WO2010015473A1 - Nockenwellenverstellvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2010015473A1
WO2010015473A1 PCT/EP2009/058622 EP2009058622W WO2010015473A1 WO 2010015473 A1 WO2010015473 A1 WO 2010015473A1 EP 2009058622 W EP2009058622 W EP 2009058622W WO 2010015473 A1 WO2010015473 A1 WO 2010015473A1
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pressure medium
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locking
control
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PCT/EP2009/058622
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Michael Busse
Lutz Witthöft
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Schaeffler Kg
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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453—Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34476—Restrict range locking means

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjusting device with a drive wheel and a driven part rotatable relative thereto, which are operatively connected via at least one pressurizable pressure chamber, as well as at least one for the mechanical coupling of drive wheel and driven part with pressure medium operable locking device, wherein pressure chamber and locking means for regulating the supply of pressure medium to the same and for regulating the pressure medium discharge of the same with at least one regulating means in pressure medium connection.
  • Such a camshaft adjusting device is known from DE 101 03 876 A1 / US Pat. No. 6,553,951 B2 and US 2006/0213471 A1.
  • a drivable by the engine of an internal combustion engine housing component and a rotatably connected to a camshaft rotor member are arranged rotatable to each other.
  • these are in operative connection via a plurality of pressure chambers, each of which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor component by two pressure chambers which can be acted upon by pressure medium and act against one another.
  • the housing component and the rotor component can be mechanically coupled to one another via a locking mechanism which can be actuated with pressure medium.
  • the pressure chambers and the locking device are for regulating the pressure fluid supply and discharge to and from the same with a control valve in fluid communication.
  • a disadvantage of this embodiment is the circumstance that when the relative phase rotation angle is adjusted between see rotor component and housing component in the pressure chambers to be filled by a due to the force acting on the camshaft alternating torques caused periodic swinging of the wing parts in the adjustment direction, a negative pressure can occur, which can continue through the fluid connection to the locking mechanism. Falling below the locking pressure of the locking mechanism, this can lead to an unwanted locking or partial locking of the camshaft adjuster and to a malfunction during an adjustment process.
  • This effect is particularly favored by low pressure medium temperatures prevailing in the pressure medium system with high viscosity of the pressure medium and / or by a large absorption volume of the camshaft adjusting device, ie a large pressure medium volume flow required for adjustment to the adjustment angle.
  • the invention is therefore based on the object to provide a Nockenwellenverstellvor- direction of the type described, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • the object is solved by the features of claim 1.
  • the pressure chamber and locking device via a separate pressure fluid supply with at least one regulating device in pressure medium connection, wherein the pressure medium connection between the locking device and the regulating device and / or the pressure medium connection between the pressure chamber and regulating device can be blocked by at least one shut-off device in the direction of the pressure chamber.
  • the pressure medium supply to the pressure chamber and locking device to take place via a common pressure medium connection between the latter and the regulating device, wherein there is a direct pressure medium connection between the pressure chamber and the locking device, which can be blocked in the direction of the pressure chamber via at least one shut-off device.
  • shut-off device is any blocking component into consideration, which prevents a flow of the pressure medium in the pressure medium connection in the direction of the pressure chamber at a negative pressure occurring in the pressure chamber.
  • a fast-acting check valve may be arranged in the pressure medium connection.
  • a control connection between regulating device and locking device is provided separately for the pressure medium supply of the pressure chamber, the propagation of a negative pressure occurring in the pressure chamber into the locking device can be avoided in a simple manner by arranging at least one shut-off device in the separate control connection ,
  • shut-off device Since the shut-off device is arranged in the control connection formed separately from the pressure medium supply of the pressure chamber, an impairment of the pressure medium loading of the pressure chamber and thus the adjustment speed of the cam adjustment device, in particular by a throttle effect of the shut-off device, is avoided.
  • This arrangement has a particularly advantageous effect if a plurality of pressure chambers, in particular those having in each case a plurality of separately controllable pressure chambers, are present, which are acted upon by pressure medium via a plurality of pressure medium lines.
  • a shut-off device arranged in the separate control connection between the locking device and the regulating device, the passage of the pressure medium directly in the control connection in the direction of all pressure chambers or pressure chambers can be blocked simultaneously.
  • shut-off device is designed as a check valve. In this way, a simply constructed shut-off mechanism is achieved, which automatically prevents, without expensive control at a negative pressure occurring in the pressure medium connection, a flow of the pressure medium in the direction of the pressure chamber and prevents the locking pressure in the locking device from falling below.
  • At least one non-return valve is provided in a separate control inlet connection between the locking mechanism and the pressure-medium admission of the locking device. arranged and regulating device arranged. Since the check valve permits passage of the pressure medium in the forward direction only when the opening pressure is exceeded, ie when the differential pressure required for opening in front of and behind the check valve is exceeded, the pressure medium in the control inlet connection can only flow in the direction of the locking device when pressure medium is applied. A return flow of the pressure medium and an unwanted locking by falling below the Einriege- pressure in the locking device is certainly avoided.
  • a simply constructed outflow of pressure medium from the locking device is made possible if a control connection connection which is connected in parallel with the control inlet connection and which connects the locking device to the regulating device is provided.
  • the locking device consists of a plurality of locking units, which can be acted upon via one or more control supply lines with pressure medium, which can be blocked in each case by at least one shut-off device in the direction of the pressure chamber.
  • one or more control flow lines connected in parallel to the control supply lines can be provided for the pressure fluid outlet from the locking units.
  • the check valve has a low opening pressure.
  • short reaction times are achieved at a low flow rate, for example to compensate for a leakage present in the locking device, and on the other hand a secure blocking of the passage is ensured in the blocking direction with a restoring force acting on the blocking body of the non-return valve.
  • a fast opening of the check valve and a delay-free response of the locking device are made possible at low pressure medium in the pressure medium system.
  • a control device designed as a control valve is provided to regulate the pressure medium supply of the locking device and the pressure chamber or the pressure chambers forming this.
  • the control valve has two communicating with the pressure chamber or the pressure chambers separate working ports.
  • control inlet connection on the valve side exclusively communicates with a separately formed to the working ports control inlet port and the control valve connection valve side exclusively with a separately formed to the working ports control port connection.
  • FIG. 1 is a perspective view of the camshaft adjusting device
  • FIG. 2 is a perspective view of a side cover of the camshaft adjusting device
  • Figure 3 a simplified schematic representation of the structure of the pressure medium system of the camshaft adjusting device.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a hydraulic camshaft adjusting device 1 without side cover 11, away from the engine page 1 a.
  • the side cover 11 is shown in perspective in FIG.
  • the camshaft adjusting device 1 has a driving wheel 2 mounted rotatably on a driven part 3 for this purpose.
  • the drive wheel 2 can be driven via an engagement point 13, an exemplarily illustrated, non-rotatably connected to the drive wheel 2 sprocket, at the teeth of which can attack a driven by a crankshaft, not shown, chain. It is also conceivable that the drive wheel 2 is driven by a belt or wheel drive.
  • the output member 3 is designed as an impeller and rotatably connected via a central receptacle 3a with a camshaft, not shown, for example by means of a screw or welded connection.
  • a central receptacle 3a with a camshaft, not shown, for example by means of a screw or welded connection.
  • the output part 3 five symmetrically distributed over the circumference, extending in the radially outer direction wings 14 are formed.
  • the output part 3 has radial depressions, axially extending vane grooves 3c, in which the vanes 14 are arranged fixedly connected to the driven part 3 in a rotationally fixed manner.
  • a side cover 11, 12 is arranged on each of the side surfaces of the drive wheel 2 and rotatably fixed via five mounting screws 25 thereto.
  • five symmetrically arranged pressure chambers 4 are provided in the circumferential direction.
  • the pressure chambers 4 are bounded in each case at two substantially radially extending, opposite boundary walls 2a, 2b adjacent projections 2c of the drive wheel 2 in the circumferential direction.
  • the pressure chambers 4 are each bounded radially outwardly by a peripheral wall 2d of the drive wheel and radially inward by the outer circumference 3b of the driven part 3.
  • each of the pressure chambers 4 projects one of the wings 14, wherein the wings 14 are formed such that they both abut against the peripheral wall 2d as well as on the boundary walls 2a, 2b of the projections 2c can be applied.
  • Each of the wings 14 divides the respective pressure chamber 4 into two mutually acting pressure chambers 4a, 4b.
  • the drive wheel 2 is arranged rotatable in a defined angular range to the output part 3.
  • the angular range is determined in a twisting direction. limited by that each wing 14 comes to rest on a trained on the boundary wall 2a of the pressure chamber 4 late stop 16.
  • the angular range in the other direction of rotation is limited by the fact that each vane 14 comes to rest against the early stop 17 formed on the opposite boundary wall 2b of the pressure chamber 4.
  • a pressure medium system For the supply of pressure medium to or pressure medium removal from the pressure chambers 4a, 4b, a pressure medium system is provided, which comprises a pressure medium pump 18, a tank 19, a control valve designed as a hydraulic control device 6 and pressure fluid connections 7, 8.
  • hydraulic pressure medium usually the lubricating oil of the internal combustion engine is used.
  • the pressure medium supply of the Nockenwellenverstell- device 1 is not sufficient to ensure the hydraulic clamping of the wings 14 within the pressure chambers.
  • a locking device 5 is provided, via which the driven part 3 and the drive wheel 2 can be mechanically coupled.
  • the locking device 5 has five in an axial bore 3d in the driven part 3 axially displaceable locking elements arranged F, S, R1, R2, R3 and five complementary to each of these trained locking cams K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 , the latter on the driven part 3 facing inside 11 a of the side cover 11 designed as a locking lid are arranged.
  • the locking elements F, S, R1, R2, R3 and the associated locking grooves K F , K S , K R1 , K R2 , K R3 each form a locking unit.
  • the locking element F, S, R1, R2, R3 can engage in the locking slot K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 assigned to it and a mechanical locking element Make connection between drive wheel 2 and driven part 3.
  • the locking cams K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 are in the form of circumferentially extending grooves.
  • Each of the locking elements F, S, R1, R2, R3 is acted upon by a spring element axially with a force in the direction of the locking cover.
  • the output part 3 arrives relative to the drive wheel 2 in a position in which one of the locking elements F, S, R1, R2, R3 faces in the axial direction of the associated locking link K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 this is forced into the locking link K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 and transferred from an unlocked to a locked state.
  • the respective locking link K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 is subjected to pressure medium.
  • the locking elements F, S and the associated locking cams K F , Ks are designed such that in a defined average angular phase position (locking position) of the drive wheel 2 relative to the driven part 3 between the late stop 16 and the early stop 17 in the locked state, a mechanically non-rotatable connection can be produced , Is this located? Output member 3 relative to the drive wheel 2 in the locked position, so the locking element F is located on a circumferentially toward the early through the associated locking link K F formed stop 20, whereby the angular phase position of the driven part 3 relative to the drive wheel 2 to a range between a maximum late position is limited to the late stop 16 and the locking position and an adjustment beyond the locking position is prevented in the direction of earlier control times.
  • the locking link K s is designed such that, when the locking element is locked in the locking position, it abuts against a stop 21 formed in the direction of late by the associated locking link K s , whereby the angular phase position of the driven part 3 relative to the drive wheel 2 is limited to one area between a maximum early position at the early stop 16 and the locking position is limited and an adjustment over the locking position is also prevented in the direction of later control times.
  • the pressure medium supply of the camshaft adjuster 1 is not to ensure the hydraulic clamping of the wings 14 within the pressure chambers 4, the relative angular phase position between the driven part 3 and drive wheel 2 in the direction of late stop by the influence of acting on the camshaft friction moments 16 adjusted.
  • further locking elements R1, R2, R3 are provided in the illustrated embodiment.
  • the contours of these associated locking C K R1 , K R2 , K R3 on the locking cover each have two stepped stops 22, 23, 24 in the direction of late.
  • the driven part 3 can swing relative to the drive wheel 2 until the alternating torque acting on the camshaft reverses in the direction of late.
  • the oscillation angle of the driven part 3 is limited relative to the drive wheel 2 by the successively locking Verhegelungs institute R1, R2, R3 at the respective stops 22, 23, 24 of the associated locking cams K R1 , K R2 , K R3 toward late.
  • the angular phase position can be adjusted against the friction forces acting on the camshaft without hydraulic drive in the direction of earlier control times.
  • the locking position it is possible to couple the driven part 3 and the drive wheel 2 by the locking locking elements F, S in a mechanically non-rotatable manner.
  • Figure 3 shows in a hydraulic diagram very schematically and by way of example the structure of the pressure medium system of the camshaft adjusting device 1.
  • the supply of pressure medium and the discharge of pressure medium to and from the group of the first pressure chambers 4a and the group of the second pressure chambers 4b takes place in each case via separate pressure medium connections 7, 8 between these and the regulating device 6 designed as a control valve.
  • the pressure medium connection 9 consists of a control inlet connection 9a and a separate, connected to this parallel control flow connection 9b.
  • Each of the locking gates K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 of the locking device 5 is connected to the control valve 6 via the control inlet connection 9a and via the control drain connection 9b.
  • Via the control supply connection 9a can the locking gates K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 acted upon with pressure medium and the control flow connection 9b pressure medium can be removed from these.
  • control valve regulates both the pressure medium flows to and from the first and second pressure chambers 4a, 4b and to and from the locking device 5.
  • Four ports A, B, St to , St from connect the control valve to the pressure chambers 4a, 4b and the locking device 5.
  • a first working port A communicates with the Druckschverbin- Phyg 7, via which the group of the first pressure chambers 4a is supplied with pressure medium.
  • the second working port B communicates with the pressure medium connection 8, via which the group of the second pressure chambers 4b is supplied with pressure medium.
  • a control inlet connection St to be formed separately from the working connections A, B communicates with the separate control inlet connection 9a via which the locking gates K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 of the locking device 5 can be acted upon by pressure medium.
  • a further control drain connection St ab communicates with the separate control drain connection 9 b, via which pressure medium can be discharged from the locking gates K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 to the control valve 6.
  • An inlet port P for a pressure medium pump 18 provides the camshaft adjusting device 1 permanently a pressure medium flow available. About a drain port T, the pressure medium can flow into a tank 19.
  • the ports P and T can be connected to the engine oil circuit of the engine, for example the cylinder head gallery, the oil pressure of which depends on engine speed and oil temperature.
  • the port T then allows the oil displaced in the camshaft adjusting device 1 to flow back into the oil circuit of the engine.
  • the control valve 6 consists of an electric actuator 6a and a hydraulic section 6b.
  • the hydraulic section 6b has a valve housing 6c and an axially displaceable control piston 6d.
  • the control piston 6d in the valve housing 6c can be displaced axially.
  • acting spring force of a valve spring 6e allows a provision of the control piston 6d.
  • the working connections A, B and the control inlet connection St to and the control outlet connection St ab can optionally be connected to the inlet connection P, the outlet connection T or neither.
  • the internal connections of the connections of the control valve are shown symbolically for four switching positions 6f, 6g, 6h, 6i.
  • the first working port A and the control inlet port St to connected to the inlet port P and the second working port B with the drain port T.
  • the group of the first pressure chambers 4a is pressurized via pressure medium connections 7 with pressure medium.
  • pressure medium from the group of second pressure chambers 4b passes via pressure medium connections 8 to the control valve and is expelled into the tank 19 via the outlet connection T.
  • the wings 14 are displaced in the direction of the early stop 17, as a result of which a rotary movement of the driven part 3 relative to the drive wheel 2 in the direction of the front is achieved.
  • the pressure medium supply to all pressure chambers 4a, 4b is suppressed, while the control inlet connection St is connected to the inlet port P (switch position 6g).
  • the wings 14 are hydraulically clamped within the respective pressure chambers 4 and prevents a rotational movement of the driven part 3 relative to the drive wheel 2.
  • the control drain port St ab is connected to the drain port T (switch position 6i), whereby pressure means from the locking gates K F , K s , K R1 , K R2 , K R3 can flow into the tank 19 and the locking elements F, S, R1, R2, R3 are transferred to the locked state.
  • control inlet connection 9a of the locking device 5 and the group of the first pressure chambers 4a are acted upon by the pressure medium connection 7 simultaneously with pressure medium.
  • the control inlet connection 9a via the control inlet connection St , and via the working connection A of the control valve, the control inlet connection 9a is in pressure medium connection with the group of the pressure chambers 4a.
  • the control inlet connection 9a and the group of pressure chambers 4b are simultaneously pressurized via the pressure medium connection 8, wherein the control inlet connection 9a with the group of second pressure chambers 4b via the control outlet connection St to and via the working port B of the control valve in Pressure medium connection is.
  • control inlet connection 9a designed as a check valve shut-off device 10 is arranged.
  • the check valve is designed with a locking body 10b which is loaded in the reverse direction by a small spring force of a valve spring 10a and hermetically seals the control inlet connection 9a in the direction of the control valve. In the forward direction, the check valve has a low opening pressure. Since only a smaller differential pressure before and after the check valve in the control inlet connection 9a is required for opening, a quick leakage compensation in the locking device 5 can be brought about at low flow rate and minimized flow resistance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung (1) mit einem Antriebsrad (2) und einem relativ zu diesem verdrehbar angeordneten Abtriebsteil (3), wobei Antriebsrad (2) und Abtriebsteil (3) über zumindest einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum (4) in Wirkverbindung stehen, sowie mit zumindest einer zur mechanischen Koppelung von Antriebsrad (2) und Abtriebsteil (3) mit Druckmittel betätigbaren Verriegelungseinrichtung (5), wobei Druckraum (4) und Verriegelungseinrichtung (5) zur Regulierung der Druckmittelzufuhr zu denselben und der Druckmittelabfuhr von denselben mit zumindest einer Reguliereinrichtung (6) in Druckmittelverbindung (7, 8, 9) stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang des Druckmittels durch zumindest eine in der Druckmittelverbindung (7, 8, 9) angeordnete Absperreinrichtung (10) in Richtung des Druckraums (4) druckdicht sperrbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Antriebsrad und einem relativ zu diesem verdrehbar angeordneten Abtriebsteil, wobei diese über zumindest einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum in Wirkverbindung stehen, sowie mit zumindest einer zur mechanischen Koppelung von Antriebsrad und Abtriebsteil mit Druckmittel betätigbaren Verriege- lungseinrichtung, wobei Druckraum und Verriegelungseinrichtung zur Regulierung der Druckmittelzufuhr zu denselben und zur Regulierung der Druckmittelabfuhr von denselben mit zumindest einer Reguliereinrichtung in Druckmittelverbindung stehen.
Eine derartige Nockenwellenverstellvorrichtung ist aus DE 101 03 876 A1/US 6,553,951 B2 und US 2006/0213471 A1 bekannt. Dort sind ein vom Motor einer Brennkraftmaschine antreibbares Gehäusebauteil und ein mit einer Nockenwelle drehfest verbundenes Rotorbauteil zueinander verdrehbar angeordnet. Zur Einstellung eines relativen Phasendrehwinkels zwischen Rotorbauteil und Ge- häusebauteil stehen diese über mehrere, jeweils durch ein mit dem Rotorbauteil drehfest verbundenes Flügelteil in zwei mit Druckmittel beaufschlagbare und gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilte Druckräume in Wirkverbindung. Über einen mit Druckmittel betätigbaren Sperrmechanismus sind das Gehäusebauteil und das Rotorbauteil mechanisch miteinander koppelbar. Die Druckkammern und die Verriegelungseinrichtung stehen zur Regulierung der Druckmittelzu- und -abfuhr zu bzw. von denselben mit einem Steuerventil in Druckmittelverbindung. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltungsform der Umstand aus, dass bei einer Verstellung des relativen Phasendrehwinkels zwi- sehen Rotorbauteil und Gehäusebauteil in den zu befüllenden Druckkammern durch ein aufgrund der auf die Nockenwelle wirkenden Wechseldrehmomente bedingtes periodisches Schwingen der Flügelteile in Verstellrichtung ein Unterdruck auftreten kann, der sich über die Druckmittelverbindung bis in den Verriegelungsmechanismus fortsetzen kann. Bei Unterschreitung des Einriege- lungsdrucks des Verriegelungsmechanismus kann dies während eines Verstellvorgangs zu einer ungewollten Verriegelung oder Teilverriegelung der No- ckenwellenverstellvorrichtung und zu einem Funktionsausfall führen. Besonders begünstigt wird dieser Effekt durch niedrige im Druckmittelsystem herr- sehende Druckmitteltemperaturen bei großer Viskosität des Druckmittels und/oder durch ein großes Schluckvolumen der Nockenwellenverstellvorrich- tung, d.h. einen großen zur Verstellung erforderlichen auf den Verstellwinkel bezogenen Druckmittelvolumenstrom.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenverstellvor- richtung der vorbeschriebenen Art zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Da erfindungsgemäß der Durchgang des Druckmittels durch zumindest eine in der Duckmittelverbindung zwischen Druckraum, Verriegelungseinrichtung und Reguliereinrichtung angeordnete Absperreinrichtung in Richtung des Druckraums druckdicht sperrbar ist, kann die Ausbreitung eines im Druckraum auftre- tenden Unterdrucks über die Druckmittelverbindung in die Verriegelungseinrichtung und ein ungewolltes Einriegeln sicher verhindert werden.
Dabei können Druckraum und Verriegelungseinrichtung über jeweils eine separate Druckmittelversorgung mit zumindest einer Reguliereinrichtung in Druck- mittelverbindung stehen, wobei die Druckmittelverbindung zwischen Verriegelungseinrichtung und Reguliereinrichtung und/oder die Druckmittelverbindung zwischen Druckraum und Reguliereinrichtung durch zumindest eine Absperreinrichtung in Richtung des Druckraums sperrbar ist. Denkbar ist aber auch, dass die Druckmittelversorgung von Druckraum und Verriegelungseinrichtung über eine gemeinsame Druckmittelverbindung zwischen diesen und der Reguliereinrichtung erfolgt, wobei eine direkte Druckmit- telverbindung zwischen Druckraum und Verriegelungseinrichtung besteht, die über zumindest eine Absperreinrichtung in Richtung des Druckraums sperrbar ist.
Zur Druckmittelversorgung von Druckraum und Verriegelungseinrichtung kön- nen auch mehrere, diese und die Reguliereinrichtung verbindende separate Druckmittelleitungen vorgesehen sein, die jeweils über zumindest eine Absperreinrichtung in Richtung des Druckraums sperrbar sind.
Als Absperreinrichtung kommt jedes Sperrbauteil in Betracht, das bei einem im Druckraum auftretenden Unterdruck ein Strömen des Druckmittels in der Druckmittelverbindung in Richtung des Druckraums unterbindet. Beispielsweise kann ein schnell reagierendes Sperrventil in der Druckmittelverbindung angeordnet sein.
Ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zur Steuerung der Verriegelungseinrichtung eine separat zur Druckmittelversorgung des Druckraums ausgebildete Steuerverbindung zwischen Reguliereinrichtung und Verriegelungseinrichtung vorgesehen, lässt sich die Ausbreitung eines im Druckraum auftretenden Unterdrucks in die Verriegelungseinrichtung auf einfache Weise durch Anordnung zumindest einer Absperreinrichtung in der separaten Steuerverbindung vermeiden.
Hierdurch ist es möglich, den Durchgang des Druckmittels in Richtung des Druckraums unmittelbar in der separaten Steuerverbindung zu sperren. Bei einer Druckmittelbeaufschlagung kann in der Steuerverbindung lediglich Druckmittel in Richtung der Verriegelungseinrichtung strömen. Ein Rückströmen des Druckmittels aus der Steuerverbindung in den Druckraum über das Steuerventil wird durch die Absperreinrichtung sicher unterbunden. Die Ab- sperreinrichtung stellt auf diese Weise sicher, dass während eines Verstellvorgangs ein ungewolltes Einriegeln der Verriegelungseinrichtung verhindert wird.
Da die Absperreinrichtung in der separat zur Druckmittelversorgung des Druck- raums ausgebildeten Steuerverbindung angeordnet ist, wird eine Beeinträchtigung der Druckmittelbeaufschlagung des Druckraums und damit der Verstellgeschwindigkeit der Nockenverstellvorrichtung, insbesondere durch eine Drosselwirkung der Absperreinrichtung, vermieden.
Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Anordnung aus, wenn mehrere Druckräume, insbesondere solche mit jeweils mehreren separat ansteuerbaren Druckkammern, vorhanden sind, die über mehrere Druckmittelleitungen mit Druckmittel beaufschlagt werden. Durch eine in der separaten Steuerverbindung zwischen Verriegelungseinrichtung und Reguliereinrichtung angeordnete Absperreinrichtung ist der Durchgang des Druckmittels direkt in der Steuerverbindung in Richtung aller Druckräume bzw. Druckkammern gleichzeitig sperrbar.
Denkbar ist auch, dass zur Druckmittelversorgung der Verriegelungseinrich- tung mehrere, eine separate Steuerverbindung bildende Druckmittelleitungen vorgesehen sind, die jeweils durch zumindest eine Absperreinrichtung in Richtung des Druckraums sperrbar sind.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Absperreinrichtung als Rück- schlagventil ausgeführt ist. Hierdurch wird ein einfach aufgebauter Absperrmechanismus erreicht, der selbsttätig, ohne aufwendige Steuerung bei einem in der Druckmittelverbindung auftretenden Unterdruck ein Strömen des Druckmittels in Richtung des Druckraums unmittelbar unterbindet und eine Unterschreitung des Einriegelungsdrucks in der Verriegelungseinrichtung verhindert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Rückschlagventil in einer zur Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungseinrichtung ausgebildeten separaten Steuerzulaufverbindung zwischen Verriege- lungseinrichtung und Reguliereinrichtung angeordnet. Da das Rückschlagventil in Durchlassrichtung nur bei Überschreiten des Öffnungsdrucks, d.h. bei Überschreiten des zum Öffnen erforderlichen Differenzdrucks vor und hinter dem Rückschlagventil, den Durchgang des Druckmittels zulässt, kann bei einer Druckmittelbeaufschlagung das Druckmittel in der Steuerzulaufverbindung nur in Richtung der Verriegelungseinrichtung strömen. Ein Rückströmen des Druckmittels und ein ungewolltes Einriegeln durch Unterschreiten des Einriege- lungsdrucks in der Verriegelungseinrichtung wird sicher vermieden.
Ein einfach aufgebauter Druckmittelablauf aus der Verriegelungseinrichtung wird ermöglicht, wenn eine zur Steuerzulaufverbindung parallelgeschaltete die Verriegelungseinrichtung mit der Reguliereinrichtung verbindende Steuerablaufverbindung vorgesehen ist.
Denkbar ist auch, dass die Verriegelungseinrichtung aus mehreren Verriegelungseinheiten besteht, die über eine oder über mehrere Steuerzulaufleitungen mit Druckmittel beaufschlagbar ist, die jeweils durch zumindest eine Absperreinrichtung in Richtung des Druckraums sperrbar sind. Dabei können zum Druckmittelablauf aus den Verriegelungseinheiten eine oder mehrere zu den Steuerzulaufleitungen parallel geschaltete Steuerablaufleitungen vorgesehen sein.
Es ist vorteilhaft, wenn das Rückschlagventil einen geringen Öffnungsdruck aufweist. Dadurch werden einerseits bei geringem Differenzdruck und gerin- gern Strömungswiderstand kurze Reaktionszeiten bei geringer Durchflussmenge, beispielsweise zum Ausgleich einer in der Verriegelungseinrichtung vorhandenen Leckage, erreicht und andererseits in Sperrrichtung ein sicheres Sperren des Durchgangs bei geringer auf den Sperrkörper des Rückschlagventils wirkender Rückstellkraft gewährleistet. Außerdem werden bei geringem Druckmittelvordruck im Druckmittelsystem ein schnelles Öffnen des Rückschlagventils und ein verzögerungsfreies Ansprechen der Verriegelungseinrichtung ermöglicht. Zur Regulierung der Druckmittelversorgung der Verriegelungseinrichtung und des Druckraums bzw. der diesen bildenden Druckkammern ist eine als Steuerventil ausgebildete Reguliereinrichtung vorgesehen. Das Steuerventil weist zwei mit dem Druckraum bzw. den Druckkammern kommunizierende separate Arbeitsanschlüsse auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuerzulaufverbindung ventilseitig ausschließlich mit einem separat zu den Arbeitsanschlüssen ausgebildeten Steuerzulaufanschluss und die Steuerablaufverbindung ventilseitig ausschließlich mit einem separat zu den Arbeitsanschlüssen ausgebildeten Steuerablaufanschluss kommuniziert. Hierdurch sind die Verriegelungseinrich- tung und der Druckraum bzw. die Druckkammern unabhängig voneinander ansteuerbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 : eine perspektivische Darstellung der Nockenwellenverstellvorrich- tung,
Figur 2: eine perspektivische Darstellung einer Seitenabdeckung der Nocken- wellenverstellvorrichtung,
Figur 3: eine vereinfachte schematische Darstellung des Aufbaus des Druckmittelsystems der Nockenwellenverstellvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine hydraulische Nocken- wellenverstellvorrichtung 1 ohne Seitenabdeckung 11 von der motorabgewand- ten Seite 1 a her. Die Seitenabdeckung 11 ist in Figur 2 perspektivisch dargestellt. Die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 weist ein auf einem Abtriebsteil 3 verdrehbar zu diesem gelagertes Antriebsrad 2 auf. Das Antriebsrad 2 ist über eine Angriffsstelle 13, ein beispielhaft dargestelltes, drehfest mit dem Antriebs- rad 2 verbundenes Kettenrad antreibbar, an dessen Verzahnung eine von einer nicht dargestellten Kurbelwelle angetriebene Kette angreifen kann. Denkbar ist aber auch, dass das Antriebsrad 2 über einen Riemen- oder Rädertrieb angetrieben wird. Das Abtriebsteil 3 ist als Flügelrad ausgeführt und über eine zentrale Aufnahme 3a mit einer nicht dargestellten Nockenwelle drehfest, bei- spielsweise mittels einer Schrauben- oder Schweißverbindung, verbunden. Am Abtriebsteil 3 sind fünf symmetrisch über den Umfang verteilte, sich in radial äußere Richtung erstreckende Flügel 14 ausgebildet. Ausgehend vom Außenumfang 3b weist das Abtriebsteil 3 radiale Vertiefungen bildende, axial verlaufende Flügelnuten 3c auf, in denen die Flügel 14 mit dem Abtriebsteil 3 dreh- fest verbunden angeordnet sind. An der motorabgewandten Seite 1 a und an der motorzugewandten Seite 1 b der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 ist an jeder der Seitenflächen des Antriebsrads 2 jeweils eine Seitenabdeckung 11 , 12 angeordnet und drehfest über fünf Befestigungsschrauben 25 an diesem fixiert. Im Antriebsrad 2 sind in Umfangsrichtung fünf symmetrisch zueinander angeordnete Druckräume 4 vorgesehen. Die Druckräume 4 werden jeweils an zwei im Wesentlichen radial verlaufenden, einander gegenüberliegenden Begrenzungswänden 2a, 2b benachbarter Vorsprünge 2c des Antriebsrads 2 in Umfangsrichtung begrenzt. In radialer Richtung sind die Druckräume 4 jeweils nach radial außen durch eine Umfangswand 2d des Antriebsrads und nach radial innen durch den Außenumfang 3b des Abtriebsteils 3 begrenzt. In jeden der Druckräume 4 ragt einer der Flügel 14, wobei die Flügel 14 derart ausgebildet sind, dass sie sowohl an der Umfangswand 2d anliegen als auch an den Begrenzungswänden 2a, 2b der Vorsprünge 2c anlegbar sind. Jeder der Flügel 14 teilt den jeweiligen Druckraum 4 in zwei gegeneinander wirkende Druck- kammern 4a, 4b auf.
Das Antriebsrad 2 ist in einem definierten Winkelbereich verdrehbar zum Abtriebsteil 3 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Verdrehrichtung da- durch begrenzt, dass jeder Flügel 14 an einem an der Begrenzungswand 2a des Druckraums 4 ausgebildeten Spätanschlag 16 zum Anliegen kommt. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Verdrehrichtung dadurch begrenzt, dass jeder Flügel 14 an dem an der gegenüberliegenden Begrenzungswand 2b des Druckraums 4 ausgebildeten Frühanschlag 17 zum Anliegen kommt.
Durch Druckmittelbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 4a, 4b und Druckentlastung der anderen Gruppe von Druckkammern 4a, 4b kann die Winkelphasenlage des Antriebsrads 2 relativ zum Abtriebsteil 3 in Drehrichtung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 in Richtung früherer Steuerzeiten (Öff- nungs- und Schließzeitpunkte) der nicht dargestellten Gaswechselventile oder entgegen der Drehrichtung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 in Richtung späterer Steuerzeiten variiert werden. Durch Druckmittelbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 4a, 4b kann die Phasenlage von Antriebsrad 2 und Abtriebsteil 3 relativ zueinander konstant gehalten werden.
Zur Druckmittelzufuhr zu beziehungsweise Druckmittelabfuhr von den Druckkammern 4a, 4b ist ein Druckmittelsystem vorgesehen, welches eine Druckmittelpumpe 18, einen Tank 19, eine als hydraulisches Steuerventil ausgebildete Reguliereinrichtung 6 und Druckmittelverbindungen 7, 8, umfasst. Als hydraulisches Druckmittel wird üblicherweise das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet.
In bestimmten kritischen Betriebszuständen, beispielsweise während des Starts des Motors der Brennkraftmaschine oder während der Leerlaufphasen oder eines Motorstopps, kann die Druckmittelversorgung der Nockenwellenverstell- vorrichtung 1 nicht ausreichen, um die hydraulische Einspannung der Flügel 14 innerhalb der Druckräume zu gewährleisten. Um ein unkontrolliertes Schwingen des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 zu verhindern, ist eine Verrie- gelungseinrichtung 5 vorgesehen, über die das Abtriebsteil 3 und das Antriebsrad 2 mechanisch koppelbar sind. Die Verriegelungseinrichtung 5 weist fünf in einer Axialbohrung 3d im Abtriebsteil 3 axial verschiebbar angeordnete Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 und fünf zu diesen jeweils komplementär ausgebildete Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 auf, wobei letztere an der dem Abtriebsteil 3 zugewandten Innenseite 11 a der als Verriegelungsdeckel ausgeführten Seitenabdeckung 11 angeordnet sind. Dabei bilden die Ver- riegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 und die zugehörige Verriegelungskulis- sen KF, KS, KR1, KR2, KR3 jeweils eine Verriegelungseinheit. Befindet sich das Abtriebsteil 3 in einer definierten Winkelphasenlage relativ zum Antriebsrad 2, kann jeweils das Verriegelungselement F, S, R1 , R2, R3 in die diesem zugeordnete Verriegelungskulisse KF, Ks, KR1, KR2, KR3 eingreifen und eine mechanische Verbindung zwischen Antriebsrad 2 und Abtriebsteil 3 herstellen. Die Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 sind in Form von in Umfangsrich- tung verlaufenden Nuten ausgebildet. Jedes der Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 wird mittels eines Federelements axial mit einer Kraft in Richtung des Verriegelungsdeckels beaufschlagt. Gelangt das Abtriebsteil 3 relativ zum Antriebsrad 2 in eine Position, in der einer der Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 in axialer Richtung der zugehörigen Verriegelungskulisse KF, Ks, KR1, KR2, KR3 gegenübersteht, so wird dieser in die Verriegelungskulisse KF, Ks, KR1, KR2, KR3 gedrängt und von einem entriegelten in einen eingeriegelten Zustand überführt. Um die Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand zu überführen, ist vorgesehen, dass die jeweilige Verriegelungskulisse KF, Ks, KR1, KR2, KR3 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch wird das jeweilige Verriegelungselement F, S, R1 , R2, R3 entgegen der Kraft des Federelements in die Axialbohrung 3c zurückgedrängt und somit die Koppelung zwischen Antriebsrad 2 und Abtriebsteil 3 aufgehoben. Bei Druckmittelabfuhr aus den Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 und Unterschreiten des Einriegelungsdrucks können die Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 in die zugehörigen Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 wieder einriegeln, wenn diese sich axial gegenüberstehen.
Die Verriegelungselemente F, S und die zugehörigen Verriegelungskulissen KF, Ks sind derart ausgeführt, dass in einer definierten mittleren Winkelphasenlage (Verriegelungsposition) des Antriebsrads 2 relativ zum Abtriebsteil 3 zwischen dem Spätanschlag 16 und dem Frühanschlag 17 im eingeriegelten Zustand eine mechanisch drehfeste Verbindung herstellbar ist. Befindet sich das Abtriebsteil 3 relativ zum Antriebsrad 2 in der Verriegelungsposition, so liegt das Verriegelungselement F an einem in Umfangsrichtung in Richtung Früh durch die zugehörige Verriegelungskulisse KF ausgebildeten Anschlag 20 an, wodurch die Winkelphasenlage des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 auf einen Bereich zwischen einer maximalen Spätposition am Spätanschlag 16 und der Verriegelungsposition beschränkt ist und ein Verstellen über die Verriegelungsposition hinaus in Richtung früherer Steuerzeiten verhindert wird. Analog ist die Verriegelungskulisse Ks derart ausgelegt, dass bei eingeriegeltem Verriegelungselement S in der Verriegelungsposition an einem in Um- fangshchtung in Richtung Spät durch die zugehörige Verriegelungskulisse Ks ausgebildeten Anschlag 21 anliegt, wodurch die Winkelphasenlage des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 auf einen Bereich zwischen einer maximalen Frühposition am Frühanschlag 16 und der Verriegelungsposition beschränkt ist und ein Verstellen über die Verriegelungsposition hinaus in Rich- tung späterer Steuerzeiten verhindert wird.
Reicht wie im oben beschriebenen Betriebszustand die Druckmittelversorgung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 nicht aus, um die hydraulische Einspannung der Flügel 14 innerhalb der Druckräume 4 zu gewährleisten, wird durch den Einfluss der auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente die relative Winkelphasenlage zwischen Abtriebsteil 3 und Antriebsrad 2 in Richtung Spätanschlag 16 verstellt. Um in diesem Betriebszustand eine Verstellung der No- ckenwellenverstellvorrichtung 1 aus einer relativen Winkelphasenlage zwischen der maximalen Spätposition am Spätanschlag 16 und der Verriege- lungsposition in Richtung früherer Steuerzeiten zu ermöglichen, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel weitere Verriegelungselemente R1 , R2, R3 vorgesehen. Die Konturen der diesen zugeordneten Verriegelungskulissen KR1, KR2, KR3 am Verriegelungsdeckel weisen jeweils zwei gestufte Anschläge 22, 23, 24 in Richtung Spät auf. Diese können zur Verstellung der relativen Win- kelphasenlage entgegen den auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomenten in Richtung Früh zweifach genutzt werden. In Richtung Früh kann das Abtriebsteil 3 relativ zum Antriebsrad 2 so weit schwingen, bis sich das auf die Nockenwelle wirkende Wechseldrehmoment in Richtung Spät umkehrt. In Richtung Spät wird der Schwingwinkel des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 durch die nacheinander verriegelnden Verhegelungselemente R1 , R2, R3 an den jeweiligen Anschlägen 22, 23, 24 der zugehörigen Verriegelungskulissen KR1, KR2, KR3 in Richtung Spät begrenzt. Auf diese Weise kann die Winkelphasenlage entgegen den auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomenten ohne hydraulischen Antrieb in Richtung früherer Steuerzeiten verstellt werden. Beim Erreichen der Verriegelungsposition ist es möglich, Abtriebsteil 3 und Antriebsrad 2 durch die einriegelnde Verriegelungselemente F, S mechanisch drehfest zu koppeln.
Die Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 erfolgt über eine separat zur Druckmittelversorgung der Druckkammern 4a, 4b ausgebildete Druckmittelverbindung 9 zwischen dem Steuerventil und den Verriegelungskulissen KF, KS, KR1, KR2, KR3.
Figur 3 zeigt in einem hydraulischen Schaubild sehr schematisch und beispielhaft den Aufbau des Druckmittelsystems der Nockenwellenverstellvorrichtung 1. Dort ist ein Querschnitt durch einen der fünf Druckräume 4, die jeweils durch einen Flügel 14 in eine erste Druckkammer 4a und eine zweite Druckkammer 4b unterteilt sind, angedeutet. Die Druckmittelzufuhr und die Druckmittelabfuhr zu bzw. von der Gruppe der ersten Druckkammern 4a und der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b erfolgt jeweils über separate Druckmittelverbindungen 7, 8 zwischen diesen und der als Steuerventil ausgebildeten Reguliereinrichtung 6.
Zur Druckmittelversorgung der Verriegelungseinrichtung 5 ist eine zu den Druckmittelverbindungen 7, 8 separat ausgebildete Steuerverbindung 9 zwischen der Verriegelungseinrichtung 5 und dem Steuerventil vorgesehen. Die Druckmittelverbindung 9 besteht aus einer Steuerzulaufverbindung 9a und ei- ner separaten, zu dieser parallel geschalteten Steuerablaufverbindung 9b. Jede der Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 der Verriegelungseinrichtung 5 ist über die Steuerzulaufverbindung 9a und über die Steuerablaufverbindung 9b mit dem Steuerventil 6 verbunden. Über die Steuerzulaufverbindung 9a können die Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 mit Druckmittel beaufschlagt und über die Steuerablaufverbindung 9b kann Druckmittel von diesen abgeführt werden.
Dabei ist vorgesehen, dass das Steuerventil sowohl die Druckmittelströme zu und von den ersten und zweiten Druckkammern 4a, 4b als auch zu und von der Verriegelungseinrichtung 5 regelt. Vier Anschlüsse A, B, Stzu, Stab verbinden das Steuerventil mit den Druckkammern 4a, 4b und der Verriegelungseinrichtung 5. Ein erster Arbeitsanschluss A kommuniziert mit der Druckmittelverbin- düng 7, über die die Gruppe der ersten Druckkammern 4a mit Druckmittel versorgt wird. Der zweite Arbeitsanschluss B kommuniziert mit der Druckmittelverbindung 8, über die die Gruppe der zweiten Druckkammern 4b mit Druckmittel versorgt wird. Ein separat zu den Arbeitsanschlüssen A, B ausgebildeter Steu- erzulaufanschluss Stzu kommuniziert mit der separaten Steuerzulaufverbindung 9a, über die die Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 der Verrieglungs- einrichtung 5 mit Druckmittel beaufschlagt werden können. Ein weiterer Steu- erablaufanschluss Stab kommuniziert mit der separaten Steuerablaufverbindung 9b, über die Druckmittel aus den Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 zum Steuerventil 6 abgeführt werden kann. Ein Zulaufanschluss P für eine Druckmittelpumpe 18 stellt der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 permanent einen Druckmittelstrom zur Verfügung. Über einen Ablaufanschluss T kann das Druckmittel in einen Tank 19 abfließen. Die Anschlüsse P und T können mit dem Ölkreislauf des Motors der Brennkraftmaschine, beispielsweise mit der Zylinderkopfgalerie, verbunden werden, wobei dessen Öldruck von der Motor- drehzahl und der Öltemperatur abhängig ist. Der Anschluss T ermöglicht dann ein Zurückfließen des in der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 verdrängten Öls in den Ölkreislauf des Motors.
Das Steuerventil 6 besteht aus einer elektrischen Stelleinheit 6a und einem Hydraulikabschnitt 6b. Der Hydraulikabschnitt 6b weist ein Ventilgehäuse 6c und einen axial verschiebbaren Steuerkolben 6d auf. In Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung der elektrischen Stelleinheit 6a kann der Steuerkolben 6d im Ventilgehäuse 6c axial verschoben werden. Die in der Gegenrich- tung wirkende Federkraft einer Ventilfeder 6e ermöglicht eine Rückstellung des Steuerkolbens 6d. Durch axiales Verschieben des Steuerkolbens 6d können die Arbeitsanschlüsse A, B und der Steuerzulaufanschluss Stzu sowie der Steu- erablaufanschluss Stab wahlweise mit dem Zulaufanschluss P, dem Ablaufan- Schluss T oder keinem von beiden verbunden werden. In dem in Figur 7 schematisch angedeuteten Steuerkolben 6d sind für vier Schaltstellungen 6f, 6g, 6h, 6i die internen Verbindungen der Anschlüsse des Steuerventils symbolisch dargestellt.
Um die Steuerzeiten der nicht dargestellten Gaswechselventile in Richtung früherer Steuerzeiten zu verschieben, wird in der Voreilstellung 6f des Steuerventils 6 der erste Arbeitsanschluss A sowie der Steuerzulaufanschluss Stzu mit dem Zulaufanschluss P und der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Ablaufan- schluss T verbunden. Hierdurch wird die Gruppe der ersten Druckkammern 4a über Druckmittelverbindungen 7 mit Druckmittel beaufschlagt. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b über Druckmittelverbindungen 8 zum Steuerventil und wird über den Ablaufanschluss T in den Tank 19 ausgestoßen. Dadurch werden die Flügel 14 in Richtung des Frühanschlags 17 verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Abtriebs- teils 3 relativ zum Antriebsrad 2 in Richtung Früh erreicht wird. Analog wird eine Verstellung in Richtung späterer Steuerzeiten in der Nacheilstellung 6h erreicht. Hierbei wird der zweite Arbeitsanschluss B und der Steuerzulaufanschluss Stzu mit dem Zulaufanschluss P sowie der erste Arbeitsanschluss A mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Dabei werden durch Druckmittelbeauf- schlagung der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b über die Druckmittelverbindungen 8 und unter gleichzeitigem Ausstoß von Druckmittel aus der Gruppe der ersten Druckkammern 4a über die Druckmittelverbindungen 7 über den Ablaufanschluss T in den Tank 19 die Flügel 14 in Richtung des Spätanschlags 16 verschoben und eine rotative Bewegung des Abtriebsteils 3 relativ zum An- triebsrad 2 in Richtung Spät erreicht.
Um die Steuerzeiten konstant zu halten, wird die Druckmittelzufuhr zu sämtlichen Druckkammern 4a, 4b unterbunden, während der Steuerzulaufanschluss Stzu mit dem Zulaufanschluss P verbunden ist (Schaltstellung 6g). Dadurch werden die Flügel 14 innerhalb der jeweiligen Druckräume 4 hydraulisch eingespannt und eine rotative Bewegung des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 verhindert. Zur Verriegelung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 , bei- spielsweise während der Motorstart- oder Motorstoppphase, wird der Steuerab- laufanschluss Stab mit dem Ablaufanschluss T verbunden (Schaltstellung 6i), wodurch Druckmittel aus den Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 in den Tank 19 abfließen kann und die Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 in den eingeriegelten Zustand überführt werden.
In der Voreilstellung 6f sind die Steuerzulaufverbindung 9a der Verriegelungseinrichtung 5 und die Gruppe der ersten Druckkammern 4a über die Druckmittelverbindung 7 gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt. Dabei steht über den Steuerzulaufanschluss Stzu und über den Arbeitsanschluss A des Steuerventils die Steuerzulaufverbindung 9a mit der Gruppe der Druckkammern 4a in Druckmittelverbindung. Analog sind in der Nacheilstellung 6h die Steuerzulaufverbindung 9a und die Gruppe der Druckkammern 4b über die Druckmittelverbindung 8 gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt, wobei die Steuerzulaufverbindung 9a mit der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b über den Steuerab- laufanschluss Stzu und über den Arbeitsanschluss B des Steuerventils in Druckmittelverbindung steht.
In der Steuerzulaufverbindung 9a ist eine als Rückschlagventil ausgeführte Absperreinrichtung 10 angeordnet.
Da das Rückschlagventil in Durchlassrichtung bei einer Druckmittelbeaufschlagung den Durchgang des Druckmittels nur bei Überschreiten des Öffnungsdrucks, d.h. des zum Öffnen erforderlichen Differenzdrucks vor und hinter dem Rückschlagventil, zulässt, kann während eines Verstellvorgangs sowohl in der Voreilstellung 6f als auch in der Nacheilstellung 6h des Steuerventils in der Steuerverbindung 9a Druckmittel lediglich in Richtung der Verriegelungseinrichtung 5 strömen. Wird der zur Öffnung erforderliche Differenzdruck unterschritten, schließt das Rückschlagventil selbsttätig und sperrt unmittelbar in der Steuerzulaufverbindung 9a den Durchgang des Druckmittels in Richtung der Druckräume 4. Dadurch wird ein Rückströmen des Druckmittels aus der Steuerzulaufverbindung 9a in das Steuerventil sicher verhindert.
Auf diese Weise wird während eines Verstellvorgangs sowohl in der Voreilstel- lung 6f des Steuerventils als auch in der Nacheilstellung 6h des Steuerventils sichergestellt, dass der Druckmitteldruck in den Verriegelungskulissen KF, Ks, KR-I, KR2, KR3 permanent größer ist als der Einhegelungsdruck. Dadurch kann ein ungewolltes Einriegeln der Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 oder ein Verklemmen der Verriegelungselemente F, S, R1 , R2, R3 beim Überfahren der Verriegelungskulissen KF, Ks, KR1, KR2, KR3 während eines Verstellvorgangs vermieden.
Das Rückschlagventil ist mit einem durch geringe Federkraft einer Ventilfeder 10a in Sperrrichtung belasteten Sperrkörper 10b ausgeführt, der die Steuerzulaufverbindung 9a in Richtung des Steuerventils hermetisch abdichtet. In Durchlassrichtung weist das Rückschlagventil einen geringen Öffnungsdruck auf. Da zum Öffnen nur ein geringerer Differenzdruck vor und nach dem Rückschlagventil in der Steuerzulaufverbindung 9a erforderlich ist, kann bei gerin- ger Durchflussmenge und minimiertem Strömungswiderstand ein schneller Leckageausgleich in der Verriegelungseinrichtung 5 herbeigeführt werden.
Bezugszeichenliste
1 Nockenwellenverstellvorrichtung
1 a motorabgewandte Seite
1 b motorzugewandte Seite
2 Antriebsrad
2a Begrenzungswand
2b Begrenzungswand
2c Vorsprung
2d Umfangswand
3 Abtriebsteil
3a Aufnahme
3b Außenumfang
3c Flügelnut
3d Axialbohrung
4 Druckraum
4a erste Druckkammer
4b zweite Druckkammer
5 Verriegelungseinrichtung
6 Reguliereinrichtung
6a Stelleinheit
6b Hydraulikabschnitt
6c Ventilgehäuse
6d Steuerkolben
6e Ventilfeder
6f Voreilstellung
6g Schaltstellung
6h Nacheilstellung
6i Schaltstellung
7 Druckmittelverbindung
8 Druckmittelverbindung
9 Druckmittelverbindung
9a Steuerzulaufverbindung 9b Steuerablaufverbindung
10 Absperreinrichtung
10a Ventilfeder
10b Sperrkörper
11 Seitenabdeckung
11 a Innenseite
12 Seitenabdeckung
13 Angriffsstelle
14 Flügel
16 Spätanschlag
17 Frühanschlag
18 Druckmittelpumpe
19 Tank
20 Anschlag
21 Anschlag
22 Anschlag
23 Anschlag
24 Anschlag
25 Befestigungsschraube
F Verriegelungselement
S Verriegelungselement
R1 Verriegelungselement
R2 Verriegelungselement
R3 Verriegelungselement
KF Verriegelungskulisse
Ks Verriegelungskulisse
KRI Verriegelungskulisse
KR2 Verriegelungskulisse
KR3 Verriegelungskulisse
A Arbeitsanschluss
B Arbeitsanschluss stzu Steuerzulaufanschluss
Stab Steuerablaufanschluss P Zulaufanschluss T Ablaufanschluss

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) mit einem Antriebsrad (2) und einem relativ zu diesem verdrehbar angeordneten Abtriebsteil (3), wobei Antriebs- rad (2) und Abtriebsteil (3) über zumindest einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum (4) in Wirkverbindung stehen, sowie mit zumindest einer zur mechanischen Koppelung von Antriebsrad (2) und Abtriebsteil (3) mit Druckmittel betätigbaren Verriegelungseinrichtung (5), wobei Druckraum (4) und Verriegelungseinrichtung (5) zur Regulierung der Druckmittelzufuhr zu denselben und der Druckmittelabfuhr von denselben mit zumindest einer Reguliereinrichtung (6) in Druckmittelverbindung (7, 8, 9) stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang des Druckmittels durch zumindest eine in der Druckmittelverbindung (7, 8, 9) angeordnete Absperreinrichtung (10) in Richtung des Druckraums (4) druckdicht sperrbar ist.
2. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (10) in einer die Verriegelungseinrichtung (5) mit der Reguliereinrichtung (6) verbindenden, separat ausge- bildeten Steuerverbindung (9) angeordnet ist.
3. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (10) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
4. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil in einer zur Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungseinrichtung (5) ausgebildeten Steuerzulaufverbindung (9a) angeordnet ist.
5. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckmittelabfuhr aus der Verhege- lungseinrichtung (5) eine zur Steuerzulaufverbindung (9a) parallelgeschaltete Steuerablaufverbindung (9b) vorgesehen ist.
6. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil einen geringen Öffnungsdruck aufweist.
7. Nockenwellenverstellvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliereinrichtung (6) als Steuerven- til ausgeführt ist und zwei mit dem Druckraum (4) kommunizierende Arbeitsanschlüsse (A, B) aufweist, wobei die Steuerzulaufleitung (9a) ventil- seitig ausschließlich mit einem separat zu den Arbeitsanschlüssen (A, B) ausgebildeten Steuerzulaufanschluss (Stzu) und die Steuerablaufleitung (9b) ventilseitig ausschließlich mit einem separat zum Arbeitsanschluss (A, B) ausgebildeten Steuerablaufanschluss (Stab) kommuniziert.
PCT/EP2009/058622 2008-08-07 2009-07-07 Nockenwellenverstellvorrichtung für eine brennkraftmaschine WO2010015473A1 (de)

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