WO2017162233A1 - Nockenwellenverstellsystem mit mittel zum auffangen ablaufenden hydraulikmittels eines ventils zur direkten rückführung in den nockenwellenversteller - Google Patents

Nockenwellenverstellsystem mit mittel zum auffangen ablaufenden hydraulikmittels eines ventils zur direkten rückführung in den nockenwellenversteller Download PDF

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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • Camshaft adjusting device with means for collecting running Hvdraulik- means of a valve for direct return to the camshaft adjuster
  • the invention relates to a camshaft adjusting system for an internal combustion engine, such as a diesel or gasoline engine, a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural vehicle, with a hydraulic camshaft adjuster (the vane type) comprising a stator, a rotatably mounted in the stator / recorded Rotor and a hydraulic control system comprising a valve, wherein the rotor has at least one wing, which projects into a pressure space formed between the rotor and the stator, that this pressure space is divided into two sub-chambers, each of the sub-chamber cooperating with the hydraulic control system / is connected, that in dependence of the position of the valve, a hydraulic, a relative rotational position between the rotor and the stator predetermining pressure ratio between the two sub-chambers is set, and arranged with an adjacent in the axial direction of the camshaft adjuster Actuator interacting with the valve.
  • the camshaft adjusting system is therefore also referred to as a kit / an arrangement
  • camshaft adjuster for an internal combustion engine which is mounted on the end of a camshaft and acts as a transmission member to a drive wheel for the rotational drive of the camshaft.
  • the camshaft adjuster has an inner wheel arranged rotationally fixed relative to the camshaft and an outer wheel which is rotatable and coaxial therewith, a control valve with a valve slide being provided coaxially with the inner wheel, which is used to control a fluid for acting on pressure chambers arranged between the inner wheel and the outer wheel is provided to effect an angular displacement between the inner wheel and the outer wheel.
  • the internal gear has a centric and axially displaceable valve pin which axially extends to the camshaft and receives the valve spool in an axially movable manner.
  • slide chamber which has at least one control edge with which the valve spool sealingly cooperates.
  • the hydraulic fluid preferably an oil which runs out of the valve of the camshaft adjuster, for instance through the T-port
  • the hydraulic fluid usually runs directly back into a tank, which usually causes relatively long delivery paths of the hydraulic fluid.
  • an oil pump is required, since there is no intermediate reservoir for the adjustment of the rotor relative to the stator which, during adjustment operations, is the hydraulic / oil camshaft adjuster ready.
  • the inertia of the system is relatively high due to this long conveyor system.
  • the actuator serves directly as a guide component, which is in any case mounted in the camshaft adjuster system in order to divert the corresponding hydraulic fluid flow in the desired direction.
  • the Hydraulikstoffschleitabites is expediently directly / directly attached to an actuator housing of the actuator / arranged or with a bearing unit, which is firmly received in the actuator housing and a plunger of the actuator leads in his direction of displacement connected.
  • the bearing unit is directly part of a pole core of this actuator. As a result, the structure is significantly simplified.
  • the Hydraulikstoffschleitabites is configured by a single / stoffeinteiliges, attached to the actuator baffle.
  • sheet metal should not be understood to mean a material restriction to a metal, but merely that the baffle is made thin-walled
  • the baffle is preferably made of a metal (as a metal sheet), it may alternatively be made of a plastic material
  • previously existing and already mass-produced actuators can be easily adapted, which also positively influences the manufacturing outlay.
  • the actuator has a plunger which is displaceably guided in a bearing unit of the actuator and the hydraulic-medium guide section is alternatively a material-integral part of this bearing unit. Then can be dispensed with the formation of a separate baffle and the existing outer contour of the actuator can be used directly as Hydraulikstoffeitabites. This further reduces the number of components.
  • the bearing unit is in turn designed as a pole core or has this pole core which acts in a displaceable manner on the plunger.
  • the actuator is particularly effective acting as a magnetic actuator.
  • the Hydraulikstoffleitab ites an annular, in the axial direction to the camshaft adjuster aligned collar, which is arranged so that it deflects the exiting from the valve to the surroundings of the camshaft Verstellers hydraulic fluid flow in the axial direction to the camshaft adjuster. As a result, the hydraulic fluid flow is diverted in a particularly short way.
  • a collecting plate forming a cavity is attached to a stator-fixed region of the camshaft adjuster, which covers the hydraulic-fluid guide section radially from the outside in the axial direction by a certain distance.
  • the cavity is hydraulically coupled / coupled via a check valve, which is preferably configured as a non-return cap, with a reservoir formed / introduced in the rotor and / or stator.
  • the reservoir is preferably in turn arranged hydraulically between the sub-chambers and the valve, so that it can act in the respective position of the valve to support the pressure build-up in the respective sub-chamber.
  • This makes the camshaft adjuster particularly powerful.
  • a return spring biasing the rotor relative to the stator in a rotational direction is arranged. Thereby, the collecting plate can be used simultaneously as a protective cover for this return spring.
  • valve is a central valve, which is received / arranged radially inside the rotor, the hydraulic fluid flow is particularly cleverly integrated in a hydraulic circuit. Furthermore, it is advantageous if the valve is designed such that in a first position of a spool of the valve, a first sub-chamber is hydraulically open to the environment and in a second position of the spool, a second sub-chamber is hydraulically open to the environment. As a result, in both positions, the hydraulic fluid can be effectively deflected by means of the hydraulic fluid guide section and returned to the camshaft adjuster.
  • a means for collecting hydraulic fluid / oil for camshaft adjustment is thus provided.
  • the system according to the invention relates to a central valve as well as to a central magnet for adjusting the camshaft (VIP / "Smart Phaser") .
  • the concept according to the invention has an oil guide contour (the hydraulic fluid guide section) which is located on the central valve body (actuator housing) or on the The invention will now be explained in more detail below with reference to figures, in which connection various exemplary embodiments are described.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive camshaft adjusting system according to a first embodiment along an axis of rotation of a camshaft adjuster of the camshaft adjusting system, wherein in particular the construction of a central valve of the camshaft adjuster and its arrangement relative to a Hydraulikstoffleitab- cut magnetic actuator of the camshaft adjusting system can be seen .
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the camshaft adjusting system according to the invention according to FIG. 1, wherein a schematically indicated hydraulic medium flow leads from one of the two subchambers back to the magnetic actuator and in the radial direction back into the camshaft phaser; a longitudinal sectional view through a camshaft adjusting system according to a further, second embodiment, wherein the Hydraulikstoffleit- section is now an integral part of a bearing unit of the actuator, a detailed representation of the camshaft adjusting system shown in Fig. 3 in the region of the central valve, wherein a first access of a first sub-chamber to the environment and a detailed view of FIG.
  • a camshaft adjusting system 1 according to a preferred first embodiment is illustrated.
  • the camshaft adjusting system 1 comprises a camshaft adjuster 2 as well as an actuator 7 acting on this camshaft adjuster 2.
  • the camshaft adjuster 2 is designed here in principle as a hydraulic camshaft adjuster 2.
  • the phaser 2 is constructed according to the vane type / vane type. Accordingly, the camshaft adjuster 2 has an outer component designated as a stator 3.
  • the stator 3 is rotatably connected via a Werner 66 during operation of an internal combustion engine with a traction means, namely a chain, a traction mechanism, wherein the traction means in a conventional manner rotatably connected to a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the Switzerlandstofftext 18 is also referred to as a drive wheel.
  • the stator 3 has on its radial inner side a plurality of both in the radial direction and in the circumferential direction extending pressure chambers, which are not shown here for clarity.
  • a rotor 4 is rotatably / rotatably mounted in the stator 3 by a certain angular range / adjustment.
  • a wing of the rotor 4 protrudes in the radial direction, wherein the wings are not shown for clarity sake.
  • the wings are rotatably attached to the rotor 4 / fixed.
  • the rotor 4 is in turn connected in a rotationally fixed manner to a camshaft of the internal combustion engine, likewise not shown here for the sake of clarity.
  • each pressure chamber is divided into two mutually hydraulically separated / sealed sub-chambers / subspaces, namely in a first sub-chamber and in a second sub-chamber. These sub-chambers are hydraulically separated from each other by a wing in the circumferential direction.
  • the rotor 4, together with the vanes, is rotatable relative to the stator 3 around the width of the pressure chamber seen in the circumferential direction.
  • the valve 5 is here centrally, ie aligned coaxially with the axis of rotation 19 of the camshaft adjuster 2.
  • the valve 5 is therefore also referred to below as the central valve 5.
  • the central valve 5 is part of a hydraulic control system 6.
  • the central valve 5 has a valve housing 20 which is arranged radially inside the rotor 4 and is non-rotatably connected thereto.
  • a spool 17 is slidably mounted in the axial direction of the axis of rotation 19. In particular, this spool 17 is displaceable between a first position and a second position, as described below with respect to the second embodiment.
  • the central valve 5 is connected to an input with a hydraulic source.
  • the first sub-chamber of the camshaft adjuster 2 is connected to the control valve 5 via a first radially extending passage 21 in the form of a first bore, and the second subchamber of the camshaft adjuster 2 is connected to the control valve 5 via a second radially extending passage 22 connected.
  • the actuator 7 is provided in the camshaft adjusting system 1.
  • the actuator 7 is designed here as a magnetic actuator. This actuator 7 is mounted with its actuator housing 23 in operation on an internal combustion engine fixed, such as a combustion engine housing fixed area.
  • the actuator 7 has a plunger 10 arranged in the axial direction and coaxially with the control slide 17 / with the axis of rotation 19. The plunger 10 is displaceable in the axial direction.
  • the plunger 10 cooperates with an axial end face of the spool 17 to move it between a first and a second position back and forth and thus to specify the position of the valve 5.
  • a spring 24 is mounted in the form of a compression spring to bring the spool 17 after its adjustment by the plunger 10 in the second position back to its initial position (the first position).
  • the actuator 7 also has a arranged in the actuator housing 23 bearing unit 1 1, which serves for the displaceable mounting of the plunger 10. In this bearing unit 1 1, a Polwindung is already introduced to act on the plunger 10 in operation by a magnetic field is induced to act displaceably.
  • a hydraulic fluid guide section 8 is attached to the actuator 7.
  • the hydraulic fluid guide 8 is formed as a baffle 9, which is made separately from the actuator 7 and connected to the housing fixed thereto.
  • the hydraulic fluid guide portion 8 is fixedly attached to the actuator housing 23.
  • the hydraulic center section 8 is configured in a ring shape.
  • the Hydraulikstoffleitabites 8 is attached to a camshaft adjuster 2 facing the axial side of the actuator housing 23 and radially outside of the plunger 10.
  • the Hydraulikstoffleitabites 8 has at a radial outer region on a likewise annular collar 12.
  • the collar 12 is mounted radially outwardly of the valve 5 such that a hydraulic fluid stream 26 produced in operation, as shown particularly clearly in FIG.
  • a collecting plate 15 is attached to a stator-fixed region 13, in this case on a side cover 25 of the stator 3, which collecting plate 15 covers the hydraulic medium guide section 8 radially from the outside.
  • the hydraulic fluid flow 26, which undergoes a centrifugal force during operation of the camshaft adjuster 2 is conducted through the collar 12 again in the axial direction to the phaser 2.
  • the collecting plate 15 is substantially cup-shaped, with the hydraulic medium guide section 8 protruding with its collar 12 through a central opening.
  • the collecting plate 15 forms a cavity 14 between itself and the stator 3.
  • a return spring 16 of the camshaft adjuster is arranged in this cavity 14 at the same time.
  • This return spring 16 is formed here as a spiral spring which is statorfest with one end and rotorfest connected to the other end to rotate stator and rotor 3 and 4 in a non-pressurized state of the camshaft adjuster 2 / the hydraulic control system 6 in a preferred position to each other.
  • the camshaft adjuster 2 furthermore has a non-illustrated check valve in the form of a non-return valve, which is also not shown here for the sake of clarity. This is preferably incorporated in the rotor, alternatively also in the stator. As a result, an accumulating in the collecting plate 15 hydraulic fluid volume, which has been passed down there by the hydraulic fluid flow 26 there, at a sufficient pressure generated by the centrifugal pressure, the check valve automatically spend in an open position and in the direction of the stator and / or rotor interior, such as towards a reservoir in the rotor 4.
  • the check valve is mounted in the camshaft adjuster 2 so that at the same time a flow of the hydraulic fluid is prevented by this check valve from the rotor 4 addition.
  • the Hydraulikstoffleitabites 8 but also be configured somewhat differently.
  • the Hydraulikstoffleitabites 8 is configured according to the second embodiment as an integral part of the storage unit 1 1.
  • the Hydraulikstoffleitabites 8 in turn has an axially extending collar 12 radially outside of the control valve 5.
  • the collar 12 is from an axial facing the camshaft adjuster 2 end face of the bearing unit 1 1, so that the hydraulic medium flow 26 in turn, as shown in FIGS. 4 and 5, is returned to the camshaft adjuster 2.
  • the first position of the valve 5 is shown schematically, whereas in Fig. 5, the second position of the valve 5 is shown.
  • the first channel 21 marked with "A” is opened toward the surroundings of the camshaft adjuster 2, ie essentially without pressure, whereas the second channel 22 marked “B" with an input side hydraulic fluid pressure of the valve 5 a hydraulic source is acted upon.
  • the volume of the first sub-chamber is minimized, whereas the second sub-chamber is maximized in volume.
  • the first sub-chamber is connected to the hydraulic source and the second channel 22 / the second sub-chamber is opened to the environment, ie, without pressure.
  • the second sub-chamber is minimized in volume, whereas the first sub-chamber is maximized. This is, for example, in a late position of the camshaft adjuster 2 of the case.
  • a system concept (camshaft adjuster system 1) is provided in which the oil (hydraulic agent) leaving the valve 5 is collected with a type of funnel / funnel (collecting plate 15) of the phaser (camshaft adjuster 2) and for Later Verstellvor Cyprus the stage 2 again provides (Smart Phasing).
  • a feature (hydraulic fluid guide section 8) is provided on the central magnet (actuator 7) to prevent the drainage of the oil into the tank and constitutes a kind of "forced orientation" for the oil
  • the feature 8 can be achieved by additionally attaching a component (baffle plate) 9) on the central magnet 7 or the modification of a component located on the central magnet 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem (1) für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller (2) aufweisend einen Stator (3), einen in dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4) sowie ein ein Ventil (5) umfassendes Hydrauliksteuersystem (6), wobei der Rotor (4) zumindest einen Flügel aufweist, der so in einen zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) gebildeten Druckraum hineinragt, dass dieser Druckraum in zwei Teilkammern aufgeteilt ist, wovon jede Teilkammer derart mit dem Hydrauliksteuersystem (6) zusammenwirkt, dass in Abhängigkeit der Stellung des Ventils (5) ein hydraulisches, eine Relativdrehstellung zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) vorgebendes Druckverhältnis zwischen den beiden Teilkammern eingestellt ist, sowie mit einem in axialer Richtung des Nockenwellenverstellers (2) benachbart angeordneten Aktor (7), der verstellend auf das Ventil (5) einwirkt, wobei an einer dem Nockenwellenversteller (2) zugewandten Seite des Aktors (7) ein Hydraulikmittelleitabschnitt (8) angeordnet ist, welcher Hydraulikmittelleitabschnitt (8) so ausgebildet ist, dass er einen in einem Betriebszustand aus dem Ventil (5) zur Umgebung des Nockenwellenverstellers (2) austretenden Hydraulikmittelstrom zurück in den Nockenwellenversteller (2) hinein lenkt.

Description

Nockenwellenverstellsvstem mit Mittel zum Auffangen ablaufenden Hvdraulik- mittels eines Ventils zur direkten Rückführung in den Nockenwellenversteller
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, etwa einen Diesel- oder Ottomotor, eines Kraftfahrzeuges, wie ein PKW, LKW, Bus oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller (des Flügelzellentyps) aufweisend einen Stator, einen in dem Stator verdrehbar gelagerten / aufgenommenen Rotor sowie ein ein Ventil umfassendes Hyd- rauliksteuersystem, wobei der Rotor zumindest einen Flügel aufweist, der so in einen zwischen dem Rotor und dem Stator gebildeten Druckraum hineinragt, dass dieser Druckraum in zwei Teilkammern aufgeteilt ist, wovon jede Teilkammer derart mit dem Hydrauliksteuersystem zusammenwirkt / verbunden ist, dass in Abhängigkeit der Stellung des Ventils ein hydraulisches, eine Relativdrehstellung zwischen dem Rotor und dem Stator vorgebendes Druckverhältnis zwischen den beiden Teilkammern eingestellt ist, sowie mit einem in axialer Richtung des Nockenwellenverstellers benachbart angeordneten Aktor, der verstellend auf das Ventil einwirkt. Das Nockenwellenverstellsystem ist daher auch als ein Bausatz / eine Anordnung bestehend aus einem Nockenwellenversteller sowie einem diesen Nockenwellenversteller betätigenden Ak- tor bezeichnet.
Gattungsgemäße Nockenwellenverstellsysteme sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2007 020 525 A1 einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, der endseitig an einer Nocken- welle angebracht ist und als Übertragungsglied zu einem Antriebsrad zum rotatorischen Antrieb der Nockenwelle wirkt. Der Nockenwellenversteller weist ein verdrehfest zur Nockenwelle angeordnetes Innenrad und ein gegen dieses verdrehbares und koaxial angeordnetes Außenrad auf, wobei koaxial zum Innenrad ein Steuerventil mit einem Ventilschieber vorgesehen ist, welcher zur Steuerung eines Fluides zur Beauf- schlagung von zwischen dem Innenrad und dem Außenrad angeordneten Druckräumen vorgesehen ist, um eine Winkelverstellung zwischen dem Innenrad und dem Außenrad zu bewirken. Das Innenrad weist einen zentrischen und sich axial zur Nockenwelle ersteckenden, den Ventilschieber axial beweglich aufnehmenden Ventil- schieberraum auf, der wenigstens eine Steuerkante aufweist, mit der der Ventilschieber dichtend zusammenwirkt.
Bei diesen bekannten Nockenwellenverstellsystemen läuft das Hydraulikmittel, vor- zugsweise ein Öl, das aus dem Ventil des Nockenwellenverstellers, etwa durch den T- Port, abläuft, meist unmittelbar zurück in einen Tank, was zumeist relativ weite Förderwege des Hydraulikmittels verursacht. Um nach dem Abfließen in den Tank das Hydraulikmittel wieder für die Versorgung zur Verfügung zu stellen, wird eine Ölpumpe benötigt, da für die Verstellung des Rotors relativ zum Stator kein zwischengeschalte- tes Reservoir vorhanden ist, welches bei Verstellvorgängen dem Nockenwellenver- steller Hydraulikmittel / Öl bereit stellt. Durch dieses lange Fördersystem ist zudem die Trägheit des Systems relativ hoch.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Tech- nik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Nockenwellenverstellsys- tem zur Verfügung zu stellen, bei dem ablaufendes Hydraulikmittel auf möglichst kurzem Wege wieder zum Verstellen des Nockenwellenverstellers zur Verfügung gestellt werden soll. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer dem Nockenwellenverstel- ler zugewandten (vorzugsweise axialen) Seite des Aktors ein Hydraulikmittelleitab- schnitt angeordnet ist, welcher Hydraulikmittelleitabschnitt so ausgebildet ist, dass er eine in einem Betriebszustand aus dem Ventil zur Umgehung des Nockenwellenverstellers austretenden Hydraulikstrom zurück in den Nockenwellenversteller hinein um- lenkt / lenkt.
Dadurch dient der Aktor unmittelbar als ein Leitbauteil, das ohnehin in dem Nocken- wellenverstellersystem angebracht ist, um den entsprechenden Hydraulikmittelstrom in die gewünschte Richtung umzulenken.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Wenn der Hydraulikmittelleitabschnitt gehäusefest an dem Aktor angeordnet / angebracht ist, ist der Hydraulikmittelleitabschnitt stets, unabhängig von der Stellung des Ventils, in einem bestimmten Abstand relativ zum Nockenwellenversteller positioniert. Dadurch wird der Hydraulikmittelstrom in jeglichem Betriebszustand verlässlich und nachvollziehbar umgeleitet.
Der Hydraulikmittelleitabschnitt ist dabei zweckmäßigerweise unmittelbar / direkt an einem Aktorgehäuse des Aktors angebracht / angeordnet oder mit einer Lagereinheit, die in dem Aktorgehäuse fest aufgenommen ist sowie einen Stößel des Aktors in sei- ner Verschieberichtung führt, verbunden. Bei einer Ausführung des Aktors als ein Magnetaktor ist es besonders vorteilhaft, wenn die Lagereinheit unmittelbar Bestandteil eines Polkerns dieses Aktors ist. Dadurch wird der Aufbau deutlich vereinfacht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Hydraulikmittelleitabschnitt durch ein einzelnes / stoffeinteiliges, an dem Aktor angebrachtes Leitblech ausgestaltet ist. Durch den Begriff„Blech" soll hierbei keine Materialeinschränkung auf ein Metall zu verstehen sein, sondern lediglich, dass das Leitblech dünnwandig ausgestaltet ist. Das Leitblech ist zwar bevorzugt aus einem Metall (als ein Metallblech) hergestellt, kann aber auch alternativ aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Durch diese Ausbildung des Hydraulikmittelleitabschnittes können bisher bestehende sowie bereits in Serie hergestellte Aktoren einfach adaptiert werden, was auch den Herstellaufwand positiv beein- flusst.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Aktor einen Stößel aufweist, der in einer Lagerein- heit des Aktors verschiebbar geführt ist und der Hydraulikmitteleitabschnitt alternativ ein stoffeinteiliger Bestandteil dieser Lagereinheit ist. Dann kann auf die Ausbildung eines separaten Leitbleches verzichtet werden und die bestehende Außenkontur des Aktors unmittelbar als Hydraulikmitteleitabschnitt verwendet werden. Dadurch wird die Bauteilanzahl weiter reduziert.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Lagereinheit wiederum als ein Polkern ausgebildet ist bzw. diesen Polkern aufweist, der verschiebend auf den Stößel einwirkt. Dadurch ist der Aktor besonders effektiv als ein Magnetaktor wirkend. Zweckmäßig ist es zudem, wenn der Hydraulikmittelleitabschnitt einen ringförmigen, in axialer Richtung zu dem Nockenwellenversteller hin ausgerichteten Kragen aufweist, der so angeordnet ist, dass er den aus dem Ventil zur Umgebung des Nockenwellen- verstellers austretenden Hydraulikmittelstrom in axialer Richtung hin zum Nockenwellenversteller umlenkt. Dadurch wird der Hydraulikmittelstrom auf besonders kurzem Wege umgeleitet.
In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn an einem statorfesten Be- reich des Nockenwellenverstellers ein einen Hohlraum ausbildendes Sammelblech angebracht ist, das den Hydraulikmittelleitabschnitt radial von außen in axialer Richtung um einen gewissen Abstand hin überdeckt. Dadurch kann aufgrund der Rotation des Nockenwellenverstellers in seinem Betrieb das Hydraulikmittel unmittelbar durch die wirkende Zentrifugalkraft sicher wieder dem Nockenwellenversteller zugeführt werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Hohlraum über ein Rückschlagventil, das vorzugsweise als eine Rückschlagkappe ausgestaltet ist, mit einem in dem Rotor und / oder Stator ausgebildeten / eingebrachten Reservoir hydraulisch gekoppelt / koppel- bar ist. Das Reservoir ist vorzugsweise wiederum hydraulisch zwischen den Teilkammern und dem Ventil angeordnet, sodass es in der jeweiligen Stellung des Ventils unterstützend zum Druckaufbau in der jeweiligen Teilkammer wirken kann. Dadurch ist der Nockenwellenversteller besonders leistungsfähig. Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn in dem Hohlraum, der durch das Sammelblech ausgestaltet ist, eine den Rotor relativ zu dem Stator in einer Drehrichtung vorspannende Rückstellfeder angeordnet ist. Dadurch kann das Sammelblech gleichzeitig als eine Schutzabdeckung für diese Rückstellfeder verwendet werden. Ist das Ventil ein Zentralventil, das radial innerhalb des Rotors aufgenommen / angeordnet ist, ist der Hydraulikmittelstrom besonders geschickt in einem Hydraulikkreislauf integriert. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ventil so ausgestaltet ist, dass in einer ersten Stellung eines Steuerschiebers des Ventils eine erste Teilkammer hydraulisch zur Umgebung hin geöffnet ist und in einer zweiten Stellung des Steuerschiebers eine zweite Teilkammer hydraulisch zur Umgebung hin geöffnet ist. Dadurch lässt sich in beiden Stellungen das Hydraulikmittel mittels des Hydraulikmittelleitabschnittes effektiv umlenken und dem Nockenwellenversteller wieder zuführen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine Einrichtung zum Sammeln von Hydraulikmittel / Öl zur Nockenwellenverstellung vorgesehen. Das erfindungsgemäße System bezieht sich auf ein Zentralventil sowie auf einen Zentralmagneten zum Nockenwel- lenverstellen (VIP /„Smart Phaser"). Das erfindungsgemäße Konzept weist eine Öllei- tkontur (den Hydraulikmittelleitabschnitt) auf, die an dem Zentralventilkörper (Aktorgehäuse) bzw. an dem C-Pol des Magneten angeordnet ist. Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
Es zeigen: Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Nockenwellen- verstellsystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel entlang einer Drehachse eines Nockenwellenverstellers des Nockenwellenverstellsystems, wobei insbesondere der Aufbau eines Zentralventils des Nockenwellenverstellers sowie dessen Anordnung relativ zu einem einen Hydraulikmittelleitab- schnitt aufweisenden Magnetaktor des Nockenwellenverstellsystems erkennbar sind,
Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems nach Fig. 1 , wobei ein schematisch eingezeichneter Hydraulikmit- telstrom von einer der beiden Teilkammern hin zu dem Magnetaktor sowie in radialer Richtung wieder zurück in den Nockenwellenversteller führt, eine Längsschnittdarstellung durch ein Nockenwellenverstellsystem gemäß einem weiteren, zweiten Ausführungsbeispiel, wobei der Hydraulikmittelleit- abschnitt nun ein integraler Bestandteil einer Lagereinheit des Aktors ist, eine Detaildarstellung des in Fig. 3 gezeigten Nockenwellenverstellsystems im Bereich des Zentralventiles, wobei ein erster Zugang einer ersten Teilkammer zur Umgebung hin geöffnet ist und der Hydraulikmittelstrom aus dem Nockenwellenversteller hinaus sowie entlang des Hydraulikmittelleitab- schnittes angedeutet ist, und eine Detaildarstellung nach Fig. 4, wobei nun ein zweiter Zugang einer zwei ten Teilkammer zur Umgebung hin geöffnet ist, sodass der Hydraulikmittelstrom seitens dieser Teilkammer zunächst aus dem Nockenwellenversteller ausgeleitet wird und mittels des Hydraulikmittelleitabschnittes wiederum dem Nockenwellenversteller zugeführt wird.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
In Fig. 1 ist ein Nockenwellenverstellsystem 1 gemäß einem bevorzugten ersten Ausführungsbeispiel anschaulich dargestellt. Das Nockenwellenverstellsystem 1 besteht aus einem Nockenwellenversteller 2 sowie aus einem auf diesen Nockenwellenversteller 2 verstellend einwirkenden Aktor 7.
Der Nockenwellenversteller 2 ist hier prinzipiell als ein hydraulischer Nockenwellenversteller 2 ausgeführt. Der Nockenwellenversteller 2 ist gemäß dem Flügelzellentyp / der Flügelzellenbauweise aufgebaut. Dementsprechend weist der Nockenwellenversteller 2 ein als Stator 3 bezeichnetes äußeres Bauteil auf. Der Stator 3 ist über eine Zugmittelaufnahme 18 im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine drehfest mit einem Zugmittel, nämlich einer Kette, eines Zugmitteltriebes verbunden, wobei das Zugmittel auf übliche Weise drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Die Zugmittelaufnahme 18 ist auch als Antriebsrad bezeichnet. Der Stator 3 weist auf seiner radialen Innenseite mehrere sich sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung erstreckende Druckräume auf, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt sind. Ein Rotor 4 ist in dem Stator 3 um einen gewissen Winkelbereich / Verstellbereich rotatorisch / drehbar gelagert. In jeden Druckraum des Stators 3 ragt ein Flügel des Rotors 4 in radialer Richtung hinein, wobei auch die Flügel der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt sind. Die Flügel sind drehfest an dem Rotor 4 angebracht / befestigt. Der Rotor 4 ist im Betrieb wiederum drehfest mit einer hier der Übersichtlich- keit halber ebenfalls nicht weiter dargestellten Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Die Flügel des Rotors 4 ragen so in die Druckkammern des Stators hinein, dass jede Druckkammer in zwei voneinander hydraulisch getrennte / abgedichtete Teilkammern / Teilräume, nämlich in eine erste Teilkammer sowie in eine zweite Teilkammer unterteilt ist. Diese Teilkammern sind über einen Flügel in Um- fangsrichtung gesehen hydraulisch voneinander getrennt. Der Rotor 4 ist samt den Flügeln um die in Umfangsrichtung gesehene Breite der Druckkammer relativ zu dem Stator 3 rotierbar.
Jede Teilkammer der Druckkammern wirkt mit einem Ventil 5 zusammen. Das Ventil 5 ist hier zentral, d.h. koaxial zur Drehachse 19 des Nockenwellenverstellers 2 ausgerichtet. Das Ventil 5 ist daher nachfolgend auch als Zentralventil 5 bezeichnet. Das Zentralventil 5 ist Teil eines Hydrauliksteuersystems 6. Das Zentralventil 5 weist ein Ventilgehäuse 20 auf, das radial innerhalb des Rotors 4 angeordnet ist und drehfest mit diesem verbunden ist. Innerhalb des Ventilgehäuses 20 ist ein Steuerschieber 17 in axialer Richtung der Drehachse 19 verschiebbar gelagert. Insbesondere ist dieser Steuerschieber 17 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung, wie nachfolgend in Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben, verschiebbar. Das Zentralventil 5 ist mit einem Eingang mit einer Hydraulikquelle verbunden. Die erste Teilkammer des Nockenwellenverstellers 2 ist über einen ersten radial verlau- fenden Kanal 21 in Form einer ersten Bohrung mit dem Steuerventil 5 verbunden und die zweite Teilkammer des Nockenwellenverstellers 2 ist über einen zweiten radial verlaufenden Kanal 22 in Form einer zweiten Bohrung mit dem Steuerventil 5 verbunden. Zum Verstellen des Ventils 5 ist der Aktor 7 in dem Nockenwellenverstellsystem 1 vorgesehen. Der Aktor 7 ist hier als ein Magnetaktor ausgestaltet. Dieser Aktor 7 ist mit seinem Aktorgehäuse 23 im Betrieb an einem verbrennungskraftmaschinenfesten, etwa einem verbrennungskraftmaschinengehäusefesten Bereich angebracht. Der Ak- tor 7 weist einen in axialer Richtung sowie koaxial zu dem Steuerschieber 17 / zur Drehachse 19 angeordneten Stößel 10 auf. Der Stößel 10 ist in axialer Richtung verschiebbar. Der Stößel 10 wirkt mit einer axialen Stirnseite des Steuerschiebers 17 zusammen, um diesen zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung hin und her zu verschieben und somit die Stellung des Ventils 5 vorzugeben. Auf einer dem Stößel 10 abgewandten Seite des Steuerschiebers 17 ist wiederum eine Feder 24 in Form einer Druckfeder angebracht, um den Steuerschieber 17 nach dessen Verstellung durch den Stößel 10 in die zweite Stellung wieder in seine Ausgangsstellung (die erste Stellung) zurück zu bringen. Der Aktor 7 weist auch eine in dem Aktorgehäuse 23 angeordnete Lagereinheit 1 1 auf, die zur verschiebbaren Lagerung des Stößels 10 dient. In dieser Lagereinheit 1 1 ist bereits eine Polwindung eingebracht, um auf den Stößel 10 im Betrieb, indem ein Magnetfeld induziert wird, verschiebend einzuwirken. Erfindungsgemäß ist ein Hydraulikmittelleitabschnitt 8 an dem Aktor 7 angebracht. In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 als ein Leitblech 9 ausgebildet, das separat zu dem Aktor 7 hergestellt und mit diesem gehäusefest verbunden ist. Insbesondere ist der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 in diesem Ausführungsbeispiel fest an dem Aktorgehäuse 23 angebracht. Der Hydraulikmit- telleitabschnitt 8 ist ringförmig ausgestaltet. Der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 ist an einer dem Nockenwellenversteller 2 zugewandten axialen Seite des Aktorgehäuses 23 sowie radial außerhalb des Stößels 10 angebracht. Der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 weist an einem radialen Außenbereich einen ebenfalls ringförmigen Kragen 12 auf. Der Kragen 12 ist so radial außerhalb des Ventils 5 angebracht, dass ein im Betrieb, wie wiederum in Fig. 2 besonders gut zu erkennen, erzeugter Hydraulikmittelstrom 26 in axialer Richtung aus dem Ventil 5 / Steuerventil austritt und durch diesen Kragen 12 wieder nach dem Austreten aus dem Ventil 5 an einer radial äußeren Stelle dem Nockenwellenversteller 2 zugeführt wird. Weiterhin ist ein Sammelblech 15 an einem statorfesten Bereich 13, hier an einem Seitendeckel 25 des Stators 3, angebracht, welches Sammelblech 15 den Hydraulik- mittelleitabschnitt 8 radial von außen überdeckt. Der Hydraulikmittelstrom 26, der im Betrieb des Nockenwellenverstellers 2 eine Zentrifugalkraft erfährt, wird durch den Kragen 12 wieder in axialer Richtung zu dem Nockenwellenversteller 2 hin geleitet. Das Sammelblech 15 ist hier im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet, wobei durch eine zentrale Öffnung der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 mit seinem Kragen 12 hindurchragt. Das Sammelblech 15 bildet zwischen sich und dem Stator 3 einen Hohlraum 14 aus. In diesen Hohlraum 14 ist zugleich eine Rückstellfeder 16 des Nockenwellenverstellers angeordnet. Diese Rückstellfeder 16 ist hier als eine Spiralfeder ausgebildet, die mit einem Ende statorfest und mit dem anderen Ende rotorfest verbunden ist, um Stator und Rotor 3 und 4 in einem drucklosen Zustand des Nockenwellenverstellers 2 / des Hydrauliksteuersystems 6 in eine bevorzugte Stellung zueinander zu verdrehen.
Der Nockenwellenversteller 2 weist weiterhin ein hier der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht weiter dargestelltes Rückschlagventil in Form einer Rückschlagklappe auf. Diese ist vorzugsweise in dem Rotor, alternativ auch in dem Stator eingebracht. Dadurch kann eine sich in dem Sammelblech 15 ansammelndes Hydraulikmittelvolumen, das zuvor durch den Hydraulikmittelstrom 26 dort hingeleitet worden ist, bei einem ausreichenden durch die Zentrifugalkraft erzeugten Druck das Rückschlagventil selbsttätig in eine geöffneten Stellung verbringen und in Richtung des Stator- und / oder Rotorinneren, etwa hin zu einem Reservoir in dem Rotor 4, einströmen. Das Rückschlagventil ist dabei so in dem Nockenwellenversteller 2 angebracht, dass zugleich eine Strömung des Hydraulikmittels durch dieses Rückschlagventil aus dem Rotor 4 hinaus verhindert wird.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in den Fign. 3 bis 5 dargestellt ist, kann der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 jedoch auch noch etwas anders ausgestaltet sein. Wie in Fig. 3 erkennbar, ist der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel als integraler Bestandteil der Lagereinheit 1 1 ausgestaltet. Der Hydraulikmittelleitabschnitt 8 weist wiederum einen sich in axialer Richtung erstreckenden Kragen 12 radial außerhalb des Steuerventils 5 auf. Der Kragen 12 steht von einer axialen dem Nockenwellenversteller 2 zugewandten Stirnseite der Lagereinheit 1 1 ab, sodass der Hydraulikmittelstrom 26 wiederum, wie in Fign. 4 und 5 zu erkennen, in den Nockenwellenversteller 2 zurückgeführt wird. In Fig. 4 ist die erste Stellung des Ventils 5 schematisch dargestellt, wohingegen in Fig. 5 die zweite Stellung des Ventils 5 dargestellt ist. In der ersten Stellung ist der mit „A" gekennzeichnete erste Kanal 21 hin zur Umgebung des Nockenwellenverstellers 2 geöffnet, d.h. im Wesentlichen drucklos, wohingegen der der mit„B" gekennzeichnete zweite Kanal 22 mit einem eingangsseitigen Hydraulikmitteldruck des Ventils 5, näm- lieh durch eine Hydraulikquelle, beaufschlagt ist. Dadurch wird die erste Teilkammer in ihrem Volumen minimiert, wohingegen die zweite Teilkammer im Volumen maximiert wird. Dieses ist bspw. in einer Frühstellung des Nockenwellenverstellers 2 der Fall. In der zweiten Stellung nach Fig. 5 ist die erste Teilkammer mit der Hydraulikquelle verbunden und der zweite Kanal 22 / die zweite Teilkammer zur Umgebung hin geöffnet, d.h. drucklos. Dadurch ist die zweite Teilkammer im Volumen minimiert, wohingegen die erste Teilkammer maximiert wird. Dies ist bspw. in einer Spätstellung des Nockenwellenverstellers 2 der Fall.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Systemkonzept (Nockenwel- lenverstellersystem 1 ) vorgesehen, bei welchem das aus dem Ventil 5 austretende Öl (Hydraulikmittel) mit einer Art Trichter / einem Trichter (Sammelblech 15) des Verstellers (Nockenwellenversteller 2) aufgefangen wird und für spätere Verstellvorgänge dem Versteller 2 wieder zur Verfügung stellt (Smart Phasing). Zusätzlich dazu wird am Zentralmagneten (Aktor 7) ein Feature (Hydraulikmittelleitabschnitt 8) angebracht, das das Ablaufen des Öls in den Tank verhindern soll und eine Art„Zwangsorientierung" für das Öl darstellt. Das Feature 8 kann durch das zusätzliche Anbringen eines Bauteils (Leitblech 9) am Zentralmagneten 7 bzw. die Abwandlung eines am Zentralmagneten 7 befindlichen Bauteils umgesetzt sein. Dadurch wird stets das ablaufende Öl aufgefangen bzw. umgeleitet und daran gehindert unmittelbar in den Tank abzulaufen. Bezugszeichenliste Nockenwellenverstellsystem
Nockenwellenversteller
Stator
Rotor
Ventil
Hydrauliksteuersystem
Aktor
Hydraulikmittelleitabschnitt
Leitblech
Stößel
Lagereinheit
Kragen
statorfester Bereich
Hohlraum
Sammelblech
Rückstellfeder
Steuerschieber
Zugmittelaufnahme
Drehachse
Ventilgehäuse
erster Kanal
zweiter Kanal
Aktorgehäuse
Feder
Seitendeckel
Hydraulikmittelstrom

Claims

Patentansprüche
1 . Nockenwellenverstellsystem (1 ) für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller (2) aufweisend einen Stator (3), einen in dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4) sowie ein ein Ventil (5) umfassendes Hydrauliksteuersystem (6), wobei der Rotor (4) zumindest einen Flügel aufweist, der so in einen zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) gebildeten Druckraum hineinragt, dass dieser Druckraum in zwei Teilkammern aufgeteilt ist, wovon jede Teilkammer derart mit dem Hydrauliksteuersystem (6) zusammenwirkt, dass in Abhängigkeit der Stellung des Ventils (5) ein hydraulisches, eine Relativdrehstellung zwischen dem Rotor (4) und dem Stator (3) vorgebendes Druckverhältnis zwischen den beiden Teilkammern eingestellt ist, sowie mit einem in axialer Richtung des Nockenwellenverstellers (2) benachbart angeordneten Aktor (7), der verstellend auf das Ventil (5) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Nockenwellenversteller (2) zugewandten Seite des Aktors (7) ein Hydraulikmittelleitabschnitt (8) angeordnet ist, welcher Hydraulikmittelleitabschnitt (8) so ausgebildet ist, dass er einen in einem Betriebszustand aus dem Ventil (5) zur Umgebung des Nockenwellenverstellers (2) austretenden Hydraulikmittelstrom zurück in den Nockenwellenversteller (2) hinein lenkt.
2. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmittelleitabschnitt (8) gehäusefest an dem Aktor (7) angeordnet ist.
3. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmittelleitabschnitt (8) durch ein einzelnes, an dem Aktor (7) angebrachtes Leitblech (9) ausgestaltet ist.
4. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (7) einen Stößel (10) aufweist, der in einer Lagereinheit (1 1 ) des Aktors (7) verschiebbar geführt ist und der Hydraulikmittelleitabschnitt (8) ein stoffeinteiliger Bestandteil dieser Lagereinheit (1 1 ) ist.
5. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmittelleitabschnitt (8) einen ringförmigen, in axialer Richtung zu dem Nockenwellenversteller (2) hin ausgerichteten Kragen (12) aufweist, der so angeordnet ist, dass er den aus dem Ventil (5) zur Umgebung des Nockenwellenversteller (2) austretenden Hydraulikmittelstrom in axialer Richtung hin zum Nockenwellenversteller (2) umlenkt.
6. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem statorfesten Bereich (13) des Nockenwellen- verstellers (2) ein einen Hohlraum (14) ausbildendes Sammelblech (15) angebracht ist, das den Hydraulikmittelleitabschnitt (8) radial von außen in axialer Richtung um einen gewissen Abstand hin überdeckt.
7. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (14) über ein Rückschlagventil mit einem in dem Rotor (4) und/oder Stator (3) ausgebildeten Reservoir gekoppelt ist.
8. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum (14) eine den Rotor (4) relativ zu dem Stator (3) in einer Drehrichtung vorspannende Rückstellfeder (16) angeordnet ist.
9. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) ein Zentralventil ist, das radial innerhalb des Rotors (4) aufgenommen ist.
10. Nockenwellenverstellsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) so ausgestaltet ist, dass in einer ersten Stellung eines Steuerschiebers (17) des Ventils (5) eine erste Teilkammer hydraulisch zur Umgebung hin geöffnet ist und in einer zweiten Stellung des Steuerschiebers (17) eine zweite Teilkammer hydraulisch zur Umgebung hin geöffnet ist.
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