WO2016110285A1 - Nockenwellenversteller mit fliehkraftgesteuertem schaltelement zwischen arbeitskammern eines druckraumes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller (1), aufgebaut als ein Flügelzellenversteller, mit einem Stator (2), der mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, und einem im Stator (2) drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle verbundenen Rotor (4). Der Nockenwellenversteller (1) umfasst weiterhin ein Leitsystem, das Hydraulikmittel unter Zwischenschaltungeines Hydraulikventils in Verbindung mit Druckmittelleitungen zumindest zwei Druckräumen (7) zuführt oder abführt, die jeweils von einem rotorfesten Flügel (6) in getrennte, gegeneinander wirkende Arbeitskammern (8, 9) aufgeteilt sind, wodurch eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle gehalten oder gezielt verändert werden kann. Jeder Flügel (6) schließt eine Steuereinrichtung (13) ein, die ein selektives Freigeben und Unterbrechen einer Strömungsverbindung (10) zwischen den Arbeitskammern (8, 9) ermöglicht und bedarfsabhängig eine Relativbewegung zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (2) unterbindet, bei der die zusammenwirkenden Arbeitskammern (8, 9) vorzugsweise ein übereinstimmendes Volumen aufweisen. Die Steuereinrichtung (13) umfasst ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement (11), dem zur fliehkraftabhängigen Rückstellung eine Feder (24) zugeordnet ist.

Description

Nockenwellenversteller mit fliehkraftgesteuertem Schaltelement zwischen Arbeitskammern eines Druckraumes

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller für eine Brennkraft- maschine, aufgebaut als ein Flügelzellenversteller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 .

Nockenwellenversteller werden eingesetzt zur Veränderung von Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine, um die Verbrauchs- werte sowie das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern. Ein als Flügelzellenversteller aufgebauter Nockenwellenversteller bildet ein bewährtes System, bei dem ein Rotor mit sich radial erstreckenden Flügeln in einem Stator angeordnet ist und mit den Flügeln vorhandene Kammern in dem Stator in jeweils zwei gegenüberliegende, zusammenwirkende Arbeitskammern unterteilt. Die Arbeitskammern sind über ein Hydrauliksystem mit einem Druckmittel beaufschlagbar, wobei bei einer Druckbeaufschlagung einer Arbeitskammer das Druckmittel aus der gegenüberliegenden Arbeitskammer verdrängt wird. In Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern wird der Rotor dann gegenüber dem Stator in eine Drehrichtung verstellt. Da der Rotor mit der Nockenwelle und der Stator mit der Kurbelwelle verbunden ist, ändert sich dabei auch der Drehwinkel der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle.

Aus der DE 10 2006 045 005 A1 sowie der DE 10 2009 015 882 A1 sind beispielsweise Nockenwellenversteller bekannt, mit denen die Winkellage einer Nockenwelle ge- genüber einer Kurbelwelle verstellbar ist. Die beschriebene Nockenwellenverstellein- richtung weist ein Hydrauliksystem mit einem Mehrwegeventil zur Druckbeaufschlagung von mehreren Arbeitskammern auf, bei dem in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers in dem Mehrwegeventil die Arbeitskammern unterschiedlich mit einem Druck beaufschlagt werden und die Nockenwelle daraufhin in unterschiedliche Drehrichtungen gegenüber der Kurbelwelle verstellbar ist. Ferner ist in dem Ventilkörper des Mehrwegeventils ein zweiseitig wirkendes Rückschlagventil mit zwei federbelasteten Verschlusskörpern vorgesehen, durch das in bestimmten Stellungen des Ventilkörpers eine Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskannnnern geschaffen wird. Aufgrund des vorgesehenen Rückschlagventils in Verbindung mit dem Mehrwegeventil ist in bestimmten Stellungen des Ventilkörpers sowohl eine externe Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern als auch ein Druckausgleich zwischen den Arbeits- kammern möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfach aufgebauten Nockenwellen- versteller bereitzustellen, mit dem das Ölvolumen im Leitsystem verringert werden kann und der eine sichere Funktion der Mittenverriegelung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung können den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung entnommen werden.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass die jedem Flügel zugeordnete Steuereinrichtung ein fliehkraftgesteuertes, auch als Steuerpin zu bezeichnendes Schaltelement umfasst, dem zur fliehkraftabhängigen Rückstellung eine Feder zugeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Aufbau bewirkt, dass bei niedrigen Nockenwellendrehzahlen die zusammenwirkenden Arbeitskammern eines Druckraums kurzgeschlossen, d.h. miteinander verbunden sind. Dies erfolgt durch eine Feder, deren Federkraft bei niedrigem Drehzahlniveau die Fliehkraft des fliehkraftgesteuerten Schaltelementes über- steigt und die Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern folglich geöffnet ist. Bei hohen Drehzahlen wird das Schaltelement durch die Fliehkraft gegen die Kraft der Feder radial nach außen verstellt, wodurch sich die Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern schließt. Die mit dem erfindungsgemäßen, fliehkraftgesteuerten Schaltelement zusammenwirkende Strömungsverbindung kann weiterhin mit einem Rückschlag- oder Einwegventil bekannter Bauweise und Anordnung kombiniert werden. Bei bisherigen Mittenverriegelungskonzepten erfolgte der Kurzschluss zwischen den zusammenwirkenden Arbeitskammern über Steuerkolben bzw. Steuerpins, die über einen Steuerkanal (auch C-Kanal genannt) geschaltet werden. Über den C-Kanal kann dabei das Hydraulik- bzw. das Zentralventil entweder mit einer Druckquelle oder mit dem Tank verbunden und somit drucklos geschaltet werden. Nachteilig stellen sich dabei lange Fließwege des Hydraulikmittels, des Öls im C-Kanal ein. Daraus resultiert ein hoher Strömungswiderstand im C-Kanal, der zu langen Entlastungszeiten führt. Das durch den C-Kanal bewegte Ölvolumen wird bestimmt durch die beiden Verriege- lungspins und durch die den Druckräumen zugeordneten Steuerpins und ist dementsprechend groß. Vor allem bei geringen Öltemperaturen stellen sich große Entlastungzeiten infolge der langen Wegstrecken und des bewegten Ölvolumens ein, die sich negativ auf die Funktionsweise der Mittenverriegelung bei Motorstopp auswirken.

Durch das erfindungsgemäße Konzept, bei dem die Steuereinrichtung im Flügel ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement einschließt, über das die Arbeitskammern kurzgeschlossen oder voneinander getrennt sind, können die bisher in den Flügeln integrierten, hydraulisch angesteuerten Steuerpins der Steuereinrichtung entfallen. Der erfindungsgemäße Aufbau beschränkt den C-Kanal im Hydraulikmittel-Leitsystem auf die Ansteuerung der für die Mittenverriegelung des Nockenwellenverstellers bestimmten Verriegelungspins, wodurch sich die Wegstrecken, die Fließwege im C-Kanal verkürzen. Gleichzeitig reduziert sich damit das bewegte Öl- bzw. Hydraulikmittelvolumen im C-Kanal deutlich, wodurch sich in Verbindung mit den verkürzten Wegstrecken vorteilhaft eine gewollte schnellere Druckentlastung des C-Kanals einstellt. Durch den Entfall der bisher in den Flügeln eingesetzten Steuerpins und den Zuführleitungen kann durch die Erfindung ein bauteiloptimierter Nockenwellenversteller bereitgestellt werden, der weiterhin kostengünstig herstellbar ist, da das erfindungsgemäße Verriegelungskonzept mittels einfach umsetzbarer Maßnahmen realisierbar ist. Weiterhin gewährleistet das erfindungsgemäße fliehkraftgesteuerte Schaltelement eine optimale Ansteuerung der Arbeitskammern zur Erzielung einer gewünschten höheren Verstellgeschwindigkeit, verbunden mit einer funktionssicheren Mittenverriegelung, die bei Motorstopp selbst bei niedrigen Temperaturen gewährleistet ist. Vorteilhaft kann das fliehkraftgesteuerte Schaltelement gemäß der Erfindung mit einem Rückschlagventil bekannter Bauweise und Anordnung kombiniert werden, das der Strömungsverbindung zugeordnet ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement einzusetzen, das einen im Flügel verschiebbar geführten, mit einem Freiraum zusammenwirkenden Kolben umfasst, dem eine Feder zugeordnet ist, die zwischen einer radial äußeren, im Flügel positionierten Patrone und dem Kolben eingesetzt ist. Bevorzugt ist dabei ein topfartiger Kolben vorgesehen, in den ein axial vorstehender Ansatz der Patrone eingreift. Diese konstruktive Gestaltung gewährleistet eine optimale Aufnahme und Führung der zwischen diesen Bauteilen eingesetzten Druckfeder.

Auf der von der Feder abgewandten Seite wird ein vom Kolben und von einer Sacklochbohrung im Flügel bzw. im Rotor begrenzter Freiraum gebildet, der sich durch Le- ckage mit Öl füllen kann, das durch eine Entlüftungsbohrung im Rotor in ein Reservoir oder einen Tank zurückströmen kann. Damit ist sichergestellt, dass der Kolben bei niedrigen Drehzahlen des Nockenwellenverstellers durch Federkraft nahezu widerstandslos verschiebbar ist. Alternativ oder ergänzend zu einer Entlüftungsbohrung im Rotor kann eine Durchgangsbohrung im Kolben eingebracht werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht als fliehkraftgesteuertes Schaltelement einen Kolben mit einem rechteckigen Querschnittsprofil vor. Der in einer mit der Kolbenaußenkontur korrespondierenden, vorzugsweise stirnseitigen Aussparung des Flügels bzw. des Rotors geführte Kolben kann mit einer Feder kombiniert werden, die gegenseitig zum Kolben ohne eine Patrone direkt am Rotor abgestützt ist.

Ferner bietet es sich an, eine federbeaufschlagte Dichtplatte als fliehkraftgesteuertes Schaltelement einzusetzen. Die Dichtplatte ist dazu in einer entsprechenden Nut oder Aussparung des Rotors eingesetzt und geführt. Für die Funktion der Dichtplatte ist es von Vorteil, wenn diese eine Durchstellung bzw. einen Durchlass aufweist, der mit der Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern zusammenwirkt. Dazu bietet es sich an, dem Durchlass ein Rückschlagventil zuzuordnen, das unmittelbar an der Dichtplatte kraft-, form- oder stoffschlüssig lagefixiert ist, wodurch das Rückschlagventil einer durch die Fliehkraft verursachten Stellbewegung der Dichtplatte folgt. Alternativ dazu kann das als Dichtplatte ausgeführte Schaltelement mit einem separat ange- ordneten Rückschlagventil kombiniert werden, das sich vorteilhaft in radialer Richtung am Rotor abstützt. Folglich bewegt sich die Dichtplatte in radialer Richtung relativ zum Rückschlagventil, so dass das Rückschlagventil immer relativ zum Rotor ortsfest ist.

Als Maßnahme zur Reduzierung des Bauteileumfangs kann erfindungsgemäß eine als Integralbauteil konzipierte Steuereinrichtung eingesetzt werden. Diese umfasst ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement einschließlich Rückschlagventil sowie eine Dichtleiste des Flügels, die zur Bildung einer Baueinheit kombiniert sind. Die in jedem Rotorflügel integrierte Dichtleiste wird vergleichbar den bisherigen bekannten Nocken- wellenverstellern jeweils durch eine Feder dichtend gegen den Innendurchmesser des Stators gedrückt, so dass ein Kurzschluss zwischen den zusammenwirkenden Arbeitskammern verhindert wird.

Das bevorzugt als rechteckiger Scheibenkörper ausgeführte Integralbauteil umfasst einen Durchlass, wobei zur Steuerung eines Volumenstroms zwischen den Arbeits- kammern dem Integralbauteil auf einer Seite das Rückschlagventil und gegenseitig das fliehkraftgesteuerte Schaltelement zugeordnet ist. Wenn der Durchlass durch das fliehkraftgesteuerte Schaltelement geöffnet und die Arbeitskammern miteinander kurzgeschlossen sind, kann das Öl bzw. Hydraulikmittel nur in einer Richtung das Integralbauteil durchströmen, da eine Gegenströmung vom Rückschlagventil gesperrt ist.

Bevorzugt ist dem Integralbauteil ein scheibenartig gestaltetes, fliehkraftgesteuertes Schaltelement zugeordnet, das um eine versetzt zum Durchlass des Integralbauteils positionierte Drehachse schwenkbar ist. Das Schaltelement wird von einer Feder be- aufschlagt, die der Fliehkraft entgegenwirkt und die beispielsweise als ein einstückig mit dem Schaltelement verbundener Federarm ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das Schaltelement von einer separaten Feder beaufschlagt werden. Als Rückschlagventil eignet sich vorzugsweise ein Federblechstreifen, der seitlich am Integralbauteil angeordnet, mit einem Ende versetzt zum Durchlass lagefixiert ist. Das weitere Ende des auch als Blechlasche bezeichneten Federblechstreifens sperrt in ei- ner die Arbeitskammern voneinander trennenden Schließstellung den Durchlass und ist in einer geöffneten Endstellung an einer Anschlagfläche abgestützt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das fliehkraftgesteuerte Schaltelement einschließlich der zugehörigen Rückstellfeder innerhalb eines Hohlraums des Integralbauteils anzuordnen. Dadurch stellt sich eine gekapselte Lage des Schaltelementes ein, das schieberartig an einer Innenseite des Integralbauteils geführt, fliehkraftabhängig den Durchlass öffnet oder schließt. Diese Bauweise mit der geschützten Lage des Schaltelementes vereinfacht die Montage des Integralbauteils, das beispielsweise in eine Aussparung des Flügels einsetzbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Abbildungen nicht alle Bauteile des Nockenwellenverstellers umfassen. Die Erfindung ist nicht auf diese Darstellungen beschränkt. Der Einfachheit halber werden in den Figuren für übereinstimmende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Nockenwellenverstellers bei entferntem Stirndeckel, wobei jedem Flügel ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement als Steuereinrichtung zugeordnet ist;

Fig. 2 die Einzelheit Z gemäß Fig. 1 im vergrößerten Maßstab, die das fliehkraftgesteuerte Schaltelement in einer gesperrten Position zeigt;

Fig. 3 Einzelteile des fliehkraftgesteuerten Schaltelementes gemäß Fig. 1 im vergrößerten Maßstab; Fig. 4 eine mit der Einzelheit Z gemäß Fig. 1 vergleichbare Darstellung, die vergrößert das fliehkraftgesteuerte Schaltelement in der kurzgeschlossenen Position zeigt;

Fig. 5 eine mit der Einzelheit Z gemäß Fig. 1 vergleichbare Darstellung, die vergrößert das fliehkraftgesteuerte Schaltelement zeigt, dessen Kolben ein rechteckiges Querschnittsprofil bildet;

Fig. 6 einen Nockenwellenversteller in der Perspektive mit entferntem Stirndeckel, wobei jeder Flügel eine Dichtplatte als fliehkraftgesteuertes Schaltelement einschließt;

Fig. 7 die Einzelheit Y gemäß Fig. 6 im vergrößerten Maßstab, die als Schaltele- ment eine Dichtplatte einschließt;

Fig. 8 die Dichtplatte sowie ein separates Rückschlagventil des fliehkraftgesteuerten Schaltelements gemäß Fig. 7;

Fig. 9 die Dichtplatte mit zugehörigem Rückschlagventil als eine Baueinheit des fliehkraftgesteuerten Schaltelements gemäß Fig. 7;

Fig. 10 eine Vorderansicht eines Nockenwellenverstellers bei entferntem Stirndeckel, wobei jedem Flügel ein Integralbauteil zugeordnet ist, bestehend aus fliehkraftgesteuertem Schaltelement und Dichtleiste;

Fig. 1 1 das Integralbauteil gemäß Fig. 10 mit einer Darstellung des fliehkraftgesteuerten Schaltelementes; Fig. 12 das Integralbauteil gemäß Fig. 10 mit einer Darstellung des Rückschlagventils;

Fig. 13 das Integralbauteil gemäß Fig. 10 mit einer alternativen Darstellung des

fliehkraftgesteuerten Schaltelementes;

Fig. 14 das Integralbauteil gemäß Fig. 10 mit einer alternativen Darstellung des

fliehkraftgesteuerten Schaltelementes; und

Fig. 15 das Integralbauteil gemäß Fig. 14 in einer anderen Perspektive.

Die Fig. 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 , der zur Verstellung einer Nockenwelle (nicht gezeigt) gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bestimmt ist. Der als ein bekannter Flügelzellentyp aufgebaute Nockenwellen- versteller 1 wird von einem Hydraulikmittel, bevorzugt dem Öl der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Der in Fig. 1 ohne Stirndeckel abgebildete Nockenwellenversteller 1 um- fasst einen von der Kurbelwelle über einen bevorzugt als Kettentrieb ausgelegten Zugmitteltrieb (nicht gezeigt) antreibbaren Stator 2, der dazu eine Außenverzahnung 3 einschließt. Im Stator 2 ist ein begrenzt relativ verdrehbarer Rotor 4 integriert, der drehfest an der Nockenwelle fixiert ist. Der ringförmige Stator 2 bildet mehrere radial nach innen gerichtete Trennelemente 5, deren Bohrungen für eine Verschraubung (nicht gezeigt) bestimmt sind, mit denen insbesondere Deckelelemente befestigt sind. Entsprechend einem bekannten Aufbau nach dem Flügelzellenprinzip umfasst der Rotor 4 mehrere radial ausgerichtete Flügel 6, die in Umfangsrichtung des Nockenwel- lenverstellers 1 gesehen zwischen die Trennelemente 5 des Stators 2 in einen Druckraum 7 eingreifen und diese in jeweils paarweise zusammenwirkende Arbeitskammern 8,9 unterteilen. Zur Drehwinkelverstellung der Nockenwelle 1 gegenüber der Kurbelwelle kann beispielsweise Hydraulikmittel bzw. Öl über eine entsprechende Einstellung eines Schaltventils in Verbindung mit Hydraulikleitungen (nicht gezeigt) die Arbeitskammern 8 beaufschlagen, wodurch sich ihr Volumen gruppenweise vergrößert, während gleichzeitig das Hydraulikmittel aus den Arbeitskammern 9 verdrängt und über Hydraulikleitungen in einen Tank zurückgeführt wird. Diese Volumenände- rung der Arbeitskammern 8,9 führt zu einer Relativverdrehung des Rotors 4 gegenüber dem Stator 2 in Pfeilrichtung, zur Erreichung einer Mittenverriegelungsposition des Nockenwellenverstellers 1 , insbesondere bei einem Stopp der Brenn kraftmaschi- ne. Während dieser Drehwinkelverstellung zur Mittenverriegelung sind Strömungsverbindungen 10 zwischen den Arbeitskammern 8,9 einer Steuereinrichtung 13 in den Flügeln 6 geschlossen. Zur entgegengesetzten Verstellung der Nockenwelle 1 werden die Arbeitskammern 9 entsprechend mit Hydraulikmittel beaufschlagt.

In Fig .1 sind alle Strömungsverbindungen 10 der Flügel 6 in einer geöffneten Position dargestellt, die sich bei einem niedrigen Drehzahlniveau der Brennkraftmaschine über ein fliehkraftgesteuertes, auch als Steuerpin zu bezeichnendes Schaltelement 1 1 selbsttätig einstellt. Das Schaltelement 1 1 umfasst einen Kolben 12, der außenseitig von einer Feder 24 beaufschlagt wird. Dazu ist die Feder 24 so ausgelegt, dass deren Federkraft eine Fliehkraft des Kolbens 12 bis zu einer definierten Drehzahl der Brennkraftmaschine übersteigt, wodurch der Kolben 12 jeweils in einer die Strömungsverbindungen 10 freigebenden Grundstellung verbleibt.

Die Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen weitere Details des fliehkraftgesteuerten Schaltelementes 1 1 der Steuereinrichtung 13, dessen Kolben 12 in einer als Sackloch ausgeführten Aufnahme 14 des Rotors 4 geführt ist. In dem topfartigen Kolben 12 ist die Feder 24 als Druckfeder eingesetzt, die gegenseitig einen Ansatz 15 einer im Flügel 6 positionierten Patrone 16 umschließt. Im Betriebszustand wird der Kolben 12 von zwei Kräften beaufschlagt, einer radial nach außen gerichteten Flieh- oder Zentrifugalkraft, der eine zur Rotationsachse 17 des Nockenwellenverstellers 1 gerichteten Federkraft der Feder 24 entgegenwirkt. In Fig.2 ist der Kolben 12 unmittelbar an der Patrone 16 abgestützt, wodurch die Strömungsverbindung 10 zwischen den Arbeitskammern 8,9 unterbrochen ist. Diese Kolbenstellung ergibt sich bei einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, bei der die Fliehkraft des Kolbens 12 die Federkraft der Feder 24 übertrifft. Auf der von der Feder 24 abgewandten Seite begrenzt der Kolben 12 gemeinsam mit der Aufnahme 14 im Rotor 4 einen Freiraum 18, der eine ungehinderte Stellbewegung des Kolbens 12 sicherstellt und der im Betriebszustand der Brennkraftmaschine zur Auf- nahme von Leckageöl bestimmt ist, das über eine Entlüftungsbohrung 19 in ein Reservoir oder einen Tank zurückströmt. Weiterhin gewährleistet der Freiraum 18, dass der Kolben bei niedrigen Drehzahlen des Nockenwell enverstellers 1 durch Federkraft nahezu widerstandslos in die Grundstellung verschiebbar ist. Alternativ oder ergän- zend zu einer Entlüftungsbohrung 19 im Rotor 4 ist in Fig. 4 der Kolben 12 mit einer Durchgangsbohrung 20 gezeigt.

In Fig. 5 ist das fliehkraftgesteuerte Schaltelement 21 gezeigt, das einen Kolben 22 mit einem rechteckigen Querschnittsprofil umfasst, der in einer stirnseitigen Ausspa- rung 23 des Rotors 4 geführt ist.

Die Fig. 6 bis Fig. 9 zeigen den Nockenwellenversteller 1 oder Details davon, bei dem die Steuereinrichtung 33 ein als Dichtplatte 38 ausgeführtes, fliehkraftgesteuertes Schaltelement 31 einschließt, das in einer entsprechenden Aussparung 32 des Rotors 4 eingesetzt und geführt ist. Die außenseitig von einer Feder 37 beaufschlagte Dichtplatte 38 weist einen mit der Strömungsverbindung 10 im Flügel 6 in Verbindung stehenden Durchlass 34 oder eine Durchstellung auf. Auf der zur Arbeitskammer 8 weisenden Seite ist dem als Dichtplatte 38 ausgeführten Schaltelement 31 ein mit dem Durchlass 34 in Wirkverbindung stehendes Rückschlagventil 35 vorgesehen. Durch das unmittelbar an der Dichtplatte 38 kraft-, form- oder stoffschlüssig lagefixierte Rückschlagventil 35 folgt dieses der von der Fliehkraft verursachten Stellbewegung der Dichtplatte 38. Alternativ dazu kann die Dichtplatte 38, wie in Fig. 9 gezeigt, mit einem separat angeordneten Rückschlagventil 36 kombiniert werden, das sich in radialer Richtung am Rotor 4 abstützt. Folglich bewegt sich die Dichtplatte 38 in radialer Richtung relativ zum Rückschlagventil 36, so dass das Rückschlagventil immer relativ zum Rotor ortsfest positioniert ist.

In den Fig. 10 bis Fig. 15 zeigen eine weitere Variante eines Nockenwellenverstellers 1 oder Details davon, bei dem die Steuereinrichtung 43 der Flügel 6 als Integralbauteil 42 konzipiert ist, das ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement 41 sowie ein Rückschlagventil 45 einschließt. Weiterhin übt das Integralbauteil 42 auch die Funktion einer Dichtleiste aus. Die in jedem Rotorflügel integrierte, als Integralbauteil 42 ausge- bildete Dichtleiste wird vergleichbar den bisherigen bekannten Nockenwellenverstel- lern jeweils durch eine Feder 44 dichtend gegen einen Innendurchmesser 46 des Stators 2 gedrückt, so dass ein Kurzschluss zwischen den zusammenwirkenden Arbeitskammern 8,9 verhindert wird.

Wie die Fig. 1 1 bis Fig. 13 verdeutlichen, bildet das Integralbauteil 42 einen rechteck- förmigen Körper, der einen Durchlass 47 einschließt. Zur Steuerung eines Volumenstroms zwischen den Arbeitskammern 8,9 ist dem Integralbauteil 42 auf einer Seite das Rückschlagventil 45 und gegenseitig das fliehkraftgesteuerte Schaltelement 41 zugeordnet. Wenn der Durchlass 47 durch das Schaltelement 41 und die Arbeitskammern 8,9 miteinander kurzgeschlossen sind, kann das Öl bzw. Hydraulikmittel nur in einer Richtung das Integralbauteil 42 durchströmen, da eine Gegenströmung vom Rückschlagventil 45 gesperrt ist. Das scheibenartig gestaltete, fliehkraftgesteuerte Schaltelement 41 ist um eine versetzt zum Durchlass 47 des Integralbauteils 42 posi- tionierte Drehachse 48 schwenkbar. Dabei wird das Schaltelement 41 gemäß Fig. 1 1 von einer einstückig mit dem Schaltelement 41 verbundenen, als Federarm ausgebildeten Feder 49 beaufschlagt. Abweichend dazu zeigt Fig. 13 eine separate Feder 50, die der Fliehkraft entgegenwirkend das fliehkraftgesteuerte Schaltelement 41 kraftbeaufschlagt. Das Rückschlagventil 45 ist gegenseitig zum Schaltelement 41 seitlich am Integralbauteil 42 angeordnet und mit einem Ende versetzt zum Durchlass 47 lagefixiert. Das weitere Ende des Rückschlagventils 45 sperrt in einer die Arbeitskammern 8,9 voneinander trennenden Schließstellung den Durchlass 47.

Die Fig. 14 und Fig. 15 zeigen das fliehkraftgesteuerte Schaltelement 51 , welches bei einer Fliehkraft, die eine Kraft der Feder 52 übertrifft, ein Öffnen des Rückschlagventils 45 unterbindet. Das Öffnen wird unterbrochen, da das Schaltelement 51 durch die Fliehkraft gegen einen Anschlag 53 gedrückt wird und ein unterer, als Haken 54 ausgebildeter Teil des Schaltelementes 51 das Rückschlagventil 45 verschlossen hält. Somit ist die Strömungsverbindung 10 zwischen den Arbeitskammer 8,9 unterbro- chen. Ist die auf das Schaltelement 51 wirkende Fliehkraft kleiner als die Kraft der Feder 52, so wird das Schaltelement 51 in die in den Fig. 14 und Fig. 15 dargestellte Position gedrückt. Somit kann das Rückschlagventil 45 öffnen und den Durchgang 10 zwischen den Arbeitskannnner 8,9 freigeben. Um den Öffnungsweg des Rückschlagventils 45 zu begrenzen, dient der obere Teil des Hakens 54 von dem Schaltelement 51 als Anschlag.

Bezugszeichenliste Nockenwellenversteller

Stator

Außenverzahnung

Rotor

Trennelement

Flügel

Druckraum

Arbeitskammer

Arbeitskammer

Strömungsverbindung

Schaltelement

Kolben

Steuereinrichtung

Aufnahme

Ansatz

Patrone

Rotationsachse

Freiraum

Entlüftungsbohrung

Durchgangsbohrung

Schaltelement

Kolben

Aussparung

Feder

Schaltelement

Aussparung

Steuereinrichtung

Durchlass

Rückschlagventil

Rückschlagventil

Feder Dichtplatte

Schaltelement Integralbauteil Steuereinrichtung Feder

Rückschlagventil Innendurchmesser Durchlass

Drehachse

Feder

Feder

Schaltelement Feder

Anschlag

Haken

Claims

Patentansprüche

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ), aufgebaut als ein Flügelzellenverstel- ler, mit einem Stator (2), der mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und einem im Stator (2) drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle verbundenen Rotor (4) sowie einem Leitsystem, das Hydraulikmittel unter Zwischenschaltung eines Hydraulikventils in Verbindung mit Druckmittelleitungen zumindest einem Druckraum (7) zuführt oder abführt, der jeweils von einem rotorfesten Flügel (6) in getrennte, gegeneinander wirkende Arbeitskammern (8,9) aufgeteilt ist, wodurch eine Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle gehalten oder gezielt verändert werden kann und im Flügel (6) eine Steuereinrichtung (13,33,43) eingebracht ist, die ein selektives Freigeben und Unterbrechen einer Strömungsverbindung (10) zwischen den Arbeitskammern (8,9) ermöglicht und bedarfsabhängig eine Relativbewegung zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (2) unterbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die jedem Flügel (6) zugeordnete Steuereinrichtung (13,33,43) ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement (1 1 ,31 ,41 ,51 ) aufweist, dem zur fliehkraftabhängigen Rückstellung eine Feder (24,37,49,50,53) zugeordnet ist.

2. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltelement (1 1 ) ein im Flügel (6) oder Rotor (4) verschiebbarer Kolben (12) vorgesehen ist, dem eine Feder (24) zugeordnet ist, die zwischen einer radial äußeren, im Flügel (6) positionierten Patrone (16) und dem Kolben (12) eingesetzt ist.

3. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (1 1 ) einen Kolben (22) mit rechteckigem Querschnittsprofil einschließt, der in einer korrespondierenden Aussparung (23) des Flügels (6) bzw. des Rotors (4) geführt und von einer Feder beaufschlagt ist.

4. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine federbeaufschlagte Dichtplatte (38) als Schaltelement (31 ) vorgesehen ist, die in einer korrespondierenden Aussparung (32) des Flügels (6) bzw. des Rotors (4) geführt ist und die einen Durchlass (34) einschließt.

5. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (34) des als Dichtplatte (38) ausgebildeten Schaltelementes (31 ) unmittelbar mit einem Rückschlagventil (35) oder mittelbar mit einem separat angeordneten Rückschlagventil (36) zusammenwirkt.

6. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (43) als ein Integralbauteil (42) ausgebildet ist und ein fliehkraftgesteuertes Schaltelement (41 ) einschließt und das gleichzeitig die Funktion einer Dichtleiste des Flügels (6) übernimmt.

7. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Integralbauteil (42) einen Durchlass (47) aufweist und dem auf einer Seite das fliehkraftgesteuerte Schaltelement (41 ) und gegenseitig ein Rückschlagventil (45) zugeordnet ist.

8. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein scheibenartig gestaltetes, fliehkraftgesteuertes Schaltelement (41 ) um eine versetzt zum Durchlass (47) des Integralbauteils (42) positionierte Drehachse (48) schwenkbar und von einer der Fliehkraft entgegen gerichteten Feder (49,50) beaufschlagt ist.

9. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (45) durch ein den Durchlass (47) verschließendes Federblech gebildet wird, das mit einem Ende versetzt zum Durchlass (47) am Integralbauteil (42) lagefixiert ist und deren weiteres Ende in einer Schließstellung den Durchlass (47) sperrt und in einer geöffneten Endstellung an einer Anschlagfläche (51 ) abgestützt ist.

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Integralbauteils (42) das fliehkraftgesteuerte Schaltelement (51 ) einschließlich der zur fliehkraftabhängigen Rückstellung bestimmten Feder (52) eingebracht ist.