DE102021101306A1 - Camshaft adjuster with locking mechanism - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller (1) des Flügelzellentyps für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator (2) und einem radial innerhalb des Stators (2) angeordneten Rotor (3), wobei zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) zur Verstellung des Rotors (3) relativ zum Stator (2) mehrere mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbare Arbeitskammern (4) ausgebildet sind, wobei jede Arbeitskammer (4) von einem radial nach außen abstehenden Flügel (5) des Rotors (3) in eine A-Kammer (6) und eine B-Kammer (7) unterteilt ist, und mit einem den Rotor (3) relativ zu dem Stator (2) in einer ersten Position festlegenden ersten Verriegelungsmechanismus (8) und mit einem den Rotor (3) relativ zu dem Stator (2) in einer zur ersten Position unterschiedlichen zweiten Position festlegenden zweiten Verriegelungsmechanismus (9), wobei der zweite Verriegelungsmechanismus (9) derart ausgebildet ist, dass sein Verriegelungspin (10) bei Erreichen der zweiten Position durch einen hydraulischen Druck beaufschlagbar und unter Spannung eines Federelementes (11) in einen verriegelten Zustand bringbar ist, und wobei zusätzlich eine Sperrmechanik (12) vorhanden ist, die zum selbsttätigen Verrasten des Verriegelungspins (10) in dem verriegelten Zustand ausgebildet ist.The invention relates to a hydraulic camshaft adjuster (1) of the vane cell type for an internal combustion engine, having a stator (2) and a rotor (3) arranged radially inside the stator (2), with the stator (2) and the rotor (3) being adjustment of the rotor (3) relative to the stator (2), a plurality of working chambers (4) which can be pressurized with hydraulic medium are formed, each working chamber (4) being divided into an A-chamber ( 6) and a B-chamber (7), and with a first locking mechanism (8) fixing the rotor (3) relative to the stator (2) in a first position and with a first locking mechanism (8) relative to the stator (2) in a position different from the first second locking mechanism (9), wherein the second locking mechanism (9) is designed such that its locking pin (10) upon reaching the second position by a hydraulic pressure can be applied and a spring element (11) under tension can be brought into a locked state, and there is also a locking mechanism (12) which is designed for the automatic latching of the locking pin (10) in the locked state.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps für eine Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Stator und einem radial innerhalb des Stators angeordneten Rotor. Zwischen dem Stator und dem Rotor sind zur Verstellung des Rotors relativ zum Stator mehrere mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbare Arbeitskammern ausgebildet, wobei jede Arbeitskammer weiterhin von einem radial nach außen abstehenden Flügel des Rotors in eine A-Kammer und eine B-Kammer unterteilt ist. Des Weiteren weist der Nockenwellenversteller einen den Rotor relativ zu dem Stator in einer ersten Position festlegenden ersten Verriegelungsmechanismus und einen den Rotor relativ zum Stator in einer zur ersten Position unterschiedlichen zweiten Position festlegenden zweiten Verriegelungsmechanismus auf.The invention relates to a hydraulic camshaft adjuster of the vane cell type for an internal combustion engine, preferably a motor vehicle such as a car, truck, bus or other commercial vehicle, with a stator and a rotor arranged radially inside the stator. A plurality of working chambers that can be pressurized with hydraulic fluid are formed between the stator and the rotor for adjusting the rotor relative to the stator, each working chamber being further divided into an A chamber and a B chamber by a radially outwardly projecting vane of the rotor. Furthermore, the camshaft adjuster has a first locking mechanism that fixes the rotor relative to the stator in a first position and a second locking mechanism that fixes the rotor relative to the stator in a second position that is different from the first position.

Gattungsgemäße Nockenwellenversteller sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Demnach offenbart bspw. die DE 10 2019 120 152 A1 einen Nockenwellenversteller mit ölunabhängiger Verriegelung von außen. Weiterer Stand der Technik ist durch die US 2020/0292035 A1 , durch die WO 97/31179 A1 , die DE 10 2005 034 320 A1 sowie die EP 2 414 644 B1 offenbart.Generic camshaft adjusters are already well known from the prior art. Accordingly, disclosed, for example, the DE 10 2019 120 152 A1 a camshaft adjuster with oil-independent locking from the outside. Further state of the art is through the U.S. 2020/0292035 A1 , through the WO 97/31179 A1 , the DE 10 2005 034 320 A1 as well as the EP 2 414 644 B1 disclosed.

Prinzipiell besteht bei sogenannten Duallock- / Flexstart-Verstellern das Erfordernis beim Stopp der Verbrennungskraftmaschine in eine Mittenposition sicher zu verriegeln, jedoch einen erneuten Warmstart der Verbrennungskraftmaschine möglichst vibrationsarm umzusetzen. Für den Warmstart ist es demnach üblich, den Nockenwellenversteller statt auf eine erste Position (Mittenposition) auf eine Richtung Spät gegenüber der ersten Position versetzte zweite Position (Spätposition) zu schalten, sodass die Verbrennungskraftmaschine dekomprimiert wird, d.h. dass der Zylinderinhalt nicht komprimiert wird, sondern gleich ausgeschoben wird. Erfolgt der Motorstart aus dieser zweiten Position geht der Nockenwellenversteller anschließend zum geregelten Normalbetrieb über. Erfolgt ein Auto-Stop, bei dem der Nockenwellenversteller zur Vorbereitung eines Warmstarts in Spät verriegelt wird, und die Verbrennungskraftmaschine anschließend abgewürgt oder das Kraftfahrzeug sehr lange im Elektromotorbetrieb gefahren wird, kann dies dazu führen, dass die Verbrennungskraftmaschine nicht mehr aus der Spätposition gestartet werden kann. Der Nockenwellenversteller muss also, falls ein Kaltstart nötig ist, selbsttätig von der Spätposition zur Mittenposition wechseln. Daher besteht das Erfordernis, dass der Nockenwellenversteller ohne Ölzufuhr aus Spät entriegeln können muss.In principle, in the case of so-called dual lock/flex start adjusters, there is a need to securely lock the internal combustion engine in a central position when it is stopped, but to implement a new warm start of the internal combustion engine with as little vibration as possible. For a warm start, it is therefore customary to switch the camshaft adjuster to a second position (retarded position) offset from the first position instead of to a first position (middle position), so that the internal combustion engine is decompressed, i.e. the cylinder content is not compressed, but will be pushed out immediately. If the engine is started from this second position, the camshaft adjuster then switches to regulated normal operation. If an auto stop occurs, in which the camshaft adjuster is locked in retarded position in preparation for a warm start, and the internal combustion engine then stalls or the motor vehicle is driven in electric mode for a very long time, this can mean that the internal combustion engine can no longer be started from the retarded position . The camshaft adjuster must therefore automatically switch from the late position to the middle position if a cold start is necessary. Therefore, there is a requirement that the camshaft adjuster must be able to unlock late without oil supply.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat sich gezeigt, dass die hierin, insbesondere die zweite Position verriegelnden, Verriegelungsmechanismen einen relativ aufwändigen Aufbau aufweisen und für ein erneutes Entriegeln eine relativ lange Zeitdauer benötigen. Auch eine hydraulische Abdichtung der Arbeitskammern wird dadurch erschwert. Zudem sind die umgesetzten Verriegelungsmechanismen unter Umständen, wenn überhaupt, nur relativ schwierig in bestehenden Bauraum unterzubringen.In the embodiments known from the prior art, it has been shown that the locking mechanisms locking in particular the second position have a relatively complex structure and require a relatively long period of time for renewed unlocking. This also makes hydraulic sealing of the working chambers more difficult. In addition, the implemented locking mechanisms can sometimes only be accommodated with relative difficulty, if at all, in the existing installation space.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Verfügung zu stellen, der als Duallock-Versteller mit einem möglichst einfachen Aufbau umgesetzt ist, zugleich jedoch möglichst schnell aus seiner Spätposition entriegelbar ist.It is therefore the object of the present invention to provide a hydraulic camshaft adjuster which is implemented as a dual-lock adjuster with the simplest possible construction, but at the same time can be unlocked from its retarded position as quickly as possible.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der zweite Verriegelungsmechanismus derart ausgebildet ist, dass sein (zweiter) Verriegelungspin bei Erreichen der zweiten Position durch einen hydraulischen Druck beaufschlagbar und unter Spannung eines (ersten) Federelementes in einen verriegelten Zustand bringbar ist, wobei zusätzlich eine Sperrmechanik vorhanden ist, die zum selbsttätigen Verrasten des (zweiten) Verriegelungspins in den verriegelten Zustand ausgebildet ist.According to the invention, this is achieved in that the second locking mechanism is designed in such a way that its (second) locking pin can be acted upon by hydraulic pressure when the second position is reached and can be brought into a locked state under tension of a (first) spring element, with a locking mechanism also being present is, which is designed for automatic latching of the (second) locking pin in the locked state.

Der zweite Verriegelungsmechanismus nutzt somit zum Verriegeln den zuvor noch im System enthaltenen Druck des Hydraulikmittels / Öls und speichert diese Energie in dem (ersten) Federelement. Dadurch wird die Verriegelungsfunktion robust ausgelegt und gleichzeitig eine Verstellung zwischen einem verriegelten Zustand und einem entriegelten Zustand benötigte Aktorkraft möglichst niedrig gehalten. Somit wird die Verriegelungsposition quasi gespeichert. Zum erneuten Entriegeln braucht der Aktor nur kurz aktiviert werden, woraufhin eine übliche Verstellung des Nockenwellenverstellers im Betrieb freigegeben wird. Des Weiteren wird durch das Design des zweiten Verriegelungsmechanismus eine gute Abdichtung des Nockenwellenverstellers zur Umgebung hin erreicht.The second locking mechanism thus uses the pressure of the hydraulic medium/oil previously contained in the system for locking and stores this energy in the (first) spring element. As a result, the locking function is designed to be robust and, at the same time, the actuator force required for a shift between a locked state and an unlocked state is kept as low as possible. Thus, the locking position is quasi saved. To unlock again, the actuator only needs to be activated briefly, after which a normal adjustment of the camshaft adjuster is enabled during operation. Furthermore, the design of the second locking mechanism achieves good sealing of the camshaft adjuster from the environment.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the dependent claims and explained in more detail below.

Demnach ist es auch von Vorteil, wenn in der zweiten Position ein mit dem hydraulischen Druck beaufschlagbarer, durch eine Druckfläche des (zweiten) Verriegelungspins mit begrenzter Druckraum mit der B-Kammer oder einer mit der B-Kammer verbundenen B-Zuleitung hydraulisch verbunden ist. Der Druckraum ist dabei vorzugsweise über einen sogenannten Wurmkanal mit der B-Kammer oder der B-Zuleitung verbunden, sodass eine möglichst platzsparende Anbindung des Druckraums erfolgt.Accordingly, it is also advantageous if, in the second position, a pressure chamber, which can be acted upon by hydraulic pressure and is limited by a pressure surface of the (second) locking pin, is hydraulically connected to the B chamber or to a B supply line connected to the B chamber. The pressure chamber is preferably connected to the B chamber or the B chamber via a so-called worm channel. Connected supply line, so that the most space-saving connection of the pressure room takes place.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der (zweite) Verriegelungspin in einem an die zweite Position des Rotors relativ zum Stator (vorzugsweise zu der ersten Position hin) angrenzenden Verstellweg von dem Druckraum und/oder der B-Zuleitung getrennt ist. Weiter bevorzugt ist der Druckraum, der weiter bevorzugt durch den (zweiten) Verriegelungspin mit definiert ist, dann über diesen Verstellweg hinweg zum Tank hin geöffnet. Folglich kann der Nockenwellenversteller einfach gesteuert werden.Furthermore, it is advantageous if the (second) locking pin is separated from the pressure chamber and/or the B-supply line in an adjustment path adjoining the second position of the rotor relative to the stator (preferably towards the first position). More preferably, the pressure chamber, which is more preferably also defined by the (second) locking pin, is then opened towards the tank over this adjustment path. Consequently, the camshaft phaser can be controlled easily.

Weist die Sperrmechanik einen axial aus dem Stator herausragenden und/oder radial innerhalb des Rotors angeordneten Stößel auf, welcher Stößel mit einem elektromagnetischen Aktor / Entriegler gekoppelt ist, sind die Bestandteile der Sperrmechanik bauraumsparend in den bestehenden Nockenwellenversteller integrierbar.If the locking mechanism has a tappet that protrudes axially out of the stator and/or is arranged radially inside the rotor, which tappet is coupled to an electromagnetic actuator/unlocker, the components of the locking mechanism can be integrated into the existing camshaft adjuster in a space-saving manner.

Diesbezüglich hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Stößel verschiebefest mit einem Verriegelungsabschnitt gekoppelt ist oder diesen Verriegelungsabschnitt unmittelbar ausbildet, wobei der Verriegelungsabschnitt in dem verriegelten Zustand des (zweiten) Verriegelungspins einen radial verlagerbaren Sperrstift in formschlüssigen Eingriff mit einer Ausnehmung an dem (zweiten) Verriegelungspin drückt. Somit ist die Sperrmechanik platzsparend und verschleißfest ausgebildet. In this regard, it has also proven to be expedient if the plunger is coupled in a non-displaceable manner to a locking section or forms this locking section directly, with the locking section having a radially displaceable locking pin in positive engagement with a recess on the (second) locking pin when the (second) locking pin is in the locked state ) locking pin presses. The locking mechanism is thus designed to be space-saving and wear-resistant.

Wenn der Stößel und/oder der Verriegelungsabschnitt in eine den Sperrstift in den formschlüssigen Eingriff mit der Ausnehmung zwingende Stellung federvorgespannt ist, wird der Aufbau der Sperrmechanik möglichst einfach gehalten.If the plunger and/or the locking section is spring-loaded into a position which forces the locking pin into positive engagement with the recess, the design of the locking mechanism is kept as simple as possible.

Für eine einfache Ansteuerung des ersten Verriegelungsmechanismus ist es von Vorteil, wenn dieser zur Entriegelung über eine Versorgungsleitung mit Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, wobei die Versorgungsleitung bei Verriegelung in der zweiten (und/oder der ersten) Position zu einem Tank oder einer Umgebung hin druckentleert ist.For simple activation of the first locking mechanism, it is advantageous if hydraulic fluid can be applied to it via a supply line for unlocking, the supply line being depressurized to a tank or an environment when it is locked in the second (and/or the first) position.

Ist die Versorgungsleitung mit einer eingangsseitig an einem Zentralventil angeschlossenen Pumpenleitung verbunden, wird der hydraulische Aufbau weiter vereinfacht. Die Versorgungsleitung besitzt im Betrieb folglich jenen hydraulischen Druck, wie er an der B-Kammer oder A-Kammer anliegt.If the supply line is connected to a pump line connected to a central valve on the inlet side, the hydraulic structure is further simplified. During operation, the supply line therefore has the same hydraulic pressure as is present in the B chamber or A chamber.

Dieser Vorteil wird weiter verstärkt, wenn die Versorgungsleitung zwischen einem Eingangsanschluss am Zentralventil und einem Rückschlagventil (seitens einer Pumpe) an die Pumpenleitung angeschlossen ist.This advantage is further enhanced when the supply line is connected to the pump line between an input port on the central valve and a check valve (on the pump side).

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn in einem an die Pumpenleitung anschließenden Bereich der Versorgungsleitung eine Drosseleinrichtung vorhanden ist. Dadurch ergibt sich nach einem vollständigen Entleeren des Nockenwellenverstellers bei einem längeren Stillstand der Verbrennungskraftmaschine ein verlässliches erneutes Befüllen der A- und B-Kammern.Furthermore, it is expedient if a throttle device is present in a region of the supply line adjoining the pump line. As a result, after the camshaft adjuster has been completely emptied and the internal combustion engine has been idle for a longer period of time, the A and B chambers are reliably refilled.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Versorgungsleitung mit einer mechanischen Ratsche zur Rückstellung des Nockenwellenverstellers in die erste Position verbunden ist. Dadurch wird die Funktionalität des Nockenwellenverstellers mit einfachen Mitteln sichergestellt.Furthermore, it is advantageous if the supply line is connected to a mechanical ratchet for resetting the camshaft adjuster to the first position. This ensures the functionality of the camshaft adjuster using simple means.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher dargestellt, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind.The invention will now be described in more detail below with reference to figures, in which context various exemplary embodiments are also illustrated.

Es zeigen:

• 1 eine schematische Darstellung einer Schaltlogik eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 2 eine Längsschnittdarstellung eines detaillierter dargestellten erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich eines einen zweiten Verriegelungsmechanismus aufweisenden Flügels eines Rotors, wobei eine Sperrmechanik gut zu erkennen ist, sowie
• 3 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem u.a. die Sperrmechanik im Vergleich zu 2 auf andere Weise dargestellt ist.

Show it:

• 1 a schematic representation of a switching logic of a camshaft adjuster according to the invention according to a first embodiment,
• 2 a longitudinal sectional view of a camshaft adjuster according to the invention shown in more detail according to the first exemplary embodiment in the area of a blade of a rotor having a second locking mechanism, with a locking mechanism being clearly visible, and
• 3 a longitudinal sectional view of a camshaft adjuster according to the invention according to a second embodiment, in which, inter alia, the locking mechanism compared to 2 shown in a different way.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.

1 zeigt eine Schaltlogik eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1. Der Nockenwellenversteller 1 ist als ein hydraulischer Nockenwellenversteller 1 des Flügelzellentyps ausgebildet und weist demnach einen mit mehreren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneten Flügeln 5 bestückten Rotor 3 auf. Jeder Flügel 5 des Rotors 3 bildet zusammen mit einem radial außerhalb des Rotors 3 angeordneten Stator 2 eine hydraulische Arbeitskammer 4, die durch den Flügel 5 in eine erste Teilkammer in Form einer A-Kammer 6 und eine zweite Teilkammer in Form einer B-Kammer 7 unterteilt ist. Auf diese Weise sind mehrere Arbeitskammern 4 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt vorgesehen. 1 shows a switching logic of a camshaft adjuster 1 according to the invention. The camshaft adjuster 1 is designed as a hydraulic camshaft adjuster 1 of the vane cell type and accordingly has a rotor 3 equipped with several vanes 5 evenly distributed in the circumferential direction. Each vane 5 of the rotor 3, together with a stator 2 arranged radially outside of the rotor 3, forms a hydraulic working chamber 4, which is divided by the vane 5 into a first sub-chamber in the form of an A-chamber 6 and a second sub-chamber in the form of a B-chamber 7 is divided. In this way, several working chambers 4 are distributed evenly in the circumferential direction.

In der gezeigten Ausführung der 1 sind insgesamt drei Arbeitskammern 4 auf diese Weise umgesetzt. Der Nockenwellenversteller 1 ist damit auch als ein 3-Flügel-Nockenwellenversteller bezeichnet. Ein solcher 3-Flügel-Nockenwellenversteller bietet sich insbesondere bei hohen Verstellwinkeln, etwa bei Verstellwinkeln bis zu 50°, zwischen dem der Rotor 3 relativ zum Stator 2 verstellbar ist, an. Gemäß einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Nockenwellenversteller 1 als ein 4-Flügel-Nockenwellenversteller ausgebildet, sodass dann in Summe vier Arbeitskammern 4 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.In the version shown 1 a total of three working chambers 4 are implemented in this way. The camshaft adjuster 1 is therefore also referred to as a 3-vane camshaft adjuster. Such a 3-vane camshaft adjuster is particularly useful for large adjustment angles, for example adjustment angles of up to 50°, between which the rotor 3 can be adjusted relative to the stator 2 . According to an alternative embodiment according to the invention, the camshaft adjuster 1 is designed as a 4-vane camshaft adjuster, so that a total of four working chambers 4 are then provided, distributed uniformly in the circumferential direction.

Die jeweilige A-Kammer 6, die durch den Flügel 5 des Rotors 3 von der B-Kammer 7 abgetrennt ist, wirkt in Richtung einer Frühposition / in Richtung Früh und die B-Kammer 7 in eine Spätposition / in Richtung Spät.The respective A-chamber 6, which is separated from the B-chamber 7 by the vane 5 of the rotor 3, acts in the direction of an early position/in the direction of early and the B-chamber 7 in a retarded position/in the direction of late.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung in Bezug auf die zentrale Drehachse 40 des Nockenwellenverstellers 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung wird folglich eine Richtung entlang der Drehachse 40, unter radial / radialer Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 40 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zu der Drehachse 40 umlaufenden Kreislinie verstanden.For the sake of completeness, it should be pointed out that the directional information used here, namely axial/axial direction, radial/radial direction and circumferential direction, should be seen in relation to central axis of rotation 40 of camshaft adjuster 1 . The term axial/axial direction means a direction along the axis of rotation 40 , the term radial/radial direction means a direction perpendicular to the axis of rotation 40 and the term circumferential direction means a direction along a circle running concentrically to the axis of rotation 40 .

Der Nockenwellenversteller 1 ist als Flexstart-Versteller ausgebildet und weist zwei Verriegelungsmechanismen 8 und 9 auf. Der erste Verriegelungsmechanismus 8 ist als ein Mittenverriegelungsmechanismus umgesetzt und dient folglich zum Verriegeln des Rotors 3 relativ zum Stator 2 in einer Mittenposition (vorzugsweise mittig zwischen einer maximal-Früh-Position und einer maximal-Spät-Position). Der zweite Verriegelungsmechanismus 9 bildet einen Spätverriegelungsmechanismus und verriegelt den Rotor 3 relativ zum Stator 2 in einer Spätposition, die relativ zu der Mittenposition weiter in Richtung der maximal-Spät-Position des Nockenwellenverstellers 1 verschoben ist. Folglich ist der Nockenwellenversteller 1 durch den ersten Verriegelungsmechanismus 8 in einer ersten Position verriegelbar und durch den zweiten Verriegelungsmechanismus 9 in einer zweiten Position verriegelbar, welche zweite Position weiter in Richtung der maximal-Spät-Position versetzt ist als die erste Position.The camshaft adjuster 1 is designed as a flex start adjuster and has two locking mechanisms 8 and 9 . The first locking mechanism 8 is implemented as a center locking mechanism and thus serves to lock the rotor 3 relative to the stator 2 in a center position (preferably midway between a maximum advanced position and a maximum retarded position). The second locking mechanism 9 forms a retard locking mechanism and locks the rotor 3 relative to the stator 2 in a retard position which is further shifted toward the maximum retard position of the camshaft phaser 1 relative to the center position. Consequently, the camshaft adjuster 1 can be locked in a first position by the first locking mechanism 8 and locked in a second position by the second locking mechanism 9, which second position is offset further towards the maximum retard position than the first position.

Der erste Verriegelungsmechanismus 8 ist mit einer Versorgungsleitung 21 verbunden. Die Versorgungsleitung 21 ist, quasi unter Ausbildung eines (Pseudo-) C-Kanals, mit einer eingangsseitig an einem zentralen Zentralventil 23 des Nockenwellenverstellers 1 angeschlossenen Pumpenleitung 24 verbunden. Die Pumpenleitung 24 ist an einem Eingangsanschluss 25 des Zentralventils 23 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 21 schließt insbesondere zwischen diesem Eingangsanschluss 25 und einem Rückschlagventil 26, das hin zu einer Pumpe P angeordnet ist, an. Des Weiteren ist eine Drosseleinrichtung 28 im Bereich des an die Pumpenleitung 24 angeschlossenen Abschnittes der Versorgungsleitung 21 vorgesehen. Die Versorgungsleitung 21 ist weiterhin an eine angedeutete mechanische Ratsche 27, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, angeschlossen.The first locking mechanism 8 is connected to a supply line 21 . The supply line 21 is connected to a pump line 24 connected on the input side to a central central valve 23 of the camshaft adjuster 1 , quasi forming a (pseudo) C-channel. The pump line 24 is connected to an input connection 25 of the central valve 23 . The supply line 21 connects in particular between this input connection 25 and a non-return valve 26 which is arranged towards a pump P. Furthermore, a throttle device 28 is provided in the area of the section of the supply line 21 connected to the pump line 24 . The supply line 21 is also connected to an indicated mechanical ratchet 27, which is not shown here for the sake of clarity.

In 1 sind die drei verschiedenen Arbeitskammern 4 nebeneinander dargestellt, sodass deren Anschlüsse an die Versorgungsleitung 21, eine A-Zuleitung 29 und eine B-Zuleitung 15 zu erkennen sind. Demnach ist jede A-Kammer 6 an eine zum Zentralventil 23 hin führende A-Zuleitung 29 angeschlossen und jede B-Kammer 7 an eine zum Zentralventil 23 hin führende B-Zuleitung 15 angeschlossen. Über die wahlweise Verbindung der A-Zuleitung 29 und der B-Zuleitung 15 über das Zentralventil 23 mit der Pumpe 44 (P) oder einem Tank 22 (T) sind während des üblichen Betriebs des Nockenwellenverstellers 1 die unterschiedlichen Betriebszustände ansteuerbar und der Rotor 3 relativ zum Stator 2 entlang seines Verstellweges einstellbar.In 1 the three different working chambers 4 are shown side by side, so that their connections to the supply line 21, an A supply line 29 and a B supply line 15 can be seen. Accordingly, each A-chamber 6 is connected to an A-supply line 29 leading to the central valve 23 and each B-chamber 7 is connected to a B-supply line 15 leading to the central valve 23 . Via the optional connection of the A supply line 29 and the B supply line 15 via the central valve 23 to the pump 44 (P) or a tank 22 (T), the different operating states can be controlled during normal operation of the camshaft adjuster 1 and the rotor 3 is relative adjustable to the stator 2 along its adjustment path.

Bezüglich der Versorgungsleitung 21 ist weiterhin zu erkennen, dass diese auf einen (ersten) Verriegelungspin 30 des ersten Verriegelungsmechanismus 8 einwirkt. Bei ausreichendem hydraulischen Druck in der Versorgungsleitung 21, der an dem ersten Verriegelungspin 30 anliegt, ist somit der erste Verriegelungspin 30 / der Rotor 3 relativ zu dem Stator 2 seitens des ersten Verriegelungsmechanismus 8 entriegelt. Ist hingegen wie in 1 der hydraulische Druck innerhalb der Versorgungsleitung 21 unterhalb eines bestimmten Niveaus, verriegelt der erste Verriegelungspin 30 in der ersten Position unter der Wirkung eines Energiespeichers 31, hier in Form einer Feder. In diesem verriegelten Zustand des ersten Verriegelungsmechanismus 8 ist ein C-Wurmkanal 32 im Flügel 5 zum Tank 22 hin geschlossen, so dass die Versorgungsleitung 21 bei erneutem Ansteigen des Öldrucks bzw. dem Start der Verbrennungskraftmaschine wieder (verzögert durch die Drosseleinrichtung 28) mit Druck beaufschlagt wird. Damit kann der erste Verriegelungsmechanismus 8 entriegelt werden und der Nockenwellenversteller 1 zum geregelten Normalbetrieb übergehen. Weiter bevorzugt ist der Nockenwellenversteller 1 derart ausgebildet, dass ein in dem Rotor 3 eingebrachter Abschnitt des C-Wurmkanals 32 in der Spätstellung ein Loch in einem Deckel 33 des Stators 2 erreicht. Der Querschnitt des Lochs bildet dann bevorzugt unmittelbar die Drosseleinrichtung 28.With regard to the supply line 21 it can also be seen that this acts on a (first) locking pin 30 of the first locking mechanism 8 . When there is sufficient hydraulic pressure in the supply line 21 which is applied to the first locking pin 30, the first locking pin 30/the rotor 3 is thus unlocked relative to the stator 2 on the part of the first locking mechanism 8. Is, however, as in 1 the hydraulic pressure within the supply line 21 below a certain level, locks the first locking pin 30 in the first position under the action of an energy accumulator 31, here in the form of a spring. In this locked state of the first locking mechanism 8, a C-worm channel 32 in the wing 5 is closed towards the tank 22, so that the supply line 21 is pressurized again (delayed by the throttle device 28) when the oil pressure rises again or the internal combustion engine is started becomes. The first locking mechanism 8 can thus be unlocked and the camshaft adjuster 1 can switch to regulated normal operation. More preferably, the camshaft adjuster 1 is designed in such a way that a section of the C-worm channel 32 introduced into the rotor 3 reaches a hole in a cover 33 of the stator 2 in the retarded position. The cross section of the hole forms then preferably directly the throttle device 28.

Ist der Nockenwellenversteller 1 hingegen in einer späten Position, so dass der zweite Verriegelungsmechanismus 9 verriegelt ist, wird die Versorgungsleitung 21 durch den C-Wurmkanal 32 zum Tank 22 entleert, so dass die Verriegelung des ersten Verriegelungsmechanismus 8 ermöglicht wird. Er wird sozusagen aktiviert / „scharf geschalten“, um bei dem aktorgesteuerten Entriegeln des zweiten Verriegelungsmechanismus 9 den Nockenwellenversteller 1 in der Mitte zu „fangen“.If, on the other hand, the camshaft phaser 1 is in a retarded position, so that the second locking mechanism 9 is locked, the supply line 21 is emptied through the C-worm channel 32 to the tank 22, so that the locking of the first locking mechanism 8 is enabled. It is activated/“armed” so to speak in order to “catch” the camshaft adjuster 1 in the middle when the second locking mechanism 9 is unlocked by an actuator.

Hinsichtlich des zweiten Verriegelungsmechanismus 9 ist in 1 ebenfalls gut zu erkennen, dass dieser in der ersten Position des Nockenwellenverstellers 1 zum Tank 22 hin geschalten ist. Folglich ist ein (zweiter) Verriegelungspin 10 des zweiten Verriegelungsmechanismus 9 in der ersten Position drucklos geschaltet ist.With regard to the second locking mechanism 9 is in 1 also easy to see that this is switched in the first position of the camshaft adjuster 1 to the tank 22 out. Consequently, a (second) locking pin 10 of the second locking mechanism 9 is depressurized in the first position.

Wie unter Zusammenschau der 1 und 2 zudem zu erkennen, ist der zweite Verriegelungspin 10 seitens eines auf ihn einwirkenden Druckraums 14 mit einem hydraulischen Druck beaufschlagbar. Dieser Druckraum 14 ist axial zwischen einer axialen Druckfläche 13 des zweiten Verriegelungspins 10 und dem Deckel 33 des Stators 2 unmittelbar ausgebildet. Dieser Druckraum 14 ist über einen in 2 angedeuteten Verbindungskanal 34, der ebenfalls als Wurmkanal realisiert ist, mit der B-Kammer 7 bzw. mit der B-Zuleitung 15 verbunden (1). Es sei angemerkt, dass der Druckraum 14 lediglich bei Erreichen der zweiten Position über den Verbindungskanal 34 mit der B-Zuleitung 15 verbunden ist. Bereits bei einem Verschieben des Rotors 3 relativ zu dem Stator 2 aus der zweiten Position heraus, etwa zurück in die erste Position, ist der Druckraum 14 von dem Verbindungskanal 34 und somit von der B-Zuleitung 15 abgetrennt.As under synopsis of 1 and 2 It can also be seen that the second locking pin 10 can be subjected to hydraulic pressure by a pressure chamber 14 acting on it. This pressure chamber 14 is formed directly axially between an axial pressure surface 13 of the second locking pin 10 and the cover 33 of the stator 2 . This pressure chamber 14 is connected via an in 2 indicated connecting channel 34, which is also realized as a worm channel, connected to the B-chamber 7 or to the B-supply line 15 ( 1 ). It should be noted that the pressure chamber 14 is only connected to the B supply line 15 via the connecting channel 34 when the second position is reached. Even when the rotor 3 is displaced relative to the stator 2 out of the second position, for example back into the first position, the pressure chamber 14 is separated from the connecting channel 34 and thus from the B-supply line 15 .

Der zweite Verriegelungspin 10 ist somit hydraulisch aktivierbar und zugleich über ein (erstes) Federelement 11 vorgespannt. Das erste Federelement 11 wirkt entgegengesetzt zu dem Druckraum 14 auf den zweiten Verriegelungspin 10. Bei einem Aufbau eines hydraulischen Drucks innerhalb des Druckraums 14 zum Erreichen eines verriegelten Zustandes des zweiten Verriegelungspins 10 / des zweiten Verriegelungsmechanismus 9 kommt es damit gegenüber einem entriegelten Zustand des zweiten Verriegelungspins 10 / des zweiten Verriegelungsmechanismus 9 zum Komprimieren des ersten Federelementes 11. Jener verriegelte Zustand ist in 2 gezeigt.The second locking pin 10 can thus be activated hydraulically and at the same time is prestressed via a (first) spring element 11 . The first spring element 11 acts in the opposite direction to the pressure chamber 14 on the second locking pin 10. When hydraulic pressure builds up within the pressure chamber 14 to achieve a locked state of the second locking pin 10/of the second locking mechanism 9, the second locking pin is in an unlocked state 10 / of the second locking mechanism 9 for compressing the first spring element 11. That locked state is in 2 shown.

Des Weiteren ist in 2 näher zu erkennen, dass zum Sperren des zweiten Verriegelungspins 10 in seinem verriegelten Zustand eine erfindungsgemäß ausgebildete Sperrmechanik 12 vorgesehen ist. Diese Sperrmechanik 12 wirkt derart auf den zweiten Verriegelungspin 10, dass dieser bei Erreichen seines verriegelten Zustandes durch die Sperrmechanik 12 selbsttätig verrastet / blockiert ist.Furthermore, in 2 to see in more detail that a locking mechanism 12 designed according to the invention is provided for locking the second locking pin 10 in its locked state. This locking mechanism 12 acts on the second locking pin 10 in such a way that it is automatically latched/blocked by the locking mechanism 12 when it reaches its locked state.

Die Sperrmechanik 12 weist zu diesem Zwecke einen Stößel 16 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar einen Verriegelungsabschnitt 18 (in Form einer Durchmessererweiterung) ausbildet. Der Stößel 16 befindet sich radial innerhalb des zweiten Verriegelungspins 10.For this purpose, the locking mechanism 12 has a plunger 16 which, in this exemplary embodiment, directly forms a locking section 18 (in the form of an enlarged diameter). The plunger 16 is located radially inside the second locking pin 10.

Der Verriegelungsabschnitt 18 drückt in 2 wiederum einen radial verschiebbaren Sperrstift 19 in eine Ausnehmung 20 (hier als Nut / Ringnut umgesetzt) des zweiten Verriegelungspins 10 hinein. Der Stößel 16 befindet sich dabei in einer Ausgangsstellung. Durch ein den Stößel 16 in diese Ausgangsstellung vorspannendes weiteres (zweites) Federelement 35 ist die Sperrmechanik 12 selbstsperrend ausgebildet. Dies stellt sicher, dass der Nockenwellenversteller 1 bei einem erneuten Warmstart verlässlich in der zweiten Position abgestützt wird, bis die Verbrennungskraftmaschine vibrationsarm angelaufen ist.The locking section 18 presses in 2 turn a radially displaceable locking pin 19 in a recess 20 (implemented here as a groove / annular groove) of the second locking pin 10 inside. The plunger 16 is in a starting position. The locking mechanism 12 is designed to be self-locking due to a further (second) spring element 35 that prestresses the plunger 16 into this initial position. This ensures that the camshaft adjuster 1 is reliably supported in the second position during a renewed warm start, until the internal combustion engine has started up with little vibration.

Soll die Verstellung des Nockenwellenverstellers 1 zum Verwirklichen eines Normalbetriebs des Nockenwellenverstellers 1 wieder freigegeben werden, wird mittels des in 1 angedeuteten elektromechanischen Aktors 17 (auch als Entriegler bezeichnet) der Stößel 16 axial verschoben, sodass der Sperrstift 19 außer formschlüssigen Eingriff mit dem zweiten Verriegelungspin 10 gelangt und dadurch der zweite Verriegelungspin 10 durch die Wirkung des ersten Federelementes 11 in seinen entriegelten Zustand zurückversetzt wird. Damit wird der zweite Verriegelungspin 10 entriegelt.If the adjustment of the camshaft adjuster 1 is to be released again in order to implement normal operation of the camshaft adjuster 1, the in 1 indicated electromechanical actuator 17 (also referred to as an unlocking device), the plunger 16 is axially displaced, so that the locking pin 19 disengages from positive engagement with the second locking pin 10 and the second locking pin 10 is thereby returned to its unlocked state by the action of the first spring element 11. The second locking pin 10 is thus unlocked.

Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass der Stößel 16 unmittelbar benachbart zu dem den vergrößerten Durchmesserbereich ausbildenden Verriegelungsabschnitt 18 eine Verjüngungsabschnitt 36 aufweist, dessen Außendurchmesser gegenüber dem Verriegelungsabschnitt 18 reduziert ist. Wird der Stößel 16 durch den Aktor 17 bei der Entriegelung des zweiten Verriegelungspin 10 in axialer Richtung entgegen der Wirkung des zweiten Federelementes 35 verfahren und folglich weiter in den Nockenwellenversteller 1 hineingedrückt, gelangt der Sperrstift 19 in den Verjüngungsabschnitt 36 und wird durch eine vorhandene Schräge 43 an seinem dem zweiten Verriegelungspin 10 zugewandten Ende selbsttätig weiter zu einer (radialen) Mitte des Stößels 16 hin verschoben und aus der Ausnehmung 20 hinausgedrängt.In this regard, it should be pointed out that the plunger 16 has a tapered section 36 immediately adjacent to the locking section 18 forming the enlarged diameter region, the outer diameter of which is reduced compared to the locking section 18 . If the tappet 16 is moved by the actuator 17 when unlocking the second locking pin 10 in the axial direction against the action of the second spring element 35 and is consequently pressed further into the camshaft adjuster 1, the locking pin 19 reaches the tapered section 36 and is blocked by an existing bevel 43 at its end facing the second locking pin 10 is automatically pushed further towards a (radial) center of the plunger 16 and pushed out of the recess 20 .

Bezüglich des Aktors 17 sei auch darauf hingewiesen, dass dieser bevorzugt als ein von der Betätigung des Zentralventils 23 separat funktionierender / ansteuerbarer Aktor umgesetzt ist, um die Funktion des Aktors 17 auf das Entriegeln zu beschränken. Alternativ hierzu ist es jedoch auch von Vorteil, diesen Aktor 17 als einen das Zentralventil 23 unmittelbar mit betätigenden Zentralmagnetaktor auszubilden.With regard to the actuator 17, it should also be noted that this is preferred as one of the Actuation of the central valve 23 is implemented separately functioning / controllable actuator to limit the function of the actuator 17 to unlocking. As an alternative to this, however, it is also advantageous to design this actuator 17 as a central magnet actuator that directly actuates the central valve 23 .

In Verbindung mit 3 ist schließlich ein weiteres zweites Ausführungsbeispiel zu erkennen, in dem der Nockenwellenversteller 1 mit einer alternativ zu dem Zentralventil 23 ausgeführten Cartridge-Ventileinrichtung 37 ausgestattet ist. Die prinzipielle Funktionsweise sowie der Aufbau dieses Nockenwellenverstellers 1 nach 3 entspricht jedoch im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2, sodass der Kürze wegen nachfolgend nur die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen bezüglich der Sperrmechanik 12 beschrieben sind.Combined with 3 Finally, another second exemplary embodiment can be seen in which the camshaft adjuster 1 is equipped with a cartridge valve device 37 designed as an alternative to the central valve 23 . The basic functionality and the structure of this camshaft adjuster 1 after 3 however, essentially corresponds to the exemplary embodiment of FIG 1 and 2 , so that for the sake of brevity only the essential differences between these two exemplary embodiments with regard to the locking mechanism 12 are described below.

Der Stößel 16 ist zentral in einem hohlen Schraubenkörper 38, der unmittelbar die Befestigungsschraube für die Befestigung des Rotors 3 seitens der Nockenwelle 39 darstellt, integriert. Der Stößel 16 ist somit koaxial zu der Drehachse 40 des Nockenwellenverstellers 1 angeordnet. Der Stößel 16 ist wiederum axial verschiebbar gelagert und wirkt verstellend auf den Sperrstift 19 ein. Jedoch kontaktiert der Stößel 16 den Sperrstift 19 nicht mehr direkt, sondern indirekt über einen separat zu ihm ausgeformten Verriegelungsabschnitt 18. Der Verriegelungsabschnitt 18 ist dabei als ein Ringelement 41 umgesetzt. Das Ringelement 41 ist wiederum durch das zweite Federelement 35 in Ausgangsstellung vorgespannt. Das Ringelement 41 ist über ein den Schraubenkörper 38 radial durchdringendes Koppelteil 42 mit dem Stößel 16 verschiebefest verbunden.The tappet 16 is integrated centrally in a hollow screw body 38 which directly represents the fastening screw for fastening the rotor 3 to the camshaft 39 . The tappet 16 is thus arranged coaxially to the axis of rotation 40 of the camshaft adjuster 1 . The plunger 16 is in turn mounted in an axially displaceable manner and has an adjusting effect on the locking pin 19 . However, the plunger 16 no longer contacts the locking pin 19 directly, but indirectly via a locking section 18 formed separately from it. The locking section 18 is implemented as a ring element 41 . The ring element 41 is in turn pretensioned by the second spring element 35 in the initial position. The ring element 41 is connected in a non-displaceable manner to the plunger 16 via a coupling part 42 which radially penetrates the screw body 38 .

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit vorgeschlagen, einen Mittenverriegelungsversteller (Nockenwellenverstelle 1) mit rein mechanischer Ratsche 27 (z. B. kraftschlüssiger Ratsche „Wedgeclutch“ oder einer formschlüssigen Ratsche) und einem positionsgesteuert entleerbarem Pseudo-C-Kanal (Versorgungsleitung 21) mit einer hydraulisch / elektromechanischen Verriegelung auszustatten.In other words, it is therefore proposed to use a center locking adjuster (camshaft adjuster 1) with a purely mechanical ratchet 27 (e.g. a non-positive ratchet "Wedgeclutch" or a form-fitting ratchet) and a position-controlled drainable pseudo-C channel (supply line 21) with a hydraulic / electromechanical locking.

Der zweite Verriegelungsmechanismus 9 nutzt zum Verriegeln den (hydraulischen) Druck des Öls, der in diesem Betriebszustand noch vorhanden ist, aus und speichert die Energie in einer Feder (erstes Federelement 11). Dadurch kann die Verriegelungsfunktion robust ausgelegt werden und gleichzeitig die Aktorkraft niedrig gehalten werden. Durch einen Haltepin (Stößel 16) wird die Verriegelungsposition quasi gespeichert. Der Aktor 17 muss nur kurz für das Entriegeln aktiviert werden. Weiterhin ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung des zweiten Verriegelungsmechanismus 9 eine gute Abdichtung des Verstellers zur Umgebung vorhanden.For locking, the second locking mechanism 9 uses the (hydraulic) pressure of the oil that is still present in this operating state and stores the energy in a spring (first spring element 11). As a result, the locking function can be designed to be robust and at the same time the actuator force can be kept low. The locking position is virtually saved by a holding pin (plunger 16). The actuator 17 only has to be activated briefly for unlocking. Furthermore, due to the design of the second locking mechanism 9 according to the invention, there is a good seal between the adjuster and the environment.

Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass der vorhandene Pseudo C-Kanal nun direkt durch Abgreifen des hydraulischen Drucks nach dem Rückschlagventil 26 des Zentralventils 23 erzeugt wird. Hierdurch werden zusätzlich Rückschlagventile im Rotor vermieden und mehr Bauraum für die übrigen Elemente geschaffen. Das Zentralventil 23 ist z.B. durch eine Bohrung im Gehäuse auf der Höhe zwischen dem Rückschlagventil-Trakt und einer umspritzten Hülse modifiziert, wobei die Bohrung gleichzeitig die Drosselfunktion in der Schaltung übernehmen kann.Furthermore, it should be pointed out that the existing pseudo C channel is now generated directly by tapping the hydraulic pressure after the check valve 26 of the central valve 23 . This also avoids non-return valves in the rotor and creates more installation space for the other elements. The central valve 23 is modified, for example, by a bore in the housing at the height between the check valve tract and an overmolded sleeve, the bore being able to take over the throttle function in the circuit at the same time.

Die Steuerung des Zentralventils 23 kann mit einem Standard-Zentralmagneten erfolgen. Ebenso kann evtl. auf einen zusätzlichen Aktor verzichtet werden und das Zentralventil 23 und der zweite Verriegelungsmechanismus 9 zusammen mit einem vergrößerten Zentralmagneten gesteuert werden.The central valve 23 can be controlled with a standard central magnet. Likewise, an additional actuator can possibly be dispensed with and the central valve 23 and the second locking mechanism 9 can be controlled together with an enlarged central magnet.

Weiterhin wird die positionsgesteuerte Entleerung des Pseudo-C-Kanals nun über eine Wurmnut (Verbindungskanal 32) gesteuert, um Bauraum für den zweiten Verriegelungsmechanismus 9 zu schaffen.Furthermore, the position-controlled emptying of the pseudo-C channel is now controlled via a worm groove (connecting channel 32) in order to create space for the second locking mechanism 9.

Somit ergeben sich folgende Abläufe im Betrieb des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1:

• Verriegeln: Key-Off oder Auto-Stop; Stellung des Zentralventils 23 derart, dass die B-Kammer 7 mit der Pumpe 44 (hydraulischer Druck auf der B-Kammer 7) und die A-Kammer 6 mit dem Tank 22 verbunden sind, sodass eine Verstellung Richtung Spät erfolgt oder abgestützt ist; Versteller fährt über Normalbetriebsverstellbereich hinaus nach Spät in Dekompressionsstellung; C-Kanal (Versorgungsleitung 21) wird über C-Wurmnut (C-Wurmkanal 32) zum Tank 22 entleert (folglich Zustand: B-Kammer 7 mit der Pumpe 44, A-Kammer 6 mit dem Tank 22 und C-Kanal mit dem Tank 22 verbunden); B-Wurmnut (Verbindungskanal 34) wird mit B-Kammer 7 verbunden; B-Wurmnut und Bohrung (Druckraum 14) des zweiten Verriegelungspins 10 unter B-Druck; B-Druck drückt zweiten Verriegelungspin 10 gegen erstes Federelement 11 in Verriegelungsbuchse 45; Nadel (Sperrstift 19) kann in Kontur (Ausnehmung 20) des zweiten Verriegelungspins 10 eintauchen; Haltepin (Stößel 16) wird freigegeben und wird von Feder (zweites Federelement 35) in Anschlag gedrückt; Nadel wird in der Kontur des zweiten Verriegelungspins 10 gesperrt; Verbrennungskraftmaschine aus; Druckabfall der Pumpe 44, nun mit B-Zuleitung 15 alle Ölports drucklos; Abhängig von der Stillstandszeit erfolgt ein Ablaufen des Öls aus dem Versteller oder dieses Ablaufen bleibt aus.

This results in the following processes during operation of the camshaft adjuster 1 according to the invention:

• Lock: Key-Off or Auto-Stop; Position of the central valve 23 such that the B-chamber 7 is connected to the pump 44 (hydraulic pressure in the B-chamber 7) and the A-chamber 6 is connected to the tank 22, so that an adjustment in the retarded direction takes place or is supported; Adjuster moves beyond the normal operation adjustment range to late in the decompression position; C-channel (supply line 21) is emptied via C-worm groove (C-worm channel 32) to tank 22 (hence state: B-chamber 7 with the pump 44, A-chamber 6 with the tank 22 and C-channel with the tank 22 connected); B-worm groove (connecting channel 34) is connected to B-chamber 7; B worm groove and bore (pressure chamber 14) of the second locking pin 10 under B pressure; B pressure presses second locking pin 10 against first spring element 11 in locking bushing 45; Needle (locking pin 19) can dip into the contour (recess 20) of the second locking pin 10; Retaining pin (plunger 16) is released and is pressed against the stop by spring (second spring element 35); needle is locked in the contour of the second locking pin 10; internal combustion engine off; Pressure drop of the pump 44, now with B-supply line 15 all oil ports pressureless; Depending on the idle time, a Drainage of the oil from the adjuster or this draining does not occur.

Warmstart: Motor Auto-Start; Pumpe 44 springt an, Druckaufbau bei warmer Verbrennungskraftmaschine; Pumpenkurzschluss durch Drossel (Drosseleinrichtung 28) in C-Kanal (P→C→T), C-Kanal kann noch keinen Druck aufbauen; Dekompression - Haltezeit; Stellung des Zentralventils 23 derart, dass die A-Kammer 6 mit der Pumpe 44 und die B-Kammer 7 mit dem Tank 22 verbunden sind; externer Aktor 17 drückt Haltepin; die Nadel kann sich bewegen; das erste Federelement 11 drückt den zweiten Verriegelungspin 10 aus der Verriegelungsbuchse 45; die Nadel wird in die Nut (Verjüngungsabschnitt 36) des Haltepins geschoben; mechanische Ratsche 27 (je nach Drosselauslegung) oder Druck auf A-Kammer 6 schiebt den Rotor 3 Richtung Früh; C-Wurmnut wird getrennt und somit wird der Kurzschluss P→C→T geschlossen; Druckaufbau in der Versorgungsleitung 21 (C-Kanal), wobei gilt, dass je mehr Öl noch in den A- und B-Kammern 6, 7 des Verstellers vorhanden ist, desto schneller erfolgt der Druckaufbau; Gleichzeitig wird die: B-Wurmnut getrennt; Aktor 17 kann Druck auf Haltepin beenden; langsamer Druckaufbau in C-Kanal: Verriegeln in Mitte (Mittenposition) mit dem ersten Verriegelungspin 30 bis der Druck aufgebaut ist; schneller Druckaufbau im C-Kanal und anschließend Normalbetrieb; Generell gilt, dass wenn Versteller hydraulisch eingespannt ist, ist C-Kanal unter Druck; Ratsche 27 ist schließlich deaktiviert, die Mittenverriegelung wird deaktiviert und der Normalbetrieb erfolgt.Warm start: engine auto-start; Pump 44 starts, pressure builds up when the internal combustion engine is warm; Pump short-circuit due to throttle (throttle device 28) in C channel (P→C→T), C channel cannot yet build up any pressure; decompression - holding time; position of the central valve 23 such that the A-chamber 6 is connected to the pump 44 and the B-chamber 7 to the tank 22; external actuator 17 presses hold pin; the needle can move; the first spring element 11 pushes the second locking pin 10 out of the locking bushing 45; the needle is pushed into the groove (taper portion 36) of the retaining pin; mechanical ratchet 27 (depending on throttle design) or pressure on A-chamber 6 pushes rotor 3 in the early direction; C-worm groove is separated and thus the short circuit P→C→T is closed; Pressure build-up in the supply line 21 (C-channel), with the rule that the more oil there is in the A and B chambers 6, 7 of the adjuster, the faster the pressure build-up; At the same time, the: B-worm groove is separated; Actuator 17 can end the pressure on the holding pin; slow pressure build-up in the C-channel: lock in the middle (middle position) with the first locking pin 30 until the pressure is built up; rapid pressure build-up in the C-channel and then normal operation; Generally, when the phaser is hydraulically clamped, the C-channel is under pressure; Finally, ratchet 27 is deactivated, the center lock is deactivated and normal operation occurs.

Kaltstart: Externer Aktor 17 drückt Haltepin; Nadel kann sich bewegen; das erste Federelement 11 drückt den zweiten Verriegelungspin 10 aus der Verriegelungsbuchse 45; die Nadel wird in die Nut des Haltepins geschoben; Start der Verbrennungskraftmaschine; Pumpe 44 springt an, langsamer Druckaufbau bei kaltem Öl; mechanische Ratsche 27 aktiv, schnelles Verstellen nach Früh; Trennung der B- und C- Wurmnuten; Die Verbindung des C-Kanals zum Tank 22 wird abgeschaltet, aber kein Druckaufbau, da noch kein / zu wenig Öldruck vorhanden ist; Verriegelung des ersten Verriegelungspins 30 in Mitte; Warten auf Öldruck; C-Kanal wird aufgefrischt; Entriegelung des ersten Verriegelungspins 30 aus Mitte heraus; Normalbetrieb.Cold start: external actuator 17 presses hold pin; needle can move; the first spring element 11 pushes the second locking pin 10 out of the locking bushing 45; the needle is pushed into the groove of the retaining pin; starting the internal combustion engine; Pump 44 starts, pressure builds up slowly when the oil is cold; mechanical ratchet 27 active, rapid adjustment to early; Separation of the B and C worm grooves; The connection of the C channel to the tank 22 is switched off, but no pressure build-up since there is still no/too little oil pressure; locking of the first locking pin 30 in the middle; waiting for oil pressure; C channel is refreshed; unlocking of the first locking pin 30 from the middle; normal operation.

Die Spätposition wird nur zum „Parken“ angefahren, d.h. der Verstellbereich für den Normalbetrieb hört deutlich vor der Spätposition auf (z.B. beträgt der geregelte Verstellbereich 30°). D.h. die elektromechanische Entriegelung tritt nur bei Autostart oder Kaltstart und nicht im Normalbetrieb auf.The retarded position is only approached for "parking", i.e. the adjustment range for normal operation ends well before the retarded position (e.g. the regulated adjustment range is 30°). This means that the electromechanical unlocking only occurs with an auto start or cold start and not in normal operation.

Ebenso wird durch die im Normalbetrieb abgeschaltete B-Wurmnut verhindert, dass im Normalbetrieb der zweite Verriegelungspin 10 gegen den Verriegelungsdeckel gedrückt wird und somit Reibung und Verschleiß entsteht. Der zweite Verriegelungspin 10 ist dann beidseitig drucklos und leicht durch die Nadel geklemmt. Der Haltepin ist im Normalbetrieb in einer zurückgezogenen Position, was den Verriegelungszustand von außen ablesbar macht. Zudem kann die Feder des Haltepins schwach ausgelegt werden, was vorteilhaft für den nötigen Aktor ist.The B-worm groove, which is switched off during normal operation, also prevents the second locking pin 10 from being pressed against the locking cover during normal operation, which would result in friction and wear. The second locking pin 10 is then depressurized on both sides and is slightly clamped by the needle. In normal operation, the retaining pin is in a retracted position, which makes it possible to read the locking status from the outside. In addition, the spring of the retaining pin can be designed to be weak, which is advantageous for the necessary actuator.

BezugszeichenlisteReference List

11

Nockenwellenverstellercamshaft adjuster

22

Statorstator

33

Rotorrotor

44

Arbeitskammerworking chamber

55

Flügelwing

66

A-KammerA chamber

77

B-KammerB chamber

88th

erster Verriegelungsmechanismusfirst locking mechanism

99

zweiter Verriegelungsmechanismussecond locking mechanism

1010

(zweiter) Verriegelungspin(second) locking pin

1111

(erstes) Federelement(first) spring element

1212

Sperrmechaniklocking mechanism

1313

Druckflächeprinting surface

1414

Druckraumpressure room

1515

B-ZuleitungB lead

1616

Stößelpestle

1717

Aktoractuator

1818

Verriegelungsabschnittlocking section

1919

Sperrstiftlocking pin

2020

Ausnehmungrecess

2121

Versorgungsleitungsupply line

2222

Tanktank

2323

Zentralventilcentral valve

2424

Pumpenleitungpump line

2525

Eingangsanschlussinput port

2626

Rückschlagventilcheck valve

2727

Ratscheratchet

2828

Drosseleinrichtungthrottle device

2929

A-ZuleitungA lead

3030

erster Verriegelungspinfirst locking pin

3131

Energiespeicherenergy storage

3232

C-WurmkanalC worm channel

3333

Deckellid

3434

Verbindungskanalconnecting channel

3535

zweites Federelementsecond spring element

3636

Verjüngungsabschnitttaper section

3737

Cartridge-Ventileinrichtungcartridge valve assembly

3838

Schraubenkörperscrew body

3939

Nockenwellecamshaft

4040

Drehachseaxis of rotation

4141

Ringelementring element

4242

Koppelteilcoupling part

4343

Schrägeoblique

4444

Pumpepump

4545

Verriegelungsbuchselocking socket

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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• US 2020/0292035 A1 [0002]US 2020/0292035 A1 [0002]
• WO 9731179 A1 [0002]WO 9731179 A1 [0002]
• DE 102005034320 A1 [0002]DE 102005034320 A1 [0002]
• EP 2414644 B1 [0002]EP 2414644 B1 [0002]

Claims (10)

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) des Flügelzellentyps für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator (2) und einem radial innerhalb des Stators (2) angeordneten Rotor (3), wobei zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) zur Verstellung des Rotors (3) relativ zum Stator (2) mehrere mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbare Arbeitskammern (4) ausgebildet sind, wobei jede Arbeitskammer (4) von einem radial nach außen abstehenden Flügel (5) des Rotors (3) in eine A-Kammer (6) und eine B-Kammer (7) unterteilt ist, und mit einem den Rotor (3) relativ zu dem Stator (2) in einer ersten Position festlegenden ersten Verriegelungsmechanismus (8) und mit einem den Rotor (3) relativ zu dem Stator (2) in einer zur ersten Position unterschiedlichen zweiten Position festlegenden zweiten Verriegelungsmechanismus (9), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verriegelungsmechanismus (9) derart ausgebildet ist, dass sein Verriegelungspin (10) bei Erreichen der zweiten Position durch einen hydraulischen Druck beaufschlagbar und unter Spannung eines Federelementes (11) in einen verriegelten Zustand bringbar ist, wobei zusätzlich eine Sperrmechanik (12) vorhanden ist, die zum selbsttätigen Verrasten des Verriegelungspins (10) in dem verriegelten Zustand ausgebildet ist.Hydraulic camshaft adjuster (1) of the vane cell type for an internal combustion engine, with a stator (2) and a rotor (3) arranged radially inside the stator (2), wherein between the stator (2) and the rotor (3) for adjusting the rotor ( 3) relative to the stator (2), a plurality of working chambers (4) that can be pressurized with hydraulic fluid are formed, each working chamber (4) being divided by a radially outwardly projecting wing (5) of the rotor (3) into an A chamber (6) and a B-chamber (7), and with a first locking mechanism (8) that fixes the rotor (3) relative to the stator (2) in a first position and with a first locking mechanism (8) that fixes the rotor (3) relative to the stator (2) in a second locking mechanism (9) that fixes a second position that is different from the first position, characterized in that the second locking mechanism (9) is designed in such a way that its locking pin (10) can be locked by a hy can be subjected to hydraulic pressure and can be brought into a locked state under tension of a spring element (11), a locking mechanism (12) being additionally provided which is designed for the automatic latching of the locking pin (10) in the locked state. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Position ein mit dem hydraulischen Druck beaufschlagbarer, durch eine Druckfläche (13) des Verriegelungspins (10) mit begrenzter Druckraum (14) mit der B-Kammer (7) oder einer mit der B-Kammer (7) verbundenen B-Zuleitung (15) hydraulisch verbunden ist.Camshaft adjuster (1) after claim 1 , characterized in that in the second position a pressure chamber (14) which can be acted upon by the hydraulic pressure and is delimited by a pressure surface (13) of the locking pin (10) is connected to the B chamber (7) or a pressure chamber connected to the B chamber (7 ) associated B-supply line (15) is hydraulically connected. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungspin (10) in einem an die zweite Position des Rotors (3) relativ zum Stator (2) angrenzenden Verstellweg von dem Druckraum (14) und/oder der B-Zuleitung (15) getrennt ist.Camshaft adjuster (1) after claim 2 , characterized in that the locking pin (10) is separated from the pressure chamber (14) and/or the B-supply line (15) in an adjustment path adjoining the second position of the rotor (3) relative to the stator (2). Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrmechanik (12) einen axial aus dem Stator (2) herausragenden und/oder radial innerhalb des Rotors (3) angeordneten Stößel (16) aufweist, welcher mit einem elektromagnetischen Aktor (17) gekoppelt ist.Camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the locking mechanism (12) has a tappet (16) which projects axially out of the stator (2) and/or is arranged radially inside the rotor (3) and which is coupled to an electromagnetic actuator (17). Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (16) verschiebefest mit einem Verriegelungsabschnitt (18) gekoppelt ist oder diesen unmittelbar ausbildet, welcher in dem verriegelten Zustand des Verriegelungspins (10) einen radial verlagerbaren Sperrstift (19) in formschlüssigen Eingriff mit einer Ausnehmung (20) an dem Verriegelungspin (10) drückt.Camshaft adjuster (1) after claim 4 , characterized in that the plunger (16) is non-displaceably coupled to a locking section (18) or forms this directly, which in the locked state of the locking pin (10) has a radially displaceable locking pin (19) in positive engagement with a recess (20) on the locking pin (10). Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsabschnitt (18) in eine den Sperrstift (19) in den formschlüssigen Eingriff mit der Ausnehmung (20) zwingende Stellung federvorgespannt ist.Camshaft adjuster (1) after claim 5 , characterized in that the locking section (18) is spring-biased into a position forcing the locking pin (19) into positive engagement with the recess (20). Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verriegelungsmechanismus (8) zur Entriegelung über eine Versorgungsleitung (21) mit Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, wobei die Versorgungsleitung (21) bei Verriegelung in der zweiten Position zu einem Tank (22) oder einer Umgebung druckentleert ist.Camshaft adjuster (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the first locking mechanism (8) for unlocking via a supply line (21) can be acted upon by hydraulic medium, the supply line (21) being depressurized to a tank (22) or an environment when locking in the second position. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (21) mit einer eingangsseitig an einem Zentralventil (23) angeschlossenen Pumpenleitung (24) verbunden ist.Camshaft adjuster (1) after claim 7 , characterized in that the supply line (21) is connected to a pump line (24) connected on the inlet side to a central valve (23). Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (21) zwischen einem Eingangsanschluss (25) am Zentralventil (23) und einem Rückschlagventil (26) an die Pumpenleitung (24) angeschlossen ist.Camshaft adjuster (1) after claim 8 , characterized in that the supply line (21) is connected to the pump line (24) between an input connection (25) on the central valve (23) and a check valve (26). Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (21) mit einer mechanischen Ratsche (27) zur Rückstellung des Nockenwellenverstellers (1) in die erste Position verbunden ist.Camshaft adjuster (1) according to one of Claims 7 until 9 , characterized in that the supply line (21) is connected to a mechanical ratchet (27) for resetting the camshaft adjuster (1) to the first position.

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