WO2016000693A1

WO2016000693A1 - Nockenwellenverstelleinrichtung

Info

Publication number: WO2016000693A1
Application number: PCT/DE2015/200178
Authority: WO
Inventors: Torsten Zschieschang; René Günther
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-01-07
Also published as: DE102014212618B4; DE102014212618A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Stator (1) und einem in dem Stator (1) drehbargelagerten Rotor (2), wobei - an dem Stator (1) mehrere Stege vorgesehen sind, welche einen Ringraum zwischen dem Stator (1) und dem Rotor (2) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8, 9, 10, 11) unterteilen, wobei - der Rotor (2) eine Rotornabe (3) und eine Mehrzahl von sich von der Rotornabe (3) radial nach außen erstreckenden Flügeln (4, 5, 6, 7) aufweist, welche die Druckräume (8, 9, 10, 11) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zuoder abströmenden Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskammern (12, 13, 14, 15, 16, 17, 8, 19) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, wobei - in den Flügeln (4, 5, 6, 7) ein schaltbarer, mit der Druckmittelleitung (27, 28, 68, 69) zusammenwirkender Ventilkörper (31, 32, 35, 36) vorgesehen ist, der eine Druckmittelströmung zwischen den Arbeitskammern (12, 13; 14, 15; 16, 17; 18, 19) in einer ersten Schaltstellung ermöglicht und in einer zweiten Schaltstellung verhindert wird, wobei - eine Verriegelungseinrichtung (20) zur Verriegelung des Rotors (2) in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator (1) vorgesehen ist, die zwei Verriegelungsstifte (22, 23) umfasst, wobei - die Arbeitskammern (12, 13; 14, 15; 16, 17; 18, 19) über Druckmittelleitungen (39, 40, 41, 43, 44, 46, 47, 51, 55, 56) mit einer Druckmittelversorgungs-und/oder Druckmittelableitungseinrichtung unter Zwischenschaltung eines Schaltventils (21) verbunden sind, und - zumindest einem schaltbaren Ventilkörper (35, 36) des Flügels (5, 7) ein unabhängig vom Ventilkörper (35, 36) schaltbarer Stufenstift (65, 66) zugeordnet ist, der bei einem Stopp der Brennkraftmaschine eine Strömungsverbindung zwischen zwei nicht abstützenden Arbeitskammern (14, 15; 18, 19) freigibt sowie eine separate Öffnung (67) öffnet.

Description

Nockenwellenverstelleinrichtung

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

Versteileinrichtungen für Nockenwellen werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile zu verändern mit dem Ziel, die Verbrauchswerte und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern. Bei einem Start der Brennkraftmaschine, wenn noch kein ausreichender Öldruck in der Brennkraftmaschine aufgebaut ist, ist es erforderlich, den hydraulischen Nockenwellenversteller mechanisch zu fixieren. Dies erfolgt, um ein unkontrolliertes Schwingen und damit eine Geräuschentwicklung, ein sogenanntes Startklappern, zu verhindern. Entgegen früheren Endanschlagsverriegelungen in der sogenannten SPÄT- oder FRÜH-Position wird heute eine Mitten verrie- gelung vorgesehen.

Eine bewährte Ausführungsform bildet eine als Flügelzellenversteller ausgeführte No- ckenwellenverstelleinrichtung mit einem Stator und einem Rotor, welche einen Ringraum bzw. Druckraum begrenzen, der durch 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. Aus der DE 10 2008 01 1915 A1 und der DE 10 2005 01 1 916 A1 sind Nockenwellen- verstelleinrichtungen bekannt, die eine selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator in der Mittenverriegelungsposition vorsehen. Beide dort beschriebenen Verriegelungseinrichtungen umfassen eine Mehrzahl von federbelaste- ten Verriegelungsstiften, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an dem Dichtdeckel oder dem Stator vorgesehene Verriegelungskulissen verriegeln und dabei vor dem Erreichen jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nockenwellenverstellein- richtung vorzustellen, die eine schnellere Mittenverriegelungsposition der Flügel ermöglicht.

Diese Aufgabenstellung wird durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest einem schaltbaren Ventil körper des Flügels ein unabhängig vom Ventilkörper schaltbarer Stufenstift zugeordnet ist, der bei einem Stopp der Brennkraftmaschine eine Druckmittelverbindung zwischen zwei zusammenwirkenden, nicht abgestützten Arbeitskammern sowie eine separate Öffnung freigibt. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme kann in dem betreffenden Druckraum der Nockenwellenverstelleinrichtung ein gewünschter beschleunigter Druckabbau erreicht werden, um den Ventilkörper schneller in eine Endlage zu verschieben. Dieser Effekt wird insbesondere durch die Öffnung erreicht, die der Stufenstift in der Abstellphase der Brennkraftmaschine freigibt, über die ein Teilstrom des Druckmittels aus den Arbeitskammern bevorzugt in das Druckmittelreservoir abströmen kann. Durch die Erfindung kann somit vorteilhaft ein Druckmittel- bzw. ein Ölaustausch zwischen den nicht abstützenden Arbeitskam- mern minimiert werden, wobei das Druckmittel bzw. das Öl schneller aus den Arbeitskammern entweichen kann.

Insbesondere bei tiefen Temperaturen bietet das konstruktive Konzept einen Vorteil, da das Öl nicht unnötig über die Bypässe zwischen den Arbeitskammern ausgetauscht werden muss, sondern zumindest ein Teilstrom direkt vom betreffenden Druckraum bzw. dessen Arbeitskammern zum Druckmittelreservoir, dem Tank, abgeleitet wird. Durch das erfindungsgemäße Prinzip können die sich bei tiefen Temperaturen einstellenden hohen Viskositäten, die nachteilig den Druckmittelstrom beim Überleiten durch die Bypässe beeinflussen, weitestgehend kompensiert werden, so dass auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Verstellbewegung des No- ckenwellenverstellers sich nicht nachteilig verlangsamt.

Ferner reduziert der Stufenstift Druckimpulse zwischen den zusammenwirkenden Ar- beitskammern bzw. unterbindet die Übertragung der Druckimpulse auf die als Steuerdruckleitung bezeichnete Druckmittelleitung, über die eine Verstellung des Ventilkörpers erfolgt. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Stufenstiftes kann vorteilhaft die Mittenverriegelungsposition schneller erreicht werden. Weiterhin nimmt das erfindungsgemäße Konzept positiven Einfluss auf das Systemverhalten, insbesondere auf die Leichtgängigkeit und damit das Ansprechverhalten der Nockenwellenverstell- einrichtung. Sollte durch die Wirkungsweise des Stufenstifts Luft in die Nockenwellen- verstelleinrichtung eindringen, so kann diese den viskosen Einfluss des Mediums reduzieren, was vorteilhaft die Leichtgängigkeit der Versteileinrichtung verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stufenstift einen rohrartigen Ansatz aufweist, mit einem im Vergleich zu einer Kopfseite reduzierten Außendurchmesser. In dem rohrartigen Ansatz sind bevorzugt als Bohrungen ausgeführte Öffnungen eingebracht, die einerseits bei einem Stopp der Brennkraftmaschine eine Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern sicherstellen und anderer- seits Druckimpulse der Arbeitskammern dämpfen. Dazu ist der Stufenstift zumindest kopfseitig dichtend in einer korrespondierenden Aufnahme des Ventilkörpers geführt, wobei zur Druckbeaufschlagung an einer Kopfseite des Stufenstifts eine einen Steu- erkanal bildende Druckmittelleitung angeschlossen ist. Ferner ist vorgesehen, die zur Druckmittelableitung bestimmte Öffnung in einem Boden einer topfartig gestalteten Führungshülse einzubringen, die in einer insbesondere als Bohrung ausgeführten Aufnahme des Ventilkörpers lagefixiert ist. Zur Erzielung einer schnellen Verstellung des Stufenstiftes beim Stopp der Brennkraftmaschine und dem damit verbundenen Druckabfall in der Steuerleitung wird der Stufenstift von einer Druckfeder kraftbeaufschlagt. Zur verbesserten Führung ist die Druckfeder mit einem Ende in einer als Sacklochbohrung ausgeführten Ausnehmung des Stufenstifts und mit dem weiteren Ende in der Führungshülse eingesetzt.

Weiter wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass allen Ventilkörpern der nicht abgestützten Arbeitskammern der Nockenwellenverstelleinrichtung ein Stufenstift zugeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Schaltung ist für alle beteiligten Arbeitskammern eine synchrone Druckbeaufschlagung bzw. Betätigung vorgesehen.

Ferner schließt die Erfindung ein Leitsystem für die Druckmittelleitungen ein, bei dem die für die abgestützten Arbeitskammern bestimmten Druckmittelleitungen von den Druckleitungen der nicht abgestützten Arbeitskammern getrennt sind. Durch die Abtrennung der Druckmittelleitungen von den übrigen Druckmittelleitungen wird ein mög- licher Lufteintrag verhindert, der die Abstützfunktion der abgestützten Arbeitskammern nachteilig beeinflussen kann.

Eine bevorzugte Ausführung der Verriegelungseinrichtung zur Mittenverriegelung der Nockenwellenverstelleinrichtung sieht vor, dass der für eine Frühverriegelung bestimmte Verriegelungsstift in einer ausgefahrenen Position eine Druckmittelleitung zu einer für die Frühverstellung bestimmten Arbeitskammer unterbricht. Entsprechend unterbricht der für eine Spätverriegelung bestimmte Verriegelungsstift der Mittenverriegelung in einer ausgefahrenen Position die Druckmittelleitung für die Arbeitskammer der Spätverstellung. Vorteilhaft sind die jeweils eine Ventileinheit bildenden Verriegelungsstifte der Verriegelungseinrichtung zur Mittenverriegelung so ausgeführt, dass jedem Verriegelungsstift zwei zueinander versetzte Druckleitungsanschlüsse innerhalb des Rotors zugeordnet sind. Dieses konstruktive Konzept vereinfacht eine für die Funktion der No- ckenwellenverstelleinrichtung gewünschte Trennung der Druckmittelleitungen für die abgestützten Arbeitskammern von den Druckmittelleitungen, die für die nicht abgestützten Arbeitskammern bestimmt sind.

Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zur Realisierung von abgestützten Arbeitskammern zumindest dem Ventilkörper bzw. den Druckmittelleitungen von zwei Flügeln jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet ist, wobei sich die Wirkrichtung der zwei eingesetzten Rückschlagventile unterscheidet. In Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors zu dem Stator kann mittels der Rückschlagventile in eine Richtung zwischen den Arbeitskammern ein Überströmen des Druckmittels ermöglicht und in die jeweils andere Richtung verhindert werden. Die Arbeitskammern, in welche das Druckmittel über die Rückschlagventile zuströmt, sind dazu über eine Druckmittelleitung mit einer wenigstens zwei Arbeitskammern derselben Wirkrichtung verbindenden Druckmittelleitung und über eine weitere Druckmittelleitung strömungstechnisch mit der schaltbaren Ventileinheit der Mittenverriegelung verbunden. In die Arbeitskammer münden demnach zwei voneinander getrennte Druckmittelleitungen. Eine der Druckmittelleitungen verbindet die Arbeitskammer dann mit der Druckmittelleitung, welche die Arbeitskammern derselben Wirkrichtung dauerhaft verbindet, z.B. eine Ringleitung, zur aktiven Beaufschlagung der Arbeitskammer mit Druckmittel während der gesteuerten Verstellbewegung. Die andere Druckmittelleitung verbindet die Arbeitskam- mer dann mit der Arbeitskammer gleicher Wirkrichtung an dem Flügel mit dem Rückschlagventil der entgegengesetzten Wirkrichtung und kann durch die Ventileinheit der Mittenverriegelung unterbrochen oder geöffnet werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass alle Ventileinheiten der Nockenwellenverstelleinrich- tung, die schaltbaren Ventilkörper des Flügels, die Rückschlagventile von Druckmittelleitungen der Flügeln sowie die schaltbaren Verriegelungsstifte zur Mittenverriegelung durch das in unterschiedliche Schaltpositionen verstellbare Schaltventil mit einem Öl bzw. einem Druckmittel beaufschlagbar sind.

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

Fig.1 : eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellen- verstelleinrichtung 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 Nockenwellen- verstelleinrichtung 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 Nockenwellen- verstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes wäh- rend der Verstellbewegung im Normalbetrieb; und

Fig. 4: einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrich- tung, die eine dem Flügel des Rotors zugeordnete Ventileinheit mit integriertem Stufenstift zeigt.

In Fig. 1 ist schematisch eine als Flügelzellenversteller aufgebaute Nockenwellenvers- telleinrichtung gezeigt, welche einen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator 1 und einen drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle verbindbaren Rotor 2 mit einer Rotornabe 3 und mehrere sich davon radial auswärts erstreckende Flügel 4,5,6 und 7 umfasst. Durch die Flügel 4,5,6 und 7 werden Druckräume 8 bis 1 1 in Arbeitskannnnern 12 bis 19 unterteilt. In der oberen Darstellung ist der Flügelzellenversteller jeweils in der Abwicklung zu erkennen, während links unten schematisch ein Ausschnitt der Rotornabe 3 des Rotors 2 mit einer Verriegelungseinrichtung 20 und rechts unten schematisch ein als hydrauli- sches Schaltventil aufgebautes Schaltventil 21 zur Steuerung des Druckmittelstroms zu erkennen ist.

Ferner ist ein Leitsystem mit einer Vielzahl von Druckmittelleitungen dargestellt, welche über das Schaltventil 21 wahlweise strömungstechnisch mit einer Druckmittel- pumpe P oder einem Druckmittelreservoir T verbindbar sind, wobei die Druckmittelpumpe P das Druckmittel nach dem Zuführen in das Druckmittelreservoir T aus demselben wieder in den Druckmittelkreislauf zurückfördert.

Grundsätzlich wird der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle im Normalbe- trieb z.B. in Richtung FRÜH dadurch verstellt, dass die Arbeitskammern 12,14,16 und 18 mit Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch ihr Volumen vergrößert wird, während gleichzeitig das Druckmittel aus den Arbeitskammern 13,15,17 und 19 verdrängt und das Volumen verringert wird. Die Richtung FRÜH ist in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet, die Richtung SPÄT verläuft entgegen der Pfeilrichtung. Die Ar- beitskammern 12,14,16 und 18, deren Volumen bei dieser Verstellbewegung jeweils gruppenweise vergrößert wird, werden im Sinne der Erfindung als Arbeitskammern

12.14.16 und 18 einer Wirkrichtung bezeichnet, während die Arbeitskammern

13.15.17 und 19, deren Volumen gleichzeitig verkleinert wird, als Arbeitskammern 13,15,17 und 19 der entgegengesetzten Wirkrichtung bezeichnet werden. Die Volu- menänderung der Arbeitskammern 12 bis 19 führt dazu, dass sich der Rotor 2 mit den Flügeln 4,5,6 und 7 gegenüber dem Stator 1 verdreht. Das Volumen der Arbeitskammern 13,15,17 und 19 wird durch eine Druckmittelbeaufschlagung über den B-Port des Schaltventils 21 vergrößert, während das Volumen der Arbeitskammern 12,14,16 und 18 sich gleichzeitig durch Zurückströmen des Druckmittels über den A-Port des Schaltventils 21 verkleinert. Diese Volumenänderung führt dann zu einer Verdrehung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 , was in der abgewickelten Darstellung zu einer Verschiebung der Flügel 4,5,6 und 7 entgegen der Pfeilrichtung nach links führt. Fer- ner umfasst die Vernegelungseinrichtung 20 zwei Verriegelungsstifte 22 und 23, die linear verschiebbar und federbelastet in dem Rotor 2 eingesetzt sind. Die eine Ventileinheit 59 und 60 bildenden Verriegelungsstifte 22 und 23 sind in Richtung der Eingriffsstellung, einer Verriegelungskulisse 24, federbelastet in einer Aufnahme 52 so angeordnet, dass diese die Drehbewegung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 nicht behindern. Damit die Verstellung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 möglich ist, wird die Verriegelungseinrichtung 20 zuerst gelöst, indem die Verriegelungskulisse 24 von einem Druckmitteldruck beaufschlagt wird. Dazu sind die Druckmittelleitungen 25, 26 über eine Druckmittelleitung 45 und den C-Port des Schaltventils 21 mit der Druckmittelpumpe P verbunden. Durch die Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungskulisse 24 werden die in einer Aufnahme 52 der Rotornabe 3 geführten Verriegelungsstifte 22 und 23 aus der Verriegelungskulisse 24 herausgedrängt, so dass der Rotor 2 anschließend gegenüber dem Stator 1 frei drehen kann.

Die Verriegelungsstifte 22,23 stehen innerhalb des Rotors 2 mit zwei zueinander höhenversetzten Druckleitungsanschlüssen in Verbindung. Der für eine Verstellung in Richtung FRÜH bestimmte Verriegelungsstift 22 weist auf einer Seite getrennte Anschlüsse für die Druckmittelleitungen 46 und 55 auf, die eine Verbindung zu den abgestützten Arbeitskammern 12 und 13 herstellen. Entsprechend sind dem für eine Verstellung in Richtung SPÄT vorgesehenen Verriegelungsstift 23 auf einer Seite versetzte Anschlüsse für die Druckmittelleitungen 40 und 44 zugeordnet, die mit Druckmittelleitungen koppelbar sind, die eine Verbindung zu den abgestützten Arbeitskammern 16,17 herstellen. Diese Druckmittelanschlüsse gewährleisten eine für die Funktion der Nockenwellenverstelleinrichtung gewünschte Trennung der Druckmittelleitungen für die abgestützten Arbeitskammern 12,13;16,17 von den Druckmittelleitungen für die nicht abgestützten Arbeitskammern 14,15;18,19.

In den Flügeln 4 und 6 der abgestützten Arbeitskammern der Druckräume 8,10 sind jeweils Druckmittelleitungen 27 und 28 mit einem jeweils darin angeordneten Rück- schlagventil 29 und 30 vorgesehen, welches jeweils ein Überströmen des Druckmittels aus der Arbeitskammer 13 in die Arbeitskammer 12 oder aus der Arbeitskammer 16 in die Arbeitskammer 17 ermöglichen. Die Rückschlagventile 29 und 30 bilden eine Ven- tileinheit 57 und 58. Der Durchfluss des Druckmittels durch die Druckmittelleitungen 27 und 28 kann jeweils durch schaltbare, federbelastete Ventilkörper 31 und 32 blockiert oder ermöglicht werden. Dazu sind für die Ventilkörper 31 und 32 zwei Schaltstellungen vorgesehen, in denen der Durchfluss entweder freigegeben oder gesperrt ist. Die schaltbaren Ventilkörper 31 und 32 sind über die Druckmittelleitungen 33 und 34 mit Druckmittel beaufschlagbar und werden bei einer Druckmittelbeaufschlagung gegen eine Federkraft von einer freigegebenen, entriegelten Position in eine sperrende, verriegelnde Position überführt. In der sperrenden Position ist der Durchfluss durch die Druckmittelleitungen 27 und 28 gesperrt, so dass die Arbeitskammern 12 und 13 bzw. 16 und 17 als voneinander getrennt anzusehen sind und die Nockenwel- lenverstelleinrichtung ohne ein Überströmen des Druckmittels zwischen den Arbeitskammern 12,13,16 und 17 mit einer entsprechend hohen Verstellgenauigkeit betrieben werden kann.

Zusätzlich zu den zwei Ventilkörpern 31 und 32 sind ein dritter und vierter Ventilkörper 35 und 36 für die Flügel 5 und 7 vorgesehen, die über die Druckmittelleitungen 37 und 38 mit Druck beaufschlagt und so analog zu den Ventilkörpern 31 und 32 entgegen einer Federkraft von einer freigegebenen Position in eine sperrende Position verstellt werden. In der Verriegelungsposition sind die Arbeitskammern 14 und 15 sowie die Arbeitskammern 18 und 19 strömungstechnisch verbunden.

Jeder Ventilkörper 31 ,32, 35 und 36 bildet zusammen mit einem den Ventilkörper

31 ,32, 35 und 36 beaufschlagenden Federelement eine schaltbare Ventileinheit

61 ,62,63 und 64. Die Ventileinheit 62 und 64 schließt weiterhin einen in Fig. 4 vergrö- ßert dargestellten Stufenstift 65 und 66 ein, der im Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Druckmittelleitung 68 und 69 zwischen den Arbeitskammern 14 und 15 oder den Arbeitskammern 18 und 19 sperrt. Bei einem Stopp, der Abstellphase der Brennkraftmaschine, wird die Druckmittelleitung 68 und 69 von dem

federkraftbeaufschlagten Stufenstift 65 und 66 freigegeben. Gleichzeitig ermöglicht der Stufenstift 65 und 66, dass ein Teilstrom des Druckmittels aus den Arbeitskammern 14,15 und 18 und 19 über eine Öffnung 67 in das Druckmittelreservoir abströmen kann. Durch die Wirkungsweise der sich synchron verstellenden Stufenstifte 65 und 66 wird ein Druckabbau in den Arbeitskammern 14 und 15 sowie den Arbeits- kammern 18 und 19 beschleunigt. Als Folge kommt es in einer Abstellphase der Brennkraftmaschine zu einer schnellen Mittenverriegelung der Flügel 4 bis 7.

In der Fig.1 ist der C-Port drucklos, dabei greift der federbelastete Verriegelungsstift 22 unterstützt durch eine Federkraft in die Verriegelungskulisse 24 ein, wobei diese Position einer Stellung zwischen MITTE und SPÄT entspricht, bei der der Verriegelungsstift 22 eine Druckmittelleitung 46 von der Druckmittelleitung 47 und außerdem eine Druckmittelleitung 55 von der Druckmittelleitung 56 trennt. Diese Druckmittellei- tungen 46,47,55 und 56 sind an den abgestützten Arbeitskammern 12,14 und den Arbeitskammern 13, 19 angeschlossen.

Der Verriegelungsstift 23 kann noch nicht in die Verriegelungskulisse 24 einriegeln, da die Kulisse dies erst ab einer Position von MITTE bis FRÜH erlaubt, wodurch sich ei- ne Koppelung der Druckmittelleitungen 43 und 44 sowie der Druckmittelleitungen 39 und 40 einstellt, die strömungstechnisch mit den nicht abgestützten Arbeitskammern 15,17 und den Arbeitskammern 14,16 verbunden sind.

Die Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen die Nockenwellenverstelleinrichtung gemäß Fig. 1 in un- terschiedlichen Schaltstellungen. Dabei sind für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die folgende Beschreibung beschränkt sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.

Gemäß Fig. 2 rastet der federbelastete Verriegelungsstift 23 der Verriegelungseinrich- tung 20 unterstützt durch eine Federkraft in die Verriegelungskulisse 24 ein, wobei diese Position einer Position zwischen FRÜH und MITTE entspricht, bei der der Verriegelungsstift 23 die Druckmittelleitung 43 von der Druckmittelleitung 44 und die Druckmittelleitung 39 von der Druckmittelleitung 40 trennt. Der weitere federbelastete Verriegelungsstift 22 ist entgegen einer Federkraft von der Verriegelungskulisse 24 eingerückt, wodurch sich sowohl eine strömungstechnische Koppelung zwischen den Druckmittelleitungen 46 und 47 als auch zwischen den Druckmittelleitungen 55 und 56 ergibt. Das über die mit dem B-Port verbundene Druckmittelleitung 51 in die Arbeitskammern 13,15 und 19 eingeströmte Druckmittel bewirkt einen Druckausgleich gegenüber den zugehörigen Arbeitskammern 12 und 14. Über die Druckmittelleitung 53, in die alle Druckmittelleitungen 33,34,37 und 38 der Ventilkörper 31 ,32,35 und 36 münden, ergibt sich weiterhin ein druckentlasteter C-Port des Schaltventils 21 , der eine schnelle Mittenverriegelung der Flügel begünstigt.

Die Fig. 3 zeigt die Nockenwellenverstelleinrichtung in einer dem Normalbetrieb entsprechenden Schaltstellung. Im Normalbetrieb sind die federbelasteten Verriege- lungsstifte 22 und 23 der Verriegelungseinrichtung 20 im Rotor 2 eingerückt. In dieser durch die Verriegelungskulisse 24 druckbelasteten Position der Verriegelungsstifte 22 und 23 sind alle mit den Verriegelungsstiften 22 und 23 verbundenen Druckmittelleitungen 39,40,43,44,46,47,55,56 unterbrochen.

Die Fig. 4 zeigt die Ventileinheit 64 von dem Druckraum 1 1 in einer vergrößerten Abbildung. Der in dem Flügel 7 integrierte Ventilkörper 36 der Ventileinheit 64 weist eine als gestufte Längsbohrung ausgeführte Aufnahme 48 auf, die zur Führung des Stufenstifts 65 bestimmt ist. Die Fig. 4 zeigt den Stufenstift 65 in einer zweiten Endlage, die sich in der Abstellphase bzw. bei Stopp der Brennkraftmaschine einstellt, sobald ein über die Druckmittelleitung 38 eine Kopfseite 49 des Stufenstifts 65 beaufschlagender Steuerdruck abfällt. Diese Stellbewegung in Pfeilrichtung wird beschleunigt, wenn der Stufenstift 65 sich von der ersten Endlage verschiebt, in der der Steuerstift 65 mit einer Schulter 71 an einer Dichtfläche 72 des Ventilkörpers 36 anliegt. Unmittelbar nach einer Verschiebung kann der in den Arbeitskammern 18,19 vorherrschen- de Druck die kreisringfömige Schulter 71 des Steuerstifts 65 beaufschlagen, verdeutlicht durch die in Längsrichtung verlaufenden, auf die Schulter gerichteten Pfeile. Außerdem wird die Stellbewegung des Stufenstifts 65 durch eine Druckfeder 50 unterstützt, die in einer Führungshülse 70 sowie gegenseitig in einem rohrartigen Ansatz 54 des Steuerstifts 65 eingepasst ist. In der in Fig. 4 gezeigten Endlage besteht eine La- geÜbereinstimmung zwischen der Druckmittelleitung 69 im Flügel 7 und den insbesondere als Bohrungen ausgeführten Öffnungen 73 in dem Ansatz 54 des Steuerstifts 65, so dass sich eine ungehinderte Koppelung und damit ein Öl- bzw. Druckmittelaus- tausch zwischen den nicht abgestützten Arbeitskannnnern 18 und 19 einstellen kann. Gleichzeitig kann in dieser Position des Steuerstifts 65 ein Teilstrom des Druckmittels aus dem Druckraum 1 1 über eine im Boden 74 der Führungshülse 70 eingebrachte Öffnung 67 in das Druckmittel reservoir geleitet werden.

Bezuqszeichenliste Stator

Rotor

Rotornabe

Flügel

Druckraum

Arbeitskammer

Verriegelungseinrichtung

Schaltventil

Verriegelungsstift

Verriegelungskulisse

Druckmittelleitung

Rückschlagventil

Ventilkörper Ventilkörper Druckmittelleitung Druckmittelleitung Ventilkörper Ventilkörper Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Druckmittelleitung Aufnahme Kopfseite

Druckfeder Druckmittelleitung Aufnahme Druckmittelleitung Ansatz

Druckmittelleitung Druckmittelleitung Ventileinheit Ventileinheit Ventileinheit Ventileinheit Ventileinheit Ventileinheit Ventileinheit Ventileinheit Stufenstift Stufenstift Öffnung

Druckmittelleitung Druckmittelleitung Führungshülse Schulter

Dichtfläche Öffnung

Boden

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 ) mehrere Stege vorgesehen sind, welche einen Ringraum zwischen dem Stator (1 ) und dem Rotor (2) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8,9,10,1 1 ) unterteilen, wobei

- der Rotor (2) eine Rotornabe (3) und eine Mehrzahl von sich von der Rotornabe (3) radial nach außen erstreckenden Flügeln (4,5,6,7) aufweist, welche die Druckräume (8,9,10,1 1 ) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskammern (12,13,14,15,16,17,18,19) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, wobei

- in den Flügeln (4,5,6,7) eine Druckmittelleitung (27,28,68,69) eingebracht ist, die jeweils zusammenwirkende Arbeitskammern (12,13; 14,15; 16,17; 18,19) strömungstechnisch miteinander verbindet, wobei ein schaltbarer, mit der Druckmittelleitung (27,28,68,69) zusammenwirkender Ventilkörper

(31 ,32,35,36) vorgesehen ist, der eine Druckmittelströmung zwischen den Arbeitskammern (12,13; 14,15; 16,17; 18,19) in einer ersten Schaltstellung ermöglicht und in einer zweiten Schaltstellung verhindert wird, wobei

- eine Verriegelungseinrichtung (20) zur Verriegelung des Rotors (2) in einer Mittenverriegelungsposition gegenüber dem Stator (1 ) vorgesehen ist, die zwei Verriegelungsstifte (22,23) umfasst, und

- die Arbeitskammern (12,13; 14,15; 16,17; 18,19) über Druckmittelleitungen (39,40,41 ,43,44,46,47,51 ,55,56) mit einer Druckmittelversorgungs- und/oder Druckmittelableitungseinrichtung unter Zwischenschaltung eines Schaltventils (21 ) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

- zumindest einem schaltbaren Ventilkörper (35,36) des Flügels (5,7) ein unabhängig vom Ventilkörper (35,36) schaltbarer Stufenstift (65,66) zugeordnet ist, der bei einem Stopp der Brennkraftmaschine eine Strömungsverbindung zwi- schen zwei nicht abstützenden Arbeitskammern (14,15; 18,19) freigibt sowie eine separate Öffnung (67) öffnet.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenstift (65,66) einen rohrartigen Ansatz (54) mit einem im Vergleich zu einer Kopfseite (49) reduzierten Außendurchmesser aufweist, wobei Öffnungen (73) im Ansatz (54) in einer Endstellung des Stufenstifts (65,66) eine Fluidströmung sicherstellen.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenstift (65,66) zumindest kopfseitig dichtend in einer Aufnahme (48) des Ventilkörpers (35,36) verschiebbar geführt ist, wobei zur Druckbeaufschlagung an der Kopfseite (49) des Stufenstifts (65,66) eine Druckmittelleitung (37,38) angeschlossen ist.

4. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Druckmittelableitung bestimmte Öffnung (67) in einer topfartig gestalteten Führungshülse (70) eingebracht ist, die in der Aufnahme (48) des Ventilkörpers (35,36) lagefixiert ist.

5. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenstift (65,66) von einer Druckfeder (50) kraftbeaufschlagt ist, die gegenseitig an der Führungshülse (70) abgestützt ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den schaltbaren Ventilkörpern (35,36) von allen nicht abgestützten Arbeitskammern (14,15; 18,19) jeweils ein Stufenstift (65,66) zugeordnet ist.

7. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Flügeln (4,6) jeweils ein Rückschlagventil (29,30) unterschiedlicher Wirkrichtung zugeordnet ist, das Überströmen des Druckmittels in eine Richtung zwischen den Arbeitskammern (12,13; 16,17) ermöglicht und in die jeweils andere Richtung verhindert.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für eine Frühverriegelung oder eine Spätverriegelung vorgesehenen Verriegelungsstifte (22,23) der Verriegelungseinrichtung (20) zur temporären Unterbrechung von zumindest einer Druckmittelleitung (39,40,41 ,43,44,46,47,51 ,55,56) vorgesehen sind, über die zumindest eine Arbeitskammer (12,13,14,15,16,17,18,19) mit Druckmittel beaufschlagbar ist.

9. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für eine Druckmittelbeaufschlagung der abgestützten Arbeitskammern (12,13; 16,17) bestimmten Druckmittelleitungen (46,55; 40,44) von den übrigen Druckmittelleitungen (39,41 ,43,47) getrennt sind.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventileinheiten (57,58,61 ,62,63,64) der Druckräume (8,9,10,1 1 ) sowie die Ventileinheiten (59,60) der Verriegelungsein richtung (20) über das Schaltventil (21 ) in Verbindung mit zugehörigen Druckmittelleitungen in unterschiedliche Schaltpositionen verstellbar ist.