EP1336031B1 - Vorrichtung zur relativen drehwinkelverstellung einer nockenwelle einer brennkraftmaschine zu einem antriebsrad - Google Patents

Vorrichtung zur relativen drehwinkelverstellung einer nockenwelle einer brennkraftmaschine zu einem antriebsrad Download PDF

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EP1336031B1
EP1336031B1 EP01984686A EP01984686A EP1336031B1 EP 1336031 B1 EP1336031 B1 EP 1336031B1 EP 01984686 A EP01984686 A EP 01984686A EP 01984686 A EP01984686 A EP 01984686A EP 1336031 B1 EP1336031 B1 EP 1336031B1
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EP
European Patent Office
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camshaft
inner part
bore
locking member
pressure
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01984686A
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English (en)
French (fr)
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EP1336031A1 (de
Inventor
Edwin Palesch
Martin Maier
Gordon Rein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Hilite Germany GmbH
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Hydraulik Ring GmbH
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Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG, Hydraulik Ring GmbH filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of EP1336031A1 publication Critical patent/EP1336031A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

Definitions

  • the invention relates to a device for the relative rotation angle adjustment Camshaft of an internal combustion engine to a drive wheel according to the genus of Main claim.
  • the in DE 196 23 818 A1 Device shown is designed so that the pressurization to the Hydraulic chambers, through which the adjustment of the rotor relative to the stator of the Camshaft adjuster and the hydraulic pressurization to Unlocking the locking pin is done in parallel.
  • this is not always safe that the adjustment unit is unlocked before the rotor via the pressure or hydraulic chambers formed in the adjustment unit into a Adjustment position is transferred. This can result in operating states in which the Adjustment unit does not work reliably.
  • Camshaft adjuster is advantageously by a first adjustment stroke Locking element first transferred to an unlocking position, but in the both the hydraulic channel controlled by the locking element and that to the other oil supply holes leading to pressure chambers are still closed. Becomes however, the locking element is raised beyond its unlocked position, so the hydraulic channel leading to the pressure chamber of the adjustment unit is released before after a short initial adjustment travel of the rotor of the adjustment unit, also those to oil supply holes leading to the remaining pressure chambers are released and so that the rotor continues in the desired manner relative to the stator of the adjusting unit can be adjusted.
  • This type of pressurization causes a rattling start of the camshaft adjuster prevented or reduced; the soffit can continue of the locking element can be reduced in the locking hole. So that will the lifespan and functionality of the locking device have been significantly improved.
  • the locking element is received in a hole that is in a web or Wing of the rotor is arranged.
  • the hole is in a hydraulic oil supply line arranged, which leads to a pressure chamber arranged in the adjusting unit. is the locking element is in a locked position, the hydraulic line closed by the locking element; in an unlocked position that gives Locking element free the hydraulic line to the pressure chamber.
  • the camshaft of an internal combustion engine is schematic with 2 indicated, at the free end of the rotor, hereinafter referred to as inner part 4, an adjusting unit 6 is arranged in a rotationally fixed manner.
  • the inner part 4 is in the present Embodiment provided with three radially arranged webs 8a to 8c, the from a hub 10 of the inner part 4 go out.
  • the inner part 4 is in the area of its webs 8a to 8c by a cellular wheel 12, which has three inwardly projecting radial Web 14 a to 14 c is provided.
  • Cell wheel 12 is on its end facing the camshaft 12 by a Sprocket 16 completed that rotatable and sealing on the hub 10 of the Inner part 4 is guided.
  • the sprocket 16 serves to drive the camshaft for example via a control or drive chain connected to the crankshaft he follows.
  • the opposite end face of the cellular wheel 12 is supported by a disk 18 closed, the sprocket 16, the disc 18 and the cellular wheel 12 not over Screw means shown are firmly connected.
  • the hub 10 has a central bore 28, which in the camshaft 2 is continued and one with a smaller one Connected diameter bore 30 in which the screw 26th is attached.
  • the pressure spaces 24a to 24c are three in the hub 10 of the inner part 4th arranged and radially running bores 32a to 32c with an annular space 34 connected, which is between the fastening screw 26 for the adjusting unit 6 and the wall section provided in the hub 10 and in the camshaft 2 central bore 28 forms, the annular space 34 through the head 36 of the screw 26 is closed at the end.
  • the annular space 34 is provided with a plurality of bores 38 running radially in the camshaft 2 connected to an annular groove 40 arranged on the outer circumference of the camshaft 2.
  • Three further bores arranged on the outer circumference of the hub 10 and running radially 42a to 42c are on the one hand depending on the rotational position of the inner part 4 opposite the cellular wheel 12 (explained in more detail later) with one of the three Pressure spaces 22a to 22c connected; on the other hand, they are with a Outer periphery of the camshaft 2 arranged annular groove 44 connected axially over five in the camshaft 2 bores 46a to 46e to another, also on Guide the outer circumference of the camshaft 2 formed annular groove 48.
  • the two ring grooves 40 and 44 are each via a acting as a rotary union Camshaft bearing 50 connected to two control lines 52 and 54 leading to one Control valve 56 designed as a 4/2 proportional control valve.
  • the Control line 52 is connected to the output A of the control valve 56, while the Control line 54 leads to the output B of the control valve 56. That has on the input side Control valve 56 via a pressure port P, which has a check valve 58 and a Pressure medium pump 60 is connected to an oil tank 62 and via a connection T, which also leads to the oil tank 62.
  • a bore 64 in the web 8a provided in which a locking element, hereinafter referred to as locking bolt 66 designated, is arranged
  • the bore 64 is formed as a stepped bore, in which larger bore section 64a the head portion of the ring shoulder 66a Locking bolt 66 is guided, while in the smaller bore section 64b Stepped bore 64 of the actual locking bolt 66 is guided.
  • the Locking bolt 66 has an opening 68 in which a compression spring 70 is arranged between the bottom of the opening 68 and one on the disk 18 supporting plastic disc 72 arranged in the bore section 64a is clamped.
  • the plastic disc 72 has a central opening 74 which over a channel, not shown, is connected to the oil tank 62 Moving the locking bolt 66 against the spring force of the compression spring 70 in leakage oil from the opening 68 escape.
  • a stepped bore 76 is made in the sprocket 16, in a first Bore section 76a of the locking bolts 66 for locking the inner part 4th engages with the sprocket 16 or the cellular wheel 12.
  • a second bore portion 76b which is smaller in diameter is formed as the diameter of the locking bolt 66.
  • a crescent-shaped groove 78 is arranged, which extends into the stepped bore 76 extends into and communicates with the second bore portion 76b.
  • a radial through bore 80 is arranged in the web 8a, on the one hand, with the axial bore 46a and communicates with the annular groove 44 and on the other Leads to groove 78.
  • the web 8a there is also a connection channel Bore 82 provided, that of the larger bore portion 64a in the radial direction leads to the pressure chamber 22a
  • the adjusting unit 6 with its in FIGS. 1 to 3 provided end position for the adjustment of an intake camshaft, wherein the cellular wheel 12 is driven clockwise and the inner part 4 in Clockwise in the direction of "early" opening of the intake valves can be adjusted.
  • the internal combustion engine is in the position shown in FIG. 1 Operation, i.e. at standstill.
  • the locking bolt 66 is in its locked Position, i.e. it is through the compression spring 70 in the bore portion 76a of the sprocket 16 locked So that the inner part 4 is opposite the cellular wheel 12 in one End position which corresponds to a "late" opening or closing time of the cam and Cam follower actuated intake valves of the internal combustion engine corresponds.
  • the Control valve 56 is de-energized, so that via the output A of the control valve 56, the Control line 52, the annular groove 40, the radial bores 38, the annular space 34 and the radial bores 32a to 32c the pressure oil supply to the pressure chambers 24a to 24c is released for the starting process of the internal combustion engine.
  • the control valve 56 is energized and thus the pressure oil supply to the Output B switched (see Fig. 2).
  • the pressure oil supply now runs over the Control line 54, the annular groove 48, the axial bores 46a to 46e to the annular groove 44. From the annular groove 44 on the one hand the three radial bores 42a to 42c and on the other hand, the bore 80 leading to the locking bolt 66 with pressure oil fed.
  • the pressure oil supply via the radial bores 42a to 42c to the three Pressure chambers 22a to 22c is still blocked because in the end position of the Camshaft phaser the radial bores 42a to 42c from the radial webs 14a to 14c of the cellular wheel 12 are covered or sealed (see FIG. 2c).
  • the oil passage leading to the locking bolt 66 (bore 80) is open, so that he through the one below his ring shoulder 66a and the one on his face 66b oil pressure developing from the bore section arranged in the chain wheel 16 76a is lifted out and thus the adjusting unit 6 is unlocked.
  • the Pressure oil supply to the end face 66b of the locking bolt 66 takes place via the groove 78 leading to bore section 76b.
  • the hydraulic oil thus passes through the bore 80 into the pressure chamber 22a.
  • the system is designed so that at an adjustment speed of the internal combustion engine Hydraulic oil supplied to the pressure chamber 22a, the inner part 4 by the angle ⁇ clockwise adjusted (see Fig. 4b).
  • This initial adjustment path means that the inner part 4 arranged radial bores 42a to 42c from their complete overlap the radial webs 14a to 14c of the cellular wheel 12 out, so that Hydraulic oil via the radial bores 42a to 42c into the pressure chambers 22a to 22c arrives.
  • the inner part 4 can thus face the adjusting unit 6 the cellular wheel 12 up to a maximum adjustment angle ⁇ 'in the direction of "early" opening of the inlet valves can be adjusted.
  • camshaft adjuster in which the locking bolt of the Camshaft adjuster itself a valve function for the supply of hydraulic oil to the Exercises pressure rooms is not limited to the described embodiment. It can also be used with camshaft adjusters that generally have one Have locking mechanism and which a clear time sequence of Unlock and adjust should be assigned.
  • camshaft adjusters that generally have one Have locking mechanism and which a clear time sequence of Unlock and adjust should be assigned.
  • These include, for example So-called axial camshaft adjuster, in which one in the housing part (stator) of the Camshaft adjuster arranged hydraulic piston is guided longitudinally and via a helical toothing with the part connected to the camshaft in a rotationally fixed manner (Rotor) of the camshaft adjuster works together. Due to the helical teeth the axial displacement of the piston in an angle of rotation adjustment of the camshaft implemented.
  • a locking unit locking the piston can operate simultaneously the previously described valve function for the supply of hydraulic oil to the pressure chamber of the Take over the camshaft adjuster.
  • the control for unlocking and adjusting is can of course also be used for camshaft adjusters that are based on exhaust camshafts from Internal combustion engines are arranged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 196 23 818 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der mit Hilfe eines im Rotor des Nockenwellenverstellers angeordneten Verriegelungselementes der Nockenwellenversteller in einer Endlage arretiert werden kann. Über zum Verriegelungselement führende Hydraulikleitungen kann das Verriegelungselement aus seiner Verriegelungsposition in eine entriegelte Position überführt werden. Ist der Nockenwellenversteller entriegelt, können durch hydraulische Verstellung des Rotors relativ zum Antriebsrad der Nockenwelle die Steuerzeiten der Einlass- bzw. Auslassventile in gewünschter Weise verändert werden. Die in der DE 196 23 818 A1 dargestellte Vorrichtung ist so ausgeführt, dass die Druckbeaufschlagung zu den Hydraulikkammern, über die die Verstellung des Rotors gegenüber dem Stator des Nockenwellenverstellers erfolgt und die hydraulische Druckbeaufschlagung zum Entriegeln des Verriegelungsstiftes parallel erfolgt. Damit ist jedoch nicht immer sicher gestellt, dass zuerst die Verriegelung der Verstelleinheit aufgehoben ist, bevor der Rotor über die in der Verstelleinheit ausgebildeten Druck- bzw. Hydraulikkammern in eine Verstellposition überführt wird. Damit können Betriebszustände eintreten, in denen die Verstelleinheit nicht zuverlässig funktioniert.
In der DE 198 25 287 A1 ist ein Nockenwellerversteller dargestellt, bei dem die Druckölzufuhr zu den Arbeitskammern über das im Nockenwellenversteller vorgesehene Verriegelungselement gesteuert wird. Mit der Überführung des Verriegelungselementes in die entriegelte Position gibt das Verriegelungselement einen Druckkanal frei und die im Nockenwellenversteller ausgebildeten Arbeitskammern werden zeitgleich über zu den Kammern führende Kanäle mit Drucköl beaufschlagt.
Es ist dem gegenüber Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass Startgeräusche bei der Aktivierung des Nockenwellenverstellers verhindert bzw. reduziert werden und die Lebensdauer bzw. die Funktionalität der Verriegelungseinheit erhöht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
Im Gegensatz zu der in der DE 198 25 287 A1 dargestellten Verriegelungseinheit eines Nockenwellenverstellers wird in vorteilhafter Weise durch einen ersten Verstellhub das Verriegelungselement zuerst in eine Entriegelungsposition überführt, bei der jedoch sowohl der vom Verriegelungselement kontrollierte Hydraulikkanal als auch die zu den anderen Druckräumen führenden Ölversorgungsbohrungen noch verschlossen sind. Wird jedoch das Verriegelungselement über seine entriegelte Position hinaus angehoben, so wird der zum Druckraum der Verstelleinheit führende Hydraulikkanal freigegeben, bevor nach einem kurzen Anfangs-Verstellweg des Rotors der Verstelleinheit auch die zu den restlichen Druckräumen führenden Ölversorgungsbohrungen freigegeben werden und damit der Rotor gegenüber dem Stator der Verstelleinheit in gewünschter Weise weiter verstellt werden kann. Durch diese Art der Druckbeaufschlagung wird ein Startklappern des Nockenwellenverstellers verhindert bzw. reduziert; weiterhin kann die Lochleibung des Verriegelungselementes in der Verriegelungsbohrung verringert werden. Damit wird die Lebensdauer und die Funktionalität der Verriegelung erheblich verbessert.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Das Verriegelungselement findet Aufnahme in einer Bohrung, die in einem Steg bzw. Flügel des Rotors angeordnet ist. Die Bohrung ist in einer Hydrauliköl- Zufuhrleitung angeordnet, die zu einem in der Verstelleinheit angeordneten Druckraum führt. Befindet sich das Verriegelungselement in einer arretierten Position, so wird die Hydraulikleitung durch das Verriegelungselement verschlossen; in einer entriegelten Stellung gibt das Verriegelungselement die Hydraulikleitung zum Druckraum frei.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
  • Fig. 1a einen Längsschnitt durch die Verstelleinheit,
  • Fig. 1b einen Schnitt entlang der Linie IB-IB in Fig. 1a,
  • Fig.1c einen Schnitt entlang der Linie IC-IC in Fig. 1a,
  • Fig.1d einen Schnitt entlang der Linie ID-ID in Fig. 1a,
  • Fig.2a bis Fig. 5c verschiedene Betriebszustände der Verstelleinheit in Verstellrichtung.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
    In der Zeichnung ist mit 2 schematische die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angedeutet, an deren freien Ende der Rotor, im folgenden als Innenteil 4 bezeichnet, einer Verstelleinheit 6 drehfest angeordnet ist. Das Innenteil 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit drei radial angeordneten Stegen 8a bis 8c versehen, die von einer Nabe 10 des Innenteils 4 ausgehen. Das Innenteil 4 wird im Bereich seiner Stege 8a bis 8c von einem Zellenrad 12 umfasst, das mit drei nach innen ragenden radialen Stegen 14 a bis 14c versehen ist. Das den Stator der Verstelleinheit 6 darstellende Zellenrad 12 wird auf seiner der Nockenwelle 12 zugewandten Stirnseite von einem Kettenrad 16 abgeschlossen, dass drehbeweglich und dichtend auf der Nabe 10 des Innenteils 4 geführt ist. Das Kettenrad 16 dient zum Antrieb der Nockenwelle, der beispielsweise über eine mit der Kurbelwelle verbundene Steuer- bzw. Antriebskette erfolgt. Die gegenüberliegende Stirnseite des Zellenrades 12 wird von einer Scheibe 18 verschlossen, wobei das Kettenrad 16, die Scheibe 18 und das Zellenrad 12 über nicht dargestellte Schraubmittel fest miteinander verbunden sind. Durch die Stege 14a bis 14c des Zellenrades 12 werden drei durch das Kettenrad 16 und die Scheibe 18 in axialer Richtung begrenzte Zellen ausgebildet, die durch die Stege 8a bis 8c des Innenteils 4 in jeweils zwei Druckräume 22a bis 22c bzw. 24a bis 24c unterteilt sind. Das Innenteil 4 und das auf diesem drehbar geführte Zellenrad 12 sind mit Hilfe einer Schraube 26 an der Nockenwelle 2 befestigt. Dazu weist die Nabe 10 eine zentrale Bohrung 28 auf, die in der Nockenwelle 2 weitergeführt ist und an die sich eine mit einem kleineren Durchmesser versehene Gewindebohrung 30 anschliesst, in der die Schraube 26 befestigt ist. Die Druckräume 24a bis 24c sind über drei in der Nabe 10 des Innenteils 4 angeordnete und radial verlaufende Bohrungen 32a bis 32c mit einem Ringraum 34 verbunden, der sich zwischen der Befestigungsschraube 26 für die Verstelleinheit 6 und dem Wandungsabschnitt der in der Nabe 10 und in der Nockenwelle 2 vorgesehenen zentralen Bohrung 28 ausbildet, wobei der Ringraum 34 durch den Kopf 36 der Schraube 26 endseitig verschlossen ist.
    Der Ringraum 34 ist über mehrere in der Nockenwelle 2 radial verlaufende Bohrungen 38 mit einer am Außenumfang der Nockenwelle 2 angeordneten Ringnut 40 verbunden. Drei weitere am Aussenumfang der Nabe 10 angeordnete und radial verlaufende Bohrungen 42a bis 42c sind auf der einen Seite in Abhängigkeit von der Drehlage des Innenteils 4 gegenüber dem Zellenrad 12 (später noch näher erläutert) mit jeweils einem der drei Druckräume 22a bis 22c verbunden; auf der anderen Seite sind sie mit einer am Außenumfang der Nockenwelle 2 angeordneten Ringnut 44 verbunden, die über fünf axial in der Nockenwelle 2 verlaufende Bohrungen 46a bis 46e zu einer weiteren, ebenfalls am Außenumfang der Nockenwelle 2 ausgebildeten Ringnut 48 führen.
    Die beiden Ringnuten 40 und 44 sind jeweils über ein als Drehdurchführung wirkendes Nockenwellenlager 50 an zwei Steuerleitungen 52 und 54 angeschlossen, die zu einem als 4/2-Proportional― Regelventil ausgebildeten Steuerventil 56 führen. Die Steuerleitung 52 ist am Ausgang A des Steuerventils 56 angeschlossen, während die Steuerleitung 54 zum Ausgang B des Steuerventils 56 führt. Eingangsseitig verfügt das Steuerventil 56 über einen Druckanschluss P, der über ein Rückschlagventil 58 und eine Druckmittelpumpe 60 mit einem Öltank 62 verbunden ist und über einen Anschluss T, der ebenfalls zum Öltank 62 führt.
    Zur Verriegelung des Innenteils 4 gegenüber dem Zellenrad 12 in einer gemäß der Fig. 1 bis 3 dargestellten Endlageposition der Verstelleinheit 6 ist im Steg 8a eine Bohrung 64 vorgesehen, in der ein Verriegelungselement, im folgendem als Verriegelungsbolzen 66 bezeichnet, angeordnet ist Die Bohrung 64 ist als Stufenbohrung ausgebildet, wobei im größeren Bohrungsabschnitt 64a das mit einer Ringschulter 66a versehene Kopfteil des Verriegelungsbolzens 66 geführt ist, während im kleineren Bohrungsabschnitt 64b der Stufenbohrung 64 der eigentliche Verriegelungsbolzen 66 geführt ist. Der Verriegelungsbolzen 66 weist eine Öffnung 68 auf, in der eine Druckfeder 70 angeordnet ist, die zwischen dem Boden der Öffnung 68 und einer sich an der Scheibe 18 abstützenden und im Bohrungsabschnitt 64a angeordneten Kunststoffscheibe 72 eingespannt ist. Die Kunststoffscheibe 72 weist eine zentrale Öffnung 74 auf, die über einen nicht dargestellten Kanal mit dem Öltank 62 verbunden ist Damit kann beim Verschieben des Verriegelungsbolzens 66 entgegen der Federkraft der Druckfeder 70 in der Öffnung 68 befindliches Leckageöl entweichen.
    Im Kettenrad 16 ist eine Stufenbohrung 76 eingebracht, wobei in einem ersten Bohrungsabschnitt 76a der Verriegelungsbolzen 66 zur Arretierung des Innenteils 4 gegenüber dem Kettenrad 16 bzw. dem Zellenrad 12 eingreift. Daran schließt sich im Kettenrad 16 ein zweiter Bohrungsabschnitt 76b an, der in seinem Durchmesser kleiner ausgebildet ist, als der Durchmesser des Verriegelungsbolzens 66. Am Außenumfang des kleineren Bohrungsabschnittes 64b, der zur Aufnahme des Verriegelungsbolzens 66 dient, ist eine halbmondförmige Nut 78 angeordnet, die sich bis in die Stufenbohrung 76 hinein erstreckt und damit mit dem zweiten Bohrungsabschnitt 76b in Verbindung steht.
    Im Steg 8a ist eine radiale Durchgangsbohrung 80 angeordnet, die einerseits mit der axialen Bohrung 46a und mit der Ringnut 44 in Verbindung steht und auf der anderen Seite zur Nut 78 führt. Im Steg 8a ist weiterhin eine als Verbindungskanal ausgebildete Bohrung 82 vorgesehen, die vom grösseren Bohrungsabschnitt 64a in radialer Richtung zum Druckraum 22a führt
    Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verstelleinheit 6 mit ihrer in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Endlageposition für die Verstellung einer Einlassnockenwelle vorgesehen, wobei das Zellenrad 12 im Uhrzeigersinn angetrieben ist und das Innenteil 4 im Uhrzeigersinn in Richtung "frühes" Öffnen der Einlassventile verstellt werden kann.
    Im folgenden wird anhand der Figuren der Verstellvorgang näher beschrieben:
    In der in Fig. 1 dargestellten Position befindet sich die Brennkraftmaschine ausser Betrieb, d.h. im Stillstand. Der Verriegelungsbolzen 66 befindet sich in seiner verriegelten Position, d.h. er ist durch die Druckfeder 70 im Bohrungsabschnitt 76a des Kettenrades 16 verriegelt Damit befindet sich das Innenteil 4 gegenüber dem Zellenrad 12 in einer Endlageposition, die einer "späten" Öffnungs- bzw. Schließzeit der über Nocken und Nockenfolger betätigten Einlassventile der Brennkraftmaschine entspricht. Das Steuerventil 56 ist unbestromt, so dass über den Ausgang A des Steuerventils 56, die Steuerleitung 52, die Ringnut 40, die radialen Bohrungen 38, den Ringraum 34 und die radialen Bohrungen 32a bis 32c die Druckölversorgung zu den Druckräumen 24a bis 24c für den Startvorgang der Brennkraftmaschine freigegeben ist.
    Hat die Brennkraftmaschine nach dem Startvorgang eine bestimmte Leerlaufdrehzahl erreicht, so wird das Steuerventil 56 bestromt und damit die Druckölversorgung auf den Ausgang B umgeschaltet (siehe Fig. 2). Die Druckölversorgung führt nun über die Steuerleitung 54, die Ringnut 48, die axialen Bohrungen 46a bis 46e zur Ringnut 44. Von der Ringnut 44 aus werden einerseits die drei radialen Bohrungen 42a bis 42c und andererseits die zum Verriegelungsbolzen 66 führende Bohrung 80 mit Drucköl beschickt. Die Druckölversorgung über die radialen Bohrungen 42a bis 42c zu den drei Druckräumen 22a bis 22c ist noch gesperrt, da in der Endlageposition des Nockenwellenverstellers die radialen Bohrungen 42a bis 42c von den radialen Stegen 14a bis 14c des Zellenrades 12 abgedeckt bzw. abgedichtet sind (siehe Fig. 2c). Der zum Verriegelungsbolzens 66 führende Ölkanal (Bohrung 80) ist dagegen offen, so dass er durch den unterhalb seiner Ringschulter 66a und durch den an seiner Stirnseite 66b sich ausbildenden Öldruck aus dem im Kettenrad 16 angeordneten Bohrungsabschnitt 76a herausgehoben und somit die Verstelleinheit 6 entriegelt wird. Die Druckölversorgung zur Stirnseite 66b des Verriegelungsbolzens 66 erfolgt dabei über die zum Bohrungsabschnitt 76b führende Nut 78.
    In dem in Fig. 2 dargestellten Entriegelungshub a des Verriegelungsbolzens 66 ist jedoch die im Steg 8a angeordnete und zum Druckraum 22a führende Bohrung 82 noch durch die Schulter 66a verschlossen; erst wenn der Verriegelungsbolzen 66 durch den anliegenden Öldruck über den Entriegelungshub a hinaus angehoben ist, wird über die Steuerkante der Schulter 66a die Öffnung der Bohrung 80 freigegeben. Die Bohrung 80 ist vollständig freigegeben, wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, das Kopfteil des Verriegelungsbolzens 66 an der Scheibe 72 zum Anliegen kommt (Entriegelungshub b).
    Damit gelangt das Hydrauliköl über die Bohrung 80 in den Druckraum 22a. Das System ist so ausgelegt, dass bei einer Verstelldrehzahl der Brennkraftmaschine das dem Druckraum 22a zugeführte Hydrauliköl das Innenteil 4 um den Winkel α im Uhrzeigersinn verstellt (siehe Fig. 4b). Durch diesen Anfangsverstellweg werden die im Innenteil 4 angeordneten radialen Bohrungen 42a bis 42c aus ihrer vollständigen Überdeckung mit den radialen Stege 14a bis 14c des Zellenrades 12 heraus geführt, so dass das Hydrauliköl über die radialen Bohrungen 42a bis 42c in die Druckräume 22a bis 22c gelangt.
    Damit kann, wie in Fig. 5 dargestellt ist, das Innenteil 4 der Verstelleinheit 6 gegenüber dem Zellenrad 12 bis zu einem maximalen Verstellwinkel α' in Richtung "frühes" Öffnen der Einlassventile verstellt werden.
    Wird die Motordrehzahl reduziert, so wird das Steuerventil 56 nicht mehr bestromt. Damit wird wieder auf den Ausgang A umgeschaltet und die Druckkammern 24a bis 24c mit Drucköl versorgt. Damit wird das Innenteil 4 entgegen dem Uhrzeigersinn wieder in Richtung seiner ursprünglichen verriegelten Endlageposition zurück gestellt Das in den Druckkammern 22a bis 22c befindliche Drucköl wird über den Ausgang B des Steuerventils 56 in den Öltank 62 zurück geführt. Erreicht das Innenteil 4 seine ursprüngliche Endlageposition, so kann der Verriegelungsbolzen 66, wenn er sich in Überdeckung mit dem im Kettenrad 16 angeordneten Bohrungsabschnitt 76a befindet, in letzteren hineinfallen und damit den Nockenwellenversteller wieder verriegeln. Das im Bohrungsabschnitt 76a befindliche Hydrauliköl kann dabei über den zweiten Bohrungsabschnitt 76b und die Nut 78 entweichen.
    Die vorbeschriebene Steuerung, bei der der Verriegelungsbolzen des Nockenwellenverstellers selbst eine Ventilfunktion für die Zufuhr von Hydrauliköl zu den Druckräumen ausübt, ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Sie kann auch bei Nockenwellenverstellern eingesetzt werden, die generell einen Verriegelungsmechanismus aufweisen und denen eine eindeutige zeitliche Abfolge von Entriegeln und Verstellen zugeordnet werden soll. Dazu zählen beispielsweise auch die sogenannten Axial- Nockenwellenversteller, bei denen ein im Gehäuseteil (Stator) des Nockenwellenverstellers angeordneter Hydraulikkolben längsverschieblich geführt ist und über eine Schrägverzahnung mit dem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Teil (Rotor) des Nockenwellenverstellers zusammen wirkt. Durch die Schrägverzahnung wird der axiale Verstellweg des Kolbens in eine Drehwinkelverstellung der Nockenwelle umgesetzt. Auch hier kann eine den Kolben arretierende Verriegelungseinheit gleichzeitig die zuvor beschriebene Ventilfunktion für die Zufuhr des Hydrauliköls zum Druckraum des Nockenwellenverstellers übernehmen. Die Steuerung zum Entriegeln und Verstellen ist natürlich auch für Nockenwellenversteller einsetzbar, die auf Auslassnockenwellen von Brennkraftmaschinen angeordnet sind.

    Claims (2)

    1. Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad, mit einer Verstelleinheit (6), die ein drehfest mit der Nockenwelle (2) verbundenes Innenteil (4) aufweist, wobei die Verstelleinheit (6) ein das Innenteil (4) umschliessendes Zellenrad (12) aufweist, das mehrere über den Umfang verteilte, durch Stege (14a bis 14c) begrenzte Zellen aufweist, die von darin winkelbeweglich geführten Stegen oder Flügeln (8a bis 8c) des Innenteils (4) in jeweils zwei Druckräume (22a bis 22c bzw. 24a bis 24c) unterteilt sind, bei deren hydraulischer Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung die Nockenwelle über die Stege oder Flügel (8a bis 8c) zwischen zwei Endstellungen relativ zum Zellenrad (12) verdrehbar ist und dass ein bewegliches Verriegelungselement (66) mit mindestens einem Gegenelement im jeweils anderen der beiden Bauteile Zellenrad (12) oder Innenteil (4) zusammenwirkt, dass das Verriegelungselement (66) in einer zu einem Druckraum (22a) führenden Hydraulikleitung (80, 82) angeordnet ist und erst in einer entriegelten Position die Hydraulikleitung (80, 82) zum Druckraum (22a) freigibt und dass im Innenteil (4) zu den Druckräumen (22a bis 22c) führende Bohrungen (42a bis 42c) angeordnet sind, wobei die Öffnungen der Bohrungen (42a bis 42c) in der arretierten Endlageposition der Verstelleinheit (6) durch die Stege (14a bis 14c) des Zellenrades (12) verschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (66) in eine erste Entriegelungsposition überführbar ist, in der sowohl die vom Verriegelungselement (66) kontrollierte Bohrung (82) im Steg (8a) als auch die zu den Druckräumen (22a bis 22c) führenden Bohrungen (42a bis 42c) im Innenteil (4) noch verschlossen sind und dass das Verriegelungselement (66) in eine zweite Entriegelungsposition überführbar ist, in der zuerst die zum Druckraum (22a) führende Bohrung (82) durch das Verriegelungselement (66) freigegeben wird und nach einem Anfangsverstellweg (α) des Innenteils (4) auch die zu den Druckräumen (22a bis 22c) führenden Bohrungen (42a bis 42c) freigegeben sind.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (66) in einer Bohrung (64) eines Steges (8a) Aufnahme findet und dass die Bohrung (64) über eine im Steg (8a) angeordnete Bohrung (82) mit dem Druckraum (22a) in Verbindung steht.
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