WO2021104559A1 - Nockenwellenverstellsystem mit zwei nockenwellenverstellern sowie verbrennungskraftmaschine mit nockenwellenverstellsystem - Google Patents

Nockenwellenverstellsystem mit zwei nockenwellenverstellern sowie verbrennungskraftmaschine mit nockenwellenverstellsystem Download PDF

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WO2021104559A1
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chambers
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sub
stator
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Branimir KARIC
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L2250/00—Camshaft drives characterised by their transmission means
    • F01L2250/02—Camshaft drives characterised by their transmission means the camshaft being driven by chains

Definitions

  • Camshaft adjustment system with two camshaft adjusters and an internal combustion engine with camshaft adjustment system
  • the invention relates to a camshaft adjustment system for a motor vehicle drive train.
  • the camshaft adjustment system has a first camshaft adjuster for adjusting the phase position of an inlet camshaft (or an outlet camshaft) with respect to a crankshaft.
  • the first camshaft adjuster has a stator, a rotor rotatable relative to the stator, formed between the stator and the rotor, each subdivided into two sub-chambers, working chambers that can be used to adjust the rotor relative to the stator with hydraulic fluid, and a with Reservoir connected to the working chambers for supplying hydraulic fluid in order to supply hydraulic fluid from the reservoir when a vacuum is present in one of the working chambers.
  • the camshaft adjustment system has a second camshaft adjuster for adjusting the phase position of an exhaust camshaft (or the intake camshaft) with respect to the crankshaft .
  • the second camshaft adjuster has a stator, a rotor that can rotate relative to the stator, working chambers formed between the stator and the rotor, each subdivided into two sub-chambers, which can be acted upon with hydraulic fluid to adjust the rotor relative to the stator.
  • the invention relates to a camshaft adjustment system with a first camshaft adjuster designed as a smart phaser, which has a pressureless hydraulic fluid reservoir, via which hydraulic fluid can be supplied with ambient pressure into working chambers subjected to negative pressure, and a second camshaft adjuster designed as a standard camshaft adjuster, in which the pressurized hydraulic medium can be supplied to the sub-chambers directly via the control valve.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with such a camshaft adjustment system.
  • camshaft adjusters of the wing cell type are already known from the prior art.
  • the alternating torques acting on the camshaft can be used, which also known as camshaft torque actuated (CTA).
  • CTA camshaft torque actuated
  • the hydraulic medium is passed from a sub-chamber through the alternating torques acting on the camshaft via a bypass into the respective other sub-chamber.
  • an external hydraulic medium supply such as a pump, can be used to adjust the angle of rotation / the phase position of the camshaft, which is also referred to as oil pressure actuated adjustment (OPA).
  • OPA oil pressure actuated adjustment
  • One part of the chamber is pressurized by the Hydraulikmit telzussel and the other part of the chamber is connected to a pressureless tank / reservoir for hydraulic fluid discharge.
  • Camshaft adjusters designed as so-called smart phasers are also known, which additionally have a (hydraulic medium) reservoir / accumulator connected to the sub-chambers via check valves.
  • Hydraulikmit tel is caught and collected by a central valve that is used to control the adjustment during the adjustment process.
  • hydraulic fluid enters the reservoir through the leakage in the central valve and in the camshaft adjuster itself.
  • a great advantage of smart phaser systems is that the OPA adjustment principle, in which the adjustment of the rotor relative to the stator is realized by pressurizing or depressurizing the sub-chambers, and the CTA adjustment principle, in which the adjustment of the rotor relative to the stator is realized the stator is controlled by the camshaft torques, can be combined.
  • the OPA adjustment principle in which the adjustment of the rotor relative to the stator is realized by pressurizing or depressurizing the sub-chambers
  • the CTA adjustment principle in which the adjustment of the rotor relative to the stator is realized the stator is controlled by the camshaft torques
  • DE 10 2017 109 139 A1 discloses a hydraulic Nockenwel lenversteller for adjusting the control times of gas exchange valves of a combustion engine, with a stator, which is rotatable synchronously with a crankshaft of the combustion engine, and a rotatable to the stator rotor, wel cher synchronously is rotatable with a camshaft, wherein a plurality of webs are provided on the stator, which an annular space between the stator and the rotor in a Subdividing a plurality of pressure chambers, the rotor having a rotor hub and a plurality of vanes extending radially outward from the rotor hub, which the pressure chambers in two groups of each with a pressure medium flowing in or out in a pressure medium can be acted upon in a pressure medium with a different working chambers Subdivide the direction of action, as well as with a pressure medium reservoir for storing the hydraulic pressure medium.
  • the prior art always has the disadvantage that the oscillating movement of the rotor in the regulated state of the camshaft adjuster creates a changing negative pressure in the sub-chambers, ie in the A-chamber and the B-chamber, so that the hydraulic medium is sucked out of the reservoir.
  • the supply of hydraulic fluid to the reservoir in the regulated state via the central valve only takes place to a limited extent, this can lead to a reduction in the fill level and even to the suction of air into the sub-chambers.
  • This in turn amplifies the oscillations of the camshaft adjuster in the regulated state, since the compressibility of the air reduces a torque that counteracts the adjustment, thereby increasing the swing back in the sub-chambers.
  • the object of the invention to avoid or at least mitigate the disadvantages of the prior art.
  • the supply of the reservoir with hydraulic medium is to be improved, so that a minimum oil level is achieved and, in particular, it is avoided that air can get into the sub-chambers of the camshaft adjuster.
  • the second camshaft adjuster can have a control valve which, depending on the switching position of the control valve, connects the second sub-chambers to a pump connection or to a tank connection, where the tank connection of the control valve of the second camshaft adjuster is connected to the reservoir of the first camshaft adjuster via the hydraulic channel is.
  • the hydraulic medium is tapped at a suitable point on the second camshaft adjuster and fed from there to the second camshaft adjuster.
  • control valve of the second camshaft adjuster can be designed as a cartridge valve or as a central valve.
  • the tank connection can each advantageously be connected to the reservoir.
  • a collecting container for collecting leakage hydraulic medium can be arranged between a central valve actuating the central magnet and the central valve.
  • the leakage hydraulic medium is prevented from reaching the environment and, on the other hand, the leakage hydraulic medium can be transported further out of the collecting container in a meaningful way.
  • a leakage gap outlet between the central valve and the central magnet is encapsulated by means of a collecting container and the hydraulic medium collected there is passed via the hydraulic channel to the reservoir of the first camshaft adjuster.
  • the gap can be between the central magnet and the collecting container must be sealed from the environment via a seal.
  • the collecting container is connected indirectly or preferably directly to the reservoir.
  • the potential energy of the leakage hydraulic medium can thus still be used to guide the hydraulic medium into the reservoir.
  • the collecting container is connected to the reservoir via the hydraulic channel or a separate second hydraulic channel. This means that both the leakage hydraulic medium and the hydraulic medium displaced from the sub-chambers of the second camshaft adjuster can continue to be used to supply the reservoir. If a common hydraulic channel is used, the result is a particularly compact design.
  • the hydraulic channel can be arranged in a front stator cover of the first camshaft adjuster or of the second camshaft adjuster.
  • the line can therefore be accommodated in the so-called front cover in a space-neutral manner.
  • the camshaft adjustment system has a primary drive box in which the first camshaft adjuster and / or the second camshaft adjuster are / is arranged, the hydraulic channel being arranged in the primary drive box.
  • the hydraulic channel can be designed as a separate line within the primary drive unit.
  • the object of the invention is also achieved by an internal combustion engine with a camshaft adjustment system according to the invention, the hydraulic channel being arranged in the internal combustion engine.
  • the hydraulic duct can be formed by an oil duct in the engine.
  • the internal combustion engine has a motor housing, the hydraulic channel being arranged outside the motor housing. The design of the hydraulic channel can therefore be adapted in an advantageous manner to any installation space available.
  • the hydraulic channel can be formed by a combination of a line that is integrated in the front cover, an oil channel in the engine and / or a separate line within the primary drive unit or outside the motor housing.
  • the invention relates to a camshaft adjustment system in which the hydraulic medium of a camshaft adjuster continues to be used.
  • the invention relates to a DOHC system (double overhead camshaft system) with two camshaft adjusters.
  • One camshaft adjuster is preferably designed as a smartphaser, ie as a camshaft adjuster with an unpressurized additional memory / reservoir, and the other camshaft adjuster as a standard adjuster, ie as a camshaft adjuster without an unpressurized additional memory / reservoir.
  • a smartphaser needs the hydraulic fluid in its reservoir under ambient pressure so that the hydraulic fluid can be sucked into the working chambers.
  • the hydraulic medium used by the standard adjuster can be transported to the reservoir of the smartphaser and used by the smartphaser.
  • the residual energy of the hydraulic fluid of the standard adjuster can be converted into potential energy.
  • the hydraulic medium therefore does not flow into an engine oil pan, so that the remaining energy is dissipated, but is instead conveyed in the direction of the reservoir of the smart phaser and made available to the reservoir.
  • a larger amount of hydraulic fluid is available in the reservoir, so that the risk of air being sucked into the working chambers is reduced and the camshaft adjuster, which is designed as a smart phaser, can remain in the regulated state for longer.
  • a volume flow according to the invention can be implemented in that from a valve, such as a cartridge valve or a central valve, a (standard) camshaft adjuster via a hydraulic medium / oil line or a hydraulic medium / oil channel, the hydraulic medium / oil to the reservoir of a is promoted as a smart phaser from formed camshaft adjuster.
  • the used oil of the standard adjuster which was previously fed back directly into a tank, is now pumped to the reservoir of the smartphaser. If the standard camshaft adjuster (as well as the Smartphaser) have a central valve to control the pressurization, the used oil is collected after use and conveyed to the Smartphaser.
  • a leakage gap outlet between the central valve and a central magnet that actuates the central valve is encapsulated by means of a collecting container and the oil collected there is routed via the oil line / oil channel to the reservoir of the smartphaser.
  • the gap between the magnet and the encapsulation can preferably be sealed off from the environment by means of a seal.
  • the oil line is integrated in a front cover of the standard camshaft adjuster and / or if the oil channel is arranged in the engine and / or if the oil line is a separate line that is arranged inside a primary drive box or outside an engine housing, is trained.
  • the invention can also be used in all adjustment systems in traction drives that require the hydraulic medium to function under ambient conditions, such as, for example, in smart adjustment systems.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a camshaft adjusting system according to the invention with a camshaft adjuster designed as a smart phaser and a camshaft adjuster designed as a standard adjuster,
  • Fig. 2 is a longitudinal sectional view of the Nockenwel designed as a smart phaser lenverstellers, and 3 shows a longitudinal sectional view of the camshaft adjuster designed as a standard adjuster.
  • Fig. 1 shows the principle of the structure of a camshaft adjustment system 1 according to the invention.
  • the camshaft adjustment system 1 is used in a motor vehicle drive train.
  • the camshaft adjustment system 1 is designed as a double overhead camshaft system (DOHC system)
  • the camshaft adjustment system 1 has a first hydraulic camshaft adjuster 2.
  • the first camshaft adjuster 2 can be used to adjust the phase position of an intake camshaft (or an exhaust camshaft) with respect to a crankshaft.
  • the first camshaft adjuster 2 is shown in more detail in FIG. 2.
  • the first camshaft adjuster 2 is designed as a camshaft adjuster of the vane cell type.
  • the first camshaft adjuster 2 be seated a first stator 3 and a first rotor 4 which can be rotated relative to the first stator 3 in a limited angular range. Between the first stator 3 and the first rotor 4, first working chambers are formed.
  • the first Ulkam numbers can be acted upon to adjust the first rotor 4 relative to the first stator 3 with hyd raulikstoff.
  • the first working chambers are each divided into two sub-chambers, an A-chamber and a B-chamber, by blades of the first rotor 4 projecting radially outward.
  • the A-chamber or the B-chamber is acted upon with hydraulic medium and the other of the A-chamber and the B-chamber are depressurized.
  • the first camshaft adjuster 2 has a reservoir 5 connected to the first working chambers for supplying hydraulic fluid.
  • the reservoir 5 is about one each Check valve connected to the A chamber and to the B chamber.
  • the first camshaft adjuster 2 is therefore designed as a so-called smart phaser.
  • the camshaft adjustment system 1 has a second hydraulic camshaft adjuster 6.
  • the second camshaft adjuster 5 can be used to adjust the phase position of an exhaust camshaft (or an intake camshaft) with respect to the crankshaft.
  • the second camshaft adjuster 6 is shown in more detail in FIG. 3.
  • the second camshaft adjuster 6 is designed as a camshaft adjuster of the vane cell type.
  • the second camshaft adjuster 6 has a second stator 7 and a second rotor 8 which can be rotated relative to the second stator 7 in a limited angular range. Between the second stator 7 and the second rotor 8, second working chambers are formed.
  • the second work chambers can be acted upon with hydraulic medium to adjust the second rotor 8 relative to the second stator 7.
  • the second working chambers are each divided into two second Operakam numbers, an A-chamber and a B-chamber, by radially outwardly projecting wings of the second rotor 8.
  • the A-chamber or the B-chamber is acted upon with hydraulic medium and the other of the A-chamber and the B-chamber are depressurized.
  • the A-chamber and the B-chamber of the second camshaft adjuster 6 are connected to the reservoir 5 of the first camshaft adjuster 2 via a Flydraulikkanal 9 so that hydraulic fluid of the A-chamber and the B is displaced from the second camshaft adjuster 6 Chamber of the first camshaft adjuster 2 can be fed.
  • the Flydraulikkanal 9 can be integrated in a front cover of the first camshaft adjuster and / or be arranged in the engine and / or as a separate line that is arranged inside a primary drive box or outside of an engine housing, even if the hydraulic channel 9 in the Fig. 1 is only indicated schematically.
  • the second camshaft adjuster 6 has a control valve 10 which connects the second working chambers of the second camshaft adjuster 6 to a pump connection 11 or to a tank connection 12, depending on the switching position of the control valve 10.
  • the tank connection 12 of the control valve 10 of the second camshaft adjuster 6 is accordingly connected to the reservoir 5 of the first camshaft adjuster 2 via the hydraulic channel 9.
  • control valve 10 is designed as a cartridge valve 13.
  • the control valve 10 can also be designed as a central valve, even if this is not shown.
  • the cartridge valve 13 has an A connection 14 which is connected to the A chamber of the second camshaft adjuster 6, and a B connection 15 which is connected to the B chamber of the second camshaft adjuster 6.
  • the A connection 14 or the B connection 15 are thus connected to the pump connection 11 or to the tank connection 12.
  • the camshaft adjustment system 1 has the first camshaft adjuster 2 and the second camshaft adjuster 6, which are driven via a traction device 16 from the crankshaft or a shaft 17 rotatably coupled to the crankshaft.
  • the traction means 16 is connected to the first stator 3 or to the second stator 7 for torque introduction.
  • the first camshaft adjuster 2 has a control valve designed as a central valve 18 which, depending on the switching position of the central valve 18, applies hydraulic fluid to the first sub-chambers or relieves them of pressure.
  • the first rotor 4 is connected to a camshaft 19. Bezuqs Lake Camshaft adjustment system first camshaft adjuster stator rotor reservoir second camshaft adjuster second stator second rotor hydraulic channel control valve pump connection tank connection cartridge valve A connection B connection traction means shaft central valve camshaft

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem (1) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit einem ersten Nockenwellenversteller (2) des Flügelzellentyps, wobei der erste Nockenwellenversteller (2) ein mit zur Verstellung des ersten Nockenwellenverstellers (2) mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbare ersten Teilkammern verbundenes Reservoir (5) zur Bevorratung von Hydraulikmittel besitzt, und einem zweiten Nockenwellenversteller (6) des Flügelzellentyps, der zur Verstellung des zweiten Nockenwellenversteller (6) mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbare zweite Teilkammern besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Teilkammern so über einen Hydraulikkanal (9) mit dem Reservoir (5) verbunden sind, dass aus dem zweiten Nockenwellenversteller (6) verdrängtes Hydraulikmittel den ersten Teilkammern zuführbar ist.

Description

Nockenwellenverstellsystem mit zwei Nockenwellenverstellern sowie Verbren- nunqskraftmaschine mit Nockenwellenverstellsystem
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem für einen Kraftfahrzeug- Antriebsstrang. Das Nockenwellenverstellsystem weist einen ersten Nockenwellen versteller zum Verstellen der Phasenlage einer Einlassnockenwelle (oder einer Aus lassnockenwelle) gegenüber einer Kurbelwelle auf. Der erste Nockenwellenversteller besitzt einen Stator, einen relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor, zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildete, jeweils in zwei Teilkammern unterteilte, Arbeits kammern, die zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikmittel be aufschlagbar sind, sowie ein mit den Arbeitskammern verbundenes Reservoir zur Be vorratung von Hydraulikmittel, um bei Vorhandensein eines Unterdrucks in einer der Arbeitskammern dieser Arbeitskammer Hydraulikmittel aus dem Reservoir zuzufüh ren. Das Nockenwellenverstellsystem weist einen zweiten Nockenwellenversteller zum Verstellen der Phasenlage einer Auslassnockenwelle (oder der Einlassnocken welle) gegenüber der Kurbelwelle auf. Der zweite Nockenwellenversteller besitzt einen Stator, einen relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor, zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildete, jeweils in zwei Teilkammern unterteilte, Arbeitskammern, die zur Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Mit anderen Worten betrifft die Erfindung demnach ein Nockenwellenverstellsystem mit einem als Smartphaser ausgebildeten ersten Nockenwellenversteller, der ein druckloses Hydraulikmittel-Reservoir, über das Hydraulikmittel mit Umgebungsdruck in unterdruckbeaufschlagte Arbeitskammern zuführbar ist, besitzt, und einem als Standard-Nockenwellenversteller ausgebildeten zweiten Nockenwellenversteller, bei dem das druckbeaufschlagte Hydraulikmittel direkt über das Steuerventil den Teil kammern zuführbar ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Nockenwellenverstellsystem.
Aus dem Stand der Technik sind bereits solche Nockenwellenversteller des Flügelzel lentyps bekannt. Zur Verstellung des Drehwinkels/der Phasenlage der Nockenwelle können die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente genutzt werden, was auch als nockenwellenmomentbetätigte Verstellung (camshaft torque actuated (CTA)) bezeichnet wird. Dabei wird das Hydraulikmittel aus einer Teilkammer durch die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente über einen Bypass in die jeweils ande re Teilkammer geleitet. Alternativ oder zusätzlich kann zur Verstellung des Drehwin kels/der Phasenlage der Nockenwelle eine externe Hydraulikmittelzufuhr, wie eine Pumpe, genutzt werden, was auch als öldruckbetätigte Verstellung (oil pressure actu ated (OPA)) bezeichnet wird. Dabei wird die eine Teilkammer durch die Hydraulikmit telzufuhr druckbeaufschlagt und die andere Teilkammer mit einem drucklosen Tank/Reservoir zur Hydraulikmittelabfuhr verbunden.
Auch sind bereits als sogenannte Smartphaser ausgebildete Nockenwellenversteller bekannt, die zusätzlich ein mit den Teilkammern über Rückschlagventile verbundenes (Hydraulikmittel-) Reservoir / Speicher aufweisen. In dem Reservoir wird Hydraulikmit tel von einem Zentralventil, das zur Steuerung der Verstellung eingesetzt wird, wäh rend des Verstellvorgangs aufgefangen und gesammelt. Zusätzlich gelangt Hydrau likmittel durch die Leckage im Zentralventil und im Nockenwellenversteller selbst in das Reservoir. Ein großer Vorteil von Smartphaser-Systemen liegt darin, dass das OPA-Verstellungsprinzip, bei dem die Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator durch Druckbeaufschlagen bzw. Druckentlasten der Teilkammern realisiert ist, und das CTA-Verstellungsprinzip, bei dem die Verstellung des Rotors relativ zu dem Stator durch die Nockenwellenmomente gesteuert ist, kombiniert werden können. Dadurch können im Gegensatz zu einem herkömmlichen Nockenwellenversteller ohne zusätz liches Hydraulikreservoir größere Verstellgeschwindigkeiten und kleinere Rück schwingwinkel während des Verstellvorgangs mit kleineren Mengen an Hydraulikmittel realisiert werden.
Zum Beispiel offenbart die DE 10 2017 109 139 A1 einen hydraulischen Nockenwel lenversteller zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbren nungsmotors, mit einem Stator, welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbren nungsmotors drehbar ist, und einem verdrehbar zum Stator angeordneten Rotor, wel cher synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, wobei an dem Stator mehrere Stege vorgesehen sind, welche einen Ringraum zwischen dem Stator und dem Rotor in eine Mehrzahl von Druckräumen unterteilen, wobei der Rotor eine Rotornabe und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe radial nach außen erstreckender Flügel auf weist, welche die Druckräume in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeits kammern mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, sowie mit einem Druckmittelspeicher zur Bevorratung des hydraulischen Druckmittels.
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass durch die oszillierende Bewegung des Rotors im geregelten Zustand des Nockenwellenverstellers ein wech selnder Unterdrück in den Teilkammern, d.h. in der A-Kammer und der B-Kammer, er zeugt wird, so dass das Hydraulikmittel aus dem Reservoir herausgesaugt wird. Die eine Versorgung des Reservoirs mit Hydraulikmittel im geregelten Zustand über das Zentralventil nur eingeschränkt stattfindet, kann es somit zu einer Verringerung des Füllstands und sogar zum Ansaugen von Luft in die Teilkammern kommen. Dies wie derum verstärkt die Oszillationen des Nockenwellenverstellers im geregelten Zustand, da durch die Kompressibilität der Luft ein der Verstellung entgegenwirkendes Moment verringert wird und dadurch ein Rückschwingen in den Teilkammern vergrößert wird.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll die Versorgung des Reser voirs mit Hydraulikmittel verbessert werden, so dass ein Mindestölniveau realisiert ist und insbesondere vermieden werden, dass Luft in die Teilkammern des Nockenwel lenverstellers gelangen kann.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zweiten Teilkammern des zweiten Nockenwellenverstellers so über einen Hydraulikkanal/eine Hydraulikleitung/Leitung mit dem Reservoir ver bunden sind, dass aus dem zweiten Nockenwellenversteller verdrängtes Hydraulikmit tel/Öl den ersten Teilkammern des ersten Nockenwellenverstellers zuführbar ist.
Dies hat den Vorteil, dass das verbrauchte/verwendete Hydraulikmittel zum Reservoir des ersten Nockenwellenverstellers transportiert und dort von dem ersten Nockenwel- lenversteller weitergenutzt werden kann. Die Restenergie des Hydraulikmittels kann dabei in potentielle Energie umgewandelt werden. So wird das Hydraulikmittel, das sonst ungenutzt in die Motorölwanne abfließen würde, noch genutzt. Somit kann si chergestellt werden, dass das Hydraulikmittelniveau in dem Reservoir immer ausrei chend hoch ist, da im geregelten Betrieb des Nockenwellenverstellsystems Hydrau likmittel aus dem zweiten Nockenwellenversteller zugeführt wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer den nachfolgend näher erläutert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Nockenwellenversteller ein Steuerventil, das die zweiten Teilkammern je nach Schaltstellung des Steuerventil mit einem Pumpenanschluss oder mit einem Tankanschluss verbindet, besitzen, wo bei der Tankanschluss des Steuerventils des zweiten Nockenwellenverstellers über den Hydraulikkanal mit dem Reservoir des ersten Nockenwellenverstellers verbunden ist. Somit wird das Hydraulikmittel an einer geeigneten Stelle des zweiten Nockenwel lenverstellers abgegriffen und von dort dem zweiten Nockenwellenversteller zugeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Steuerventil des zweiten Nocken wellenverstellers als ein Cartridge-Ventil oder als ein Zentralventil ausgebildet sein. In beiden Fällen kann der Tankanschluss jeweils in vorteilhafter Weise mit dem Reser voir verbunden werden.
Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung kann zwischen einem das Zentralventil betäti genden Zentralmagneten und dem Zentralventil ein Auffangbehälter zum Auffangen von Leckage-Hydraulikmittel angeordnet sein. Somit wird zum einen das Leckage- Hydraulikmittel daran gehindert in die Umgebung zu gelangen und zum anderen kann das Leckage-Hydraulikmittel aus dem Auffangbehälter sinnvoll weitertransportiert werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Leckagespaltausgang zwischen dem Zentralventil und dem Zentralmagneten mittels eines Auffangbehälters gekapselt und das dort gesammelte Hydraulikmittel über den Hydraulikkanal zum Reservoir des ersten Nockenwellenverstellers geleitet wird. Vorzugsweise kann der Spalt zwischen dem Zentralmagneten und dem Auffangbehälter über eine Dichtung zur Umgebung abgedichtet sein.
Besonders bevorzugt ist es demnach, wenn der Auffangbehälter indirekt oder vor zugsweise direkt mit dem Reservoir verbunden ist. Somit kann die potentielle Energie des Leckage-Hydraulikmittels noch genutzt werden, um das Hydraulikmittel in das Reservoir zu führen.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Auffangbehälter über den Hydraulikkanal oder einen separaten zweiten Hydraulikkanal mit dem Reservoir verbunden ist. Das heißt also, dass sowohl das Leckage-Hydraulikmittel als auch das aus den Teilkammern des zweiten Nockenwellenversteller verdrängte Hydraulikmittel zur Versorgung des Re servoirs weiternutzbar ist. Wenn ein gemeinsamer Hydraulikkanal genutzt wird, ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Hydraulikkanal in einem vorderen statorfesten Deckel des ersten Nockenwellenverstellers oder des zweiten Nockenwel- lenverstellers angeordnet sein. Die Leitung kann also in dem sogenannten Frontcover bauraumneutral untergebracht werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, wenn das Nockenwellenverstellsystem ei nen Primärtriebkasten besitzt, in dem der erste Nockenwellenversteller und/oder der zweite Nockenwellenversteller angeordnet sind/ist, wobei der Hydraulikkanal in dem Primärtriebkasten angeordnet ist. Das heißt also, dass der Hydraulikkanal als eine se parate Leitung innerhalb des Primärtriebkastens ausgebildet werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Verbrennungskraftmaschine mit ei nem erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystem gelöst, wobei der Hydraulikka nal in der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Das heißt also, dass der Hyd raulikkanal durch einen Ölkanal im Motor gebildet sein kann. Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Verbrennungskraftmaschine ein Motorgehäuse besitzt, wobei der Hydraulikkanal außerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist. Die Ausbildung des Hydraulikkanals kann demnach in vorteilhafter Weise an jeden vor handenen Bauraum angepasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Hydraulikkanal durch eine Kombination einer Lei tung, die im Frontcover integriert ist, eines Ölkanals im Motor und/oder einer separa ten Leitung innerhalb des Primärtriebkastens oder außerhalb des Motorgehäuses ausgebildet sein.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Nockenwellenverstellsystem, bei der das Hydraulikmittel eines Nockenwellenverstellers weiterbenutzt wird. Insbesondere be trifft die Erfindung ein DOHC-System (double overhead camshaft System) mit zwei Nockenwellenverstellern. Dabei ist vorzugsweise der eine Nockenwellenversteller als ein Smartphaser, d.h. als ein Nockenwellenversteller mit einem drucklosen Zusatz speicher/Reservoir, ausgebildet und der andere Nockenwellenversteller als ein Stan- dard-Versteller, d.h. als ein Nockenwellenversteller ohne einen drucklosen Zusatz speicher/Reservoir, ausgebildet. Ein Smartphaser benötigt das Hydraulikmittel in sei nem Reservoir unter Umgebungsdruck, so dass das Hydraulikmittel in die Arbeits kammern eingesaugt werden kann. Erfindungsgemäß kann das von dem Standard- Versteller verwendete Hydraulikmittel zum Reservoir des Smartphasers transportiert und von dem Smartphaser verwendet werden. Somit kann die Restenergie des Hyd raulikmittels des Standard-Verstellers in potentielle Energie umgewandelt werden. Das Hydraulikmittel fließt demnach nicht in eine Motorölwanne ab, so dass die noch vorhandene Energie dissipiert, sondern wird in Richtung des Reservoirs des Smart phasers gefördert und dem Reservoir zur Verfügung gestellt. Dies hat zur Folge, dass dem Reservoir eine größere Menge an Hydraulikmittel bereitsteht, so dass die Gefahr, dass Luft in die Arbeitskammern eingesaugt wird, verringert wird und der als Smart phaser ausgebildete Nockenwellenversteller länger im geregelten Zustand bleiben kann. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßer Volumenstrom dadurch realisiert sein, dass aus einem Ventil, wie einem Cartridge Ventil oder einem Zentralventil, eines (Standard-)Nockenwellenverstellers über eine Hydraulikmittel-/Ölleitung bzw. ein Hyd- raulikmittel-/Ölkanal das Hydraulikmittel/Öl zum Reservoir eines als Smartphaser aus gebildeten Nockenwellenverstellers gefördert wird. Das verbrauchte Öl des Standard- Verstellers, das bisher direkt in einen Tank zurückgeleitet wurde, wird demnach nun zum Reservoir des Smartphasers gefördert. Wenn der Standard- Nockenwellenversteller (sowie auch der Smartphaser) ein Zentralventil zur Steuerung der Druckbeaufschlagung besitzen, wird das verbrauchte Öl nach der Verwendung gesammelt und zum Smartphaser gefördert. Dabei wird ein Leckagespaltausgang zwischen dem Zentralventil und einem das Zentralventil aktuierenden Zentralmagne ten mittels eines Auffangbehälters gekapselt und das dort gesammelte Öl über die Öl leitung/den Ölkanal zum Reservoir des Smartphasers geleitet. Vorzugsweise kann der Spalt zwischen dem Magnet und der Kapselung über eine Dichtung zur Umgebung abgedichtet sein.
Bevorzugt ist es, wenn die Ölleitung in einem vorderen Deckel des Standard- Nockenwellenverstellers integriert ist und/oder wenn der Ölkanal im Motor angeordnet ist und/oder wenn die Ölleitung als eine separate Leitung, die innerhalb eines Primär triebkastens oder außerhalb eines Motorgehäuses angeordnet ist, ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die Erfindung auch in allen Verstellsystemen in Zugmitteltrie ben, die für die Funktion das Hydraulikmittel unter Umgebungsbedingungen brauchen, eingesetzt werden, wie zum Beispiel in Smart-Verstellsystemen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems mit einem als Smartphaser ausgebildeten Nockenwellenversteller und einem als Stan- dard-Versteller ausgebildeten Nockenwellenversteller,
Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung des als Smartphaser ausgebildeten Nockenwel lenverstellers, und Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung des als Standard-Versteller ausgebildeten No- ckenwellenverstellers.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt das Prinzip des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstell systems 1. Das Nockenwellenverstellsystem 1 wird in einem Kraftfahrzeug- Antriebsstrang eingesetzt. Insbesondere ist das Nockenwellenverstellsystem 1 als ein double overhead camshaft System (DOHC-System) ausgebildet
Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist einen ersten hydraulischen Nockenwellen- versteller 2 auf. Beispielsweise kann der erste Nockenwellenversteller 2 zum Verstel len der Phasenlage einer Einlassnockenwelle (oder einer Auslassnockenwelle) ge genüber einer Kurbelwelle eingesetzt werden. Der erste Nockenwellenversteller 2 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Der erste Nockenwellenversteller 2 ist als ein Nockenwel lenversteller des Flügelzellentyps ausgebildet. Der erste Nockenwellenversteller 2 be sitzt einen ersten Stator 3 und einen relativ zu dem ersten Stator 3 in einem begrenz ten Winkelbereich verdrehbaren ersten Rotor 4. Zwischen dem ersten Stator 3 und dem ersten Rotor 4 sind erste Arbeitskammern ausgebildet. Die ersten Arbeitskam mern sind zur Verstellung des ersten Rotors 4 relativ zu dem ersten Stator 3 mit Hyd raulikmittel beaufschlagbar. Die ersten Arbeitskammern sind durch radial nach außen abstehende Flügel des ersten Rotors 4 jeweils in zwei Teilkammern, eine A-Kammer und eine B-Kammer, unterteilt. Je nach Wirkungsrichtung bei der Verstellung wird die A-Kammer oder die B-Kammer mit Hydraulikmittel beaufschlagt und die jeweils ande re der A-Kammer und der B-Kammer druckentlastet. Der erste Nockenwellenversteller 2 besitzt ein mit den ersten Arbeitskammern verbundenes Reservoir 5 zur Bevorra tung von Hydraulikmittel. Dadurch wird bei Vorhandensein eines Unterdrucks in einer der Arbeitskammern dieser Arbeitskammer bzw. dieser Teilkammer Hydraulikmittel aus dem Reservoir 5 zur Verfügung gestellt. Das Reservoir 5 ist über jeweils ein Rückschlagventil mit der A-Kammer und mit der B-Kammer verbunden. Der erste No- ckenwellenversteller 2 ist also als ein sogenannter Smartphaser ausgebildet.
Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist einen zweiten hydraulischen Nockenwellen- versteller 6 auf. Beispielsweise kann der zweite Nockenwellenversteller 5 zum Verstel len der Phasenlage einer Auslassnockenwelle (oder einer Einlassnockenwelle) ge genüber der Kurbelwelle eingesetzt werden. Der zweite Nockenwellenversteller 6 ist in Fig. 3 näher dargestellt. Der zweite Nockenwellenversteller 6 ist als ein Nockenwel lenversteller des Flügelzellentyps ausgebildet. Der zweite Nockenwellenversteller 6 besitzt einen zweiten Stator 7 und einen relativ zu dem zweiten Stator 7 in einem be grenzten Winkelbereich verdrehbaren zweiten Rotor 8. Zwischen dem zweiten Stator 7 und dem zweiten Rotor 8 sind zweite Arbeitskammern ausgebildet. Die zweiten Ar beitskammern sind zur Verstellung des zweiten Rotors 8 relativ zu dem zweiten Stator 7 mit Hydraulikmittel beaufschlagbar. Die zweiten Arbeitskammern sind durch radial nach außen abstehende Flügel des zweiten Rotors 8 jeweils in zwei zweite Teilkam mern, eine A-Kammer und eine B-Kammer, unterteilt. Je nach Wirkungsrichtung bei der Verstellung wird die A-Kammer oder die B-Kammer mit Hydraulikmittel beauf schlagt und die jeweils andere der A-Kammer und der B-Kammer druckentlastet.
Erfindungsgemäß sind die A-Kammer und die B-Kammer des zweiten Nockenwellen- verstellers 6 so über einen Flydraulikkanal 9 mit dem Reservoir 5 des ersten Nocken- wellenverstellers 2 verbunden, dass aus dem zweiten Nockenwellenversteller 6 ver drängtes Hydraulikmittel der A-Kammer und der B-Kammer des ersten Nockenwellen- verstellers 2 zuführbar ist. Das heißt also, dass das verwendete/verdrängte Hydrau- likmittel des zweiten Nockenwellenverstellers 6 weitergenutzt wird und dem Reservoir 5 des ersten Nockenwellenverstellers 2 zugeführt wird. Der Flydraulikkanal 9 kann in einem vorderen Deckel des ersten Nockenwellenverstellers integriert sein und/oder im Motor angeordnet sein und/oder als eine separate Leitung, die innerhalb eines Primär triebkastens oder außerhalb eines Motorgehäuses angeordnet ist, ausgebildet sein, auch wenn der Hydraulikkanal 9 in der Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist. Der zweite Nockenwellenversteller 6 besitzt ein Steuerventil 10, das die zweiten Ar beitskammern des zweiten Nockenwellenverstellers 6 je nach Schaltstellung des Steuerventils 10 mit einem Pumpenanschluss 11 oder mit einem Tankanschluss 12 verbindet. Erfindungsgemäß ist der Tankanschluss 12 des Steuerventils 10 des zwei- ten Nockenwellenverstellers 6 demnach über den Hydraulikkanal 9 mit dem Reservoir 5 des ersten Nockenwellenverstellers 2 verbunden.
Das Steuerventil 10 ist in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform als ein Cartridge-Ventil 13 ausgebildet. Alternativ kann das Steuerventil 10 auch als ein Zent- ralventil ausgebildet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Das Cartridge-Ventil 13 weist einen A-Anschluss 14, der mit der A-Kammer des zweiten Nockenwellenverstel lers 6 verbunden ist, und einen B-Anschluss 15, der mit der B-Kammer des zweiten Nockenwellenverstellers 6 verbunden ist, auf. Je nach Schaltstellung des Steuerven tils 10 werden somit der A-Anschluss 14 bzw. der B-Anschluss 15 mit dem Pumpen- anschluss 11 bzw. mit dem Tankanschluss 12 verbunden.
Das Nockenwellenverstellsystem 1 weist den ersten Nockenwellenversteller 2 und den zweiten Nockenwellenversteller 6 auf, die über ein Zugmittel 16 von der Kurbel welle oder einer mit der Kurbelwelle drehgekoppelten Welle 17 angetrieben werden. Das Zugmittel 16 ist zur Drehmomenteinleitung mit dem ersten Stator 3 bzw. mit dem zweiten Stator 7 verbunden.
Der erste Nockenwellenversteller 2 besitzt ein als Zentralventil 18 ausgebildetes Steuerventil, das die ersten Teilkammern je nach Schaltstellung des Zentralventils 18 mit Hydraulikmittel beaufschlagt oder druckentlastet. Der erste Rotor 4 ist mit einer Nockenwelle 19 verbunden. Bezuqszeichenliste Nockenwellenverstellsystem erster Nockenwellenversteller Stator Rotor Reservoir zweiter Nockenwellenversteller zweiter Stator zweiter Rotor Hydraulikkanal Steuerventil Pumpenanschluss Tankanschluss Cartridge-Ventil A-Anschluss B-Anschluss Zugmittel Welle Zentralventil Nockenwelle

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenverstellsystem (1) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, mit ei nem ersten Nockenwellenversteller (2) des Flügelzellentyps, der einen ersten Stator (3), einen relativ zu dem ersten Stator (3) verdrehbaren ersten Rotor (4), zwischen dem ersten Stator (3) und dem ersten Rotor (4) ausgebildete, in je weils zwei erste Teilkammern unterteilte, erste Arbeitskammern, wobei die ers ten Teilkammern zur Verstellung des ersten Rotors (4) relativ zu dem ersten Stator (3) mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind, sowie ein mit den ersten Teilkammern verbundenes Reservoir (5) zur Bevorratung von Hydraulikmittel, um bei Vorhandensein eines Unterdrucks in einer der ersten Teilkammern die ser Teilkammer Hydraulikmittel aus dem Reservoir (5) zuzuführen, besitzt, und einem zweiten Nockenwellenversteller (6) des Flügelzellentyps, der einen zwei ten Stator (7), einen relativ zu dem zweiten Stator (7) verdrehbaren zweiten Ro tor (8) sowie zwischen dem zweiten Stator (7) und dem zweiten Rotor (8) aus gebildete, in jeweils zwei erste Teilkammern unterteilte, zweite Arbeitskam mern, wobei die zweiten Teilkammern zur Verstellung des zweiten Rotors (8) relativ zu dem zweiten Stator (7) mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind, be sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Teilkammern so über einen Hydraulikkanal (9) mit dem Reservoir (5) verbunden sind, dass aus dem zwei ten Nockenwellenversteller (6) verdrängtes Hydraulikmittel den ersten Teil kammern zuführbar ist.
2. Nockenwellenverstellsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nockenwellenversteller (6) ein Steuerventil (10), das die zwei ten Teilkammern je nach Schaltstellung des Steuerventils (10) mit einem Pum penanschluss (11) oder mit einem Tankanschluss (12) verbindet, besitzt, wobei der Tankanschluss (12) des Steuerventils (10) über den Hydraulikkanal (9) mit dem Reservoir (5) des ersten Nockenwellenverstellers (2) verbunden ist.
3. Nockenwellenverstellsystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (10) des zweiten Nockenwellenverstellers (6) als ein Cartridge-Ventil (13) oder als ein Zentralventil ausgebildet ist.
4. Nockenwellenverstellsystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem das Zentralventil betätigenden Zentralmagneten und dem Zentralventil ein Auffangbehälter zum Auffangen von Leckage- Hydraulikmittel angeordnet ist.
5. Nockenwellenverstellsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter mit dem Reservoir (5) verbunden ist.
6. Nockenwellenverstellsystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter über den Hydraulikkanal (9) oder einen separaten zweiten Hydraulikkanal mit dem Reservoir (5) verbunden ist.
7. Nockenwellenverstellsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkanal in einem vorderen statorfesten De ckel des zweiten Nockenwellenverstellers (6) angeordnet ist.
8. Nockenwellenverstellsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenverstellsystem (1) einen Primärtrieb kasten besitzt, in dem der erste Nockenwellenversteller (2) und/oder der zweite Nockenwellenversteller (6) angeordnet sind/ist, wobei der Hydraulikkanal (9) in dem Primärtriebkasten angeordnet ist.
9. Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Nockenwellenver stellsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Hydraulikkanal (9) in der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.
10. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine ein Motorgehäuse besitzt, wobei der Hydraulikkanal (9) außerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist.
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