WO2015144140A1

WO2015144140A1 - Nockenwellenverstelleinrichtung

Info

Publication number: WO2015144140A1
Application number: PCT/DE2015/200000
Authority: WO
Inventors: Torsten Zschieschang
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-10-01
Also published as: DE102014205569B4; DE102014205569A1; CN106133282B; US20170096915A1; CN106133282A; US10316704B2

Abstract

Es betrifft einen Flügelzellenversteller mit - einer Mittenverriegelungseinrichtung (26) zur Verriegelung des Rotors (17) in einer Mittenverriegelungsposition, wobei - die Mittenverriegelungseinrichtung (26) wenigstens zwei in einer statorfesten Verriegelungskulisse (19) verriegelbare, federbelastete Verriegelungsstifte aufweist, welche bei einer Verdrehung des Rotors (17) aus Richtung einer Anschlagstellung "Früh" oder "Spät" in die Mittenverriegelungsposition aus unterschiedlichen Richtungen in der Verriegelungskulisse (19) verriegeln, wobei - ein Verriegelungsstift (2, 5) mit dem jeweiligen Aufnahmeraum (43, 44) eine Ventileinrichtung (36, 37) bildet, wobei - in einer ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung (36, 37) zumindest eine erste Druckmittelleitung (1, 3) strömungstechnisch frei mit einer zweiten Druckmittelleitung (14, 33) verbunden ist, und - in einer zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung (36, 37) die erste Druckmittelleitung (1, 3) über ein Rückschlagventil (9, 10) strömungstechnisch mit der zweiten Druckmittelleitung (14, 33) verbunden ist, wobei - das Rückschlagventil (9, 10) außerhalb des Verriegelungsstiftes (2, 5) im Rotor (17) vorgesehen ist.

Description

Nockenwellenverstelleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Nockenwellenverstelleinrichtungen werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine und das

Betriebsverhalten im Allgemeinen verbessert werden können.

Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform der Nockenwellenverstelleinrichtung weist einen Flügelzellenversteller mit einem Stator und einem Rotor auf, welche einen Ringraum begrenzen, der durch Vorsprünge und Flügel in mehrere Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Druckmittel

beaufschlagbar, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Arbeitskammern, deren Volumen dabei vergrößert wird, weisen eine Wirkrichtung auf, welche der Wirkrichtung der Arbeitskammern, deren Volumen verkleinert wird, entgegengesetzt ist. Die Wirkrichtung bedeutet demnach, dass eine Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Gruppe von Arbeitskammern eine Verdrehung des Rotors entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zu dem Stator bewirkt. Die Steuerung des Druckmittelflusses und damit der Verstellbewegung der

Nockenwellenverstelleinrichtung erfolgt z.B. mittels eines Zentralventils mit einer komplexen Struktur von Durchflussöffnungen und Steuerkanten und einem in dem Zentralventil verschiebbaren Ventilkörper, welcher die Durchflussöffnungen in Abhängigkeit von seiner Stellung verschließt oder freigibt.

Ein Problem bei solchen Nockenwellenverstelleinrichtungen ist es, dass sie in einer Startphase noch nicht vollständig mit Druckmittel gefüllt sind oder sogar leer gelaufen sein können, so dass der Rotor aufgrund der von der Nockenwelle ausgeübten Wechselmomente unkontrollierte Bewegungen relativ zu dem Stator ausführen kann, welche zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen können. Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, zwischen dem Rotor und dem Stator eine Verriegelungseinrichtung vorzusehen, welche den Rotor beim Abstellen der Brennkraftmaschine in einer für den Start günstigen Drehwinkelposition 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 Mittenverriegelungsposition verdreht und verriegelt werden.

Eine solche selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator ist z.B. aus der DE 10 2008 01 1 915 A1 und aus der DE 10 2005 01 1 916 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

Verriegelungskulissen verriegeln und dabei vor dem Erreichen der

Mittenverriegelungsposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren. Nach dem Warmlaufen der

Brennkraftmaschine und/oder dem vollständigen Befüllen des

Nockenwellenverstellers mit Druckmittel werden die Verriegelungsstifte

druckmittelbetätigt aus den Verriegelungskulissen verdrängt, so dass der Rotor anschließend bestimmungsgemäß zur Verstellung der Drehwinkellage der

Nockenwelle gegenüber dem Stator 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. Ferner 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 einseitig verriegelt ist und wieder zurückdrehen kann. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenwellenversteller mit einer funktionssicheren und kostengünstigen Mittenverriegelung des Rotors zu schaffen.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das

Rückschlagventil außerhalb des Verriegelungsstiftes im Rotor vorgesehen ist. Durch das Rückschlagventil kann das Druckmittel in die sich vergrößernde Arbeitskammer einströmen, ohne dass es gleichzeitig bei einem in die entgegensetzte Richtung gerichteten, auf die Nockenwelle einwirkenden Moment wieder aus dieser herausgedrängt werden kann. Das Rückschlagventil bildet dadurch praktisch eine Art Freilauf, welcher das einwirkende Wechselmoment dazu nutzt, den Rotor selbsttätig pulsierend aus der Richtung der Anschlagstellung in Richtung der

Mittenverriegelungsposition zu verdrehen. Dabei ist es besonders wichtig, dass die übrigen Arbeitskammern während des Zuströmens des Druckmittels kurzgeschlossen sind, damit das darin befindliche Druckmittel zwischen den anderen Arbeitskammern überströmen kann und die Drehbewegung nicht behindert. Das Rückschlagventil ist dabei vorzugsweise in einer Rotornabe des Rotors und außerhalb des

Verriegelungsstiftes angeordnet. Der Vorteil einer solchen Anordnung des

Rückschlagventils liegt darin, dass das Rückschlagventil nicht in dem

Verriegelungsstift integriert werden muss, was aufgrund des beengten Bauraums konstruktiv schwer umsetzbar ist. Ferner kann durch die Positionierung des

Rückschlagventils in der Rotornabe in räumlicher Nähe des Verriegelungsstiftes erreicht werden, dass die Durchströmung des Rückschlagventils mit Druckmittel in Abhängigkeit der Stellung des Verriegelungsstiftes auch bei einer einfachen Führung der Druckmittelleitungen erfolgen kann.

Weiter wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei Ventileinrichtungen vorgesehen sind. Durch die zwei Ventileinrichtungen können zwei Rückschlagventile in

Abhängigkeit der jeweils zugeordneten Ventileinrichtung bei Bedarf zwischen zwei entgegengesetzt wirkende Arbeitskammern geschaltet werden. Aus dem Stand der Technik bekannte Mittenverriegelungseinrichtungen weisen üblicherweise einen ersten und einen zweiten Verriegelungsstift auf. In Abhängigkeit davon, ob die Nockenwellenverstelleinrichtung aus der Richtung„Früh" oder„Spät" in die

Mittenverriegelungsposition bewegt wird, ist jeweils nur ein Verriegelungsstift in einer ersten Schaltstellung, da der andere Verriegelungsstift durch die Verriegelungskulisse in einer zweiten Schaltstellung gehalten wird. Die Ventileinrichtung wird vorzugsweise durch die Verriegelungsstifte und einen den Verriegelungsstift führenden

Aufnahmeraum gebildet. Alternativ kann die Stellung des Verriegelungsstifts genutzt werden, um eine separate Ventileinrichtung zu steuern, die nicht durch den

Verriegelungsstift und den Aufnahmeraum gebildet ist. Durch die zwei

Ventileinrichtungen kann somit in Abhängigkeit der Stellung der Verriegelungsstifte - und damit in Abhängigkeit der Drehrichtung - ein erstes oder ein zweites

Rückschlagventil mit zwei entgegengesetzt wirkenden Arbeitskammern

strömungstechnisch verbunden werden. Es wird weiter bevorzugt, dass sich die angrenzende erste Druckmittelleitung in eine Druckmittelleitung mit Rückschlagventil und in eine frei durchströmbare zweite Druckmittelleitung aufteilt. Durch diese Anordnung der Druckmittelleitung kann das Rückschlagventil in der Rotornabe angeordnet sein und muss nicht in dem

Verriegelungsstift untergebracht werden. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass über die Stellung des Verriegelungsstiftes eine strömungstechnische Verbindung einer ersten Druckmittelleitung über eine frei durch ström bare vierte Druckmittelleitung oder über eine dritte Druckmittelleitung mit Rückschlagventil mit einer zweiten Druckmittelleitung herstellbar ist. Hierzu wird vorzugsweise ein 3/2 Wegeventil verwendet. In einer ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung ist die erste Druckmittelleitung mit der zweiten Druckmittelleitung über die dritte Druckmittelleitung mit Rückschlagventil

strömungstechnisch verbunden, während in einer zweiten Schaltstellung der

Ventileinrichtung die erste Druckmittelleitung mit der zweiten Druckmittelleitung strömungstechnisch über die frei durchströmbare vierte Druckmittelleitung verbunden ist. Unter einer frei durchströmbaren Druckmittelleitung wird in diesem Kontext eine Druckmittelleitung verstanden, die in beide Durchflussrichtungen ungehindert oder im Wesentlichen ungehindert mit Druckmittel durchströmt werden kann; eine

Druckmittelleitung mit Rückschlagventil ist demnach nicht frei durchströmbar.

Es wird weiter vorgeschlagen, dass an mindestens zwei der Ventileinrichtungen eine Druckmittelleitung mit Rückschlagventil vorgesehen ist. Indem zumindest zwei

Rückschlagventile strömungstechnisch mit jeweils einer Ventileinrichtung verbunden sind, ist es möglich, jeweils für die Bewegung von der Stellung„Früh" und„Spät" in die Mittenverriegelungsposition ein anderes Rückschlagventil strömungstechnisch zwischen zwei Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung zu schalten. Dabei ist die Wirkrichtung eines ersten Rückschlagventils so eingestellt, dass die strömungstechnische Verbindung zweier entgegengesetzt wirkender Arbeitskammern nur bei einer Bewegung aus der Stellung„Spät" in die Mittenverriegelungsposition ermöglicht wird. Bei einem zweiten Rückschlagventil ist die Wirkrichtung so eingestellt, dass die strömungstechnische Verbindung zweier entgegengesetzt wirkender Arbeitskammern nur bei einer Bewegung von der Stellung„Früh" in die Mittenverriegelungsposition ermöglicht wird.

Ferner wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Arbeitskammern, deren Volumen sich bei einer Verdrehung des Rotors aus Richtung einer der

Anschlagstellungen„Früh" oder„Spät" in Richtung Mittenverriegelungsposition verkleinert, strömungstechnisch mit einer weiteren Arbeitskammer der

entgegengesetzten Wirkrichtung kurzgeschlossen ist, sofern sich zumindest eine Ventileinrichtung in der zweiten Schaltstellung befindet. Es wird damit vermieden, dass die Bewegung der Nockenwellenverstelleinrichtung bei einer Bewegung in die Mittenverriegelungsposition blockiert wird.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn ein Zurückströmen des Druckmittels aus wenigstens einer der weiteren Arbeitskammern durch das Rückschlagventil verhindert wird. Durch die zwei Ventileinrichtungen kann die strömungstechnische Verbindung zweier entgegengesetzt wirkender Arbeitskammern über ein Rückschlagventil so eingestellt werden, dass der Rotor durch die wirkenden Wechselmomente (Camschaft Torque Actuated) in der Startphase in eine Richtung gegenüber dem Stator drehen kann, während die Drehbewegung in die jeweils andere Richtung durch das

Rückschlagventil jeweils gesperrt ist. Das Rückschlagventil bildet dadurch praktisch eine Art Freilauf, welcher das einwirkende Wechselmoment dazu nutzt, den Rotor selbsttätig pulsierend aus der Richtung der Anschlagstellung in Richtung der

Mittenverriegelungsposition zu verdrehen. Dabei ist es besonders wichtig, dass die übrigen Arbeitskammern während des Zuströmens des Druckmittels kurzgeschlossen sind, damit das darin befindliche Druckmittel zwischen den anderen Arbeitskammern überströmen kann und die Drehbewegung nicht behindert.

Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens eine Arbeitskammer, deren Volumen sich bei der kontrollierten Verstellung von Stator gegenüber Rotor vergrößert, durch die

Ventileinrichtung strömungstechnisch mit der Druckmittelpumpe P

strömungstechnisch verbunden ist. Es wird so sichergestellt, dass eine kontrollierte Einstellung des Relativwinkels zwischen Stator und Rotor einstellbar ist. Hierzu wird die Druckmittelpumpe mit mindestens einer Arbeitskammer einer Wirkrichtung verbunden, deren Volumen sich bei der Verstellbewegung vergrößert. Durch die strömungstechnische Verbindung der Druckmittelpumpe mit der Arbeitskammer über die Ventileinrichtung wird sichergestellt, dass, sobald die Druckmittelleitung drucklos geschaltet ist, die Verbindung mit der Arbeitskammer über das Rückschlagventil erfolgt. Es wird damit erreicht, dass beim Abschalten der Brennkraftmaschine der Restdruck in der Druckmittelleitung genutzt werden kann, um den

Nockenwellenversteller bereits in Richtung Mittenverriegelungsposition zu bewegen.

Es ist weiter vorteilhaft, wenn wenigstens eine Arbeitskammer, deren Volumen sich bei der kontrollierten Verstellung von Stator gegenüber Rotor verkleinert,

strömungstechnisch mit dem Druckmittel reservoir T verbunden ist. Durch die strömungstechnische Verbindung der Arbeitskammer, deren Volumen sich bei einer Verstell beweg ung verkleinert, mit dem Druckmittelreservoir kann das überschüssige Druckmittel abfließen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei sind in den Figuren im Einzelnen zu erkennen:

Fig.1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines

Druckmittelkreislaufes in der Stellung während einer Verstellbewegung des Rotors aus der Richtung„Spät" in die Mittenverriegelungsposition;

Fig.2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines

Druckmittelkreislaufes in der Stellung während einer Verstellbewegung des Rotors aus der Richtung„Früh" in die Mittenverriegelungsposition;

Fig.3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines

Druckmittelkreislaufes während der Verstellbewegung im Normalbetrieb. In den Fig. 1 bis Fig. 3 ist eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem bekannten Grundaufbau mit einem schematisch dargestellten Flügelzellenversteller als

Grundbauteil zu erkennen, welcher einen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle antreibbaren Stator 16 und einen drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle verbindbaren Rotor 17 mit mehreren sich davon radial auswärts erstreckenden Flügeln 1 1 und 12 umfasst. In der oberen Darstellung ist der

Flügelzellenversteller in der Abwicklung zu erkennen, während links unten

schematisch ein Ausschnitt des Rotors 17 mit einer Mittenverriegelungseinrichtung 26 und rechts unten schematisch eine Schalteinrichtung in Form eines Mehrwege- Schaltventils 7 zur Steuerung des Druckmittelstromes zu erkennen ist. Das

Mehrwege-Schaltventil 7 weist einen A-, B- und C-Port auf, an den die

Druckmittelleitungen 18, 27 und 28 strömungstechnisch angeschlossen sind. Ferner ist das Mehrwege-Schaltventil 7 strömungstechnisch mit einem Druckmittelreservoir T und einer Druckmittelpumpe P verbunden, welche das Druckmittel bei einer

Ansteuerung der Nockenwellenverstelleinrichtung aus dem Druckmittel reservoir T in einem Druckmittelkreislauf nach dem Zurückführen wieder zufördert.

Ferner ist ein Druckmittelkreislauf mit einer Vielzahl von Druckmittelleitungen 1 , 3, 4, 6, 8, 13, 14, 15, 18, 27, 28, 29, 31 , 32, 33, 34, 38, 39, 40, 41 und 42 zu erkennen, welche über das Mehrwege-Schaltventil 7 wahlweise mit der Druckmittelpumpe P oder dem Druckmittelreservoir T strömungstechnisch verbindbar sind.

Der Stator 16 weist eine Mehrzahl von Statorstegen auf, welche einen Ringraum zwischen dem Stator 16 und dem Rotor 17 in Druckräume 24 und 25 unterteilen. Die Druckräume 24 und 25 wiederum sind durch die Flügel 11 und 12 des Rotors 17 in Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 unterteilt, in welche die Druckmittelleitungen 1 , 3, 4 und 6 münden. Die Mittenverriegelungseinrichtung 26 umfasst zwei

Verriegelungsstifte 2 und 5, welche zur Verriegelung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 in einer statorfesten Verriegelungskulisse 19 verriegeln. Die

Verriegelungskulisse 19 kann z.B. in einem mit dem Stator 16 verschraubten

Dichtdeckel angeordnet sein.

Grundsätzlich wird der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle im

Normalbetrieb z.B. in Richtung„Spät" dadurch verstellt, indem die Arbeitskammern 21 und 23 mit Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch ihr Volumen vergrößern, während gleichzeitig das Druckmittel aus den Arbeitskammern 20 und 22 verdrängt und deren Volumen verringert wird (siehe Fig. 3). Die Anschlagstellung„Früh" ist in den Darstellungen mit einem F gekennzeichnet, und die Anschlagstellung„Spät" ist mit einem S gekennzeichnet. Die Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23, deren Volumen bei dieser Verstellbewegung jeweils gruppenweise vergrößert wird, werden im Sinne der Erfindung als Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 einer Wirkrichtung bezeichnet, während die Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23, deren Volumen gleichzeitig verkleinert wird, als Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 der entgegengesetzten Wirkrichtung bezeichnet werden. Die Volumenänderung der Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 führt dann dazu, dass der Rotor 17 mit den Flügeln 1 1 und 12 gegenüber dem Stator 16 verdreht wird. In der oberen Abwicklungsdarstellung des Stators 16 wird das Volumen der Arbeitskammern 21 und 23 durch eine

Druckmittelbeaufschlagung über den B-Port des Mehrwege-Schaltventils 7 vergrößert, während das Volumen der Arbeitskammern 20 und 22 gleichzeitig durch

Zurückströmen des Druckmittels über den A-Port des Mehrwege-Schaltventils 7 verkleinert wird. Diese Volumenänderung führt zu einer Verdrehung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16, was in der abgewickelten Darstellung der Fig. 3 zu einer Verschiebung der Flügel 1 1 und 12 in Pfeilrichtung nach links führt. Ferner ist ein Ventilfunktionspin 35 vorgesehen, welcher ebenfalls linear verschieblich und federbelastet ist. Der Ventilfunktionspin 35 ist in Richtung der Eingriffsstellung in die Verriegelungskulisse 19 federbelastet und derart mit dem Rotor 17 angeordnet, dass er die Drehbewegung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 nicht behindert. Der Ventilfunktionspin 35 wird praktisch nur mitbewegt. Damit die Verstellung des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 möglich ist, wird die

Mittenverriegelungseinrichtung 26 zuerst gelöst, indem die Verriegelungskulisse 19 über die Druckmittelleitung 18 von dem C-Port des Mehrwege-Schaltventils 7 über die Druckmittelpumpe P mit Druckmittel beaufschlagt wird. Durch die

Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungskulisse 19 werden die

Verriegelungsstifte 2 und 5 sowie der Ventilfunktionspin 35 aus der

Verriegelungskulisse 19 herausgedrängt, so dass der Rotor 17 anschließend gegenüber dem Stator 16 frei drehen kann. Soweit entspricht die

Nockenwellenverstelleinrichtung dem Stand der Technik. In den Figuren 1 bis 3 ist zu erkennen, dass gemäß der erfindungsgemäßen Lösung in einer Rotornabe 30 des Rotors 17 in räumlicher Nähe zu den Verriegelungsstiften 2 und 5 jeweils ein Rückschlagventil 9 und 10 angeordnet ist. Der Verriegelungsstift 2 ist über die zweite Druckmittelleitung 14 mit der Druckmittelleitung 27 verbunden. Ferner ist die erste Druckmittelleitung 1 über die dritte und vierte Druckmittelleitung 8 und 13 mit einem Aufnahmeraum 43 des Verriegelungsstifts 2 verbunden. Die dritte und vierte Druckmittelleitung 8 und 13 sind strömungstechnisch parallel geschaltet. Die dritte bzw. vierte Druckmittelleitung 8 bzw. 13 ist in Abhängigkeit der

Schaltstellung einer ersten Ventileinrichtung 36 mit der zweiten Druckmittelleitung 14 strömungstechnisch verbunden. Die erste Ventileinrichtung 36 wird damit durch den Aufnahmeraum 43 und den darin geführten Verriegelungsstift 2 gebildet. Die erste Ventileinrichtung 36 verbindet in einer ersten Schaltstellung die dritte

Druckmittelleitung 8 strömungstechnisch über die Druckmittelleitung 38 mit der zweiten Druckmittelleitung 14 (siehe Fig. 1). In einer zweiten Schaltstellung der ersten Ventileinrichtung 36 wird die strömungstechnische Verbindung zwischen der vierten Druckmittelleitung 13 und der zweiten Druckmittelleitung 14 über die

Druckmittelleitung 39 hergestellt (siehe Fig. 2). Das Rückschlagventil 9 ist dabei in der dritten Druckmittelleitung 8 angeordnet, wobei die Wirkrichtung des Rückschlagventils 9 so ist, dass eine Durchströmung mit Druckmittel in Richtung der Arbeitskammer 20 ermöglicht wird. Analog gilt dies für eine zweite Ventileinrichtung 37, die durch einen in einem Aufnahmeraum 44 gelagerten Ventilstift 5 gebildet wird, wobei der

Aufnahmeraum mit der zweiten, dritten und vierten Druckmittelleitung 33, 31 und 32 strömungstechnisch verbunden ist. Die zweite Ventileinrichtung 37 verbindet in einer ersten Schaltstellung die dritte Druckmittelleitung 31 strömungstechnisch über die Druckmittelleitung 40 mit der zweiten Druckmittelleitung 33 (siehe Fig.2). In einer zweiten Schaltstellung der zweiten Ventileinrichtung 37 wird die strömungstechnische Verbindung zwischen der vierten Druckmittelleitung 32 und der zweiten

Druckmittelleitung 33 über die Druckmittelleitung 41 hergestellt (siehe Fig. 1). Die dritte und vierte Druckmittelleitung 31 und 32 sind hierbei strömungstechnisch parallel geschaltet. Das Rückschlagventil 10 befindet sich in der dritten Druckmittelleitung 31 , wobei die Wirkrichtung des Rückschlagventils 10 so eingestellt ist, dass eine

Durchströmung mit Druckmittel nur in Richtung der Arbeitskammer 21 möglich ist.

Die Verriegelungsstifte 2 und 5 sind in Richtung einer ersten Schaltstellung federbelastet, in der sie in die Verriegelungskulisse 19 eingreifen, wie anhand des Verriegelungsstiftes 2 in der Fig. 1 zu erkennen ist. Dabei ist die dritte

Druckmittelleitung 8 mit dem darin angeordneten Rückschlagventil 9 in der Rotornabe 30 so angeordnet, dass sie in der ersten Stellung des Verriegelungsstiftes 2 die zweite Druckmittelleitung 14 mit der dritten Druckmittelleitung 8 über die

Druckmittelleitung 38 strömungstechnisch verbindet, welche wiederum über die erste Druckmittelleitung 1 in die Arbeitskammer 20 mündet. Die Druckmittelleitung 27 ist strömungstechnisch mit der in die Arbeitskammer 22 mündenden Druckmittelleitung 4 verbunden und mündet gleichzeitig in den A-Port des Mehrwege-Ventils 7. Das Rückschlagventil 9 ist bewusst so ausgerichtet, dass eine Zuströmung des

Druckmittels in die Arbeitskammer 20 möglich ist, während ein Abströmen des

Druckmittels aus der Arbeitskammer 20 verhindert wird. Der Rotor 17 ist in dieser Stellung nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine nicht verriegelt, was z.B. bei einem Abwürgen der Brennkraftmaschine passieren kann, und in Richtung der Anschlagstellung„Spät" verdreht. Der Verriegelungsstift 5 greift nicht in die

Verriegelungskulisse 19 ein und ist gegen die wirkende Federkraft in eine zweite Schaltstellung verschoben, in der die frei durchströmbare vierte Druckmittelleitung 32 strömungstechnisch über die Druckmittelleitung 41 mit der zweiten Druckmittelleitung 33 verbunden ist . Die Druckmittelleitungen 3 und 29 sind so ebenfalls

strömungstechnisch frei über die Druckmittelleitungen 32, 41 und 33 miteinander verbunden. Die Druckmittelleitung 29 ist strömungstechnisch mit der

Druckmittelleitung 6 verbunden und über die Druckmittelleitung 28 an den B-Port des Mehrwege-Schaltventils 7 angeschlossen. Für den Freilauf und damit für die

Bewegung des Nockenwellenverstellers in die Mittenverriegelungsposition müssen die Arbeitskammern 20 und 21 des Druckraums 24 sowie die Arbeitskammern 22 und 23 des Druckraums 25 strömungstechnisch kurzgeschlossen sein. Dies erfolgt über den Ventilfunktionspin 35, der durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungskulisse 19 von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewegt wird und damit die Druckmittelleitung 15 mit der Druckmittelleitung 34 über die

Druckmittelleitung 42 strömungstechnisch verbindet. Es wird damit ein Überströmen des Druckmittels zwischen zwei entgegengesetzt arbeitenden Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 ermöglicht, wobei dies in Abhängigkeit des Relativwinkels des Stators 16 gegenüber dem Rotor 17 über ein Rückschlagventil 9 bzw. 10 oder über die frei durchströmbare vierte Druckmittelleitung 13 bzw. 32 erfolgt. Während der Startphase der Brennkraftmaschine wirken Wechselmomente auf die Nockenwelle und damit auch auf den Rotor 17. Die dabei in Pfeilrichtung auf den Rotor 17 wirkenden Momente führen dazu, dass das Druckmittel aus den

Arbeitskammern 21 und 23 über die Druckmittelleitungen 3 und 6 heraus verdrängt wird. Bei einer Bewegung des Rotors 17 aus der Richtung„Spät" in die

Mittenverriegelungsposition befindet sich der Verriegelungsstift 5 in der zweiten Schaltstellung, wodurch die vierte Druckmittelleitung 32 über die Druckmittelleitung 41 mit der zweiten Druckmittelleitung 33 strömungstechnisch verbunden ist (siehe Fig. 1). Das Druckmittel kann so aus der Druckmittelleitung 3 über die Druckmittelleitungen 32, 41 , 33, 15, 42, 34, 27, 14, 39, 8 und 1 in die Arbeitskammer 20 strömen; die

Strömung erfolgt damit über das Rückschlagventil 9. Ferner kann das Druckmittel aus der Arbeitskammer 21 auch über die Druckmittelleitungen 3, 32, 41 , 33, 15, 42, 34, 27 und 4 in die Arbeitskammer 22 strömen. Das Druckmittel aus der Arbeitskammer 23 strömt über die Druckmittelleitungen 6, 29, 15, 42, 34, 27 und 4 in die Arbeitskammer 22 bzw. über die Druckmittelleitungen 6, 29, 15, 42, 34, 27, 14, 38, 8 und 1 in die Arbeitskammer 20; die Strömung erfolgt dabei ebenfalls über das Rückschlagventil 9.

Die Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 sind damit bei auftretenden Momenten in Pfeilrichtung in der Fig. 1 kurzgeschlossen. Für den Fall, dass Momente entgegen der Pfeilrichtung wirken, kann das Druckmittel hingegen, aufgrund der Ausrichtung des Rückschlagventils 9, nicht aus der Arbeitskammer 20 austreten, der Rotor 17 stützt sich in diese Drehrichtung über das Druckmittel an dem Rückschlagventil 9 ab.

Dadurch ist praktisch eine Art Freilauf verwirklicht, durch den der Rotor 17 selbsttätig unter Ausnutzung der wirkenden Nockenwellenwechselmomente pulsierend in die Mittenverriegelungsposition verdreht wird, bis der Verriegelungsstift 2 seitlich an einem Anschlag der Verriegelungskulisse 19 zur Anlage gelangt und der

Verriegelungsstift 5 ebenfalls federkraftunterstützt in der Verriegelungskulisse 19 verriegelt. In der Fig. 2 ist die umgekehrte Drehbewegung des Rotors 17 aus Richtung der Anschlagstellung„Früh" in Richtung der Mittenverriegelungsposition zu erkennen. Dabei wird das Druckmittel nach demselben Prinzip bei in Pfeilrichtung auftretenden Momenten aus den Arbeitskammern 20 und 22 in die entgegengesetzt wirkenden Arbeitskammern 21 und 23 überströmen. Das überschüssige Druckmittel aus der Arbeitskammer 20 fließt dabei über die Druckmittelleitungen 1 , 13, 39, 14, 27, 34, 42, 15, 33, 40, 31 und 3 in die Arbeitskammer 21. Das Druckmittel durchströmt bei dieser Verstellbewegung das Rückschlagventil 10 in der dritten Druckmittelleitung 31 , wobei die Wirkrichtung des Rückschlagventils so ist, dass ein Durchströmen des

Druckmittels in Richtung der Arbeitskammer 21 möglich ist. Ein Zurückströmen des Druckmittels aus der Arbeitskammer 21 wird jedoch durch das Rückschlagventil 10 verhindert. Das überschüssige Druckmittel aus der Arbeitskammer 22 strömt über die Druckmittelleitungen 4, 27, 34, 42, 15, 33, 40, 31 und 3 in die Arbeitskammer 21 ; auch hier strömt das Druckmittel durch das Rückschlagventil 10. Eine

Rückdrehbewegung des Rotors 17 ist wieder durch die Ausrichtung des

Rückschlagventils 10 verhindert.

In der Fig. 3 ist die Nockenwellenverstelleinrichtung während des Normalbetriebes beim Verstellen des Rotors 17 gegenüber dem Stator 16 zu erkennen. Das

Mehrwege-Schaltventil 7 ist aus der ersten in eine zweite Schaltstellung verschoben, in der das Druckmittel über die Druckmittelpumpe P dem C-Port und dem B-Port zugeführt wird, während es über den A-Port in das Druckmittelreservoir T

zurückströmen kann. Durch die Druckmittelbeaufschlagung des C-Ports wird das Druckmittel über die Druckmittelleitung 18 in die Verriegelungskulisse 19 eingeleitet und die Verriegelungsstifte 2 und 5 sowie der Ventilfunktionspin 35 gegen die wirkende Federkraft aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verschoben, in der sie die Arbeitskammern 20 und 22 bzw. 21 und 23 gleicher Wirkrichtung über die frei durchströmbaren Druckmittelleitungen 13 und 32 strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Der Ventilfunktionspin 35 befindet sich in der zweiten Schaltstellung und trennt damit die Druckmittelleitungen 15 und 34 strömungstechnisch voneinander. Das Druckmittel kann somit nicht mehr zwischen den Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23

unterschiedlicher Wirkrichtung überströmen. Von dem B-Port wird das Druckmittel dann über die Druckmittelleitungen 28 und 6 in die Arbeitskammer 23 und über die Druckmittelleitungen 28, 29, 33, 41 , 32 und 3 in die Arbeitskammer 21 eingeleitet, so dass das Volumen der Arbeitskammern 21 und 23 vergrößert wird. Gleichzeitig strömt das Druckmittel aus der Arbeitskammer 20 über die Druckmittelleitungen 1 , 13, 39, 14, 27 und aus der Arbeitskammer 22 über die Druckmittelleitungen 4 und 27 über den A-Port des Mehrwege-Schaltventils 7 zurück in das Druckmittelreservoir T, so dass das Volumen der Arbeitskammern 20 und 22 verkleinert wird. Aufgrund der Volumenänderungen der Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 wird der Rotor 17 mit den Flügeln 1 1 und 12 in der Abwicklungsdarstellung oben in Pfeilrichtung gegenüber dem Stator 16 nach links verdreht. Vorzugsweise sind, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, die Ventileinrichtungen 36 und 37 als ein 3/2 Wegeventil ausgeführt. Durch den bevorzugten Einsatz des 3/2 Wegeventils kann eine platzsparende Leitungsführung umgesetzt werden. Alternativ besteht jedoch die Möglichkeit, anstelle des 3/2 Wegeventils beispielsweise ein 2/2 Wegeventil zu verwenden. Hierzu teilen sich die beiden zweiten Druckmittelleitungen 14 und 33, bevor sie auf den Aufnahmeraum 43 bzw. 44 des Verriegelungsstifts 2 bzw. 5 treffen, in zwei strömungstechnisch parallel geschaltete Druckmittelleitungen auf.

In dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt das

strömungstechnische Kurzschließen der entgegengesetzt wirkenden Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 über den Ventilfunktionspin 35. Alternativ kann das

strömungstechnische Kurzschließen auch über das Mehrwege-Schaltventil 7 erfolgen. Hierfür wird der A-Port mit dem B-Port strömungstechnisch kurzgeschlossen, während der C-Port mit dem Druckmittel reservoir T strömungstechnisch verbunden ist. Ferner besteht die Möglichkeit, nur einen Teil der entgegengesetzt wirkenden

Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 über den Ventilfunktionspin 35

strömungstechnisch kurzschließen. Die restlichen entgegengesetzt wirkenden

Arbeitskammern 20, 21 , 22 und 23 werden dann über das Mehrwege-Schaltventil 7 strömungstechnisch kurzgeschlossen.

Bezugszeichenliste

1 erste Druckmittelleitung

2 Verriegelungsstift

3 erste Druckmittelleitung

4 Druckmittelleitung

5 Verriegelungsstift

6 Druckmittelleitung

7 Mehrwege-Schaltventil

8 dritte Druckmittelleitung

9 Rückschlagventil

10 Rückschlagventil

11 Flügel

12 Flügel

13 vierte Druckmittelleitung

14 zweite Druckmittelleitung

15 Druckmittelleitung

16 Stator

17 Rotor

18 Druckmittelleitung

19 Verriegelungskulisse

20 Arbeitskammer

21 Arbeitskammer

22 Arbeitskammer

23 Arbeitskammer

24 Druckraum

25 Druckraum

26 Mittenverriegelungseinrichtung

27 Druckmittelleitung

28 Druckmittelleitung

29 Druckmittelleitung

30 Rotornabe

31 dritte Druckmittelleitung

32 vierte Druckmittelleitung 33 zweite Druckmittelleitung

34 Druckmittelleitung

35 Ventilfunktionspin

36 erste Ventileinrichtung 37 zweite Ventileinrichtung

38 Druckmittelleitung

39 Druckmittelleitung

40 Druckmittelleitung

41 Druckmittelleitung 42 Druckmittelleitung

43 Aufnahmeraum

44 Aufnahmeraum

Claims

Patentansprüche

Nockenwellenverstelleinrichtung mit

- einem Flügelzellenversteller mit

- einem mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Stator (16) und

- einem in dem Stator (16) drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor (17), wobei

- an dem Stator (16) mehrere Stege vorgesehen sind, welche einen Ringraum zwischen dem Stator (16) und dem Rotor (17) in eine Mehrzahl von

Druckräumen (24, 25) unterteilen, wobei

- der Rotor (17) eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Flügeln (1 1 , 12) aufweist, welche die Druckräume (24, 25) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskammern (20, 21 , 22, 23) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, und

- einer Mittenverriegelungseinrichtung (26) zur Verriegelung des Rotors (17) in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator (16), wobei

- die Mittenverriegelungseinrichtung (26) wenigstens zwei in einer statorfesten Verriegelungskulisse (19) verriegelbare, federbelastete Verriegelungsstifte (2, 5) in einem Aufnahmeraum (43, 44) aufweist, welche bei einer Verdrehung des Rotors (17) aus Richtung einer Anschlagstellung„Früh" oder„Spät" in die Mittenverriegelungsposition aus unterschiedlichen Richtungen in der

Verriegelungskulisse (19) verriegeln, wobei

- ein Verriegelungsstift (2, 5) mit dem jeweiligen Aufnahmeraum (43, 44) eine Ventileinrichtung (36, 37) bildet, wobei

- in einer ersten Schaltstellung der Ventileinrichtung (36, 37) zumindest eine erste Druckmittelleitung (1 , 3) strömungstechnisch frei mit einer zweiten Druckmittelleitung (14, 33) verbunden ist, und

- in einer zweiten Schaltstellung der Ventileinrichtung (36, 37) die erste Druckmittelleitung (1 , 3) über ein Rückschlagventil (9, 10) strömungstechnisch mit der zweiten Druckmittelleitung (14, 33) verbunden ist, dadurch

gekennzeichnet, dass

- das Rückschlagventil (9, 10) außerhalb des Verriegelungsstiftes (2, 5) im Ro- tor (17) vorgesehen ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- mindestens zwei Ventileinrichtungen (36, 37) vorgesehen sind.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- sich die angrenzende erste Druckmittelleitung (1 , 3) in eine dritte

Druckmittelleitung (8, 31) mit Rückschlagventil (9, 10), und

- in eine frei durchströmbare vierte Druckmittelleitung (13, 32) aufteilt.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

- an mindestens zwei der Ventileinrichtungen (36, 37) die dritte

Druckmittelleitung (8, 31) mit Rückschlagventil (9, 10) vorgesehen ist.

- wenigstens eine der Arbeitskammern (20, 21 , 22, 23), deren Volumen sich bei einer Verdrehung des Rotors (17) aus Richtung einer der

Anschlagstellungen„Früh" oder„Spät" in Richtung Mittenverriegelungsposition verkleinert, strömungstechnisch mit einer weiteren Arbeitskammer (20, 21 , 22, 23) der entgegengesetzten Wirkrichtung kurzgeschlossen ist, sofern sich zumindest eine Ventileinrichtung (36, 37) in der zweiten Schaltstellung befindet.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Zurückströmen des Druckmittels aus wenigstens einer der weiteren Arbeitskammern (20, 21 , 22, 23) durch das Rückschlagventil (9, 10) verhindert wird.

7. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens eine der Arbeitskammern (20, 21 , 22, 23), deren Volumen sich bei der kontrollierten Verstellung von dem Stator (16) gegenüber dem Rotor (17) vergrößert, durch die Ventileinrichtung (36, 37) strömungstechnisch mit der Druckmittelpumpe (P) verbunden ist.

Nockenwellenverstelleinnchtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- wenigstens eine Arbeitskammer (20, 21 , 22, 23), deren Volumen sich bei der kontrollierten Verstellung von dem Stator (16) gegenüber dem Rotor (17) verkleinert, strömungstechnisch mit dem Druckmittelreservoir (T) verbunden ist.