.
  • phaser is mounted in an attachable housing mountable on the cylinder head housing.
  • the attachment housing forms a peripheral wall and an end wall of a pressure chamber of the pressure accumulator.
  • a lid closes the pressure chamber at the opposite end.
  • fluid channels such as a feed channel for the oil are also closed with lids or plugs.
  • the EP 1 201 884 A2 relates to an internal combustion engine having a housing with a lid mountable thereto. Lines formed in the housing, which open at the outside of the machine housing facing the lid, are closed with a stopper, which can be screwed, for example, into a thread on the line end.
  • the US 5,718,196 and the EP 0 704 605 A2 relate to a camshaft phasing.
  • a solenoid valve, an oil guide system and a lid are pre-assembled into a mounting unit and then placed on an opening in a cylinder head and bolted there by bolts.
  • the oil guide system is connected to a arranged in the opening actuator to be able to apply this to the oil from the solenoid valve can.
  • the US 5,189,999 A relates to a camshaft phaser with a lid, in which numerous oil guide lines are integrated. Where the conduits open at an outer edge of the lid, they are closed by conventional plugs.
  • the subject of the invention is a hydraulic camshaft phaser having an adjusting device which can be acted upon by a hydraulic pressure fluid for adjusting the phase position of a camshaft of an internal combustion engine.
  • the adjusting device may in particular comprise a first rotor rotationally driven by a crankshaft of the internal combustion engine and a second rotor rotationally driven by the first rotor, whose rotational angular position is adjustable relative to the first rotor by means of the pressurized fluid.
  • the second rotor drives the camshaft whose phase position is thus adjustable relative to the drive shaft.
  • the phaser is preferably formed as a hydraulic swing motor.
  • the adjusting device is acted upon by means of a control valve with the pressurized fluid so that the second rotor is adjusted relative to the first rotor and thus the camshaft to be controlled relative to the crankshaft in a favorable angle of rotation for the respective operating situation.
  • the phase adjuster comprises in a preferred embodiment a pressure accumulator with a volume-variable pressure chamber for the pressurized fluid.
  • the volume of the pressure chamber is preferably elastically changeable, so that a supply pressure for the actuating device adjusts in the pressure chamber as a function of an elastic restoring force acting in the direction of a reduction in volume.
  • the pressure accumulator has a pressure chamber and a pressure chamber limiting wall structure, which is movable against a resiliency elastic force.
  • the movable wall structure may be an elastically flexible, but fluid-tight wall structure, or preferably a reciprocating piston in the pressure chamber. In the first case, the wall structure may be attached to the chamber wall. It can itself form a spring member that generates the restoring elasticity force.
  • the accumulator would be in such embodiments, a diaphragm accumulator with an elastic membrane or possibly a flexible, non-elastic membrane, which is stretched by an additional spring member.
  • the pressure accumulator can also be formed as an elastic bellows.
  • a piston pressure accumulator is particularly preferred.
  • a piston is supported on a Spring member off.
  • the spring member for the piston or the only flexible wall structure may be formed by a gas pressure chamber, but is preferably a mechanical spring, for example a coil spring, which is tensioned with an increase in the pressure in the chamber, preferably on pressure.
  • the pressure accumulator can be arranged in the supply circuit of the phaser so that the pressure fluid can flow only through the pressure chamber to the actuator.
  • the supply circuit may branch upstream of the pressure accumulator into a first flow path, on which pressure fluid passes bypassing the pressure accumulator to the actuating device, and a second flow path, through which the pressure accumulator flows and the pressure fluid passes from the pressure accumulator to the actuating device.
  • the accumulator is connected via the branch with the adjusting device, for which the above-mentioned EP 1 985 813 A2 is referred to.
  • the phase adjuster further comprises a cover attached to the housing. Housing and cover may together form the pressure chamber of the accumulator, if the phaser as preferred has the pressure accumulator. In embodiments with pressure accumulator, but especially in versions without pressure accumulator, the housing and the lid together form a receiving space for the actuator or the control valve.
  • the word “or” is here as well as otherwise understood by the invention in the usual logical sense as “inclusive or”, so includes both the meaning of "either ... or” as well as the meaning of "and”, as far as from the each concrete context can not exclusively give only one of these two meanings.
  • the at least one Fluid channel may extend upstream of the adjusting device or in particular of the control valve, so that pressurized fluid of the actuating device or the control valve can be supplied via it.
  • the at least one fluid channel may also be a discharge channel or discharge channel which extends in the housing downstream from the control valve or in particular the adjusting device, so that the fluid can flow out through such a fluid channel into a reservoir.
  • the at least one fluid channel can also be a fluid channel which connects the pressure accumulator, if present, with the control valve or the adjusting device.
  • the lid is fixed to the housing so as to face the mouth of the at least one fluid channel extending through the housing and to encapsulate, as it were, to cover the fluid channel.
  • the fluid channel ends at or in the lid or is closed by the lid in at least one direction of flow, preferably the outflow.
  • the lid thus fulfills at least two different functions according to the invention. In first function, it forms together with the housing, the pressure chamber of the optional pressure accumulator or a receiving space for the actuator or the control valve, and in secondary function that of Abdeckelns or capsules of the at least one lid opposite the fluid opening of the housing. For the fluid channel no additional lid or plug is required.
  • the cover has a joining surface, which faces in a mounting direction of the lid of a joint counter-surface of the housing and is tensioned in the mounting direction directly or preferably via a seal on the joint counter-surface, preferably by means of screw.
  • the joining surface of the cover facing the housing and the joining mating surface of the housing are sufficiently large or long in their extent about an assembly axis parallel to the mounting direction, so that the cover can simultaneously fulfill the at least two or preferably even more different cover functions.
  • Cover and housing may instead of a single, contiguous joining and joining mating surface also form separate pairs of joining and joining mating surfaces to cover with the same cover a plurality of fluid channels and separate from each other, for example, a supply channel for the pressurized fluid and a discharge channel.
  • the cover not only encapsulates a single fluid channel, but also at least one further fluid channel in the for the at least one fluid channel said way.
  • the at least two fluid channels may be a supply channel extending upstream of the control valve and a discharge channel located downstream of the control valve. If the phaser as preferred has a pressure accumulator, in particular by means of the lid a connecting the pressure accumulator to the control valve connecting portion of a housing in the control valve or the adjusting device continuing supply channel to be encapsulated.
  • the encapsulation of the at least one fluid channel can be designed such that the cover simply closes the fluid channel. When covering a plurality of fluid channels by the same cover this can be realized for each of the fluid channels. If, as preferred, the pressure accumulator is present, the fluid channel or a plurality of fluid channels can flow into the pressure chamber enclosed by a common joining and joining counter surface.
  • the cover has a fluid channel, which is connected to the at least one fluid channel of the housing via the interface of the cover and the housing, sealingly surrounded by the joining and joining mating surface. For example, a supply channel for the pressurized fluid can extend through the cover.
  • a check valve advantageously be formed by the housing and the cover together by the cover form a valve seat and the housing support for a valve body in the valve seat exciting spring member.
  • the lid may already have a corresponding check valve in its lid supply channel alone, but more preferably such a check valve is formed by the housing and cover together.
  • the fluid channel encapsulated by the cover is the said discharge channel, in particular such a fluid channel can be closed off by the lid, for example in the manner of a stopper or simply by a flat closure.
  • the cover can in particular form a pot-like part of the pressure chamber, that is to say the peripheral wall and an end wall of the pressure chamber.
  • the discharge channel can be continued into the cover up to a rear side of a piston arranged in the pressure chamber in order to discharge leaking fluid from there can. The removal can be done for example via the lid.
  • the lid preferably encapsulates the discharge channel, which in such embodiments is led out of the housing at another location.
  • the phase adjuster is integrated in the lubricating oil supply of the internal combustion engine, so that the lubricating oil simultaneously forms the pressurized fluid for the phaser.
  • the accumulator is preferably a piston accumulator.
  • the pressure chamber is cylindrical in such embodiments and takes a piston back and forth movable.
  • the piston is elastically stretched in one direction of its mobility and counteracts this elastic restoring force against the pressure fluid. If the fluid pressure is sufficiently high, the pressure chamber is filled against the elastic restoring force. Decreases the fluid pressure, the piston displaces the pressure fluid from the pressure chamber in the direction of the adjusting device of the phaser according to the elastic restoring force, so that the supply of pressurized fluid is ensured.
  • a spring expediently a mechanical spring, acts on the piston.
  • the piston is sealed by means of a piston sealing ring against the liner of the pressure chamber. In simple, preferred embodiments, however, is dispensed with such an additional seal between the piston and peripheral wall of the pressure chamber. As a result, the cost of the pressure accumulator can be reduced and the breakaway force at the onset of piston movement can also be reduced.
  • the adjusting device is controlled by means of a control valve in order to advantageously set the phase position of the camshaft for the respective operating phase of the internal combustion engine.
  • the control valve is arranged in preferred first embodiments coaxially to the axis of rotation of the camshaft. In particular, it can be arranged axially reciprocatingly in a central cavity of the camshaft. If the control valve is arranged in a cavity of the camshaft, this advantageously forms a valve cylinder with control openings to the pressure chambers of the adjusting device. In such embodiments, the camshaft in one piece forms the valve cylinder of the control valve.
  • the camshaft can also be designed as a built-up camshaft, in the sense that the valve cylinder is manufactured separately from the camshaft and firmly connected to the camshaft at its axial end.
  • the adjusting device when the adjusting device is designed as a swivel motor, its rotors are arranged concentrically with the control valve.
  • the valve cylinder can also form a rotatably connected to the camshaft connected rotor of the adjusting device.
  • control valve is not coaxial with the camshaft, but arranged next to the axis of rotation of the camshaft, preferably at a small distance next to the actuating device.
  • An example of such an arrangement discloses the EP 1985 813 A2 which is also referred to in this regard.
  • the control valve may, in particular, be a proportional valve with a valve piston, an electromagnetic device for acting on the piston with a positioning force and a spring counteracting the actuating force.
  • a proportional valve with a valve piston
  • an electromagnetic device for acting on the piston with a positioning force and a spring counteracting the actuating force.
  • other types of control valves can be used.
  • the structure of the control valve can in particular be such that the pressure fluid passes through the valve piston or over the circumference of the valve piston of the axial position of the valve piston corresponding to control bores of the valve cylinder in pressure chambers of the actuating device.
  • the housing is preferably formed in one piece, but in principle can also be assembled from separately molded housing parts, so even be already a built housing and not only with the mounted lid.
  • it is an attachment housing that is attached to a machine housing of the internal combustion engine or provided for cultivation.
  • Housing and cover are mounted in preferred first versions in the assembled state, as a unit, on the machine housing.
  • the housing can also be mounted without a lid in a first step and the lid can be mounted on the attached housing in a second step.
  • a cylinder head housing of the machine housing or a valve cover assumes a housing function for the phaser.
  • Such a housing part can in particular form an end wall of the pressure chamber of the pressure accumulator.
  • It may be a supply channel for Pressure chamber or extending from the pressure chamber supply channel to the control valve or the adjusting device in such a housing part.
  • the lid may be mounted directly on the machine housing or a valve cover to encapsulate the feed channel or the secondary feed channel.
  • the cover can also form the pressure chamber with the machine housing or a valve cover.
  • An enclosed under the inclusion of the machine housing, preferably a cylinder head housing of the machine housing, or a valve cover formed phaser housing comprises in an appropriate embodiment an additional, attached to the machine housing housing part, which surrounds the actuating device or the control valve and thereby for the actuator or the control valve, a cover and forms the said recording room in this sense.
  • FIG. 1 shows a phaser S, which is arranged in a cylinder headspace of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has two juxtaposed camshafts on, of which in the illustrated section only a first camshaft 1 can be seen.
  • One of the camshafts serves to control intake valves and the other to control exhaust valves of the internal combustion engine.
  • the camshafts may also each control one or more inlet valve (s) and one or more outlet valve (s), ie at least one inlet valve may be arranged next to an outlet valve per combustion chamber in the axial direction of the camshaft.
  • a phase adjuster is sufficient for only one of the camshafts.
  • phaser can also be provided for each of the camshafts in such embodiments.
  • the camshafts are rotatably arranged in a cylinder head housing 3 about the respective axis of rotation, the camshaft 1 about its axis of rotation R 1 ,
  • the camshafts are rotationally driven by a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the phase adjuster S has a drive wheel 6 which is arranged coaxially with the camshaft 1 and is driven by the crankshaft via a circulating traction means, preferably a traction-driving traction means such as a chain or a toothed belt.
  • Drive altematives for the camshafts are used in the EP 1 985 813 A2 disclosed in this regard.
  • the phaser S comprises an adjusting device 7, which is arranged in the torque train between the drive wheel 6 and the camshaft 1.
  • the adjusting device 7 comprises a first rotor 8, which is connected to the drive wheel 6 so as to be secured against rotation, and a second rotor 9, which is connected secured against rotation with the camshaft 1.
  • the rotor 9 is rotatable relative to the rotor 8 within a predetermined Drehwinkelverstell Schemes.
  • the phaser S is hydraulically adjustable. For the adjustment, it is supplied together with the internal combustion engine with a pressure oil, which serves the internal combustion engine as a lubricating oil and the phase adjuster S as pressurized fluid for the adjustment of the phase position of the second rotor 9 relative to the first rotor 8.
  • the pressurized fluid, or lubricating oil is supplied to the adjusting device 7 via a control valve 10, which centrally on the axis of rotation R 1 of Camshaft 1 is arranged.
  • the camshaft 1 has at the axial end, on which the phaser S is arranged, a central cavity in which a valve piston 11 of the control valve 10 is axially reciprocally accommodated.
  • the camshaft 1 forms for the valve piston 11 a valve cylinder with control openings through which the pressure fluid passes according to the axial position of the valve piston 11 in pressure chambers of the adjusting device 7, which are limited in the circumferential direction of the rotors 8 and 9.
  • a clamping means 2 for example a clamping nut
  • the control valve 10 is a proportional valve. It comprises, via the valve piston 11 and the valve cylinder formed by the camshaft 1 addition, an electromagnetic coil 12 with a central, axially movable armature, which acts on the valve piston 11 in an axial direction with an electromotive force, and a force acting counteracting the mechanical spring 13, by way of example a helical compression spring.
  • the coil 12 is adjusted to the respective operating phase of the internal combustion engine, so that its armature pushes the valve piston 11 against the restoring force of the spring 13 in an axial control position in which the actuator 7 of this axial control position is acted upon accordingly by the pressurized fluid.
  • a fixed to the cylinder head housing 3 housing part 4 forms with the cylinder head housing 3 a receiving space for the adjusting device 7 and the control valve 10 by covering these components radially outside and by means of a coil housing of the coil inserted 12 also on the side facing away from the camshaft 1 end face.
  • the pressurized fluid is supplied to the adjusting device 7 via the camshaft 1, which has a rotating pressure fluid supply 14 for this purpose.
  • This rotary feeder 14 is formed by a thrust bearing, a thrust bearing of the camshaft 1.
  • the rotary feeder 14 is supplied as a pressurized fluid lubricating oil from the oil gallery of the cylinder head housing 3.
  • the camshaft 1 is provided within the thrust bearing with a circumferential groove from which one or more radial channels open into the cavity of the camshaft 1 to the pressurized fluid to pass through the valve piston 11 and the respective control bore of the valve cylinder formed by the camshaft 1 to the adjusting device 7.
  • the phaser S has an accumulator.
  • the accumulator is disposed in the pressurized fluid circuit upstream of the control valve 10 and also upstream of the rotary oil supply 14.
  • the accumulator is designed as a piston accumulator.
  • a piston 22 is reciprocally received in a pressure chamber 21 of the accumulator.
  • the piston 22 is acted upon on one side with the pressurized fluid.
  • the piston 22 is acted upon by the pressure of the pressure fluid against a spring force of a mechanical spring 23, for example a helical compression spring.
  • the accumulator is connected via a gallery channel 16 to the lubricating oil gallery of the cylinder head 3.
  • the lubricating oil passes as the pressurized fluid through the gallery channel 16 and one of them branching feed channel 17 into the pressure chamber 21.
  • a check valve 18 and a filter element 19 are arranged in the feed channel 17.
  • the check valve 18 closes the feed channel 17 when the pressure of the pressure fluid in the upstream channel 16 falls below the pressure prevailing in the pressure chamber 21 pressure.
  • a cup-shaped cover 20 forms a peripheral wall 26 and the end wall 24 opposite another end wall of the pressure chamber 21.
  • the lid 20 is fluid-tight by means of a circumferential around the central longitudinal axis of the pressure chamber 21 seal 25 connected to the end wall 24.
  • the spring 23 is supported on one side on the cover 20 and on the lid 20 axially opposite side of the pot-shaped piston 22 and thus biases it axially in the direction of the end wall 24.
  • the cover 20 is in a mounting direction M on the cylinder head housing. 3 attached to its end wall 24, so that a joining surface 20a of the lid 20 and a joining counter surface 3a of the cylinder head housing 3 face each other over the seal 25 in and facing the mounting direction M and against the seal 25 and thus are stretched towards each other.
  • the sealed by the seal 25 joint gap between the joining surface 20 a and the Füge literally simulation 3a surrounds the pressure chamber 21 in a closed circuit around the mounting direction M parallel to the longitudinal axis of the pressure chamber 21, along which the piston 22 is reciprocally guided by the cover 20.
  • the cylinder head housing 3 forms the end wall 24 and the feed channel 17, the upstream gallery channel 16 leading to it, and in particular also a further feed channel 15, which connects the pressure chamber 21 with the rotary feeder 14.
  • the feed channel 15 is straight and connects the pressure chamber 21 directly to the rotary feeder 14.
  • the pressure chamber 21 is thus connected to the actuator 7 in a direct, advantageously short path.
  • the feed channel 15 extends in the mounting direction M orthogonal to the axis of rotation R 1 of the camshaft 1 in the rotary feeder 14.
  • the feed channel 15 would advantageously remain in an exclusively straight but oblique extension to the camshaft.
  • the feed channel 15 and the further feed channel 17 lead to the same end wall 24 in the pressure chamber 21.
  • the channels 15 and 17 are parallel to each other. Due to this arrangement and orientation, the channels 15 and 17 can be inexpensively formed in the cylinder head housing 3, preferably by drilling in the same machining direction.
  • the gallery channel 16 is preferably also drilled in the material of the cylinder head housing 3.
  • the pressure chamber 21 connects the channels 15 and 17, and the lid 20 encapsulates or covers the channels 15 and 17 from.
  • a discharge channel 28 is further formed, through which leaking from the back of the piston 22 leakage fluid from the pressure chamber 21 into the cylinder head space.
  • a short downstream channel portion 29 is formed, in which the discharge channel 28 of the lid 20 opens.
  • the channel portion 29 is also advantageously parallel to the channels 15 and 17, so that the channels 15, 17, and 29 can be inexpensively produced by drilling in the same machining direction.
  • the channels 15, 16, 17 and 29 are arranged in the same sectional plane. In general, it will be advantageous not to arrange all of these channels in the same sectional plane, but to provide an offset around the longitudinal axis of the pressure chamber 21 in the circumferential direction while maintaining the parallelism.
  • the cylinder head housing 3 and the attached housing part 4 including the housing of the coil 12 used in the context of the invention, a housing for the adjusting device 7 and the control valve 10 and together with the cover 20, the pressure chamber 21.
  • the end wall 24 with the fluid channels 15, 17 and 29 molded in one piece on the housing part 4 or mounted on this and be grown together with this as a unit on the correspondingly simplified cylinder head housing.
  • the cover 20 would be mounted in the modification to the housing part 4 and part of a unit assembly of the housing part 4 and cover 20 mounted attachment housing.
  • the pressure chamber 21 is closed by a lid 20 made as an additional part. If the camshafts covered in a further modification of a valve cover, such as a valve cover made of plastic, this can form the lid 20, so that by mounting such a valve cover on the cylinder head housing 3 at the same time the pressure chamber 21 and thereby also the channels 15, 17 and 29 closed.
  • a valve cover such as a valve cover made of plastic
  • FIG. 2 shows a phaser with a mounting housing consisting of a housing 5 and a cover 5 attached to the housing 5.
  • the phaser is completely mounted as a phaser add-on module to the camshaft and a machine housing by the rotary feeder 14 coaxial to be adjusted in its rotational position
  • Camshaft and the housing 5 are attached to the cylinder head housing of the internal combustion engine.
  • About the rotary feeder 14 is a section of the FIG. 2 unrecognizable adjusting device 7, which may correspond to the adjusting device 7 of the first embodiment, the pressure fluid supplied.
  • the rotary feeder 14 is rotatably connected in the mounted state of the module accordingly about the axis of rotation R 1 of the camshaft and secured against rotation with one of the two rotors of the adjusting device 7.
  • the adjusting device 7 and the rotary feeder 14 are accommodated together in a receiving space of the housing 5.
  • the control valve 10 is not coaxial with the adjusting device 7 and rotary feeder 14, but in a separate receiving space of the housing 5, added next to the adjusting device 7 and the rotary feeder 14, unlike in the first embodiment.
  • the control valve 10 is inserted into this further receiving space as a unit and embedded in the inserted state in the fluid system of the attachment housing 5, 30.
  • EP 1 985 813 A2 referenced.
  • the control valve 10 has a valve cylinder and a valve piston 11 reciprocating in the valve piston, so that as in the first embodiment according to the switching position of the valve piston 11, the adjusting device 7 is acted upon in one or the other of the two directions of rotation in the one the two rotors is adjustable relative to the other.
  • the application of the corresponding pressure chamber (s) takes place in accordance with the switching position of the valve piston 11 either via a first control channel 11a in the one direction of rotation or via another control channel 11b in the other direction of rotation.
  • the control valve 10 is actuated electromagnetically again, so that the valve piston 11 either the in FIG. 2 shown neutral position or one of the two addressed switching positions for a relative left or right rotation occupies.
  • the control valve 10 controls the pressure fluid as in the first embodiment via either the control channel 11a or the control channel 11b or closes as shown in the neutral position both control channels 11a and 11b, so that the adjusting device 7 is blocked in its currently occupied angular position of their rotors.
  • the pressurized fluid is guided to the control valve 10 via a cover feed channel 37 extending through the cover 30 and a housing feed channel 35 which adjoins the cover feed channel 37 in a straight line.
  • a check valve with a valve body 18 and a valve seat 37 'and a spring member is arranged, which presses the valve body 18 against the direction indicated by a direction arrow feed direction into the valve seat 37'.
  • the valve seat 37 ' provides the cover 30, in whose feed channel 37 a valve seat 37' directly forming insert element is inserted.
  • the insert element also serves to hold a filter element 19, which is likewise arranged in the cover feed channel 37.
  • the spring member is supported on a support 5 formed by the housing. In the spring member it may in particular be a helical compression spring.
  • the support is formed by a diameter jump, a diameter reduction, in the housing feed channel 35. Due to the straight in the attachment housing 5, 30 to the control valve 10 straight course of the composed of the supply channels 35 and 37 pressure fluid supply can be reduced to a small degree, the flow resistance.
  • the cover 30 forms a cup-shaped part of a pressure chamber 31 which is arranged in the fluid system parallel to the cover supply channel 37, so that the pressure fluid supply composed of the two supply channels 35 and 37 is located in the branch immediately downstream of the valve seat 37 '. to the housing supply channel 35 and branched via a formed in the housing 5 connecting portion 36 into the pressure chamber 31 of the pressure accumulator.
  • the connecting portion 36 is formed on the joining side of the housing 5 facing the lid 30 as a pocket-like recess open to the lid 30 and extends on the joining side of the housing 5 to a side transverse to the mounting direction M until completely overlapping with the housing supply passage 37 and on the other side into the overlap with the pressure chamber 31.
  • the lid supply channel 37 and the pressure chamber 31 are arranged directly adjacent to each other in a confined space and both open into the pocket-shaped connecting portion 36, which on the one hand to a compact design and on the other at most low flow losses also between the pressure chamber 31 and housing supply channel 35 leads.
  • the housing 5 forms again as in the first embodiment, an end wall 34 of the pressure chamber 31.
  • the cover 30 forms again the opposite end wall and the peripheral wall of the pressure chamber 31.
  • the pressure chamber is the end wall 34 opposite the reciprocating piston 32 limited, at its rear counteracted by the spring 33 against the pressure of the pressure fluid in the pressure chamber 31 with an elastic restoring force.
  • the spring 33 is received as in the first embodiment in a spring chamber formed by the lid 30 at the back of the piston 32; By way of example, it is again a helical compression spring, which is supported on the end wall of the lid 30 and acts in the direction of the end wall 34 on the piston 32.
  • the cover 30 encapsulates the housing discharge channel 39, in that the discharge channel 39 in the cover 30, namely in the spring chamber, terminates at the rear side of the piston 32.
  • the cover 30 also encapsulates the housing supply channel 35, namely by means of the non-return valve arranged in the transition region of the supply channels 35 and 37 with the valve body 18.
  • FIG. 3 shows the view AA on the joining surface 30a of the lid 30th
  • FIG. 4 shows the view BB on the mating counter surface 5a of the housing fifth
  • FIG. 4 shows the mounting housing 5, 30 in the mounted state, of the internal combustion engine, only the camshaft 1 is shown.
  • joining surface 30a and joining counter surface 5a face each other in the assembly direction M and seal the pressure chamber 31 and the feed composed of the channels 35 and 37 and of the channels 38 by means of a seal arranged between the surfaces 5a and 30a, for example a metal flat gasket , 38 'and 39 composite discharge to the outside from the environment. Furthermore, they seal the pressure chamber 31 and the feed 35, 37 together against the discharge 38, 38 'and 39 from.
  • FIG. 3 shows the view AA on the joining surface 30a of the lid 30th
  • FIG. 4 shows the view BB on the mating counter surface 5a of the housing fifth
  • FIG. 4 shows the mounting housing 5, 30 in the mounted state, of the internal combustion engine, only the camshaft 1 is shown
  • FIG. 3 is also the pocket-shaped in the joining surface 30a as a recess shaped, transversely to the mounting direction M extending connecting portion 38 'recognizable, which connects the staggered discharge channels 38 and 39 together.
  • FIG. 4 is in the direction of the lid 30 open, in the joining counter surface 5a pocket-like shaped recess recognizable, which forms the connecting portion 36.
  • housing supply channel 35 and housing discharge channel 39 is still nachzutragen that these two channels structurally very simple in the mounting direction M ( FIG. 2 ), orthogonal to the joint counter surface 5a extend and in particular can be incorporated as a simple, straight holes from the joint counter surface 5a ago.
  • the comparatively flat, open at the joining counter surface 5a pocket-shaped connecting portion 36 can be very easily formed, preferably in a primary molding by casting or only after the initial forming by machining.
  • the pocket-shaped connecting portion 36 is advantageously wide, for example, it is in the overlap with the feed channel 35 in a diameter of the Feed channel 35 corresponding width formed so that it opposes the flow of pressure between the pressure chamber 31 and the supply channel 35 as little flow resistance, a throttle effect is accordingly negligible.
  • the connecting portion 36 is widened to its diameter and shaped adapted to the cross-sectional shape of the pressure chamber 31. This also contributes to a low-resistance cross-connection between the pressure chamber 31 and feed channel 35.
  • FIG. 5 shows a phaser of a third embodiment.
  • the adjusting device 7 with the rotary feeder 14 and the control valve 10 are arranged as in the second embodiment, each in its own receiving space of a housing 50 and coupled together as in the second embodiment via control channels 11a and 11b. Differences exist in comparison with the second embodiment only in relation to the division of functions between the housing 50 and a cover 40.
  • the cover 40 is fixed as in the other two embodiments in the mounting direction M on a joining side of the housing 50.
  • the housing 50 forms with the preassembled cover 40 as in the second embodiment, a mounting housing for the phase adjuster formed as a mounting module.
  • the lid 40 is simplified relative to the lid 30 of the second embodiment by the housing 50 forms a cup-shaped space in which a piston 42 is axially reciprocally movable in and against the mounting direction M as in the other embodiments.
  • the housing 50 accordingly forms the peripheral wall and one of the two end walls of the pressure chamber 41 of the pressure accumulator jointly formed with the cover 40.
  • the cover 40 forms only the missing for encapsulation of the pressure chamber 41 end wall.
  • the discharge channel 49 which extends in the housing 50, via which leakage fluid is discharged to the reservoir from the rear side of the piston 42, out of the space of the spring 43 arranged there, whereby the discharge channel 49 is not only as in the second exemplary embodiment the leakage fluid of the pressure accumulator, but also the fluid from the adjusting device 7 and any leaking fluid from the control valve 10 dissipates.
  • the cover 40 also fulfills the function of supplying the pressurized fluid to the control valve 10.
  • the cover 40 extends, as in the second exemplary embodiment, a cover feed channel 47, which extends on the side of the housing 40 into a further Housing supply channel 45 continues.
  • a check valve with a valve body 18 and a spring member is formed in the transition region between the cover 40 and the housing 50, which biases the valve body 18 elastically against a valve seat 47 ', which forms the housing 50 facing the end of the lid feed channel 47.
  • the valve seat 47 ' is directly on the lid 40, so shaped without insert element.
  • valve seat 47 'could also be formed with an insert element as in the second exemplary embodiment.
  • a filter element may be arranged in the feed channel 47.
  • the supply 45, 47 extends from a connection formed by the cover 40 to the control valve 10 in a straight line over a short path.
  • FIG. 6 shows the view AA on the joining surface 40a of the lid 40th
  • FIG. 7 shows the view BB on the mating counter-surface 50a of the housing 50.
  • the feed channel 45 and the pressure chamber 41 extend in the housing 50 of its mating counter-surface 50a in the mounting direction M ( Fig. 5 ) orthogonal to the joining surface 50a.
  • a connecting portion 46 which is pocket-shaped in the joining counterface 50a and opens toward the cover 40 connects the housing feed channel 45 to the pressure chamber 41.
  • the feed channel 45 and the pressure chamber 41 respectively open against the mounting direction M (FIG. FIG. 5 ) In the pocket-shaped connecting portion 46.
  • the connecting portion 46 surrounds in view of the mating counter-surface 50a and the mouth of Ab technologicalkanals 49, which also extends from joint surface 50a as in mounting direction M straight bore orthogonal to the joining surface 50a.
  • the mouth of the discharge channel 49 is completely surrounded circumferentially by a sealing web of the housing 50. This web forms around the mouth of the Ab technologicalkanals 49 encapsulated by the lid 40, namely sealed sealing joint surface and is accordingly also designated 50a.
  • the web protrudes inside the connecting portion 46.
  • a seal for sealing is between the joining surface 40 a and the joint mating surface 50a arranged a seal, expediently a metal flat gasket, a soft gasket, an elastomer profile gasket, a metal elastomer seal or the like, as may also be the case in the other embodiments.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellen-Phasensteller für eine Brennkraftmaschine, der vorzugsweise einen Druckspeicher aufweist, um einen für hohe Stellgeschwindigkeiten erforderlichen Stelldruck zu gewährleisten.
  • Zur Erhöhung von Leistung und Drehmoment, aber auch zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasschadstoffemission von Verbrennungsmotoren für Straßenfahrzeuge haben in den vergangenen Jahren Nockenwellen-Phasensteller zur Variation der Einlass- und auch Auslasssteuerzeiten Verbreitung gefunden. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit, aber auch im Hinblick auf eine günstige Kosten-Nutzen-Relation haben sich hydraulische, durch das Schmieröl für die Brennkraftmaschine betätigte Phasensteller nach dem Prinzip des hydraulischen Schwenkmotors bewährt. Verschärfte Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen erfordern hohe Stellgeschwindigkeiten. Zur Steigerung der Stellgeschwindigkeit, insbesondere bei niedrigem Schmieröldruck und niedriger Öltemperatur und entsprechend hoher Viskosität, sieht die EP 1 985 813 A2 in der Schmierölversorgung des Phasenstellers einen Druckspeicher vor, der auch in bezüglich der Hydraulikversorgung problematischen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine einen ausreichend hohen Stelldruck für den Nockenwellen-Phasensteller gewährleistet.
  • Nach der EP 1 985 813 A2 ist der Phasensteller in einem am Zylinderkopfgehäuse montierbaren Anbaugehäuse gelagert. Das Anbaugehäuse bildet eine Umfangswand und eine Stirnwand einer Druckkammer des Druckspeichers. Ein Deckel verschließt die Druckkammer an der gegenüberliegenden Stirnseite. Für den Betrieb des Phasenstellers erforderliche, durch das Anbaugehäuse erstreckte Fluidkanäle, beispielsweise ein Zuführkanal für das Öl, werden ebenfalls mit Deckeln oder Stopfen verschlossen.
  • Die EP 1 201 884 A2 betrifft eine Verbrennungsmaschine mit einem Gehäuse mit einem daran montierbaren Deckel. In dem Gehäuse gebildete Leitungen, die an der dem Deckel zugewandten Außenseite des Maschinengehäuses münden, werden mit einem Stopfen verschlossen, der beispielsweise in ein Gewinde an dem Leitungsende eingeschraubt werden kann.
  • Die US 5 718 196 und die EP 0 704 605 A2 betreffen einen Nockenwellen-Phasenversteller. Ein Magnetventil, ein Ölführungssystem und ein Deckel werden zu einer Montageeinheit vormontiert und anschließend auf eine Öffnung in einem Zylinderkopf gesetzt und dort mittels Bolzen verschraubt. Dabei wird vor dem Verschrauben des Deckels das Ölführungssystem mit einer in der Öffnung angeordneten Stelleinheit verbunden, um diese mit dem Öl von dem Magnetventil beaufschlagen zu können.
  • Die US 5 189 999 A betrifft einen Nockenwellen-Phasenversteller mit einem Deckel, in dem zahlreiche Ölführungsleitungen integriert sind. Wo die Leitungen an einem Außenrand des Deckels münden, sind sie durch konventionelle Stopfen verschlossen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Nockenwellen-Phasensteller zu schaffen, der einfacher gefertigt und zusammengebaut werden kann und eine verminderte Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Leckagen aufweist.
  • Die Erfindung hat einen hydraulischen Nockenwellen-Phasensteller zum Gegenstand, der eine Stelleinrichtung aufweist, die zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit einem hydraulischen Druckfluid beaufschlagbar ist. Die Stelleinrichtung kann insbesondere einen von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehangetriebenen ersten Rotor und einen von dem ersten Rotor drehangetriebenen zweiten Rotor aufweisen, dessen Drehwinkelposition relativ zum ersten Rotor mittels des Druckfluids verstellbar ist. Der zweite Rotor treibt die Nockenwelle an, deren Phasenlage relativ zu der Antriebswelle somit verstellbar ist. Der Phasensteller ist vorzugsweise als hydraulischer Schwenkmotor gebildet. Die Stelleinrichtung wird mittels eines Steuerventils mit dem Druckfluid so beaufschlagt, dass der zweite Rotor relativ zum ersten Rotor und somit die zu steuernde Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle in eine für die jeweilige Betriebssituation günstige Drehwinkel-Phasenlage verstellt wird.
  • Der Phasensteller umfasst in bevorzugter Ausführung einen Druckspeicher mit einer volumenveränderbaren Druckkammer für das Druckfluid. Das Volumen der Druckkammer ist vorzugsweise elastisch veränderbar, so dass sich in der Druckkammer in Abhängigkeit von einer in Richtung auf eine Volumenverkleinerung wirkenden elastischen Rückstellkraft ein Versorgungsdruck für die Stelleinrichtung einstellt. Dementsprechend weist der Druckspeicher eine Druckkammer und eine die Druckkammer begrenzende Wandstruktur auf, die gegen eine rückstellende Elastizitätskraft beweglich ist. Die bewegliche Wandstruktur kann eine elastisch flexible, aber fluiddichte Wandstruktur oder vorzugsweise ein in der Druckkammer hin und her beweglicher Kolben sein. Im ersten Fall kann die Wandstruktur an der Kammerwand befestigt sein. Sie kann selbst ein Federglied bilden, das die rückstellende Elastizitätskraft erzeugt. Der Druckspeicher wäre in derartigen Ausführungen ein Membranspeicher mit einer elastischen Membran oder gegebenenfalls einer nur flexiblen, nicht elastischen Membran, die von einem zusätzlichen Federglied gespannt wird. Der Druckspeicher kann auch als elastischer Faltenbalg gebildet sein. Ein Kolbendruckspeicher wird besonders bevorzugt. In solchen Ausführungen stützt sich ein Kolben an einem Federglied ab. Das Federglied für den Kolben oder die nur flexible Wandstruktur kann von einer Gasdruckkammer gebildet werden, ist vorzugsweise jedoch eine mechanische Feder, beispielsweise ein Spiralfeder, die bei einer Erhöhung des Drucks in der Kammer gespannt wird, vorzugsweise auf Druck.
  • Der Druckspeicher kann im Versorgungskreis des Phasenstellers so angeordnet sein, dass das Druckfluid nur durch die Druckkammer zur Stelleinrichtung strömen kann. Alternativ kann sich der Versorgungskreis stromaufwärts von dem Druckspeicher verzweigen in einen ersten Strömungsweg, auf dem Druckfluid unter Umgehung des Druckspeichers zur Stelleinrichtung gelangt, und einen zweiten Strömungsweg, auf dem der Druckspeicher durchströmt wird und das Druckfluid aus dem Druckspeicher zur Stelleinrichtung gelangt. In einer Abwandlung der zweiten Alternative ist der Druckspeicher über die Verzweigung mit der Stelleinrichtung verbunden, wofür die eingangs genannte EP 1 985 813 A2 in Bezug genommen wird.
  • Der Phasensteller umfasst ferner einen am Gehäuse befestigten Deckel. Gehäuse und Deckel können miteinander die Druckkammer des Druckspeichers bilden, falls der Phasensteller wie bevorzugt den Druckspeicher aufweist. In Ausführungen mit Druckspeicher, insbesondere aber auch in Ausführungen ohne Druckspeicher, können das Gehäuse und der Deckel miteinander einen Aufnahmeraum für die Stelleinrichtung oder das Steuerventil bilden. Das Wort "oder" wird hier wie auch sonst von der Erfindung im üblichen logischen Sinne als "inklusiv oder" verstanden, umfasst also sowohl die Bedeutung von "entweder ... oder" als auch die Bedeutung von "und", soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich nur eine dieser beiden Bedeutungen ergeben kann. Bezogen auf den Aufnahmeraum für die Stelleinrichtung oder das Steuerventil bedeutet dies, dass der vom Gehäuse und dem Deckel gemeinsam gebildete Aufnahmeraum in ersten Ausführungen nur die Stelleinrichtung und nicht das Steuerventil, in zweiten Ausführungen nur das Steuerventil und nicht die Stelleinrichtung und in dritten Ausführungen sowohl die Stelleinrichtung als auch das Steuerventil aufnimmt, also nur eine dieser Komponenten oder beide in besagtem Aufnahmeraum angeordnet ist oder sind.
  • Schließlich erstreckt sich durch das Gehäuse wenigstens ein Fluidkanal für das Druckfluid, der an einer Seite des Gehäuses mündet, also in einer Mündung endet. Der wenigstens eine Fluidkanal kann sich stromaufwärts der Stelleinrichtung oder insbesondere des Steuerventils erstrecken, so dass über ihn Druckfluid der Stelleinrichtung oder dem Steuerventil zuführbar ist. Alternativ kann der wenigstens eine Fluidkanal aber auch ein Abführkanal bzw. Entlastungskanal sein, der sich im Gehäuse stromabwärts vom Steuerventil oder insbesondere der Stelleinrichtung erstreckt, so dass das Fluid durch solch einen Fluidkanal in ein Reservoir abströmen kann. Der wenigstens eine Fluidkanal kann auch ein Fluidkanal sein, der den Druckspeicher, falls vorhanden, mit dem Steuerventil oder der Stelleinrichtung verbindet.
  • Nach der Erfindung ist der Deckel an dem Gehäuse so befestigt, dass er der Mündung des wenigstens einen durch das Gehäuse erstreckten Fluidkanals zugewandt gegenüberliegt und den Fluidkanal kapselt, sozusagen abdeckelt. Der Fluidkanal endet am oder im Deckel oder wird mittels des Deckels in wenigstens eine Strömungsrichtung, vorzugsweise des Abströmens, verschlossen. Der Deckel erfüllt erfindungsgemäß somit wenigstens zwei unterschiedliche Funktionen. In Erstfunktion bildet er gemeinsam mit dem Gehäuse die Druckkammer des optionalen Druckspeichers oder einen Aufnahmeraum für die Stelleinrichtung oder das Steuerventil, und in Zweitfunktion die des Abdeckelns bzw. Kapselns des wenigstens einen dem Deckel gegenüberliegend mündenden Fluidkanals des Gehäuses. Für den Fluidkanal ist kein weiterer Deckel oder Verschlussstopfen erforderlich. Der Deckel weist eine Fügefläche auf, die in eine Montagerichtung des Deckels einer Fügegegenfläche des Gehäuses zugewandt und in Montagerichtung direkt oder vorzugsweise über eine Dichtung auf die Fügegegenfläche zu gespannt ist, vorzugsweise mittels Schraubverbindung. Die dem Gehäuse zugewandte Fügefläche des Deckels und die Fügegegenfläche des Gehäuses sind in ihrer Erstreckung um eine zur Montagerichtung parallele Montageachse ausreichend groß oder lang, so dass der Deckel die wenigstens zwei oder bevorzugt noch mehr unterschiedlichen Deckelfunktionen gleichzeitig erfüllen kann. Deckel und Gehäuse können anstelle einer einzigen, zusammenhängenden Füge- und Fügegegenfläche auch voneinander getrennte Paare von Füge- und Fügegegenflächen bilden, um mit dem gleichen Deckel mehrere Fluidkanäle abzudeckeln und voneinander zu trennen, beispielsweise einen Zuführkanal für das Druckfluid und einen Abführkanal.
  • In bevorzugten Ausführungen kapselt der Deckel nicht nur einen einzigen Fluidkanal, sondern noch wenigstens einen weiteren Fluidkanal in der für die wenigstens einen Fluidkanal genannten Weise. Bei den wenigstens zwei Fluidkanälen kann es sich insbesondere um einen stromaufwärts vom Steuerventil erstreckten Zuführkanal und einen stromabwärts vom Steuerventil gelegenen Abführkanal handeln. Falls der Phasensteller wie bevorzugt einen Druckspeicher aufweist, kann mittels des Deckels insbesondere ein den Druckspeicher mit dem Steuerventil verbindender Verbindungsabschnitt eines im Gehäuse zum Steuerventil oder der Stelleinrichtung weiterführenden Zuführkanals gekapselt sein.
  • Die Kapselung des wenigstens einen Fluidkanals kann so gestaltet sein, dass der Deckel den Fluidkanal einfach verschließt. Bei Abdeckelung mehrerer Fluidkanäle durch den gleichen Deckel kann dies für jeden der Fluidkanäle verwirklicht sein. Falls wie bevorzugt der Druckspeicher vorhanden ist, kann der Fluidkanal oder können mehrere Fluidkanäle umschlossen von einer gemeinsamen Füge- und Fügegegenfläche in die Druckkammer münden. In ebenfalls bevorzugten Ausführungen weist der Deckel einen Fluidkanal auf, der über die Schnittstelle von Deckel und Gehäuse, dichtend umgeben von Füge- und Fügegegenfläche, mit dem wenigstens einen Fluidkanal des Gehäuses verbunden ist. So kann sich insbesondere durch den Deckel ein Zuführkanal für das Druckfluid erstrecken. In derartigen Ausführungen kann ein Rückschlagventil vorteilhafterweise vom Gehäuse und dem Deckel gemeinsam gebildet werden, indem der Deckel einen Ventilsitz und das Gehäuse eine Abstützung für ein den Ventilkörper in den Ventilsitz spannendes Federglied bilden. Der Deckel kann in seinem Deckel-Zuführkanal ein entsprechendes Rückschlagventil auch bereits alleine aufweisen, bevorzugter wird solch ein Rückschlagventil aber von Gehäuse und Deckel gemeinsam gebildet. Bei dem Anbauen des Deckels wird in derartigen Ausführungen zugleich durch das Anbauen des Deckels der Ventilkörper in den Ventilsitz des Deckels gedrückt.
  • Handelt es sich bei dem vom Deckel gekapselten Fluidkanal um den genannten Abführkanal, kann insbesondere solch ein Fluidkanal vom Deckel verschlossen werden, beispielsweise in der Art eines Stopfens oder einfach durch einen planen Abschluss. Umfasst der Phasensteller wie bevorzugt einen Druckspeicher, so kann der Deckel insbesondere einen topfartigen Teil der Druckkammer, also die Umfangswand und eine Stirnwand der Druckkammer bilden. Der Abführkanal kann in derartigen Ausführungen in den Deckel bis an eine Rückseite eines in der Druckkammer angeordneten Kolbens fortgesetzt sein, um Leckfluid von dort abführen zu können. Die Abführung kann beispielsweise über den Deckel erfolgen. Bevorzugter kapselt der Deckel jedoch den Abführkanal ab, der in derartigen Ausführungen aus dem Gehäuse an anderer Stelle herausgeführt wird.
  • In bevorzugter Ausführung ist der Phasensteller in die Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine integriert, so dass das Schmieröl gleichzeitig auch das Druckfluid für den Phasensteller bildet.
  • Der Druckspeicher ist vorzugsweise ein Kolbendruckspeicher. Die Druckkammer ist in derartigen Ausführungen zylindrisch und nimmt einen Kolben hin und her beweglich auf. Der Kolben ist elastisch in eine Richtung seiner Beweglichkeit gespannt und dieser elastischen Rückstellkraft entgegen mit dem Druckfluid beaufschlagt. Bei ausreichend großem Fluiddruck wird die Druckkammer gegen die elastische Rückstellkraft gefüllt. Verringert sich der Fluiddruck, verdrängt der Kolben entsprechend der elastischen Rückstellkraft das Druckfluid aus der Druckkammer in Richtung auf die Stelleinrichtung des Phasenstellers, so dass deren Versorgung mit Druckfluid gewährleistet ist. Zur Erzeugung der elastischen Rückstellkraft wirkt eine Feder, zweckmäßigerweise eine mechanische Feder, auf den Kolben. Um Leckverluste zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn der Kolben mittels eines Kolbendichtrings gegen die Laufbüchse der Druckkammer abgedichtet ist. In einfachen, bevorzugten Ausführungen wird jedoch auf solch eine zusätzliche Abdichtung zwischen Kolben und Umfangswand der Druckkammer verzichtet. Hierdurch können die Kosten für den Druckspeicher verringert und die Losbrechkraft bei einsetzender Kolbenbewegung ebenfalls verringert werden.
  • Die Stelleinrichtung wird wie bereits erwähnt mittels eines Steuerventils gesteuert, um die Phasenlage der Nockenwelle für die jeweilige Betriebsphase der Brennkraftmaschine vorteilhaft einzustellen. Das Steuerventil ist in bevorzugten ersten Ausführungen koaxial zur Rotationsachse der Nockenwelle angeordnet. Es kann insbesondere in einem zentralen Hohlraum der Nockenwelle axial hin und her beweglich angeordnet sein. Ist das Steuerventil in einem Hohlraum der Nockenwelle angeordnet, bildet diese vorteilhafterweise einen Ventilzylinder mit Steueröffnungen zu den Druckkammern der Stelleinrichtung. In derartigen Ausführungen bildet die Nockenwelle in einem Stück den Ventilzylinder des Steuerventils.
  • Zur Schaffung solch einer zentralen Anordnung kann die Nockenwelle auch als gebaute Nockenwelle ausgeführt sein, in dem Sinne, dass der Ventilzylinder separat von der Nockenwelle gefertigt und mit der Nockenwelle an deren axialen Ende fest verbunden wird.
  • Günstig ist, wenn bei Ausbildung der Stelleinrichtung als Schwenkmotor dessen Rotoren konzentrisch zum Steuerventil angeordnet sind. Den Ventilzylinder kann auch ein mit der Nockenwelle verdrehgesichert verbundene Rotor der Stelleinrichtung bilden.
  • In ebenfalls bevorzugten zweiten Ausführungen ist das Steuerventil nicht koaxial zu der Nockenwelle, sondern neben der Drehachse der Nockenwelle, vorzugsweise in geringem Abstand neben der Stelleinrichtung angeordnet. Ein Beispiel für solch eine Anordnung offenbart die EP 1985 813 A2 , die auch diesbezüglich in Bezug genommen wird.
  • Das Steuerventil kann insbesondere ein Proportionalventil sein mit einem Ventilkolben, einer elektromagnetischen Einrichtung zur Beaufschlagung des Kolbens mit einer Stellkraft und einer der Stellkraft entgegenwirkenden Feder. Es können allerdings auch andere Bauarten von Steuerventilen zum Einsatz gelangen. Der Aufbau des Steuerventils kann insbesondere so sein, dass das Druckfluid durch den Ventilkolben oder über den Umfang des Ventilkolbens der axialen Position des Ventilkolbens entsprechend über Steuerbohrungen des Ventilzylinders in Druckkammern der Stelleinrichtung gelangt.
  • Das Gehäuse wird vorzugsweise einteilig geformt, kann grundsätzlich aber auch aus getrennt geformten Gehäuseteilen zusammengebaut, also selbst bereits ein gebautes Gehäuse sein und nicht erst mit dem montierten Deckel. Bevorzugt ist es ein Anbaugehäuse, dass an einem Maschinengehäuse der Brennkraftmaschine angebaut oder für den Anbau vorgesehen ist. Gehäuse und Deckel werden in bevorzugten ersten Ausführungen im zusammengebauten Zustand, als Einheit, am Maschinengehäuse montiert. Grundsätzlich kann das Gehäuse aber auch in einem ersten Schritt ohne Deckel angebaut und der Deckel in einem zweiten Schritt am angebauten Gehäuse montiert werden. In bevorzugten zweiten Ausführungen übernimmt ein Zylinderkopfgehäuse des Maschinengehäuses oder eine Ventilhaube eine Gehäusefunktion für den Phasensteller. Solch ein Gehäuseteil kann insbesondere eine Stirnwand der Druckkammer des Druckspeichers bilden. Es kann sich ein Zuführkanal zur Druckkammer oder ein von der Druckkammer weiterführender Zuführkanal zum Steuerventil oder der Stelleinrichtung in solch einem Gehäuseteil erstrecken. Der Deckel kann unmittelbar an dem Maschinengehäuse oder einer Ventilhaube montiert sein, um den Zuführkanal oder den weiterführenden Zuführkanal zu kapseln. Der Deckel kann gleichzeitig auch mit dem Maschinengehäuse oder einer Ventilhaube die Druckkammer bilden. Ein unter Einschluss des Maschinengehäuses, bevorzugt eines Zylinderkopfgehäuses des Maschinengehäuses, oder einer Ventilhaube gebildetes Phasensteller-Gehäuse umfasst in zweckmäßiger Ausführung ein zusätzliches, an das Maschinengehäuse angebautes Gehäuseteil, das die Stelleinrichtung oder das Steuerventil umgibt und dadurch für die Stelleinrichtung oder das Steuerventil eine Abdeckung und in diesem Sinne den genannten Aufnahmeraum bildet.
  • Vorteilhafte Merkmale werden in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Phasensteller mit einem Gehäuse und einem Gehäusedeckel eines ersten Ausführungsbeispiels,
    Figur 2
    einen Phasenstellers mit einem Gehäuse und einem Gehäusedeckel eines zweiten Ausführungsbeispiels,
    Figur 3
    die Ansicht A-A der Figur 2,
    Figur 4
    die Ansicht B-B der Figur 2,
    Figur 5
    einen Phasensteller mit einem Gehäuse und einem Gehäusedeckel eines dritten Ausführungsbeispiels,
    Figur 6
    die Ansicht A-A der Figur 5, und
    Figur 7
    die Ansicht B-B der Figur 5.
  • Figur 1 zeigt einen Phasensteller S, der in einem Zylinderkopfraum einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist zwei nebeneinander angeordnete Nockenwellen auf, von denen im dargestellten Schnitt nur eine erste Nockenwelle 1 erkennbar ist. Eine der Nockenwellen dient der Steuerung von Einlassventilen und die andere der Steuerung von Auslassventilen der Brennkraftmaschine. Die Nockenwellen können auch jeweils ein oder mehrere Einlassventil(e) und ein oder mehrere Auslassventil(e) steuern, d. h. pro Brennraum kann in Axialrichtung der Nockenwelle nebeneinander wenigstens ein Einlassventil neben einem Auslassventil angeordnet sein. Insbesondere in derartigen Ausführungen genügt ein Phasensteller für nur eine der Nockenwellen. Allerdings kann auch in derartigen Ausführungen für jede der Nockenwellen jeweils ein Phasensteller vorgesehen sein. Die Nockenwellen sind in einem Zylinderkopfgehäuse 3 um die jeweilige Drehachse drehbar angeordnet, die Nockenwelle 1 um ihre Drehachse R1, Die Nockenwellen werden von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehangetrieben. Der Phasensteller S weist ein Antriebsrad 6 auf, das koaxial zur Nockenwelle 1 angeordnet ist und von der Kurbelwelle über ein umlaufendes Zugmittel, vorzugsweise ein formschlüssig antreibendes Zugmittel wie etwa eine Kette oder ein Zahnriemen, angetrieben wird. Antriebsaltemativen für die Nockenwellen werden in der EP 1 985 813 A2 offenbart, die diesbezüglich in Bezug genommen wird.
  • Um die Phasenlage der Nockenwelle 1 relativ zur Kurbelwelle verstellen zu können, umfasst der Phasensteller S eine Stelleinrichtung 7, die im Drehmomentstrang zwischen dem Antriebsrad 6 und der Nockenwelle 1 angeordnet ist. Die Stelleinrichtung 7 umfasst einen ersten Rotor 8, der verdrehgesichert mit dem Antriebsrad 6 verbunden ist, und einen zweiten Rotor 9, der mit der Nockenwelle 1 verdrehgesichert verbunden ist. Der Rotor 9 ist innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkelverstellbereichs relativ zu dem Rotor 8 drehbeweglich. Bei drehender Kurbelwelle nimmt der erste Rotor 8 bei seiner eigenen Drehbewegung den zweiten Rotor 9 mit, der allerdings innerhalb des Drehwinkelverstellbereichs in seiner Phasenlage relativ zu dem ersten Rotor 8 verstellbar ist.
  • Der Phasensteller S ist hydraulisch verstellbar. Für die Verstellung wird er gemeinsam mit der Brennkraftmaschine mit einem Drucköl versorgt, das der Brennkraftmaschine als Schmieröl und dem Phasensteller S als Druckfluid für die Verstellung der Phasenlage des zweiten Rotors 9 relativ zum ersten Rotor 8 dient. Das Druckfluid, respektive Schmieröl, wird der Stelleinrichtung 7 über ein Steuerventil 10 zugeführt, das zentral auf der Drehachse R1 der Nockenwelle 1 angeordnet ist. Die Nockenwelle 1 weist an dem axialen Ende, an dem der Phasensteller S angeordnet ist, einen zentralen Hohlraum auf, in dem ein Ventilkolben 11 des Steuerventils 10 axial hin und her beweglich aufgenommen ist. Die Nockenwelle 1 bildet für den Ventilkolben 11 einen Ventilzylinder mit Steueröffnungen, durch die das Druckfluid entsprechend der axialen Position des Ventilkolbens 11 in Druckkammern der Stelleinrichtung 7 gelangt, die in Umfangsrichtung von den Rotoren 8 und 9 begrenzt werden. Zum Rotor 9 ist noch nachzutragen, dass dieser konzentrisch zum Ventilkolben 11 auf der Nockenwelle 1 verdrehgesichert montiert ist, nämlich im axialen Bereich des von der Nockenwelle 1 gebildeten Ventilzylinders. Er wird mittels eines Spannmittels 2, beispielhaft eine Spannmutter, axial gegen die Nockenwelle 1 gespannt.
  • Das Steuerventil 10 ist ein Proportionalventil. Es umfasst über den Ventilkolben 11 und den von der Nockenwelle 1 gebildeten Ventilzylinder hinaus eine elektromagnetische Spule 12 mit einem zentralen, axial beweglichen Anker, der den Ventilkolben 11 in eine axiale Richtung mit einer elektromotorischen Stellkraft beaufschlagt, und eine der Stellkraft entgegenwirkende mechanische Feder 13, beispielhaft eine Schraubendruckfeder. Die Spule 12 wird der jeweiligen Betriebsphase der Brennkraftmaschine angepasst gesteuert, so dass ihr Anker den Ventilkolben 11 entgegen der rückstellenden Kraft der Feder 13 in eine axiale Steuerposition schiebt, in der die Stelleinrichtung 7 dieser axialen Steuerposition entsprechend mit dem Druckfluid beaufschlagt wird.
  • Ein am Zylinderkopfgehäuse 3 befestigtes Gehäuseteil 4 bildet mit dem Zylinderkopfgehäuse 3 einen Aufnahmeraum für die Stelleinrichtung 7 und das Steuerventil 10, indem es diese Komponenten radial außen und mittels eines Spulengehäuses der eingesetzten Spule 12 auch an der von der Nockenwelle 1 abgewandten Stirnseite abdeckt.
  • Das Druckfluid wird der Stelleinrichtung 7 über die Nockenwelle 1 zugeführt, die hierfür eine drehende Druckfluid-Zuführung 14 aufweist. Diese Drehzuführung 14 wird von einem Axiallager, einem Spurlager der Nockenwelle 1, gebildet. Der Drehzuführung 14 wird als Druckfluid Schmieröl von der Ölgalerie des Zylinderkopfgehäuses 3 zugeführt. Die Nockenwelle 1 ist innerhalb des Axiallagers mit einer umlaufenden Nut versehen, von der ein oder mehrere radiale Kanäle in den Hohlraum der Nockenwelle 1 münden, um das Druckfluid durch den Ventilkolben 11 und die jeweilige Steuerbohrung des von der Nockenwelle 1 gebildeten Ventilzylinders zur Stelleinrichtung 7 zu leiten.
  • Um eine ausreichende Stellgeschwindigkeit des Phasenstellers S auch bei Druckschwankungen im Druckfluid-Versorgungssystem zu gewährleisten, weist der Phasensteller S einen Druckspeicher auf. Der Druckspeicher ist im Druckfluidkreis stromaufwärts von dem Steuerventil 10 und auch stromaufwärts von der drehenden Ölzuführung 14 angeordnet. Der Druckspeicher ist als Kolbendruckspeicher ausgeführt. In einer Druckkammer 21 des Druckspeichers ist ein Kolben 22 hin und her beweglich aufgenommen. Der Kolben 22 wird an einer Seite mit dem Druckfluid beaufschlagt. In die andere Richtung wird der Kolben 22 dem Druck des Druckfluids entgegen mit einer Federkraft einer mechanischen Feder 23 beaufschlagt, beispielhaft einer Schraubendruckfeder. Der Druckspeicher ist über einen Galeriekanal 16 an die Schmierölgalerie des Zylinderkopfs 3 angeschlossen. Das Schmieröl gelangt als das Druckfluid durch den Galeriekanal 16 und einen davon abzweigenden Zuführkanal 17 in die Druckkammer 21. Im Zuführkanal 17 sind ein Rückschlagventil 18 und ein Filterelement 19 angeordnet. Das Rückschlagventil 18 verschließt den Zuführkanal 17, wenn der Druck des Druckfluids im stromaufwärtigen Kanal 16 den in der Druckkammer 21 herrschenden Druck unterschreitet.
  • Das Zylinderkopfgehäuse 3 bildet nur eine Stirnwand 24 der zylindrischen Druckkammer 21. Ein topfförmiger Deckel 20 bildet eine Umfangswand 26 und der Stirnwand 24 gegenüberliegend eine weitere Stirnwand der Druckkammer 21. Der Deckel 20 ist mittels einer um die zentrale Längsachse der Druckkammer 21 umlaufenden Dichtung 25 fluiddicht mit der Stirnwand 24 verbunden. Die Feder 23 stützt sich an einer Seite an dem Deckel 20 und an der dem Deckel 20 axial gegenüberliegenden Seite an dem topfförmigen Kolben 22 ab und spannt diesen somit axial in Richtung auf die Stirnwand 24. Der Deckel 20 ist in eine Montagerichtung M am Zylinderkopfgehäuse 3 an dessen Stirnwand 24 befestigt, so dass eine Fügefläche 20a des Deckels 20 und eine Fügegegenfläche 3a des Zylinderkopfgehäuses 3 einander über die Dichtung 25 in und gegen die Montagerichtung M zugewandt gegenüberliegen und gegen die Dichtung 25 und somit aufeinander zu gespannt sind. Der durch die Dichtung 25 abgedichtete Fügespalt zwischen der Fügefläche 20a und der Fügegegenfläche 3a umgibt die Druckkammer 21 in einem geschlossenen Umlauf um die zur Montagerichtung M parallele Längsachse der Druckkammer 21, längs der auch der Kolben 22 hin und her beweglich vom Deckel 20 geführt wird.
  • Das Zylinderkopfgehäuse 3 bildet die Stirnwand 24 und den Zuführkanal 17, den zu diesem führenden stromaufwärtigen Galeriekanal 16 und insbesondere auch einen weiteren Zuführkanal 15, der die Druckkammer 21 mit der Drehzuführung 14 verbindet. Der Zuführkanal 15 ist gerade und verbindet die Druckkammer 21 unmittelbar mit der Drehzuführung 14. Die Druckkammer 21 ist somit auf direktem, vorteilhaft kurzem Wege mit der Stelleinrichtung 7 verbunden. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Zuführkanal 15 in Montagerichtung M orthogonal zur Drehachse R1 der Nockenwelle 1 in die Drehzuführung 14. In Modifikationen kann von dieser Ausrichtung abgewichen werden, um beispielsweise den Druckspeicher in einer Ausrichtung schräg zur Nockenwelle 1 anzuordnen, sollten beispielsweise die Platzverhältnisse im Zylinderkopfraum für solch eine Anordnung sprechen. In derartigen Modifikationen würde der Zuführkanal 15 vorteilhafterweise in ausschließlich gerader, allerdings zur Nockenwelle schräger Erstreckung erhalten bleiben.
  • Der Zuführkanal 15 und der weiterführende Zuführkanal 17 münden an der gleichen Stirnwand 24 in die Druckkammer 21. Die Kanäle 15 und 17 sind zueinander parallel. Aufgrund dieser Anordnung und Ausrichtung können die Kanäle 15 und 17 kostengünstig im Zylinderkopfgehäuse 3 geformt werden, vorzugsweise durch Bohren in die gleiche Bearbeitungsrichtung. Der Galeriekanal 16 ist vorzugsweise ebenfalls in das Material des Zylinderkopfgehäuses 3 gebohrt. Die Druckkammer 21 verbindet die Kanäle 15 und 17, und der Deckel 20 kapselt bzw. deckelt die Kanäle 15 und 17 ab.
  • Im Deckel 20 ist ferner auch ein Abführkanal 28 geformt, durch den von der Rückseite des Kolbens 22 Leckfluid aus der Druckkammer 21 in den Zylinderkopfraum abfließen kann. Im Zylinderkopfgehäuse 3 ist ein kurzer stromabwärtiger Kanalabschnitt 29 geformt, in den der Abführkanal 28 des Deckels 20 mündet. Der Kanalabschnitt 29 ist vorteilhafterweise zu den Kanälen 15 und 17 ebenfalls parallel, so dass die Kanäle 15, 17, und 29 durch Bohren in die gleiche Bearbeitungsrichtung kostengünstig erzeugt werden können.
  • In Figur 1 sind die Kanäle 15, 16, 17 und 29 in der gleichen Schnittebene angeordnet. Im Allgemeinen wird es vorteilhaft sein, von diesen Kanälen nicht alle in der gleichen Schnittebene anzuordnen, sondern eine um die Längsachse der Druckkammer 21 in Umfangsrichtung versetzte Anordnung unter Beibehaltung der Parallelität vorzusehen.
  • Im Ausführungsbeispiel bilden das Zylinderkopfgehäuse 3 und das angebaute Gehäuseteil 4 einschließlich des Gehäuses der eingesetzten Spule 12 im Sinne der Erfindung ein Gehäuse für die Stelleinrichtung 7 und das Steuerventil 10 und gemeinsam mit dem Deckel 20 die Druckkammer 21. In einer Modifikation kann die Stirnwand 24 mit den Fluidkanälen 15, 17 und 29 in einem Stück am Gehäuseteil 4 geformt oder an diesem montiert und mit diesem gemeinsam als Einheit am entsprechend vereinfachten Zylinderkopfgehäuse angebaut sein. Der Deckel 20 wäre in der Modifikation am Gehäuseteil 4 montiert und Bestandteil eines als Einheit aus Gehäuseteil 4 und Deckel 20 angebauten Anbaugehäuses.
  • Im Ausführungsbeispiel wird die Druckkammer 21 durch einen als Zusatzteil gefertigten Deckel 20 verschlossen. Werden die Nockenwellen in einer weiteren Modifikation von einer Ventilhaube abgedeckt, beispielsweise einer Ventilhaube aus Kunststoff, kann diese den Deckel 20 bilden, so dass durch die Montage solch einer Ventilhaube am Zylinderkopfgehäuse 3 gleichzeitig auch die Druckkammer 21 und dadurch auch die Kanäle 15, 17 und 29 geschlossen werden.
  • Figur 2 zeigt einen Phasensteller mit einem Anbaugehäuse bestehend aus einem Gehäuse 5 und einem an dem Gehäuse 5 befestigten Deckel 30. Der Phasensteller wird komplett, als Phasensteller-Anbaumodul an der Nockenwelle und einem Maschinengehäuse befestigt, indem die Drehzuführung 14 koaxial an der in ihrer Drehwinkellage zu verstellenden Nockenwelle und das Gehäuse 5 am Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine befestigt werden. Über die Drehzuführung 14 wird einer im Schnitt der Figur 2 nicht erkennbaren Stelleinrichtung 7, die der Stelleinrichtung 7 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen kann, das Druckfluid zugeführt. Die Drehzuführung 14 ist im angebauten Zustand des Moduls dementsprechend um die Drehachse R1 der Nockenwelle drehbar und mit einem der beiden Rotoren der Stelleinrichtung 7 verdrehgesichert verbunden. Die Stelleinrichtung 7 und die Drehzuführung 14 sind gemeinsam in einem Aufnahmeraum des Gehäuses 5 aufgenommen.
  • Das Steuerventil 10 ist anders als im ersten Ausführungsbeispiel nicht koaxial zur Stelleinrichtung 7 und Drehzuführung 14, sondern in einem eigenen Aufnahmeraum des Gehäuses 5, neben der Stelleinrichtung 7 und der Drehzuführung 14 aufgenommen. Das Steuerventil 10 ist in diesen weiteren Aufnahmeraum als Einheit eingesetzt und im eingesetzten Zustand in das Fluidsystem des Anbaugehäuses 5, 30 eingebettet. Zu weiteren Details solch einer getrennten Anordnung von Stelleinrichtung 7 und Steuerventil 10 wird beispielhaft wieder die EP 1 985 813 A2 in Bezug genommen. Das Steuerventil 10 weist einen Ventilzylinder und einen im Ventilzylinder hin und her beweglichen Ventilkolben 11 auf, so dass wie im ersten Ausführungsbeispiel entsprechend der Schaltstellung des Ventilkolbens 11 die Stelleinrichtung 7 in die eine oder in die andere der beiden Drehrichtungen beaufschlagt wird, in die der eine der beiden Rotoren relativ zu dem anderen verstellbar ist. Die Beaufschlagung der entsprechenden Druckkammer(n) erfolgt entsprechend der Schaltstellung des Ventilkolbens 11 entweder über einen ersten Steuerkanal 11a in die eine Drehrichtung oder über einen anderen Steuerkanal 11b in die andere Drehrichtung. Das Steuerventil 10 wird wieder elektromagnetisch angesteuert, so dass der Ventilkolben 11 entweder die in Figur 2 dargestellte Neutralposition oder eine der beiden angesprochenen Schaltstellungen für eine relative Links- oder Rechtsdrehung einnimmt.
  • Das Steuerventil 10 steuert das Druckfluid vergleichbar wie im ersten Ausführungsbeispiel über entweder den Steuerkanal 11a oder den Steuerkanal 11b oder schließt wie in der dargestellten Neutralstellung beide Steuerkanäle 11a und 11b, so dass die Stelleinrichtung 7 in ihrer gerade eingenommenen Drehwinkellage ihrer Rotoren blockiert ist. Das Druckfluid wird über einen durch den Deckel 30 erstreckten Deckel-Zuführkanal 37 und einen an den Deckel-Zuführkanal 37 in gerader Linie anschließenden Gehäuse-Zuführkanal 35 bis unmittelbar zum Steuerventil 10 geführt. In dem so zusammengesetzten Zuführkanal 37, 35 ist ein Rückschlagventil mit einem Ventilkörper 18 und einem Ventilsitz 37' sowie einem Federglied angeordnet, das den Ventilkörper 18 gegen die mit einem Richtungspfeil angedeutete Zuführrichtung in den Ventilsitz 37' drückt. Den Ventilsitz 37' stellt der Deckel 30 bereit, in dessen Zuführkanal 37 ein den Ventilsitz 37' unmittelbar bildendes Einsatzelement eingesetzt ist. Das Einsatzelement dient gleichzeitig der Halterung eines Filterelements 19, das ebenfalls im Deckel-Zuführkanal 37 angeordnet ist. Das Federglied stützt sich allerdings an einer vom Gehäuse 5 gebildeten Abstützung ab. Bei dem Federglied kann es sich insbesondere um eine Schraubendruckfeder handeln. Die Abstützung wird durch einen Durchmessersprung, eine Durchmesserverkleinerung, im Gehäuse-Zuführkanal 35 gebildet. Aufgrund des im Anbaugehäuse 5, 30 durchgehend bis zum Steuerventil 10 geraden Verlaufs der aus den Zuführkanälen 35 und 37 zusammengesetzten Druckfluid-Zuführung kann deren Strömungswiderstand auf ein geringes Maß reduziert werden.
  • Der Deckel 30 bildet wie im ersten Ausführungsbeispiel einen topfförmigen Teil einer Druckkammer 31, die im Fluidsystem parallel zum Deckel-Zuführkanal 37 angeordnet ist, so dass die aus den beiden Zuführkanälen 35 und 37 zusammengesetzte Druckfluid-Zuführung in der Verzweigung unmittelbar stromabwärts des Ventilsitzes 37' zum Gehäuse-Zuführkanal 35 und über einen im Gehäuse 5 geformten Verbindungsabschnitt 36 in die Druckkammer 31 des Druckspeichers verzweigt. Der Verbindungsabschnitt 36 ist an der dem Deckel 30 zugewandten Fügeseite des Gehäuses 5 als eine zum Deckel 30 offene taschenartige Ausnehmung geformt und erstreckt sich an der Fügeseite des Gehäuses 5 zu einer Seite quer zur Montagerichtung M bis in eine vollständige Überlappung mit dem Gehäuse-Zuführkanal 37 und zur anderen Seite bis in die Überlappung mit der Druckkammer 31. Der Deckel-Zuführkanal 37 und die Druckkammer 31 sind unmittelbar auf engstem Raum nebeneinander angeordnet und münden beide in den taschenförmigen Verbindungsabschnitt 36, was zum einen zu einer kompakten Bauweise und zum anderen zu allenfalls geringen Strömungsverlusten auch zwischen Druckkammer 31 und Gehäuse-Zuführkanal 35 führt.
  • Das Gehäuse 5 bildet wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Stirnwand 34 der Druckkammer 31. Der Deckel 30 bildet wieder die gegenüberliegende Stirnwand und die Umfangswand der Druckkammer 31. Die Druckkammer wird der Stirnwand 34 gegenüberliegend vom hin und her beweglichen Kolben 32 begrenzt, der an seiner Rückseite mittels der Feder 33 dem Druck des in der Druckkammer 31 befindlichen Druckfluids entgegen mit einer elastischen Rückstellkraft beaufschlagt wird. Die Feder 33 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel in einem von dem Deckel 30 an der Rückseite des Kolbens 32 gebildeten Federraum aufgenommen; es handelt sich beispielhaft wieder um eine Schraubendruckfeder, die sich an der Stirnwand des Deckels 30 abstützt und in Richtung auf die Stirnwand 34 auf den Kolben 32 wirkt.
  • Auch im zweiten Ausführungsbeispiel wird Leckfluid von der Rückseite des Kolbens 32 über einen durch den Deckel 30 erstreckten Abführkanal 38, an den sich der Fügeseite des Gehäuses 5 zugewandt ein Verbindungsabschnitt 38' anschließt, in einen Abführkanal 39 des Gehäuses 5 und von diesem in das Reservoir abgeführt. Der Deckel 30 kapselt den Gehäuse-Abführkanal 39 ab, indem der Abführkanal 39 im Deckel 30, nämlich im Federraum an der Rückseite des Kolbens 32 endet. Ferner kapselt der Deckel 30 auch den Gehäuse-Zuführkanal 35 ab, nämlich mittels des im Übergangsbereich der Zuführkanäle 35 und 37 angeordneten Rückschlagventils mit dem Ventilkörper 18. Soweit Unterschiede nicht erläutert wurden oder sich aus den Figuren ergeben, wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
  • Figur 3 zeigt die Sicht A-A auf die Fügefläche 30a des Deckels 30. Figur 4 zeigt die Sicht B-B auf die Fügegegenfläche 5a des Gehäuses 5. Figur 4 zeigt das Anbaugehäuse 5, 30 im angebauten Zustand, wobei von der Brennkraftmaschine nur die Nockenwelle 1 dargestellt ist. Im zusammengebauten Zustand liegen sich Fügefläche 30a und Fügegegenfläche 5a in Montagerichtung M gegenüber und dichten mittels einer zwischen den Flächen 5a und 30a angeordneten Dichtung, beispielsweise eine Metallflachdichtung, die Druckkammer 31 und die aus den Kanälen 35 und 37 zusammengesetzte Zuführung und die aus den Kanälen 38, 38' und 39 zusammengesetzte Abführung nach außen gegen die Umgebung ab. Ferner dichten sie die Druckkammer 31 und die Zuführung 35, 37 gemeinsam gegen die Abführung 38, 38' und 39 ab. In Figur 3 ist auch der in der Fügefläche 30a taschenförmig als Ausnehmung geformte, quer zur Montagerichtung M erstreckte Verbindungsabschnitt 38' erkennbar, der die zueinander versetzten Abführkanäle 38 und 39 miteinander verbindet. In Figur 4 ist die in Richtung auf den Deckel 30 offene, in der Fügegegenfläche 5a taschenartig geformte Ausnehmung erkennbar, die den Verbindungsabschnitt 36 bildet. Zum Gehäuse-Zuführkanal 35 und Gehäuse-Abführkanal 39 ist noch nachzutragen, dass diese beiden Kanäle konstruktiv sehr einfach in Montagerichtung M (Figur 2), orthogonal zur Fügegegenfläche 5a sich erstrecken und insbesondere als einfache, gerade Bohrungen von der Fügegegenfläche 5a her eingearbeitet werden können. Auch der vergleichsweise flache, an der Fügegegenfläche 5a offene taschenförmige Verbindungsabschnitt 36 kann sehr einfach geformt werden, vorzugsweise bei einem Urformen durch Gießen oder auch erst nach der Urformung durch spanende Bearbeitung. Der taschenförmige Verbindungsabschnitt 36 ist vorteilhaft breit, beispielhaft ist er in der Überlappung mit dem Zuführkanal 35 in einer dem Durchmesser des Zuführkanals 35 entsprechenden Breite geformt, so dass er dem Druckfluid zwischen der Druckkammer 31 und dem Zuführkanal 35 möglichst wenig Strömungswiderstand entgegensetzt, eine Drosselwirkung dementsprechend vernachlässigbar gering ist. In der Überlappung mit der Druckkammer 31 ist der Verbindungsabschnitt 36 bis auf deren Durchmesser verbreitert und an die Querschnittsform der Druckkammer 31 angepasst geformt. Auch dies trägt zu einer widerstandsarmen Querverbindung zwischen Druckkammer 31 und Zuführkanal 35 bei.
  • Figur 5 zeigt einen Phasensteller eines dritten Ausführungsbeispiels. Die Stelleinrichtung 7 mit der Drehzuführung 14 und das Steuerventil 10 sind wie im zweiten Ausführungsbeispiel in jeweils einem eigenen Aufnahmeraum eines Gehäuses 50 angeordnet und wie im zweiten Ausführungsbeispiel über Steuerkanäle 11a und 11b miteinander gekoppelt. Unterschiede bestehen im Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel nur in Bezug auf die Aufteilung von Funktionen zwischen dem Gehäuse 50 und einem Deckel 40. Der Deckel 40 ist wie in den beiden anderen Ausführungsbeispielen in Montagerichtung M an einer Fügeseite des Gehäuses 50 befestigt. Das Gehäuse 50 bildet mit dem vormontierten Deckel 40 wie im zweiten Ausführungsbeispiel ein Anbaugehäuse für den als Anbaumodul gebildeten Phasensteller.
  • Der Deckel 40 ist gegenüber dem Deckel 30 des zweiten Ausführungsbeispiels vereinfacht, indem das Gehäuse 50 einen topfförmigen Raum bildet, in dem ein Kolben 42 wie in den anderen Ausführungsbeispielen in und gegen die Montagerichtung M axial hin und her beweglich angeordnet ist. Das Gehäuse 50 bildet dementsprechend die Umfangswand und eine der beiden Stirnwände der Druckkammer 41 des mit dem Deckel 40 gemeinsam gebildeten Druckspeichers. Der Deckel 40 bildet nur die zur Kapselung der Druckkammer 41 fehlende Stirnwand. Er dient ferner auch nur als Verschluss für den im Gehäuse 50 erstreckten Abführkanal 49, über den von der Rückseite des Kolbens 42, aus dem Raum der dort angeordneten Feder 43, Leckfluid zum Reservoir abgeführt wird, wobei wie im zweiten Ausführungsbeispiel der Abführkanal 49 nicht nur das Leckfluid des Druckspeichers, sondern auch das Fluid von der Stelleinrichtung 7 und eventuelles Leckfluid vom Steuerventil 10 abführt.
  • Über die reine Funktion des Kapselns hinaus erfüllt der Deckel 40 allerdings auch die Funktion der Zuführung des Druckfluids zum Steuerventil 10. Durch den Deckel 40 erstreckt sich wie im zweiten Ausführungsbeispiel ein Deckel-Zuführkanal 47, der sich auf der Seite des Gehäuses 40 in einen weiterführenden Gehäuse-Zuführkanal 45 fortsetzt. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel ist im Übergangsbereich zwischen Deckel 40 und Gehäuse 50 ein Rückschlagventil mit einem Ventilkörper 18 und einem Federglied gebildet, das den Ventilkörper 18 elastisch gegen einen Ventilsitz 47' spannt, der das dem Gehäuse 50 zugewandte Ende des Deckel-Zuführkanals 47 bildet. Der Ventilsitz 47' ist unmittelbar am Deckel 40, also ohne Einsatzelement, geformt. In einer Abwandlung könnte der Ventilsitz 47' jedoch auch mit einem Einsatzelement wie im zweiten Ausführungsbeispiel gebildet werden. Im Zuführkanal 47 kann ein Filterelement angeordnet sein. Hinsichtlich der aus den Zuführkanälen 47 und 45 zusammengesetzten Druckfluid-Zuführung zum Steuerventil 10 gilt das zum zweiten Ausführungsbeispiel Gesagte, insbesondere erstreckt sich die Zuführung 45, 47 von einem vom Deckel 40 gebildeten Anschluss bis zum Steuerventil 10 auf gerader Linie auf kurzem Wege.
  • Figur 6 zeigt die Sicht A-A auf die Fügefläche 40a des Deckels 40. Figur 7 zeigt die Sicht B-B auf die Fügegegenfläche 50a des Gehäuses 50. Der Zuführkanal 45 und die Druckkammer 41 erstrecken sich im Gehäuse 50 von dessen Fügegegenfläche 50a in Montagerichtung M (Fig. 5) orthogonal zur Fügefläche 50a. Das gleiche gilt auf der Seite des Deckels 40 für dessen Zuführkanal 47 in Bezug auf die Fügefläche 40a. Auf der Seite des Gehäuses 50 verbindet ein in der Fügegegenfläche 50a taschenförmig geformter, zum Deckel 40 hin offener Verbindungsabschnitt 46 den Gehäuse-Zuführkanal 45 mit der Druckkammer 41. Der Zuführkanal 45 und die Druckkammer 41 münden jeweils gegen die Montagerichtung M (Figur 5) in den taschenförmigen Verbindungsabschnitt 46. Der Verbindungsabschnitt 46 umgibt in der Sicht auf die Fügegegenfläche 50a auch die Mündung des Abführkanals 49, der sich ebenfalls von Fügefläche 50a aus als in Montagerichtung M gerade Bohrung orthogonal zur Fügefläche 50a erstreckt. Die Mündung des Abfuhrkanals 49 wird vollständig umlaufend von einem Dichtsteg des Gehäuses 50 umgeben. Dieser Steg bildet um die Mündung des Abführkanals 49 eine vom Deckel 40 gekapselte, nämlich dicht verschlossene Fügefläche und ist dementsprechend ebenfalls mit 50a bezeichnet. Der Steg steht innerhalb des Verbindungsabschnitts 46 erhaben vor. Zur Abdichtung ist zwischen der Fügefläche 40a und der Fügegegenfläche 50a eine Dichtung angeordnet, zweckmäßigerweise eine Metallflachdichtung, eine Weichstoffdichtung, eine Elastomerprofildichtung, eine Metallelastomerdichtung oder dergleichen, wie dies auch bei den anderen Ausführungsbeispielen der Fall sein kann.
  • Von den erläuterten Merkmalen abgesehen, wird auf die Ausführungen zum zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen.
    • Bezugszeichen:
    • 1
    Nockenwelle
    2
    Spannmittel
    3
    Zylinderkopfgehäuse
    4
    Gehäuseteil
    5
    Anbaugehäuse
    6
    Antriebsrad
    7
    Stelleinrichtung
    8
    erster Rotor
    9
    zweiter Rotor
    10
    Steuerventil
    11
    Ventilkolben
    11a
    Steuerkanal
    11b
    Steuerkanal
    12
    Spule
    13
    Feder
    14
    Drehzuführung
    15
    Zuführkanal
    16
    Galeriekanal
    17
    Zuführkanal
    18
    Rückschlagventil
    19
    Filterelement
    20
    Deckel
    21
    Druckkammer
    22
    Kolben
    23
    Feder
    24
    Gehäuse-Stirnwand
    25
    Dichtung
    26
    Deckel-Umfangswand
    27
    Deckel-Stirnwand
    28
    Abführkanal
    29
    Abführkanal
    30
    Deckel
    31
    Druckkammer
    32
    Kolben
    33
    Feder
    34
    Gehäuse-Stirnwand
    35
    Zuführkanal
    36
    Verbindungsabschnitt
    37
    Zuführkanal
    37'
    Ventilsitz
    38
    Abführkanal
    38'
    Abführkanal
    39
    Abführkanal
    40
    Deckel
    41
    Druckkammer
    42
    Kolben
    43
    Feder
    44
    Gehäuse-Stirnwand
    45
    Zuführkanal
    46
    Verbindungsabschnitt
    47
    Zuführkanal
    47'
    Ventilsitz
    48
    -
    49
    Abführkanal
    50
    Anbaugehäuse
    M
    Montageeinrichtung
    R1
    Rotationsachse der Nockenwelle
    S
    Phasensteller

Claims (14)

  1. Nockenwellen-Phasensteller, umfassend:
    a) ein Gehäuse (3, 4; 5; 50),
    b) eine Stelleinrichtung (7), die zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle (1) einer Brennkraftmaschine mit einem hydraulischen Druckfluid beaufschlagbar ist,
    c) ein Steuerventil (10) zur Steuerung des Druckfluids für die Stelleinrichtung (7),
    d) optional einen Druckspeicher mit einer Druckkammer (21; 31; 41) für das Druckfluid,
    e) einen am Gehäuse (3, 4; 5; 50) befestigten Deckel (20; 30; 40), der mit dem Gehäuse die Druckkammer (21; 31; 41) des optionalen Druckspeichers oder einen Aufnahmeraum für die Stelleinrichtung (7) oder das Steuerventil (10) bildet,
    f) und einen im Gehäuse (3, 4; 5; 50) erstreckten Fluidkanal (15, 17, 29; 35, 39; 45, 49) für das Druckfluid, der an einer Seite des Gehäuses in einer Mündung endet, dadurch gekennzeichnet, dass
    g) der Deckel (20; 30; 40) an dem Gehäuse (3, 4; 5; 50) der Mündung zugewandt gegenüberliegend befestigt ist
    h) und der Fluidkanal (15, 17, 29; 35, 39; 45, 49) an dem oder in dem Deckel (20; 30; 40) endet oder der Deckel (20; 30; 40) den Fluidkanal (15, 17, 29; 35, 39; 45, 49) in wenigstens eine Strömungsrichtung verschließt.
  2. Nockenwellen-Phasensteller nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckfluid durch den Fluidkanal (15; 35; 45) des Gehäuses dem Steuerventil (10) zuführbar ist.
  3. Nockenwellen-Phasensteller nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (30; 40) einen Ventilsitz (37'; 47') für einen den Fluidkanal (35; 45) des Gehäuses (5; 50) verschließenden Ventilkörper (18) bildet.
  4. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Deckel (30; 40) eine Deckel-Zuführkanal (37; 47) erstreckt, durch den das Druckfluid in den Fluidkanal (35; 45) des Gehäuses (5; 50) führbar ist, und in dem Deckel-Zuführkanal (47) vorzugsweise ein Filter (19) für das Druckfluid angeordnet ist.
  5. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (15, 17; 35; 45) in die Druckkammer (21; 31; 41) des optionalen Druckspeichers oder in den Aufnahmeraum mündet.
  6. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher vorgesehen und der Fluidkanal (15; 35; 45) die Druckkammer (21; 31; 41) des Druckspeichers mit dem Steuerventil (10) verbindet, um dieses mit Druckfluid aus der Druckkammer zu versorgen.
  7. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (20; 30; 40) an dem Gehäuse (3, 4; 5; 50) so befestigt ist, dass eine Fügefläche (20a; 30a; 40a) des Deckels in eine Montagerichtung (M) auf eine Fügegegenfläche (3a; 5a; 50a) des Gehäuses zu gespannt ist und der Fluidkanal (15, 17; 35; 45) sich bis zu seiner Mündung zumindest im Wesentlichen parallel zur Montagerichtung (M) erstreckt.
  8. Nockenwellen-Phasensteller nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (20) vorgesehen und die Fügefläche (20a) und die Fügegegenfläche (3a) die Druckkammer (21) und den Fluidkanal (15, 17) umschließen und der Fluidkanal (15, 17) in die Druckkammer (21) mündet.
  9. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (30; 40) an dem Gehäuse (5; 50) so befestigt ist, dass eine Fügefläche (30a; 40a) des Deckels in eine Montagerichtung (M) auf eine Fügegegenfläche (5a; 50a) des Gehäuses zu gespannt ist, und innerhalb der Fügegegenfläche des Gehäuses (5; 50) ein zum Deckel hin offener Kanalabschnitt (36; 46) oder innerhalb der Fügefläche des Deckels ein zum Gehäuse hin offener Kanalabschnitt geformt ist, der das Steuerventil (10) entweder mit der Druckkammer (31; 41) des optionalen Druckspeichers oder mit der Stelleinrichtung (7) verbindet.
  10. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fluidkanal (29; 39; 49) des Gehäuses stromabwärts von dem Steuerventil (10) und der Stelleinrichtung (7) erstreckt und diese (7, 10) mit einem Reservoir verbindet, so dass das Druckfluid durch den Fluidkanal (29; 39; 49) in das Reservoir abführbar ist.
  11. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seite des Gehäuses (3, 4; 5; 50), an der der Deckel (20; 30; 40) befestigt ist, in Richtung auf den Deckel ein durch das Gehäuse erstreckter weiterer Fluidkanal (29; 39; 49) mündet und der Deckel (20; 30; 40) auch diesen weiteren Fluidkanal kapselt.
  12. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher vorgesehen und als Kolbendruckspeicher mit einem in der Druckkammer (21; 31; 41) hin und her beweglichen Kolben (22; 32; 42) gebildet ist und der Fluidkanal (29; 39; 49) des Gehäuses mit einer von der Druckkammer (21; 31; 41) abgewandten Rückseite des Kolbens und einem Reservoir für das Druckfluid verbunden ist.
  13. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher vorgesehen ist und der Deckel (20; 30) eine Umfangswand (26) und eine Stirnwand (27) und das Gehäuse (3, 4; 5) eine gegenüberliegende Stirnwand (24) der Druckkammer (21; 31) bilden.
  14. Nockenwellen-Phasensteller nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher vorgesehen ist und das Gehäuse (50) eine Umfangswand und eine Stirnwand und der Deckel (40) eine gegenüberliegende Stirnwand der Druckkammer (41) bilden.
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