WO2014202069A1

WO2014202069A1 - Nockenwellenverstelleinrichtung

Info

Publication number: WO2014202069A1
Application number: PCT/DE2014/200228
Authority: WO
Inventors: Ali Bayrakdar
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2015-12-17
Also published as: DE102013211281B4; DE102013211281A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit - einem Flügelzellenversteller mit - einer Mittenverriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors (2) in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator (1), wobei - in den Flügeln jeweils eine zweiseitig wirkende Rückschlagventileinrichtung vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors (2) zu dem Stator (1) ein Überströmen des Druckmittels aus den Arbeitskammern (A, B) einer ersten Wirkrichtung mit einem größeren Volumen in die Arbeitskammern (A, B) einer zweiten zu der ersten Wirkrichtung entgegengesetzten Wirkrichtung mit einem kleineren Volumen ermöglichen und gleichzeitig ein Rückströmen verhindern.

Description

Nocktnwellenverstolleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstetleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffe von Anspruch 1.

Nockenwellenverstelleinrichtungen werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaechine und das Betriebeverhalten im Allgemeinen verbessert werden können.

Eine in der Praxis bewährte Ausführungeform der Nockenwellenverstelleinrich- tung weiet einen Flügelzellenversteller mit einem Stator und einem Rotor auf. welche einen Ringraum begrenzen, der durch Voreprünge und Flügel in mehrere Arbeitskammem unterteilt ist Die Arbeitekammern sind wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar, welches In einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammem an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammem an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird Die Arbertskammem, deren Volumen dabei vergrößert wird, weisen eine Wirkrichtung auf, welche der Wirkrichtung der Arbeitskammem, deren Volumen verkleinert wird, entgegengesetzt ist. Die Wirkrichtung bedeutet demnach, dass eine Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Gruppe von Arbeltskammern eine Verdrehung des Rotors entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zu dem Stator bewirkt. Die Steuerung des Druckmittetflusses und damit der Verstetlbewegung der Nockenwellenveretelleinrichtung erfolgt z.B mittels eines Zentrah entite mit einer komplexen Struktur von Durchflussöffnungen und Steuerkanten und einem in dem Zentralverrtil verschiebbaren Ventil - körper, welcher die Durchflussöffnungen in Abhängigkeit von seiner Stellung verschließt oder freigibt.

Ein Problem bei einer solchen Nockenwellenverstellemrichtung ist es, dass sie in emer Startphase noch nicht vollständig mit Druckmittel gefüllt ist oder sogar leer gelaufen sein kann, so dass der Rotor aufgrund der von der Nockenwelle ausgeübten Wechselmooiente unkontrollierte Bewegungen relativ zu dem Stator ausführen kann, welche zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer unerwünschten Gerauschentwicklung führen können Zur Vermeidung dieses Prob- lems ist es bekannt, zwischen dem Rotor und dem Stator eine Verriegelungs- einrichtung vorzusehen, welche den Rotor beim Abstellen der Brennkraftmaschine In einer für den Start günstigen Drehwinkelposrtion gegenüber dem Stator verriegelt In Ausnahmefällen, wie z.B beim Abwürgen der Brennkraftmaschine, ist es aber möglich, dass die Verriegelungseinrichtung den Rotor nicht bestimmungsgemäß verriegelt, und der Nockenwellenversteller in der sich anschließenden Startphase mit unverriegeltem Rotor betrieben werden muss Da manche Brennkraftmaschinen jedoch ein sehr schlechtes Startverhalten haben, wenn der Rotor nicht in der Mittenposition verriegelt ist, muss der Rotor dann in der Startphase selbsttätig in die Mitten Verriegelungsposition verdreht und ver- riegelt werden.

Eine solche selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator ist z.B aus der DE 10 2008 011915 A1 und aus der DE 10 2005 011 Θ16 A1 bekannt Beide dort beschriebenen Verriegelungseinrichtungen umfassen eine Mehrzahl von federbelasteten Verriegelungsstiften, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an dem Dichtdeckel oder dem Stator vorgesehene Verriegelungskultssen verriegeln und dabei vor dem Erreichen der Mittenvemegelungeposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mfttenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren Nach dem Warmlaufen der Brennkraftmaschine und/oder dem vollständigen Befüllen des Nockenwettenverstelters mit Druckmittel werden die Verriegelungsstifte druckmittelbetätigt aus den Verne- gelungskulissen verdrängt so dass der Rotor anschließend bestimmungsgemäß zur Verstellung der Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber dem Sta- tor verdreht werden kann.

Ein Nachteil dieser Lösung ist es. dass die Verriegelung des Rotors nur mit mehreren sukzessiv verriegelnden Verriegelungsstiften verwirklicht werden kann, was zu höheren Kosten führt. Femer setzt der Verrieglungsvorgang voraus, dass die Verriegelungspins funktionssicher nacheinander verriegeln Sofern einer der Verriegelungsstifte nicht verriegelt, kann der Verrieglungsvorgang unterbrochen werden, da der Rotor damit nicht in der Zwischenstellung einsei- tig verriegelt ist und wieder zurückdrehen kann

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nockenwellen veretelleinrichtung mit einer funktionssicheren und kostengünstigen Mittenverriegelung des Rotors zu schaffen

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in den Flügeln jeweils eine zweiseitig wirkende Rückschlagventilemrichtung vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors zu dem Stator ein Überströmen des Druckmittels aus den Arbertskammern einer ersten Wirkrich- tung mit einem größeren Volumen in die Arbeitskammern einer zweiten zu der ersten Wirkrlchtung entgegengesetzten Wirkrichtung mit einem kleineren Volumen ermöglicht und gleichzeitig ein Rückstromen verhindert

Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Rotor allein unter Ausnutzung der wirkenden Nockerrwellenwechselmomente aus den Anschlagstellungen in die Mittenverriegelungsposition verdreht werden, da die Rückschlagventiteinrich- tung bewusst nur ein Überströmen des Druckmittels aus den Arbeitskammern mit dem größeren Volumen in die Arbeitskammern mit dem kleineren Volumen ermöglicht Dadurch wird der Rotor wahrend der wirkenden Nockenwellen- wechselmomente ruckweise aus den Anschlagstellungen in Richtung der Mittenverriegelungsposition verdreht, bis er in der Mittenvernegelungsposition verriegelt Dabei werden die Nockenwellenwechselmomente bewusst nur in eine Richtung zur Verstellung des Rotors genutzt, da ein Rückströmen des Druckmittels durch die Ruckschlagventitelnrlchtung gleichzeitig verhindert ist

Dabei kann ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau der Nockenwellen- verstelleinrichtung dadurch verwirklicht werden, indem die Rückschlagventileinrichtung jeweils zwei den Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung zuge- ordnete Rückschlagventilöffnungen verschließt Die Rückschlagventilelnrich- tung ist praktisch zwischen den Rückschlagventilöffnungen der Arbertskam- mern angeordnet, 30 dass nur eine einzige Rückschlagventileinrichtung vorgesehen san rnuss, um ein Überströmen des Druckmittels in beide Richtungen zu ermöglichen, wobei das Überströmen des Druckmittels in Abhängigkeit von der Anschlagstellung des Rotors immer nur in eine Richtung möglich ist. Je nachdem aus welcher Richtung der Rotor in Richtung der Mrttenvernegelungspositi- on verdreht wird, wird dann eine der Rückschlagventilöffnungen freigegeben, wobei zur Öffnung und zum Verschließen der Rückschlagventilöffnungen nur eine Feder verwendet werden muss, welche sich beim öffnen einer der Rückschlagventilöffnungen gleichzeitig an der jeweils anderen Rückschlagventilöffnung abstutzt und diese dabei gleichzeitig verschließt.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in dem Rotor wenigstens eine gemeinsame Druckmitterverteilteitung vorgesehen ist. in welche das Druckmittel nach dem Durchströmen der Rückschlagventileinrichtung einströmt, und dass statorfeste Druckmittellertungen vorgesehen sind, über die die Druckmitterverteillertung in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Rotors zu dem Stator strömungstechnisch mit den Arbeitskammem der unterschiedlichen Wirknchtung verbind- bar ist. Die Druckmitterverteilteitung dient zum Weiterleiten des Druckmittete nach dem Überströmen der Rückschlagventileinrichtung, wobei die Weiterlei- tung dann über die statorfesten Druckmittelleitungen in die jeweils andere Arbeitskammer der anderen Wirkrichtung erfolgt. Die statorfesten Druckmrttellei- tungen sind dann so angeordnet, dass das Druckmittel in den jeweiligen An- Schlagstellungen des Rotors aus der Oruckmittetverteilleitung immer nur in die Arbeitskammem mit dem kleineren Volumen einströmen kann Dte Druckmittel- verteilleitung bildet zusammen mit den statorfesten Druckmittelteitungen, mit denen sie in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Rotors strömungstechnisch verbindbar ist. eine zusätzliche Steuerung des Druckmittelstroms in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Rotors

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Zuströmung des Druckmittels zu der gerneinsamen Druckmittelverteilleitung und/oder aus der gemeinsamen Druckmit- telverteilleitung heraus durch eine D ckmittelsteuereinrichtung steuerbar ist Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass die Strömung des Druckmittels aktiv gesteuert werden kan Dadurch kann die Strömung des Druckmittels über die Rückschlag ventileinrichtung während des Normalbetne- bes der Nockenwellenverstellelnrichtung unterbrochen werden, so dass die Nockenwellenverstelleinrichtung dann mit der gewünschten Genauigkeit betrieben werden kann, ohne dass das Druckmittel zwischen den Arbeitekammern überströmen kann.

Werter wird vorgeschlagen, dass die Oruckmrttelsteuereinrichtung durch einen verschiebbaren Verriegelungspin der Mittenverrtegelungseinricntung gebildet ist. Der Verriegelungspin dient zur Verriegelung des Rotors und ist federbelastet und verschiebbar geführt Die bereits zur Verriegelung vorgesehene Ver- schiebbarkeit des Verriegelungspins kann durch die vorgeschlagene Weiterbildung der Erfindung gleich zur Steuerung des Druckmittelstromes genutzt werden, indem an dem Verriegelungsstift entsprechende Nuten oder andersartige Druckmrttelkanäle zur Weiterlertung des Oruckmrttets vorgesehen sind, welche durch die Verschiebung des Verriegelungspins freigegeben oder verschlossen werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der Verriegelungspin eine Zuströmung des Druckmittels zu der Druckmittelverteilleitung in den Endanschlagstellungen sperrt und in einer Mittelstellung zwischen den Endanechlagstellungen freigibt Der Verriegelungspin wird in der Vemegelungsposition in eine erste Endanschlagstellung gedrangt, so dass in diesem Fall kein Überströmen des Druckmittels möglich ist. Femer wird der Verriegelungspin zur aktiven Verstellung des Rotors In eine zweite Endanschlagstellung gedrängt, in der ebenfalte kein Ü- berströmen des Druckmittels zwischen den Arbertekammern unterschiedlicher Wirkrichtung möglich ist Das Druckmittel kann lediglich dann zwischen den ArbeitBkammern unterschiedlicher Wirknchtung überströmen, wenn sich der Verriegelungspin in der Zwischenstellung befindet, was z B dann der Fall ist, wenn der Rotor nicht verriegelt ist, und der Vernegelungspin nicht extern durch ein Druckmittel beaufschlagt wird Dies ist z B dann der Fall, wenn die Brenn- kraftmaschine gestartet wird, und der Rotor gleichzeitig so weit gegenüber dem Stator verdreht ist, dass der Vernegelungspin nicht in die gegenüberliegende Verriegelungskulisse eingreift, also nicht verriegelt ist, und gleichzeitig nicht mit Druckmittel beaufschlagt wird.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die statorfesten Druckmittelleitungen in statorfesten Deckeln der Nockenwellen erstölleinrichtung angeordnet sind, welche die Arbeilskammern seitlich verschließen Die Deckel werden seitlich an dem Stator verschraubt und bilden die seitlichen Dichtflachen der Arbeitskammern. Durch die vorgeschlagene Lösung können die statorfesten Druckmittelleitungen z.B. durch Nuten in der Oberfläche der Deckel vorgesehen werden, welche von dem Rotor während der Drehbewegung überfahren werden, so dass die in dem Rotor vorgesehene Druckmrttelverteilleitung besonders einfach mit den statorfesten Druckmittelleitungen strömungstechnisch verbunden werden können. Dabei können mehrere Nuten in den Oberflächen der Dichtdeckel oder in der Oberflache eines Dichtdeckels vorgesehen sein, durch welche in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors wahlweise eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Dnjckmrttelverteillertung und den Arbeitskammern einer Wirkrichtung herstellbar ist Der Verlauf der Nuten in den Deckeln ist bevorzugt so ge- wählt, dass die Nuten nur für einen bestimmten Drehwmkel des Rotors eine Strömungsverbindung zu den Arbeitskammern herstellen

Weiter wird vorgeschlagen, dass die statorfesten Druckmittelleitungen jeweils in Umfangsrichtung verlaufende Endabschnitte mit daran angeordneten Steuer- kanten aufweisen, welche durch ihren Verlauf den Druckmittelstrom zwischen den Arbeitskammern A und B derart steuern, dass die Verriegelungsbewegung der Mittenverriegelungseinnchtung begünstigt wird Die Steuerkanten der End- abschnitte der statorfesten Druckmittellertungen können z.B so ausgerichtet und geformt sein, dass sie sich mit den Druckmittelverteilleitungen in dem Rotor während der Endphase der Drehbewegung des Rotors in Richtung der Mi ten- verriegelungspositlon gerade soweit überschneiden, dass der Druckmittelstrom zwischen den Arbeitskammern genau bis zum Erreichen der Mittenverriege- lungsposition oder bis kurz vor dem Erreichen der Mitten Verriegelungsposition ermöglicht wird, so dass die Bewegung des Rotors genau bis zum Verriegeln des Rotors noch ausreicht, ein Überschwingen des Rotors über die Mittenver- riegelungsposition hinaus aber verhindert wird. Alternativ können sich die Steuerkanten der statorfesten Druckmittellertungen auch derart verlaufen, dass die Druckmrttelverteilteitung des Rotors in einer Stellung des Rotors auch mit jeweils zwei mit Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung strömungstech- nisch verbundenen statorfesten Druckmrttellertungen strömungstechnisch verbunden sind. Dadurch kann der Rotor geringfügig über die Mrttenverriege- lungsposition hmwegdrehen und wird dann durch die Verbindung mit der jeweils anderen statorfesten Druckmtttelteitung in die entgegengesetzte Drehrichtung zurückgedreht, so dass der Rotor periodisch über die Mittenverriegelungs- posltion hin- und herbewegt wird, bis die Mittenverrtegeiungseinrichtung den Rotor gegenüber dem Stator verriegelt In beiden Fallen dient der über die Steuerkanten der stalorfesten Druckmittelleitungen in der Endphase vor dem oder zum Zeitpunkt des Erreichens der Mittenverriegelungsposition gesteuerte Druckmittelstrom dazu, die Verriegelungsbewegung bzw. das Auffinden der Mittenverriegelungsposition zu begünstigen

Eine besonders einfache konstruktive Ausführungsform der Erfindung lasst sich dadurch verwirklichen, indem die Flügel jeweils einen Hohlraum aufweisen, in dessen Wandungen wenigstens zwei Rückschlagventilöffnungen vorgesehen sind, welche stromungstechnisch eine Verbindung zwischen den Arbeitskammern und dem Hohlraum herstellen, und die Rückschlag ventileinrichtung wenigstens ein Rückschlagventilblech umfasst welches sich innenseitig an der Innenwandung des Hohlraumes federvorgespannt abstützt und die in den Hohl- räum mündenden Rückschlagventilöffnungen verschließt Das Federblech bildet damit sowohl die die Rückschlagventilöffnungen jeweils verschließende Verschlussflache, als auch die die Federkraft aufbringende Feder In körperlicher Einheit aus, wobei durch die Anordnung des Federbleches in dem Hohlraum und die Anordnung der Rückschlagventilöffnungen die Federkraft besonders einfach aufgebracht werden kann und das Federbtech besonders kostengünstig gehalten werden kann Ferner ergibt sich eine besonders kostengünstige Hersteilung und Montage der Rückschlagventileinrichtung In diesem Fall kann das Federblech besonders einfach ausgebildet und montiert werden, wenn die RückschlagventikJffnungen an gegenüberliegenden Wanden in den Hohlraum münden, und das Federblech U-förmig ausgebildet 5 Ist, und das Federblech die gegenüberliegenden Rückschlagventilöffnungen mit den gegenüberliegenden Schenkeln federvorgespannt verschließt Das Feder- btech stützt sieb dadurch selbst in dem Hohlraum ab und bedarf darüber hinaus keiner weiteren gesonderten Befestigung Insbesondere kann der Hohlraum so geformt sein, dass sich das Federblech darin formschlüssig, verdrehgesichert abstützt

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen 2U erkennen Fig. 1. ein Flügelzellenversteller für eine erfindungsgernäße Nockenwel- lenverstelleinrichtung in einer Schnrttrichtung senkrecht 2ur Drehachse;

Fig 2 und 3 der Flügelzellenversteller aus Fig 1 in verschiedenen Schnrttrich- tungen parallel zur Drehachse,

Fig 4: einen Entlüftungsdeckel und einen Verriegelungsdeckel mit den gestrichelt dargestellten ölk itkanalen; Fig. 5 einen Entlüftungsdeckel,

Fig. 6 einen Verriegelungsdeckel;

Fig 7 bis 9 den Flügelzellenversteller mit verschiedenen Rotorstellungen;

Fig. 10: den Flügelzellenversteller mit einem Verriegelungspin und einem

Schaltpin in verschiedenen Stellungen; und einen vergrößerten Ausschnitt eines Flügelzellenverstellers mit einem im Querschnitt schlüssellochförrmgen Rückschlagventil- blech In der Fig. 1 ist ein Flügelzeltenversteller für eine erfindungsgemäße Nocken- eltenverstelteinnchtung zu erkennen Der Flügelzellenversteller weist in bekannter Bauform einen von einer Kurbelwelle oder einer sonstigen Antriebswelle antreibbaren Stator 1 und einen gegenüber dem Stator 1 drehbar gelagerten Rotor 2 auf.

Der Stator 1 weist m der vorliegenden Ausführungsform vier radial nach Innen ragende Vorsprünge auf, welche einen Ringraum zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 2 in vier Druckräume unterteilen D»e Druckräume wiederum werden durch vier radial von dem Rotor 2 nach außen vorstehende Flügel in jeweils zwei Arbeitskammern A und B unterschiedlicher Wirkrichtung unterteilt Zur Verstellung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 wird in die Arbertskammem A oder B gleicher Wirkrichtung über ein Druckmittelleitsystem Druckmittel, wie z.B. Hydrauliköl, eingeleitet, wahrend das Druckmittel aus den Arbeitskammern A oder B der jeweils anderen Wirkrichtung in ein Druckmittelreservoir zurückge- führt wird. Durcti das Einleiten des Druckmittels in die Arbeitskammern A oder B der ersten Wirkrichtung und das Ableiten dee Druckmittels aus den Arbeits- kammem der jeweils anderen Wirkrichtung wird das Volumen der Arbeitskammern der ersten Wirkrichtung vergrößert und das Volumen der Arbeitskammern der jeweils anderen Wirkrichtung verkleinert, so dass der Rotor 2 entweder im oder entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dem Stator 1 verdreht wird

Der Stator 1 ist seitlich mit einem Entlüftungsdeckel 6 und einem Veniege- lungsdeckel 7 verschraubt, welche die Arbeitskammern A und B seitlich verschließen, wie in der Fig. 2 zu erkennen ist. und die statorfesten Deckel im Sinne der Erfindung bilden. In dem in der Fig. 5 dargestellten Entluftungsdeckel 6 sind mehrere teilkrelsbogenförmige Entlüftungsöffnungen 10 vorgesehen, welche jeweils so angeordnet sind, dass sie nach der Verschraubung des Entlüftungsdeckels 6 an dem Stator 1 zwischen den Vorsprüngen des Stators 1 lie- gen. In dem in der Fig. 6 gezeigten Verriegelungsdeckel 7 ist ferner eine Verriegelungsnut 11 in Form einer kreisförmigen Vertiefung vorgesehen, welche derart angeordnet ist, dass sie nach der Verschraubung des Verriegelungsdeckels 7 an dem Stator 1 mittig zwischen zwei Vorsprüngen des Stators 1 ange- ordnet ist. Außerdem sind in dem Entlüftungedeckel 6 und dem Verriegelungsdeckel 7 Jeweils vier bogenförmige Ölleitkanate-A Θ und Öllertkanöle-B 8 vorgesehen, welche die statorfesten Druckmittellertungen zur Werterteitung des Druckmittels in die Arbeitekammern A oder B wahrend der selbsttätigen Ver- drehbewegung des Rotors 2 in Richtung der MrKenverriegelungsposrtion bilden.

In dem Rotor 2 sind ferner ein Verriegelungspin 4 und drei Schartpins 5 vorgesehen, welche jeweils mittels einer Feder in Richtung des Verriegelungsdeckels 7 federbelastet sind. Der Verriegelungspin 4 ist derart an dem Rotor 2 angeordnet, dass er in einer Mtttenstellung des Rotors 2 mittig zwischen den Vor- Sprüngen genau über der Verriegelungsnut 11 des Vernegelungsdeckels 7 zu liegen kommt und in dieser Stellung aufgrund der wirkenden Federkraft in der Vemegelungsnut 1 1 verriegelt. Der Veniegelungspin 4 bildet hier die sogenannte ittenveniegelungseinrichtung welche den Rotor 2 in einer Startphaee, wie spater noch beschrieben wird, selbsttätig gegenüber dem Stator 1 in einer Mrt- tenvemegelungsposition verriegelt. Die ittenverriegelungsposition kann dabei in der geometrischen Mitte zwischen den Endanschlagstetlungen des Rotors 2 liegen, welche in der Winkelstellung dadurch definiert sind, dass der Rotor 2 mit den Flügeln an den linken oder rechten Anschlagserten der Vorsprünge anliegt. In den Flügeln des Rotors 2 ist jeweils ein Hohlraum 22 mit in den Wandungen vorgesehenen RückschlagvenMöffnungen 12 und 13 vorgesehen, welche durch ein sich innenseitig abstützendes Rückschlagventilblech 3 verschlossen sind Das Ruckschlagventilblech 3 ist U-förmig ausgebildet und stützt sich mit den gegenüberliegenden Schenkeln an der Innenwandung des Hohlraumes 22 ab_: so dass das Rückschlagventilblech 3 die Verschlussflachen der Rückschlagventilöffnungen 12 und 13 bildet und gleichzeitig die erforderiiche Federkraft aufbringt, welche zur Öffnung der Rückschlagventileinrichtung überwunden werden mues. Oer Verriegelungspin 4 und die Schaltpins 5 sind jeweils federbelastet und verschieblich in einer Führung des Rotors 2 geführt, und weisen radial außenaeitig eine umlaufende Nut 15 auf Die Führungen weisen in den, den Hohlräumen 22 der Flügel zugeordneten Wandungen jeweils eine Öffnung auf. durch die das Druckmittel aus den Hohlräumen 22 in die Nuten 15 der Schattpins 5 und des Vemegelungspins 4 einströmen können, sofern sich diese m einer entsprechenden, nachher noch erläuterten Stellung befinden. Ferner sind an den Radialinnenseiten der Führungen des Verriegelungspins 4 und der Schaltpins 5 jeweils eine Druckmittelverteillertung 1 vorgesehen, welche jeweils durch eine Öffnung in der Führung strömungstechnisch mit der Nut 15 des Verrtegelungs- pins 4 oder einer der Nuten 15 der Sc attpins 5 verbindbar sind, sofern sich diese in einer entsprechenden Stellung befinden.

Die Druckmittelverteilleitungen 19 sind derart an dem Rotor 2 positioniert, dass sie in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors 2 entweder mit den öllertkana- len-A Θ oder mit den Ölleitkanälen-B 8 str mungstechnisch verbunden sind Femer sind in dem Rotor 2 neben den in die Arbeitskammern A oder B mündenden Druckmittelleitungen weitere Druckmittelleitungen 14 vorgesehen, welche in die Vernegelungenut 11 und in den Schaltpms 5 zugeordnete Kammern münden, und durch welche die Schartpins 5 und der Vernegelungspin 4 durch eine entsprechende Druckmittelbeaufschlagung gegen die Federn verschoben werden können. Die Druckmittelteitung 14 sowie die zu den Arbeitskammern A und B führenden Druckmittelleitungen sind in bekannter Weise zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle über ein Zentralventil wahlweise mit Druckmittel beaufschlagbar.

In der Flg. 4 sind der Verriegelungsdeckel 7 und der Entlüftungsdeckel 6 in übereinander gelegter Anordnung mit gestrichelt dargestellten Ölleitkanalen-A Θ und den Ölleitkanalen-B 8, den Entlüftungsöffnungen 10 und der Verriegelungsnut 11 zu erkennen Die Öllertkanaie-A Θ und die Ölleitkanäle-B 8 sind bogenförmig mit einem radial inneren In Umfangsrichtung verlaufenden inneren Abschnitt und einem von dem radial inneren Abschnitt sich bogenförmig radial nach außen erstreckenden äußeren Abschnitt ausgebildet, wobei die radial inneren Abschnitte auf einem Radius verlaufen, welcher dem radialen Abstand der Druckmrttelverteilleitungen 1Θ zu der Drehachse entspricht, und die radial äußeren Abschnitte jeweils in die Arbeitskammern A oder B münden

In den Fig 7 bis Ftg 9 ist die Stellung des Rotors 2 in der Verriegelungsstellung und in den beiden Anschlagstellungen„Früh" und„Spät^" zu erkennen, In denen die Flügel jeweile an den linken oder rechten seitlichen Anschlagsflachen der Vorsprunge des Stators 1 anliegen.

In der in der Fi 7 dargestellten Stellung ist der Rotor 2 gegenüber dem Stator 1 verriegelt, indem der Verriegelungspin 4 in die Verriegelungsnut 1 1 eingrerft, wie auch in der oberen Darstellung der Fig 10 zu erkennen ist. Der Rotor 2 kann dadurch nicht gegenüber dem Stator 1 drehen, so dass die Nockenwelle eine feste unveränderliche Winkelstellung zu der Kurbelwelle bzw der Antriebswelle aufweist.

Für den Fall, dass der Rotor 2 in einer Startphase der Brennkraftmaschine nicht in der Mittenverriegelungsposition verriegelt ist und sich stattdessen in einer der in den Fig 8 und Fig. 9 gezeigten Anschlagstellungen befindet, ist der Verriegelungspin 4 nicht gegenüberliegend zu der Veniegelungsnut 1 1 angeordnet, so dass der Verriegelungspin 4 nicht in die Verriegelungsnut 11 eingrerft. wie in der mittleren Darstellung der Fig. 10 und in der Fig. 2 zu erkennen ist.

In den Anschlagstellungen des Rotors 2 sind die Druckmittelverteilleitung 19 entweder mit den radial inneren Abschnitten der Öllertkanäle-A Θ oder mit den radial inneren Abschnitten der Qlleitkanate-B 8 verbunden, so dass d« Rückschlagventileinrichtungen darüber in der Abströmung des Druckmittels strömungstechnisch jeweils mrt den Arbertskammem A oder B mit dem kleineren Volumen verbunden sind. Wirken in dieser Stellung des Rotors 2 Nockenwel- lenwechselmomente auf den Rotor 2. so führen diese dazu, dass das Druckmittel, wie in der Fig. 1 zu erkennen Ist, aus den Arbeitskammern A oder B mit dem größeren Volumen durch eine der Ruckschlagventilöffnungen 12 oder 13 in die Hohlräume 22 der Flügel einströmt. Da sich die Schartpins 5 und der Verriegelungspin 4 jeweils in einer Stellung befinden, in der die Offnungen der Führungen die Nuten der Schattpins 5 und des Verriegelungspins 4 überdecken, kann das Druckmittel weiter in die Nuten 15 der Schartpins 5 oder des Vernegelungspin 4 und von dort aus in die Druckmittetverteilleitungen 1Θ einströmen und von dort aus entweder über die Ölleitkanäte-A 9 oder die Ölteitkanate-B 8 in die Arbeitskammern A oder B mit dem kleineren Volumen weiterströmen Da die Druckmittetverteilteitungen 19 m der jeweiligen Stellung des Rotors 2 strömungstechnisch immer nur mit den Ölleltkanälen-A 9 oder den Olleitkanaien-B 8 verbunden sind, ist der Strömungsweg des Druckmittels vorgegeben, so dass das Druckmittel ausschließlich aus den Arbeitskammern A oder B mit dem größeren Volumen in dte Arbeitskammern A oder B mit dem kleineren Volumen über die Rückschlagventileinrichtungen strömt, bis die ArbeHskammern A und B ein in etwa gle»ch großes Volumen aufweisen, und der Verriegelungspin 4 gegenüberliegend zu der Vernegelungsnut 11 zu liegen kommt und darin verriegelt. Dabei strömt das Druckmittel unabhängig davon, ob sich der Rotor 2 in der Anschlagstellung .Früh" oder _»Spat" befindet, immer über die Hohlräume 22 der Flügel, über die Nuten 15 der Schaltpins 5 oder des Verriegelungspins 4 in die Druckmittelverteilleitung 19 ein, und strömt erst von dort aus in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors 2 entweder in d* Öllertkanaie-A 9 oder die öllert- kanäle-B 8 und dort aus weiter in die Arbeitskammern A oder B ein. Damit können die Strömungswege des Druckmittels aus den Hohlräumen 22 bis zu den Druckmittelverteilleitungen 19 und insbesondere die Druckmrttelverteillertungen 1 selbst als gemeinsame Druc mittelteitungen angesehen werden, durch welche das Druckmittel unabhängig von der Drehrichtung des Rotors 2 strömt Der weitere Strömungsweg des Druckmittels wird erst in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors 2 gesteuert, in dem die Druckmittelverteilleitungen 19 erst durch die Stellung des Rotors 2 entweder über die Ölleitkanäle-A 9 oder die Ölleitkanäle-B 8 mit den Arbeitskammern A oder B mit dem kleineren Volumen strömungstechnisch verbunden werden. Nach dem Erreichen der ittenverrie- gelungsposition kann die Brennkraftmaschine in der nachfolgenden Startphase mit verriegeltem Rotor 2 betrieben werden, so dass die Nockenwelle keine unkontrollierten Bewegungen zu der Antriebswelle ausführen kann. Die radial inneren Abschnitte der Ölleitkanäle-A Θ und der Öllertkanäte-B 8 sind derart geformt und angeordnet, dass sie im zusammengebauten Zustand des Stators 1 auf dem Radius der Drehbewegung der Öffnung der Druckmitterver- teilleitung 19 angeordnet sind und in Richtung der Mittenverriegelungsposition enden Dabei sind die Endabschnitte so geformt und bemessen, dass sie in einer Stellung des Rotors 2 beide mit der DrucKmittelverteillertung 19 strömungstechnisch verbunden sind, wie in der Fig. 7 zu erkennen ist. Der Abstand der Endabschnitte der Ölleitkanäle-A 8 und der Ölleitkanäle-B 9 ist demnach kleiner als der Durchmesser der Druckmittefverteilleitung 19, so dass die Druckmittelverteilleitung 19 »n der Mittenverriegelungsposition beide Endabschnitte überlappt und mit beiden Ölleltkanälen-A und -B 9 und 8 strömungstechnisch verbunden ist Dadurch wird die Drehbewegung des Rotors 2 aus den Anschlagstellungen bis über die Mittenverriegelungsposition hinaus unter- stützt und dann durch den aufgrund der geschaffenen Strömungsverbindung mit dem jeweils anderen Ölleitkanal-A 9 oder -B 8 umgekehrt, so dass der Rotor 2 periodisch über die Mittenverriegelungsposition hin- und herbewegt wird, bis der Verriegelungspin 4 in die Vemegelungsnut 1 eingreift und den Rotor 2 gegenüber dem Stator 1 verriegelt. D»e Endabechnitte der Ölleitkanäle-A 9 oder -B 8 können dazu auch V-förmig ausgebildet sein, so dass der Druckmittelstrom aufgrund des steigenden Strömungewiderstandes kontinuierlich verringert und der Rotor 2 vor dem Erreichen der Mittenverriegelungsposition abgebremst wird. Insgesamt kann der Verriegelungsvorgang des Rotors 2 durch eine entsprechende Formgebung und Anordnung der Endabschnitte der Ölleitkanäle-A 9 oder -B 8 mit einer entsprechenden Ausbildung von Steuerkanten unterstützt und/oder begünstigt werden, indem der Druckmittetetrom bewusst gesteuert wird.

Die Rückechlagventileinrichtungen im Sinne der Erfindung umfassen die Rückschlagventilbleche 3 in den Hohlräumen 22 der Flügel, die Schaltpins 5 oder den Vernegelungspin 4 einschließlich der Ruckschlagventilöffnungen 12 und 13 und der Öffnungen in den Führungen der Schaftpins 5 oder des Verriegelungspins 4 und die drehwinkelabhängige Weltertertung des Druckmittels über die Ölleitkanäle-A 9 und -B 8. Dabei öffnen die Ruckschlagventilbleche 3 bevorzugt Immer nur einseitig, da das Überströmen des Druckmittels Immer nur in eine Richtung möglich ist, und die Drehbewegung des Rotors 2 in die andere Richtung durch die jeweils fehlende Strömungsverbindung blockiert ist.

Für den Fall, dass die Nockenwelte anschließend bewusst gegenüber der Antriebswelle verstellt werden soll, werden die Schartpins 5 und der Verriege- lungspin 4 durch eine Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungsnut 1 1 und der den Schartpins 5 zugeordneten Druckkammern über die Druckmittelleitung 14 weiter entgegen den wirkenden Federkräften in die in der unteren Darstellung der Fig. 10 gezeigten Stellung verschoben, so dass die Öffnungen der Führungen nicht mehr die Nuten 15 der Schattpins 5 und des Verriegelungs- pins 4 überdecken. Dadurch wird die Strömungsverbindung aufgehoben, und das Druckmittel kann nicht mehr zwischen den Arbeitskammern A und B überströmen, so dass die Stellung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 allein durch die in den Arbeitskammem A und B herrschenden Drücke in dem Druckmittel gesteuert werden kann.

Die Schaftpins 5 und der Verriegelungspin 4 bilden eine Druckmittelsteuereinrichtung, welche in diesem Fall das Überströmen des Druckmittels zwischen den Arbeitskammern A und B steuert. In Verbindung mit dieser Druckmrt- telsteuereinrichtung bilden die Ölleitkanäle-A Θ und die Ölleitkanäle-B 8 zu- sammen mit der stellungsabhängigen Zuströmung des Druckmittels die Steuerung des Druckmittel&tromes, welche die selbsttätige Bewegung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 bis zum Erreichen der Mittenvernegelungsposrtion bewirkt Femer sind für die Betätigung der Schartpins 4 und des Verriegelungspins 5 die Enttüftungeöffnungen 10 in dem Entlüftungsdeckel 6 wichtig, da diese die erforderlichen Bewegungen der Schaltpins 5 und des Verriegelungspins 4 erst ermöglichen, indem die Luft oder möglicherweise eingetretenes Druckmitte! aus den Hohlräumen der Schattpins 5 und des Vernegelungspins 4, in dem die Federn angeordnet sind, nach außen entweichen kann

In der Fig. 11 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der das Rückschlagventilblech 3 im Querschnitt schlüeselloch- förmig mit einem Teilkreisabschnitt 17 und zwei sich von dem Teilkreisabschnitt 17 radial in Richtung des Verriegelungspins 4 erstreckenden und parallel zueinander ausgerichteten Schenkeln 16 geformt ist. Oer Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, dass der Scharnierabschnitt des Rückschlagven- tilbleches 3 hier durch den Teilkreisabschnitt 17 mit einem wesentlich größeren Durchmesser gebildet ist, so dass die wahrend der Federbewegung auftretende lokale Beanspruchung des Rückschlagventilbleches 3 wesentlich verringert und m der Folge die zu erwartende Lebensdauer des Rückschlagventilbleches 3 erhöht werden kann. Ferner wird das Ruckschlagventilblech 3 dadurch in Um- fangsrichtung erheblich besser gegen ein Verdrehen gesichert, da das Rückschlagventilblech 3 durch den Teilkreisabschnitt 1 und die davon abragenden Schenkel 16 ausschließlich in einer Winkelausnchtung in dem Hohlraum 22 des Flügels angeordnet werden kann Ferner kann der Hohlraum 22 dadurch besonders einfach hergestellt werden, indem radial von außen eine Bohrung 18 in den Flügel gebohrt wird, welche parallele Wände aufweist, an denen die Schenkel 16 dichtend anliegen Die kreisförmigen Erweiterungen 20 und 21 des Hohlraumes 22 zur Aufnahme des Teilkreisabschnittes 17 des Rückschlagven- tilbteches 3 und des Verriegelungspins 4 bzw bei den anderen Flügeln zur Aufnahme der Schaltpins 5 können dann durch die Bohrung 18 schneidende Querbohrungen hergestellt werden Bezugszeichenliet»

1 Stator

2 Rotor

3 Rückschlagventilblech

4 Verriegelungepin

5 Schattpin

6 Entlüftungsdeckel

7 Verriegelungsdeckel

8 Ölleitkanal B

9 Olleitkanal A

10 Entlüftungsöffnung

1 1 Vemegelungsnut

12 Rückschlagventilöffnung B

13 Rückschlagventilöffnung A

14 Oruc mittelleitung

15 Nut

16 Schenkel

17 Teilkreisabschnrtt

18 Bohrung

19 Druckmittelverteilleitung

20 Erweiterung

21 Erweiterung

22 Hohlraum

A Arbeitskammer

B Arbeitskammer

Claims

Patentansprüche Nockenwellenverstelleinrichtung mit -einem Flügelzellenversteller mit -einem mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Stator (1 ), und -einem in dem Stator (1) drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor (2), wobei -an dem Stator (1 ) eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden Vorsprüngen vorgesehen sind, welche einen Ringraum zwischen dem Stator

(1 ) und dem Rotor (2) in mehrere Druckräume unterteilen, wobei

-der Rotor (2) eine Rotornabe mit einer Mehrzahl von radial nach außen vorstehende Flügeln aufweist, welche die Druckräume in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- und abströmenden Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskammern (A,B) unterteilen, wobei

-die Arbeitskammern (A B) einer Wirkrichtung zur Verstellung des Rotors

(2) gegenüber dem Stator (1) wahlweise über ein Zentralventil mit Druckmittel beaufschlagbar sind, und

-einer Mittenverriegelungseinrichlung 2ur Verriegelung des Rotors (2) in einer Mrttenverriegelungspoeition gegenüber dem Stator (1).

dadurch gekennzeichnet dass,

-in den Flügeln jeweils eine zweiseitig wirkende Rückschlagventileinrich- tung vorgesehen ist. welche in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors (2) zu dem Stator (1) ein Überströmen des Druckmittels aus den Arbeits- kammem (A,8) einer ersten Wirkrichtung mit einem größeren Volumen in die Arbertskammern (A,B) einer zweiten zu der ersten Wirkrichtung entgegengesetzten Wirkrichtung mit einem kleineren Volumen ermöglichen und gleichzeitig ein Rückströmen verhindern.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

-die Ruckschlagventileinrichtung jeweils zwei den Arbertskammern (A,B) unterschiedlicher Wirkrichtung zugeordnete Rückschlagventilöffnungen (12.13) verschließt

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

-In dem Rotor (2) wenigstens eine Druckmrttelverteilleitung { 19) vorgesehen Ist. in welche das Druckmittel nach dem Durchströmen der Rück- sc lagventileinnchtung einströmt, und dass

-statorfeste Druckmittelleitungen vorgesehen sind, über die die Druckmittelverteilleitung (1Θ) in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Rotors (2) zu dem Stator (1) strömungstechnisch mrt den Arbertskammern (A.B) der unterschiedlichen Wirkrichtung verbindbar ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

-die Zuströmung des Druckmittels zu der Druckmrttelverteilleitung (19) und/oder aus der Druckmrttelverteilleitung (19) in die Arbertskammem (A,B) durch eine Druckmrttelsteuereinrichtung steuerbar ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

-die Druckmittelsteuereinrichtung durch einen verschiebbaren Verriege- lungspin (4) der Mittenveniegelungseinrichtung gebildet ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

-der Verriegelungspin (4) eine Zuströmung des Druckmittels zu der Druckmitterverteilleitung (19) In den Endanschlagstellungen sperrt und in einer Mittelstellung zwischen den Endanschlagstellungen freigibt

Nockenwellenverstelteinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6. dadurch gekennzeichnet dass

-die statorfesten Druckmrttelleitungen in statorfesten Deckeln der No- ckenwellenverstelleinrichtung angeordnet sind, welche die Arbeitskammern (A.ß) seitlich verschließen

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7. dadurch gekennzeichnet, dass

-die statorfesten Druckmittelleitungen jeweils in Umfangsrichtung verlaufende Endabschnitte mrt daran angeordneten Steuerkanten aufweisen, welche durch ihren Verlauf den Druckmcttetetrom zwischen den Arbeits- kammern A und B derart steuern, dass die Verhegelungsbewegung der Mrttenverriegelungseinrichtung begünstigt wird.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem def vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

-die Flügel jeweils einen Hohlraum (22) aufweisen, in dessen Wandungen wenigstens zwei Rückschlagventilöffnungen (12.13) vorgesehen sind, welche strömungstechnisch eine Verbindung zwischen den Ar- bertskammern (A.B) und dem Hohlraum herstellen, und

-die Rückschlagventileinrichtung wenigstens ein Rückschlagventilblech (3) umfasst. welches sich innenseitig an der Innenwandung des Hohlraumes (22) federvorgespannt abstützt und die in den Hohlraum (22) mündenden Rückschlagventilöffnungen (12.13) verschließt

Nockenweltenverstelleinrichtung nach Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet, dass

-die Rückschlagventilöffnungen (12.13) an gegenüberliegenden Wänden in den Hohlraum (22) münden und

-das Rückschlagventilbtech (3) U-förmig ausgebildet ist, und

-das Rückschlagventilblech (3) die gegenüberliegenden Rückschlagventilöffnungen (12.13) mit den gegenüberliegenden Schenkeln federvorgespannt ver chließt.