WO2012139800A1 - Nockenwellenversteller - Google Patents

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WO2012139800A1
WO2012139800A1 PCT/EP2012/053126 EP2012053126W WO2012139800A1 WO 2012139800 A1 WO2012139800 A1 WO 2012139800A1 EP 2012053126 W EP2012053126 W EP 2012053126W WO 2012139800 A1 WO2012139800 A1 WO 2012139800A1
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WO
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hydraulic fluid
working chamber
camshaft adjuster
check valve
camshaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/053126
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Heintzen
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—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
    • 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
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster.
  • Camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves in order to make the phase relation between crankshaft and camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position, variable. Adjusting the timing to the current load lowers fuel consumption and emissions.
  • camshaft adjuster are integrated into a drive train, via which a torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft.
  • This drive train can be realized for example as a belt, chain or gear drive.
  • the output element and the drive element form one or more pairs of mutually acting pressure chambers, which can be acted upon by oil pressure.
  • Drive element and output element are arranged coaxially. By filling and emptying individual pressure chambers, a relative movement between the drive element and output element is generated.
  • the rotationally acting spring between the drive element and the output element urges the drive element opposite the output element in an advantageous direction. This advantage direction can be the same or opposite to the direction of rotation.
  • Vane adjusters have a stator, a rotor and a drive wheel.
  • the rotor is usually non-rotatably connected to the camshaft.
  • the stator and the drive wheel are also rotatably connected to each other, wherein the rotor is rotatable and coaxial, located within the stator.
  • the rotor and the stator have radial vanes which stamp out oppositely acting working chambers, which can be acted upon by oil pressure and enable a relative movement between stator and rotor.
  • the vane cell adjusters have various sealing lids. The combination of stator, drive wheel and sealing cover is secured by several screw connections.
  • EP 1 400 661 A1 shows a camshaft adjusting system with an advance chamber and a delay chamber, which are connected to a system of supply lines.
  • the advance chamber and the delay chamber are connected to a control valve with a control piston.
  • a bypass is arranged, from which in turn branches off a control line which is connected to the control piston.
  • a check valve is arranged in the bypass.
  • the supply of pressure oil to these three supply lines is ensured by a pump line from the pressure medium pump.
  • the object of the invention is to provide a camshaft adjuster, which has an increased life and reliability.
  • this object is solved by the features of claim 1.
  • This ensures that at least acting in one direction of rotation portion of the camshaft alternating moments and the resulting pressure peak from the one working chamber into the other working chamber, on preferably shortest paths, dismantled or diverted.
  • the working chambers of a working chamber pair are connected by a second hydraulic fluid channel alone, directly and fluid-conducting, wherein the second hydraulic fluid channel has a second check valve.
  • directly and fluid-conducting means that the hydraulic fluid channels are formed only for this purpose and have no branching or communication with another hydraulic fluid channel, especially between the opening to a working chamber and the opening to the other working chamber.
  • a second hydraulic fluid channel with its own check valve ensures the flow of hydraulic fluid in the second flow direction, equal or opposite to the first flow direction.
  • the hydraulic fluid channels connect fluid-conducting preferably very directly and on a very short and, above all, only for a specific flow direction way the two opposing working chambers.
  • each pair of counteracting working chambers with these hydraulic fluid channels and the check valves is to be formed.
  • the output element and the drive element on a plurality of radially directed wings, which are formed at least with one of these hydraulic fluid channels and the corresponding check valve.
  • the wing is that portion of the component to be regarded, which rises clearly from the lateral surface of a hub in the radial direction and is intended for the separation of working chambers.
  • at least one wing of the drive element is equipped with the advantageously arranged hydraulic fluid channel and the check valve.
  • At least one wing of the output element is equipped with the advantageously arranged hydraulic fluid channel and the check valve.
  • These two hydraulic fluid channels preferably have the same radial distance to the axis of rotation of the camshaft adjuster, but may also have different distances to the axis of rotation.
  • the two hydraulic fluid channels are spaced apart from each other and oriented largely parallel to each other.
  • An axially consecutive arrangement of the hydraulic fluid channels is advantageous in the design of the camshaft adjuster in small radial installation spaces. Such camshaft adjusters are very small in diameter.
  • the hydraulic fluid channels in the radial direction that is perpendicular to the axis of rotation of the camshaft adjuster, formed sequentially.
  • the hydraulic fluid channels are preferably arranged largely parallel to each other and are spaced from each other.
  • the orientation of the extension direction of the hydraulic medium channels to the axis of rotation is understood to be at an angle to the axis of rotation.
  • the arrangement of the hydraulic fluid channels in the same axial plane, perpendicular to the axis of rotation of the camshaft adjuster, wherein in addition an axial offset can be formed.
  • a radially successive arrangement of the hydraulic fluid channels is advantageous in the design of the camshaft adjuster in small axial installation spaces. Such camshaft adjusters build very flat in the axial direction.
  • the hydraulic fluid channels are formed in the circumferential direction.
  • An aligned arrangement of the hydraulic fluid channels in the circumferential direction is advantageous because so the space for the camshaft adjuster is optimally used both in the axial and in the radial direction.
  • the check valves are dimensioned such that they open at typical for camshaft alternating torques, or relatively, ie in consideration of hydraulic inertia, slightly below this limit to fulfill their function at the right moment.
  • Non-return valve can with a simple closing element, such as a ball, a plate o. be educated.
  • the check valves should remain closed when closed, which through the use of spring means, such as compression springs, coil springs, leaf springs, or similar is realized.
  • the rapid response is advantageously increased by the formation of extremely direct and solely for this purpose specific, hydraulic fluid channels in the driven element or the drive element or in both.
  • the arrangement in the wings of the components optimizes the design of the camshaft adjuster with respect to existing space.
  • Fig. 2 shows a camshaft adjuster with a radially consecutive arrangement in the wing of the drive element
  • Fig. 3 shows a camshaft adjuster with a sequential arrangement in the circumferential direction in the wings of the output element and the drive element.
  • each hydraulic fluid channel 5 or 7 has a check valve 6 or 8.
  • the check valves 6 and 8 permit, due to the functional arrangement, in each case a hydraulic fluid flow F1 or F2 in a concrete direction from one working chamber A or B into the adjacent working chamber B or A, wherein the two check valves 6 and 8 are effective in the opposite direction.
  • the wing 4 of the driven element 3 is designed as a separate plug-in part. Now acts a camshaft alternating torque in the direction of rotation R1, so the pressure P1 increases in the working chamber A. Due to the contamination with air, the compression property of the hydraulic medium is increased.
  • the overpressure P1 is equal to, or greater than, the opening pressure of the check valve 8 in the hydraulic fluid channel 7. As a result, a hydraulic fluid flow F1 from the working chamber A to the working chamber B is permitted.
  • the rotational movement in the direction of rotation R1, or the amplitude of the camshaft alternating torque also causes in the working chamber B, a negative pressure P2 prevails. This favors the opening of this check valve 8 under the action of the critical camshaft alternating torque.
  • the pressure P2 in the working chamber B is increased by the reduction of the working chamber B and at the same time the pressure P1 in the working chamber A, by the enlargement of the working chamber A, lowered.
  • the pressure P2 in the working chamber B is sufficiently high to open the check valve 6, which acts in the opposite direction than the check valve 8 mentioned above, and allows a hydraulic fluid flow F2 from the working chamber B in the working chamber A through the hydraulic medium channel 5.
  • Fig. 2 shows a camshaft adjuster 1 with a radially successive arrangement in the wing 4 of the drive element 2.
  • the hydraulic fluid channels 5 and 7 are largely parallel and in the radial direction 9, each with different distances to the axis of rotation of the camshaft adjuster 1, spaced in the wing 4 of the drive element 2 arranged.
  • Each hydraulic fluid channel 5 or 7 has a check valve 6 or 8.
  • the check valves 6 and 8 allow, due to the functional arrangement, each a hydraulic fluid flow F1 or F2 in a certain direction from one working chamber A in the adjacent working chamber B, the two Check valves 6 and 8 are effective in the opposite direction.
  • the wing 4 of the drive element 2 is formed integrally with the drive element 2 itself.
  • the pressure P2 in the working chamber B is increased by the reduction of the working chamber B and at the same time the pressure P1 in the working chamber A, by the enlargement of the working chamber A, lowered.
  • the pressure P2 in the working chamber B is sufficiently high to open the check valve 6, which acts in the opposite direction as the check valve 8 mentioned above, and allows a hydraulic fluid flow F2 from the working chamber B into the working chamber A through the hydraulic fluid channel 5.
  • FIG. 3 shows a camshaft adjuster 1 with an arrangement of the hydraulic fluid channels 5 and 7 in the circumferential direction and the check valves 6 and 8 in the vanes 4 of the output element 3 and the drive element 2.
  • the hydraulic medium passages 5 and 7 preferably have a radial direction 9 the same distance to the axis of rotation of the camshaft lenverstellers 1 and largely aligned in the circumferential direction of the camshaft adjuster. 1
  • Each hydraulic fluid channel 5 and 7 has a check valve 6 and 8.
  • the check valves 6 and 8 allow, due to the functional arrangement, each a hydraulic fluid flow F1 or F2 in a certain direction from the one working chamber A or B in the adjacent working chamber A or B, wherein the two check valves 6 and 8 are effective in the same direction.
  • the wing 4 of the driven element 3 is designed as a separate plug-in part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Nockenwellenversteller (1), der einen direkten, fluidleitenden Hydraulikmittelkanal (A, B) zwischen zwei gegensätzlich wirkenden Arbeitskammern (AB) hat, wobei in dem Hydraulikmittelkanal (A, B) ein Rückschlagventil (6, 8) vorgesehen ist, dass bei Druckerhöhung in der einen Arbeitskammer (A, B), verursacht durch Nockenwellenwechselmomente, den überhöhten Druck (P1, P2) in die gegensätzlich wirkende Arbeitskammer (A, B) ableitet.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenversteller
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkender Druckkammern aus, welche mit Öldruck beaufschlagbar sind. Antriebselement und Abtriebselement sind hierbei koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen Antriebselement und Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebs- element gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.
Eine verbreitete Bauart ist der Flügelzellenversteller. Flügelzellenversteller wei- sen einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad auf. Der Rotor ist meist mit der Nockenwelle drehfest verbunden. Der Stator und das Antriebsrad werden ebenfalls untereinander drehfest verbunden, wobei sich der Rotor drehbar und koaxial, innerhalb des Stator befindet. Rotor und Stator weisen radiale Flügel auf, die untereinander gegensätzlich wirkende Arbeitskammern ausprägen, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativbewegung zwischen Stator und Rotor ermöglichen. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Verbund von Stator, Antriebsrad und Abdichtdeckel wird über mehrere Schraubenverbindungen gesichert. Die EP 1 400 661 A1 zeigt ein Nockenwellenverstellsystem mit einer Voreil- kammer und einer Verzögerungskammer, welche an ein System von Versorgungsleitungen angeschlossen sind. Die Voreilkammer und die Verzögerungskammer sind an ein Steuerventil mit einem Steuerkolben verbunden. Zwischen diesen Zuleitungen ist ein Bypass angeordnet, von welchem sich wiederum eine Steuerleitung abzweigt, die mit dem Steuerkolben verbunden ist. Zwischen der Steuerleitung und einer jeden Zuleitung ist im Bypass ein Rückschlagventil angeordnet. Die Versorgung mit Drucköl zu diesen drei Zuleitungen ist durch eine Pumpenleitung von der Druckmittelpumpe gewährleistet. Verschiebt man nun den Steuerkolben in seiner axialen Richtung, so dass die Pumpenleitung mit der Steuerleitung und einer der Zuleitungen zu einer der Kammern fluidleitend miteinander verbunden sind, dann wird die gewünschte Kammer mit Drucköl beaufschlagt und der Nockenwellenversteller verstellt in die gewünschte Position. Soll der Nockenwellenversteller eine bestimmte Position halten, dann wird der Steuerkolben in eine Position bewegt, die beide Zuleitungen zu den Kammern blockiert, jedoch die Steuerleitung mit der Pumpenleitung verbunden bleibt, um Leckage auszugleichen. Treten nun Druckspitzen in den befüllten Kammern durch Nockenwellenwechselmomente auf, dann erhöht sich der Druck in einer Zuleitung und wirkt gegen das Rückschlagventil und den Steuerkolben. Dies erwies sich als nachteilig hinsichtlich Verschleiß durch die auftretende Belastung. In diesem Augenblick des Überdrucks in der einen Kammer entsteht in der anderen Kammer ein Unterdruck, welcher dazu führen kann, dass sich das diesseitige Rückschlagventil öffnet und somit Drucköl von der Steuerleitung in diese Kammer gelangen kann. Die hydraulisch eingespannte Nockenwellenversteller ist nun nicht mehr korrekt positioniert. Kehrt sich das Nockenwellen- wechselmoment um, entsteht dieser Effekt analog in entgegengesetzter Richtung. Durch andauernden Nockenwellenwechselmomente werden die Bauteile trotz gewünschter hydraulisch eingespannter und vermeintlich„ruhender" Posi- tion des Nockenwellenverstellers belastet und verschleißen.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine erhöhte Lebensdauer und Zuverlässigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird erreicht, dass zumindest der in einer Drehrichtung wirkende Anteil der Nockenwellenwechselmomente und der daraus entstehenden Druckspitze von der einen Arbeitskammer in die andere Arbeitskammer, auf vorzugsweise kürzestem Wege, abgebaut bzw. umgeleitet wird. In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung werden die Arbeitskammern eines Arbeitskammerpaares durch einen zweiten Hydraulikmittelkanal alleinig, direkt und fluidleitend verbunden, wobei der zweite Hydraulikmittelkanal ein zweites Rückschlagventil aufweist. Alleinig, direkt und fluidleitend bedeutet, dass die Hydraulikmittelkanäle lediglich zu diesem Zweck ausgebildet sind und keine Verzweigung oder Kommunikation mit einem weiteren Hydraulikmittelkanal, vor allem zwischen der Öffnung zur einen Arbeitskammer und der Öffnung zur anderen Arbeitskammer, aufweisen. Hierdurch wird erreicht, dass die aus den Nockenwellenwechselmomente in beiden Drehrichtungen entstehenden Druckspitzen von der einen Arbeitskammer in die andere Arbeitskammer, auf vorzugsweise kürzestem Wege, abge- baut bzw. umgeleitet werden. Dadurch werden Schwingungen aus den No- ckenwellenwechselmomenten in der gehaltenen Position zwischen dem Abtriebselement mit dem Antriebselement vermieden und die Belastung der Bauteile sinkt. Die gehaltene Position kann durch eine hydraulische Einspannung erzeugt werden oder mechanisch durch den Einsatz eines Verriegelungsmechanismus. Die abgebauten Druckspitzen und die in der gehaltenen Position stark reduzierten Schwingungen wirken sich positiv auf die Lebensdauer des Verriegelungsmechanismus aus, da auch hierbei die Belastung sinkt.
Weiterhin wird vermieden, dass die schädlichen Druckspitzen Auswirkungen auf die Positionierung des Steuerkolbens im Steuerventil haben. Eine aufgeprägte Schwingung des Hydraulikmittels ausgehend von den Nockenwellenwechsel- momenten, welche darüber hinaus durch vorhandene Luft im Hydraulikmittel bestärkt wird, wirkt auf die Steuerkanten des Steuerkolbens und verursacht eine axiale Schwingbewegung des Steuerkolbens, welche auf die nach dem Stand der Technik bekannte Anordnung einer Rückstellfeder im Steuerventil wechselbelastend wirkt. Zur Beruhigung des hydraulischen Systems werden erfindungsgemäß die Druckspitzen in die, in dem kritischen Augenblick gegensätz- lieh wirkende, Arbeitkammer umgeleitet bzw. abgebaut, denn dort entsteht ein Unterdruck bzw. eine Mangelversorgung mit Hydraulikmittel. Damit dies im kritischen Fall kontrolliert geschieht, werden Rückschlagventile in die erste Flussrichtung, aus der einen Arbeitskammer in die gegensätzlich wirkende Arbeitskammer, des Hydraulikmittelkanals eingesetzt. Ein zweiter Hydraulikmittelkanal mit einem eigenen Rückschlagventil sorgt für den Hydraulikmittelfluss in der zweiten Flussrichtung, gleich- oder entgegengesetzt zur ersten Flussrichtung. Hierbei verbinden die Hydraulikmittelkanäle fluidleitend bevorzugt sehr direkt und auf einem äußerst kurzen und vor allem alleinig für eine konkrete Flussrichtung bestimmten Weg die beiden gegensätzlich wirkenden Arbeitskammern.
Für eine äußerst vorteilhafte Beruhigung des hydraulischen Systems ist jedes Paar von gegensätzlich wirkenden Arbeitskammern mit diesen Hydraulikmittelkanälen und den Rückschlagventilen auszubilden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen das Abtriebselement und das Antriebselement mehrere radial gerichtete Flügel auf, die zumindest mit einem dieser Hydraulikmittelkanäle und dem entsprechenden Rückschlagventil ausgebildet sind. Als Flügel ist derjenige Bereich des Bauelements anzusehen, welcher sich aus der Mantelfläche einer Nabe in radialer Richtung deutlich erhebt und zur Abtrennung von Arbeitskammern bestimmt ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Flügel des Antriebselementes mit dem vorteilhaft angeordneten Hydraulikmittelkanal und dem Rückschlagventil ausgestattet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Flügel des Abtriebselementes mit dem vorteilhaft angeordneten Hydraulikmittelkanal und dem Rückschlagventil ausgestattet.
In einer Ausbildung der Erfindung sind die Hydraulikmittelkanäle in axialer Richtung, entlang der Drehachse des Nockenwellenverstellers, aufeinanderfolgend ausgebildet, wobei die Erstreckungsrichtung der Hydraulikmittelkanäle selbst unter einem Winkel, vorzugsweise 90°, zur Drehachse steht. Diese beiden Hydraulikmittelkanäle haben bevorzugterweise denselben radialen Abstand zur Drehachse des Nockenwellenverstellers, können jedoch auch verschiedene Abstände zur Drehachse haben. Die beiden Hydraulikmittelkanäle sind zuein- ander beabstandet und weitestgehend parallel zueinander orientiert. Eine axial aufeinanderfolgende Anordnung der Hydraulikmittelkanäle ist vorteilhaft bei der Gestaltung des Nockenwellenversteller in geringen radialen Bauräumen. Solche Nockenwellenversteller bauen sehr gering im Durchmesser. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Hydraulikmittelkanäle in radialer Richtung, also senkrecht zur Drehachse des Nockenwellenverstellers, aufeinanderfolgend ausgebildet. Wieder werden die Hydraulikmittelkanäle bevorzugterweise weitestgehend parallel zueinander angeordnet und sind zueinander beabstandet. Die Orientierung der Erstreckungsrichtung der Hydraulikmit- telkanäle zur Drehachse versteht sich unter einem Winkel zur Drehachse. Vorteilhaft ist die Anordnung der Hydraulikmittelkanäle in derselben axialen Ebene, senkrecht zur Drehachse des Nockenwellenverstellers, wobei auch zusätzlich ein axialer Versatz ausgebildet sein kann. Eine radial aufeinanderfolgende Anordnung der Hydraulikmittelkanäle ist vorteilhaft bei der Gestaltung des Nockenwellenversteller in geringen axialen Bauräumen. Solche Nockenwellenversteller bauen sehr flach in axialer Richtung.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Hydraulikmittelkanäle in Umfangsrichtung ausgebildet.
Eine fluchtende Anordnung der Hydraulikmittelkanäle in Umfangsrichtung ist vorteilhaft, weil so der Bauraum für den Nockenwellenversteller sowohl in axialer als auch in radialer Richtung optimal genutzt wird.
In einer detaillierten Ausgestaltung der Erfindung sind die Rückschlagventile derart dimensioniert, dass diese bei für Nockenwellenwechselmomente typischen Drücken öffnen, bzw. verhältnismäßig, d.h. unter Beachtung von hydraulischer Trägheit, leicht unter dieser Grenze, um im rechten Augenblick ihre Funktion zu erfüllen. Rückschlagventil können mit einem einfachen Schließelement, wie einer Kugel, einer Platte o.ä. ausgebildet sein. Typischerweise sollen die Rückschlagventile im geschlossenen Zustand geschlossen bleiben, was durch den Einsatz von Federmitteln, wie Druckfedern, Spiralfedern, Blattfedern, o.ä. realisiert wird.
Durch die erfindungsgemäßen Rückschlagventile in den beiden Hydraulikmittel- kanälen werden die Druckspitzen im Hydraulikmittel der Arbeitskammern, welche durch die Nockenwellenwechselmomente erzeugt wurden, schnell, einfach und kostengünstig abgebaut bzw. dessen negative Eigenschaft des Überdrucks an einen Ort des entstehenden Unterdrucks, nämlich in der gegensätzlich wirkenden Arbeitskammer, vorteilhaft genutzt. Die schnelle Reaktion wird vorteil- haft gesteigert, durch die Ausbildung äußerst direkter und alleinig zu diesem Zweck bestimmter, Hydraulikmittelkanäle in dem Abtriebselement oder dem Antriebselement oder in beiden. Die Anordnung in den Flügeln der Bauelemente optimiert die Gestaltung des Nockenwellenverstellers hinsichtlich vorhandenem Bauraum.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Nockenwellenversteller mit einer radial aufeinanderfolgenden Anordnung in dem Flügel des Abtriebselementes,
Fig. 2 einen Nockenwellenversteller mit einer radial aufeinanderfolgenden Anordnung in dem Flügel des Antriebselementes und
Fig. 3 einen Nockenwellenversteller mit einer in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Anordnung in den Flügeln des Abtriebselementes und des Antriebselementes.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 mit einer radial aufeinanderfolgenden Anordnung in dem Flügel 4 des Abtriebselementes 3 . Die Hydraulikmittelkanäle 5 und 7 sind weitestgehend parallel und in radialer Richtung 9 beabstandet in dem Flügel 4 des Abtriebselementes 3 angeordnet. Der jeweilige Abstand in radialer Richtung 9 der Hydraulikmittelkanäle zur Drehachse des Nockenwellenverstellers 1 ist voneinander verschieden. Jeder Hydraulikmittelkanal 5 oder 7 besitzt ein Rückschlagventil 6 bzw. 8. Die Rückschlagventile 6 und 8 erlauben, aufgrund der funktionellen Anordnung, jeweils einen Hydrau- likmittelfluss F1 oder F2 in einer konkreten Richtung aus der einen Arbeitskammer A oder B in die benachbarte Arbeitskammer B oder A, wobei die beiden Rückschlagventile 6 und 8 in entgegengesetzter Richtung wirksam sind. Der Flügel 4 des Abtriebselementes 3 ist als separates Einsteckteil ausgebildet. Wirkt nun ein Nockenwellenwechselmoment in Drehrichtung R1 , so erhöht sich der Druck P1 in der Arbeitskammer A. Aufgrund der Kontamination mit Luft wird die Kompressionseigenschaft des Hydraulikmittels erhöht. Der Überdruck P1 ist gleich, bzw. größer, als der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 8 in dem Hydraulikmittelkanal 7. Dadurch wird ein Hydraulikmittelfluss F1 von der Ar- beitskammer A zur Arbeitskammer B zugelassen. Die Drehbewegung in Drehrichtung R1 , bzw. die Amplitude des Nockenwellenwechselmoments, bewirkt außerdem, dass in der Arbeitskammer B ein Unterdruck P2 herrscht. Dieser begünstigt die Öffnung dieses Rückschlagventils 8 unter der Einwirkung des kritischen Nockenwellenwechselmoments.
Tritt nun zeitlich versetzt ein Drehrichtungswechsel von R1 nach R2, aufgrund des Schwingungscharakters der Nockenwellenwechselmomente bzw. durch den Richtungswechsel der Amplitude, ein, so wird der Druck P2 in der Arbeitskammer B, durch die Verkleinerung der Arbeitskammer B, erhöht und zeitgleich der Druck P1 in der Arbeitskammer A, durch die Vergrößerung der Arbeits- kammer A, abgesenkt. Nun ist der Druck P2 in der Arbeitskammer B ausreichend hoch, um das Rückschlagventil 6, welches in der Gegenrichtung als das eingangs genannte Rückschlagventil 8 wirkt, öffnet und einen Hydraulikmittelfluss F2 aus der Arbeitskammer B in die Arbeitskammer A durch den Hydraulikmittelkanal 5 zulässt.
Fig. 2 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 mit einer radial aufeinanderfolgenden Anordnung in dem Flügel 4 des Antriebselementes 2. Die Hydraulikmittelkanäle 5 und 7 sind weitestgehend parallel und in radialer Richtung 9, mit jeweils unterschiedlichen Abständen zur Drehachse des Nockenwellenverstellers 1 , beabstandet in dem Flügel 4 des Antriebselementes 2 angeordnet. Jeder Hydraulikmittelkanal 5 oder 7 besitzt ein Rückschlagventil 6 bzw. 8. Die Rückschlagventile 6 bzw. 8 erlauben, aufgrund der funktionellen Anordnung, jeweils einen Hydraulikmittelfluss F1 oder F2 in einer bestimmten Richtung aus der einen Arbeitskammer A in die benachbarte Arbeitskammer B, wobei die beiden Rückschlagventile 6 bzw. 8 in entgegengesetzter Richtung wirksam sind. Der Flügel 4 des Antriebselementes 2 ist einteilig mit dem Antriebselement 2 selbst ausgebildet.
Wirkt nun ein Nockenwellenwechselmoment in Drehrichtung R1 , so erhöht sich der Druck P1 in der Arbeitskammer A. Aufgrund der Kontamination mit Luft wird die Kompressionseigenschaft des Hydraulikmittels erhöht. Der Überdruck P1 ist gleich, bzw. größer, als der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 8 in dem Hydraulikmittelkanal 7. Dadurch wird ein Hydraulikmittelfluss F1 von der Arbeitskammer A zur Arbeitskammer B zugelassen. Die Drehbewegung in Dreh- richtung R1 , bzw. die Amplitude des Nockenwellenwechselmoments, bewirkt außerdem, dass in der Arbeitskammer B ein Unterdruck P2 herrscht. Dieser begünstigt die Öffnung dieses Rückschlagventils 8 unter der Einwirkung des kritischen Nockenwellenwechselmoments.
Tritt nun zeitlich versetzt ein Drehrichtungswechsel von R1 nach R2, aufgrund des Schwingungscharakters der Nockenwellenwechselmomente bzw. durch den Richtungswechsel der Amplitude, ein, so wird der Druck P2 in der Arbeitskammer B, durch die Verkleinerung der Arbeitskammer B, erhöht und zeitgleich der Druck P1 in der Arbeitskammer A, durch die Vergrößerung der Arbeitskammer A, abgesenkt. Nun ist der Druck P2 in der Arbeitskammer B ausrei- chend hoch, um das Rückschlagventil 6, welches in der Gegenrichtung als das eingangs genannte Rückschlagventil 8 wirkt, öffnet und einen Hydraulikmittelfluss F2 aus der Arbeitskammer B in die Arbeitskammer A durch den Hydraulikmittelkanal 5 zulässt.
Fig. 3 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 mit einer in Umfangsrichtung auf- einanderfolgenden Anordnung der Hydraulikmittelkanäle 5 und 7 und der Rückschlagventile 6 und 8 jeweils in den Flügeln 4 des Abtriebselementes 3 und des Antriebselementes 2. Die Hydraulikmittelkanäle 5 und 7 besitzen in radialer Richtung 9 vorzugsweise den gleichen Abstand zur Drehachse des Nockenwel- lenverstellers 1 und fluchten weitestgehend in Umfangsrichtung des Nocken- wellenverstellers 1 . Jeder Hydraulikmittelkanal 5 bzw. 7 besitzt ein Rückschlagventil 6 bzw. 8. Die Rückschlagventile 6 bzw. 8 erlauben, aufgrund der funktionellen Anordnung, jeweils einen Hydraulikmittelfluss F1 oder F2 in einer be- stimmten Richtung aus der einen Arbeitskammer A oder B in die benachbarte Arbeitskammer A oder B, wobei die beiden Rückschlagventile 6 und 8 in gleicher Richtung wirksam sind. Der Flügel 4 des Abtriebselementes 3 ist als separates Einsteckteil ausgebildet.
Wirkt nun ein Nockenwellenwechselmoment in Drehrichtung R1 , so erhöht sich der Druck P1 in der Arbeitskammer A. Aufgrund der Kontamination mit Luft wird die Kompressionseigenschaft des Hydraulikmittels erhöht. Der Überdruck P1 ist gleich, bzw. größer, als der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 6 in dem Hydraulikmittelkanal 5. Dadurch wird ein Hydraulikmittelfluss F1 von der Arbeitskammer B zur Arbeitskammer A zugelassen. Die Drehbewegung in Dreh- richtung R1 , bzw. die Amplitude des Nockenwellenwechselmoments, bewirkt außerdem, dass in der Arbeitskammer A ein Unterdruck P2 herrscht. Dieser begünstigt die Öffnung des Rückschlagventil 6 unter Einwirkung des kritischen Nockenwellenwechselmoments.
Tritt nun zeitlich versetzt ein Drehrichtungswechsel von R1 nach R2, aufgrund des Schwingungscharakters der Nockenwellenwechselmomente bzw. durch den Richtungswechsel der Amplitude, ein, so wird der Druck P2 in der Arbeitskammer A, durch die Verkleinerung der Arbeitskammer A, erhöht und zeitgleich der Druck P1 in der Arbeitskammer B, durch die Vergrößerung der Arbeitskammer B, abgesenkt. Nun ist der Druck P2 in der Arbeitskammer A ausrei- chend hoch, um das Rückschlagventil 8, welches in der gleichen Richtung als das eingangs genannte Rückschlagventil 6 wirkt, öffnet und einen Hydraulikmittelfluss F2 aus der Arbeitskammer A in die Arbeitskammer B durch den Hydraulikmittelkanal 7 zulässt. Liste der Bezugszahlen
1 ) Nockenwellenversteller
2) Antriebselement
3) Abtriebselement
4) Flügel
5) Hydraulikmittelkanal
6) Rückschlagventil
7) Hydraulikmittelkanal
8) Rückschlagventil
9) radiale Richtung
F1 Hydraulikmittelfluss
F2 Hydraulikmittelfluss
R1 Drehrichtung
R2 Drehrichtung
P1 Druck
P2 Druck
A Arbeitskammer
B Arbeitskammer
AB Arbeitskammerpaar

Claims

Patentansprüche
Nockenwellenversteller (1 ) mit einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (3), wobei sowohl das Antriebselement (2) als auch das Abtriebselement (3) radial gerichtete Flügel (4) aufweisen, die Arbeitskammerpaare (AB) ausbilden, die mit Hydraulikmittel druckbeaufschlag- bar sind, so dass bei Druckbeaufschlagung einer Arbeitskammer (A, B) eines Arbeitskammerpaares (AB) eine Relativverdrehung zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (3) stattfindet dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammern (A, B) eines Arbeitskammerpaares (AB) durch einen ersten Hydraulikmittelkanal (5) alleinig, direkt und fluidleitend verbunden sind, wobei der erste Hydraulikmittelkanal (5) ein erstes Rückschlagventil (6) aufweist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Hydraulikmittelkanal (7) die Arbeitskammern (A, B) eines Arbeitskammerpaares (AB) alleinig, direkt und fluidleitend verbindet, welcher ein zweites Rückschlagventil (8) aufweist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass einer der Flügel (4) einen der Hydraulikmittelkanäle (5, 7) mit dem entsprechenden Rückschlagventil (6, 8) aufweist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das der Flügel (4) des Antriebselements (2) einen der Hydraulikmittelkanäle (5, 7) mit dem entsprechenden Rückschlagventil (6, 8) aufweist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das der Flügel (4) des Abtriebselements (3) einen der Hydraulikmittelkanäle (5, 7) mit dem entsprechenden Rückschlagventil (6, 8) aufweist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das der Flügel (4) des Abtriebselements (3) den ersten Hydraulikmittelkanal (5) mit dem ersten Rückschlagventil (7) aufweist und der Flügel (4) des Antriebselements (2) den zweiten Hydraulikmittelkanal (6) mit dem zweiten Rückschlagventil (8) aufweist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das die beiden Hydraulikmittelkanäle (5, 7) axial aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das die beiden Hydraulikmittelkanäle (5, 7) radial aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das die beiden Hydraulikmittelkanäle (5, 7) in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
10. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (6, 8) bei einem Druck öffnet, welcher gleich dem durch das Nockenwellenwechselmoment entstehende Druck in der Arbeitskammer (A, B) ist.
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