EP1966465A1 - Nockenwellenversteller mit einer verriegelungseinrichtung - Google Patents

Nockenwellenversteller mit einer verriegelungseinrichtung

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EP1966465A1
EP1966465A1 EP06830175A EP06830175A EP1966465A1 EP 1966465 A1 EP1966465 A1 EP 1966465A1 EP 06830175 A EP06830175 A EP 06830175A EP 06830175 A EP06830175 A EP 06830175A EP 1966465 A1 EP1966465 A1 EP 1966465A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking
camshaft adjuster
end position
early
locking element
Prior art date
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EP06830175A
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English (en)
French (fr)
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EP1966465B1 (de
Inventor
Andreas Strauss
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
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Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Publication of EP1966465A1 publication Critical patent/EP1966465A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1966465B1 publication Critical patent/EP1966465B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • 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
    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster of an internal combustion engine having a locking device, in particular according to the preamble of claims 1 and 3.
  • a locking device is known with a locking pin designed as a locking element, the front end portion is formed cone-shaped and in a "bruised
  • the locking pin is spring-loaded and has two hydraulic control surfaces, of which the first, frontal control surface is in hydraulic communication with a chamber of the camshaft adjuster and a second , formed by a shoulder of the locking pin control surface is in hydraulic communication with another, oppositely acting chamber of the camshaft adjuster.
  • a locking device in which a locking pin cooperates with a stepped locking groove, wherein different plateaus of the stepped locking groove correspond to different locking positions, for example a most advanced angle, an intermediate position and a most retarded angle ,
  • a locking device in which a first locking pin between an end position "early” and a center position assumes a “locked position”, while a second locking pin “locked position” between a final position “late” and the Can take center position.
  • the first lock pin With a drop in oil pressure to zero, the first lock pin can be brought into the "locked position” while the second lock pin remains in the "unlocked position”.
  • the inner rotor is adjusted by a drag torque of the camshaft until “late” until the first locking pin reaches the center position. At this time, the second locking pin also enters the "locked position".
  • the controller raises the oil pressure in a first oil pressure line, a first working chamber and in the area of the first locking pin. Thereby, the first locking pin is unlocked, while the second locking pin is held in pressure contact with the second center stop. For a transition to a controlled operation, the controller increases the pressure in the second working chamber, thereby also unlocking the second locking pin, so that the inner rotor can move freely.
  • a corresponding locking device is also known from US 6,450,137 B2.
  • the invention has for its object to propose a locking device, which
  • Influence on the adjustment angle in connection with the establishment of a locking position can take place in different (alternative or cumulative) ways:
  • the engine Before stopping the engine can be brought about by suitable loading of the chambers of the camshaft adjuster targeted adjustment of the camshaft adjuster in preparation for locking.
  • the internal combustion engine can be selectively turned off in an end position "early” or an end position "late”.
  • a "predictive method" can also be used, by means of which a prediction is to be made about which locking could be advantageous in a future operating state. For example, even for a hybrid vehicle, a distinction or estimation can be made as to whether the internal combustion engine is only for one NEN short period, eg. For a start-stop operation, is turned off or a shutdown of the internal combustion engine for a longer period is desired.
  • a predictive method could be to monitor a speed of a vehicle wheel in conjunction with the occurrence of overrun operation, from which a distinction can be made for approaching the motor vehicle to an intersection on the one hand and parking operation on the other.
  • a separate adjusting device may be provided which brings the camshaft adjuster with or after switching off the internal combustion engine in a targeted position in the range of an end position.
  • a change in the position of the camshaft adjuster may result from vibrations or pulsations for which the rotor can be moved relative to the stator in both directions of adjustment. For example, it may be pulsations for the loading of the chambers, vibrations due to the operation of the camshaft o. ⁇ .
  • an adjustment can occur in the direction of the locking position, for which at least one of the chambers is subjected to a low, far below the working pressure working pressure, which can correlate in a gradual approach to a locking position.
  • locking elements When acting in the end positions according to the invention locking elements it may be single-acting locking elements or a double, redundant locking element, as this is disclosed in the aforementioned non-prepublished patent application of the Applicant, wherein the geometries of the locking element and the receptacle for the locking element from this unpublished prior art the present invention are transferable.
  • a restart of the internal combustion engine after a lock in an end position "early” or “late” can lead to a jerktransportren or more uniform behavior of the internal combustion engine, because by the control times, a decompression of the internal combustion engine takes place.
  • a locking in an end position can be useful only for a targeted parking.
  • An additional lock in a "late” end position can also serve as a kind of "emergency anchor” if the lock does not work in a center position.
  • At least a third locking element is provided, which in a third position, namely in a between the end position "early” and the end position "late” arranged “center position” can be locked.
  • a third locking position By means of such a third locking position, the operating conditions to be expected after switching off the internal combustion engine can be taken into account in even greater detail.
  • the camshaft adjuster is in a central position between an end position and the "center position", so that according to the invention the camshaft adjuster has to cover a maximum of half the distance between the end position and the "center position".
  • an influencing of the position of the camshaft adjuster takes place with shutdown.
  • a compensation element in particular a spring, such as a torsion spring or acting in the circumferential direction compression spring.
  • Such a compensation element can influence the force ratios on the camshaft adjuster such that when the camshaft adjuster is switched off between the end position "early” and the "center position", an adjustment thereof takes place in the direction of the end position "early”. In the end position then the locking of the camshaft adjuster takes place.
  • FIG. 1 shows a camshaft adjuster 10 for an internal combustion engine, in which a drive element 1 1, which, for example, is connected in a rotationally fixed manner to a sprocket and is driven by a timing chain, opposite to a nem driven element 12, which is for example rotationally fixedly coupled to a camshaft 13, in the course of an adjusting movement of the camshaft adjuster 10 about a vertically oriented to the plane of rotation axis 14 rotatable defined.
  • working spaces 15 here five
  • working spaces 15 are formed, which are bounded radially outwards and in both circumferential directions by the drive element 1 1 and radially inwardly by a lateral surface of the output element 12.
  • Wings 16 of the output element 1 1 subdivide the working spaces 15 into a chamber 17, by means of which an adjustment of the camshaft adjuster 10 in the direction of the end position "late” 19 takes place, and a chamber 18, in their hydraulic actuation an actuating movement in the direction of the end position "early” 20 takes place.
  • the camshaft adjuster 10 In the positioning position outlined in FIG. 1, the camshaft adjuster 10 is in a "center position" for which the vanes 16 are located approximately in the middle between the end position "early” (20) and the end position "late” (19).
  • the camshaft adjuster 10 has a center lock with two locking elements 21, 22.
  • the locking elements 21, 22 respectively lock in different areas between one end position and the middle position, so that both locking elements 21, 22 are locked to reach the central position.
  • a detailed description of the operation of such a central locking with two locking pins can be found for example in the publications DE 102 53 496 and US 6,450,137 B2.
  • the locking elements 21, 22 are referred to in the context of the invention as a third locking element.
  • the camshaft adjuster 10 has a first locking element 23, which in the region of the end position "early” 20 can be transferred from an "unlocked position” into a “locked position".
  • a second locking element 24 can be transferred in the end position "late” 19 of the "unlocked position” in the "locked position".
  • the locking elements 21, 22, 23, 24 are in particular an axially movable locking pin, which in the "unlocked position” produces a positive connection between the drive element 1 1 and the output member 12, while in the “unlocked position” this positive connection is released.
  • the locking pin is in particular spring-loaded in the direction of the "locked position” and can be moved against the spring action into the "unlocked position” by applying pressure in the region of an end face or an associated active surface of the locking pin.
  • the first locking element 23 is acted upon by a hydraulic connection 25 from the pressure in a chamber 17, while the second locking element 24 is acted upon via a hydraulic connection 27 to the pressure in a chamber 18.
  • the camshaft adjuster 10 is equipped with a compensating element 27, which influences the force ratios of the camshaft adjuster 10 in the direction of an adjustment in the direction of the end position "early". If this influencing greater than a possible friction torque of the elements to be adjusted at a start of the engine and, for example, the camshaft adjuster 10 between the end position "early” 20 and the "center position” turned off, the compensation element 27 can be an adjustment of the camshaft adjuster 10 in the direction of End position "early" 20 effect.
  • a lock can, for example, come into effect in the end position "early", for example in a V-type internal combustion engine. If in this case a control valve of a bank of the V-type internal combustion engine is blocked by a chip and an adjustment takes place in the direction of the end position "early”, then the camshaft adjuster of the other bank can also be purposefully adjusted and locked to "early". The same applies accordingly for an adjustment in the direction of "late”.
  • the compensation spring can be designed sufficiently strong, so that always takes place for waste or lack of pressure an adjustment in the direction of the end position.
  • the drag torques in the internal combustion engine can become so great that a safe adjustment in the end position by the compensation spring alone is not or not always guaranteed.
  • the compensation spring will then operate under normal engine operating conditions. Very good, while under extreme conditions (eg., Engine stall, cold start), the compensation spring acts only supportive.

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Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenversteller mit einer Verriegelungseinrichtung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine, der eine Verriegelungseinrichtung aufweist, insbesondere nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3.
Hintergrund der Erfindung
Bei bekannten hydraulisch wirkenden Nockenwellenverstellern werden die Steuerzeiten einer zugeordneten Brennkraftmaschine durch Beeinflussung der hydraulischen Verhältnisse in entgegengesetzt wirkenden Steuerkammern, die in Richtung einer Verstellung zu einer "frühen Steuerzeit" und einer "späten Steuerzeit" wirken, eingestellt. Unproblematisch ist ein Betrieb derartiger No- ckenwellenversteller, wenn die Brennkraftmaschine einen ausreichenden Hydraulikdruck zur Verfügung stellt, so dass die Kammern hinreichend mit dem Hydraulikmedium gefüllt sind. Allerdings hat sich gezeigt, dass bei einem Start der Brennkraftmaschine unter Umständen kein ausreichender Druck des Hydraulikmediums bereitgestellt wird. Dies hat zur Folge, dass die Steuerzeiten nicht den Vorgaben entsprechen oder sich eine instabile Lage des Nockenwel- lenverstellers einstellt, wodurch sich "labile" Steuerzeiten ergeben. Weiterhin kann es zu unerwünschten Vibrationen kommen, die neben einem erhöhten Bauteilverschleiß zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen können.
Zur Vermeidung derartiger Probleme sind mechanische Verriegelungseinrichtungen bekannt. Aus DE 196 23 818 A1 ist eine Verriegelungseinrichtung bekannt mit einem als Verriegelungspin ausgebildeten Verriegelungselement, dessen vorderer Endbereich konusförmig ausgebildet ist und in einer "verhegel- ten Stellung" spielfreie Aufnahme in einer im Längsschnitt konischen oder im Querschnitt elliptischen Bohrung eines Deckels des Nockenwellenverstellers findet. Der Verriegelungspin ist federbeaufschlagt und besitzt zwei hydraulische Steuerflächen, von denen die erste, stirnseitige Steuerfläche mit einer Kammer des Nockenwellenverstellers in hydraulischer Verbindung steht und eine zweite, von einem Absatz des Verriegelungspins gebildete Steuerfläche in hydraulischer Verbindung mit einer weiteren, entgegengesetzt wirkenden Kammer des Nockenwellenverstellers steht.
Aus DE 101 27 168 A1 ist eine Verriegelungseinrichtung bekannt, bei der ein Verriegelungspin mit einer treppenförmigen Verriegelungsnut zusammenwirkt, wobei unterschiedliche Plateaus der treppenförmigen Verriegelungsnut mit unterschiedlichen Verriegelungsstellungen, beispielsweise einem am weitesten voreilenden Winkel, einer Zwischenstellung und einem am weitesten nacheilen- den Winkel, korrespondieren.
Aus DE 102 53 496 ist eine Verriegelungseinrichtung bekannt, bei der ein erster Verriegelungspin zwischen einer Endlage "früh" und einer Mittenstellung eine "verriegelte Stellung" einnimmt, während ein zweiter Verriegelungspin eine "ver- riegelte Stellung" zwischen einer Endstellung "spät" und der Mittenstellung einnehmen kann. Mit einem Absinken eines Öldruckes auf Null kann der erste Verriegelungspin in die "verriegelte Stellung" gebracht werden, während der zweite Verriegelungspin weiterhin in der "entriegelten Stellung" verbleibt. Bei einem Anlassen der Brennkraftmaschine wird der Innenrotor durch ein Schleppmo- ment der Nockenwelle solange nach "spät" verstellt, bis der erste Verriegelungspin die Mittenstellung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt gelangt auch der zweite Verriegelungspin in die "verriegelte Stellung". Nach erfolgtem Motorstart hebt der Regler den Öldruck in einer ersten Öldruckleitung, einer ersten Arbeitskammer und im Bereich des ersten Verriegelungspins. Dadurch wird der erste Verriegelungspin entriegelt, während der zweite Verriegelungspin in Druckkontakt mit dem zweiten Mittenanschlag gehalten wird. Für einen Übergang auf einen geregelten Betrieb erhöht der Regler den Druck in der zweiten Arbeitskammer, wodurch auch der zweite Verriegelungspin entriegelt wird, so dass sich der Innenrotor frei bewegen kann. Eine entsprechende Verriegelungseinrichtung ist auch aus US 6,450,137 B2 bekannt.
Aus DE 199 18 910 A1 ist eine Verriegelungseinrichtung bekannt, die zwei in radialer Stellrichtung betätigbare Verriegelungspins aufweist.
Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen der Anmelderin E 2004 255 mit dem Titel "Verriegelungseinrichtung für einen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine" ist es bekannt, eine Verriegelung in einer Endlage des Nockenwellenverstellers mit zwei Verriegelungspins durchzuführen, die unterschiedliche Umfangsspiele aufweisen und von unterschiedlichen Kammern des Nockenwellenverstellers beaufschlagt werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verriegelungseinrichtung vorzuschlagen, welche
- ein sicheres Verriegeln bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine, ein sicheres Entriegeln je nach Bedarf, eine zuverlässige Vermeidung von ungewolltem, zu frühem Entriegeln und/oder eine vorteilhafte Verriegelungsposition für einen Neustart der Brenn- kraftmaschine
gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend bevorzugter Ausgestaltungen gemäß den abhängigen Pa- tentansprüchen 2 sowie 4 und 5.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Verriegelung des Nockenwellenverstellers durch eine wahlweise Verriegelung im Bereich einer Endlage "früh" und einer Endlage "spät". Eine derartige Endlagenverriegelung hat gegenüber einer Mittenverriegelung den Vorteil, dass durch die Endlage ohnehin der Nockenwellenversteller in eine Richtung festgelegt ist, so dass das in der Endlage wirksame Verriegelungselement lediglich die Verstellung in eine Verstellrichtung blockieren oder verriegeln muss. Andererseits hat sich gezeigt, dass in ausgewählten Betriebs- Situationen ein Neustart der Brennkraftmaschine aus einer der Endlagen u. U. vorteilhafter ist als ein Neustart aus einer "Mittenlage", beispielsweise für einen Einsatz der Brennkraftmaschine in einem Hybridantrieb.
Eine Beeinflussung des Stellwinkels im Zusammenhang mit der Herbeiführung einer Verriegelungsposition kann auf unterschiedliche (alternative oder kumulative) Weisen erfolgen:
a) Vor einem Abstellen der Brennkraftmaschine kann durch geeignete Beaufschlagung der Kammern des Nockenwellenverstellers eine gezielte Verstellung des Nockenwellenverstellers zur Vorbereitung der Verriegelung herbeigeführt werden. Beispielsweise kann die Brennkraftmaschine gezielt in einer Endlage "früh" oder einer Endlage "spät" abgestellt werden.
Hierbei kann bei der Wahl der angesteuerten Endlage der zukünftige, zu erwartende Betrieb und damit eine Vorhersage, ob die Brennkraftmaschine dann mit vor- oder nacheilenden Öffnungs- und Schließzeiten betrieben werden soll, berücksichtigt werden. Zum Einsatz kommen kann in diesem Zusammenhang auch ein "Prädiktorverfahren", mittels dessen eine Vorhersage darüber getroffen werden soll, welche Verriegelung in einem zukünftigen Betriebszustand vorteilhaft sein könnte. Beispielsweise kann, auch für einen Hybrid-Antheb, eine Unterscheidung oder Abschätzung dahingehend erfolgen, ob die Brennkraftmaschine nur für ei- nen kurzen Zeitraum, bspw. für einen Start-Stop-Betrieb, abgestellt wird oder ein Abstellen der Brennkraftmaschine für einen längeren Zeitraum erwünscht ist. Lediglich beispielhaft könnte ein derartiges Prädiktorver- fahren darin bestehen, dass einen Drehzahl eines Fahrzeugrades ge- meinsam mit dem Auftreten eines Schubbetriebes überwacht wird, woraus eine Unterscheidung für eine Annäherung des Kraftfahrzeuges an eine Kreuzung einerseits und einen Parkvorgang andererseits erfolgen kann.
b) Weiterhin kann eine separate Stelleinrichtung vorgesehen sein, die den Nockenwellenversteller mit oder nach Abschalten der Brennkraftmaschine in eine gezielte Stellung im Bereich einer Endlage bringt.
c) Eine Veränderung der Stellung des Nockenwellenverstellers kann sich durch Schwingungen oder Pulsationen ergeben, für die der Rotor relativ zu dem Stator in beide Stellrichtungen bewegt werden kann. Beispielsweise kann es sich um Pulsationen für die Beaufschlagung der Kammern, Schwingungen infolge des Betriebs der Nockenwelle o. ä. handeln.
d) Ebenfalls kann mit der ersten Phase des Neustarts der Brennkraftmaschine eine Verstellung in Richtung der Verriegelungsposition eintreten, für die mindestens eine der Kammern mit einem geringen, weit unterhalb des Arbeitsdrucks liegenden Arbeitsdruck beaufschlagt wird, was in einer allmählichen Annäherung an eine Verriegelungsposition korrelieren kann.
e) Mit einem Start der Brennkraftmaschine wirken auf die Nockenwelle Reibmomente. Bei Antrieb des Nockenwellenverstellers bleibt infolge der vorgenannten Reibmomente die Nockenwelle zurück, so dass sich eine automatische Verstellung des Nockenwellenverstellers in Richtung "spät" ergeben kann.
Bei den in den Endlagen erfindungsgemäß wirkenden Verriegelungselementen kann es sich um einfach wirkende Verriegelungselemente handeln oder um ein doppeltes, redundantes Verriegelungselement, wie dieses in der eingangs genannten nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin offenbart ist, wobei auch die Geometrien des Verriegelungselements und der Aufnahme für das Verriegelungselement aus diesem nicht vorveröffentlichten Stand der Technik auf die vorliegende Erfindung übertragbar sind.
Ein Neustart der Brennkraftmaschine nach einer Verriegelung in einer Endlage "früh" oder "spät" kann zu einem ruckfreieren oder gleichmäßigeren Verhalten der Brennkraftmaschine führen, weil durch die Steuerzeiten eine Dekompression der Brennkraftmaschine erfolgt. Eine Verriegelung in einer Endlage kann hierbei nur für ein gezieltes Abstellen sinnvoll sein. Eine zusätzliche Verriegelung in einer Endlage "spät" kann auch als eine Art "Notanker" dienen, falls die Verriegelung in einer Mittenposition nicht funktioniert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein drittes Verriegelungselement vorgesehen, welches in einer dritten Lage, nämlich in einer zwischen der Endlage "früh" und der Endlage "spät" angeordneten "Mittenlage" verriegelbar ist. Durch eine derartige dritte Verriegelungsposition kann den nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine zu erwartenden Betriebsbedingungen noch detaillierter Rechnung getragen werden. Andererseits ist im ungünstigsten Fall mit einer Deaktivierung der Brennkraftmaschine der No- ckenwellenversteller in einer mittigen Position zwischen einer Endlage und der "Mittenlage", so dass erfindungsgemäß der Nockenwellenversteller maximal die Hälfte des Abstands zwischen der Endlage und der "Mittenlage" zurücklegen muss. Somit erfolgt auch für kleine Bewegungen des Nockenwellenverstellers bereits ein Erreichen einer eine Verriegelung ermöglichenden Endlage, so dass bspw. auch bei kleinen Pulsationen eine Verriegelung gewährleistet werden kann und u. U. der Nockenwellenversteller mit einer verkleinerten kinetischen Energie die Verriegelungsposition erreicht.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers erfolgt eine Beeinflussung der Stellung des Nockenwellenverstellers mit Abschal- ten der Brennkraftmaschine, für abgeschaltete Brennkraftmaschine oder für einen Neustart der Brennkraftmaschine durch ein Kompensationselement, insbesondere eine Feder, wie eine Torsionsfeder oder eine in Umfangsrichtung wirkende Druckfeder. Ein derartiges Kompensationselement kann die Kräfte- Verhältnisse an dem Nockenwellenversteller derart beeinflussen, dass bei Abstellen des Nockenwellenverstellers zwischen der Endlage "früh" und der "Mittenlage" eine Verstellung desselben in Richtung der Endlage "früh" erfolgt. In der Endlage erfolgt dann die Verriegelung des Nockenwellenverstellers.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschied- licher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche abweichend von den gewählten Rückbeziehungen ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungsfiguren dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedli- eher Patentansprüche kombiniert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Nockenwellenversteller in einem Querschnitt schematisch dargestellt ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 10 für eine Brennkraftmaschine, bei dem ein Antriebselement 1 1 , welches beispielsweise drehfest mit einem Kettenrad verbunden ist und von einer Steuerkette angetrieben wird, gegenüber ei- nem Abtriebselement 12, die beispielsweise drehfest mit einer Nockenwelle 13 gekoppelt ist, im Zuge einer Stellbewegung des Nockenwellenverstellers 10 um eine vertikal zur Zeichenebene orientierte Rotationsachse 14 definiert verdrehbar ist. In dem Antriebselement 11 sind Arbeitsräume 15 (hier fünf) gebildet, die radial nach außen sowie in beide Umfangsrichtungen durch das Antriebselement 1 1 sowie radial nach innen durch eine Mantelfläche des Abtriebselementes 12 begrenzt sind. Flügel 16 des Abtriebselementes 1 1 unterteilen die Arbeitsräume 15 in eine Kammer 17, mittels welcher eine Verstellung des Nockenwellenverstellers 10 in Richtung der Endlage "spät" 19 erfolgt, sowie eine Kammer 18, bei deren hydraulischer Beaufschlagung eine Stellbewegung in Richtung der Endlage "früh" 20 erfolgt. In der in Figur 1 skizzierten Stellposition befindet sich der Nockenwellenversteller 10 in einer "Mittenstellung", für die sich die Flügel 16 ungefähr mittig zwischen der Endlage "früh" (20) und der Endlage "spät" (19) befinden.
Der Nockenwellenversteller 10 besitzt eine Mittenverriegelung mit zwei Verriegelungselementen 21 , 22. Die Verriegelungselemente 21 , 22 verriegeln jeweils in unterschiedlichen Bereichen zwischen jeweils einer Endlage und der Mittenlage, so dass beide Verriegelungselemente 21 , 22 für das Erreichen der Mittel- läge verriegelt sind. Eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise einer derartigen Mittenverriegelung mit zwei Verriegelungspins kann beispielsweise den Druckschriften DE 102 53 496 und US 6,450,137 B2 entnommen werden. Die Verriegelungselemente 21 , 22 sind im Zusammenhang mit der Erfindung auch als drittes Verriegelungselement bezeichnet.
Weiterhin besitzt der Nockenwellenversteller 10 ein erstes Verriegelungselement 23, welches im Bereich der Endlage "früh" 20 von einer "entriegelten Stellung" in eine "verriegelte Stellung" überführbar ist. Ein zweites Verriegelungselement 24 kann in der Endlage "spät" 19 von der "entriegelten Stellung" in die "verriegelte Stellung" überführt werden.
Bei den Verriegelungselementen 21 , 22, 23, 24 handelt es sich insbesondere um einen axial beweglichen Verriegelungspin, der in der "entriegelten Stellung" eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement 1 1 und dem Abtriebselement 12 herstellt, während in der "entriegelten Stellung" diese formschlüssige Verbindung gelöst ist. Hierzu ist der Verriegelungspin insbesondere federbelastet in Richtung der "verriegelten Stellung" und kann durch Druckbe- aufschlagung im Bereich einer Stirnfläche oder einer zugeordneten Wirkfläche des Verriegelungspins entgegen der Federbeaufschlagung in die "entriegelte Stellung" verbracht werden. Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Verriegelungselement 23 über eine hydraulische Verbindung 25 von dem Druck in einer Kammer 17 beaufschlagt, während das zweite Verriegelungselement 24 über eine hydraulische Verbindung 27 mit dem Druck in einer Kammer 18 beaufschlagt ist.
Für das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Nockenwellenverstel- ler 10 mit einem Kompensationselement 27 ausgestattet, welches die Kräfte- Verhältnisse des Nockenwellenverstellers 10 in Richtung einer Verstellung in Richtung der Endlage "früh" beeinflusst. Ist diese Beeinflussung größer als ein etwaiges Reibmoment der zu verstellenden Elemente bei einem Start der Brennkraftmaschine und wurde beispielsweise der Nockenwellenversteller 10 zwischen der Endlage "früh" 20 und der "Mittenlage" abgestellt, so kann das Kompensationselement 27 eine Verstellung des Nockenwellenverstellers 10 in Richtung der Endlage "früh" 20 bewirken.
Auch ohne Einsatz einer Kompensationsfeder kann eine Verriegelung bspw. in der Endlage "früh" zur Wirkung kommen, bspw. bei einer V- Brennkraftmaschine. Ist hierbei ein Steuerventil einer Bank der V- Brennkraftmaschine durch einen Span blockiert und erfolgt eine Verstellung in Richtung der Endlage "früh", dann kann der Nockenwellenversteller der anderen Bank auch gezielt nach "früh" verstellt und verriegelt werden. Das Gleiche gilt entsprechend für eine Verstellung in Richtung "spät".
Für eine Auslegung der Kompensationsfeder gibt es unterschiedliche Möglichkeiten: Die Kompensationsfeder kann hinreichend stark ausgelegt werden, so dass für Abfall oder Fehlen des Druckes immer eine Verstellung in Richtung der Endlage erfolgt.
Andererseits können die Schleppmomente in der Brennkraftmaschine so groß werden, dass eine sichere Verstellung in der Endlage durch die Kompensationsfeder allein nicht oder nicht immer gewährleistet wird. Die Kompensationsfeder funktioniert dann unter normalen Motorbetriebsbedingungen u. U. sehr gut, während unter extremen Bedingungen (z. B. Motorabwürgen, Kaltstart) die Kompensationsfeder lediglich unterstützend wirkt.
Bezugszeichenliste
10 Nockenwellenversteller
11 Antriebselement
12 Abtriebselement
13 Nockenwelle
14 Rotationsachse
15 Arbeitsraum
16 Flügel
17 Kammer "spät"
18 Kammer "früh"
19 Endlage "spät"
20 Endlage "früh"
21 Verriegelungselement
22 Verriegelungselement
23 erstes Verriegelungselement
24 zweites Verriegelungselement
25 Verbindung
26 Verbindung
27 Kompensationselement

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenversteller (10) für eine Brennkraftmaschine mit a) einem Antriebselement (1 1 ) und einem Abtriebselement (12), die mit einer Stellbewegung des Nockenwellenverstellers (10) relativ zueinander bewegbar sind, b) einer Verriegelungseinrichtung mit einem ersten Verriegelungselement und einem zweiten Verriegelungselement, welche jeweils von einer "entriegelten Stellung" in eine "verriegelte Stellung" bewegbar sind, in der die Verriegelungselemente die relative Bewegbarkeit zwischen Antriebselement (1 1 ) und Abtriebselement (12) zumindest begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass c) das erste Verriegelungselement (23) im Bereich einer Endlage "früh" (20) und das zweite Verriegelungselement (24) im Bereich einer Endlage "spät" (19) von der "entriegelten Stellung" in die "verriegelte Stellung" bewegbar ist.
2. Nockenwellenversteller (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein drittes Verriegelungselement (21 , 22) vorgesehen ist, welches in einer zwischen der Endlage "früh" (20) und der Endlage "spät" (19) angeordneten "Mittenlage" von der "entriegelten Stellung" in die "verriegelte Stellung" bewegbar ist.
3. Nockenwellenversteller (10) für eine Brennkraftmaschine mit a) einem Antriebselement (1 1 ) und einem Abtriebselement (12), die mit einer Stellbewegung des Nockenwellenverstellers (10) relativ zueinander bewegbar sind, b) einer Verriegelungseinrichtung mit einem ersten Verriegelungselement und einem zweiten Verriegelungselement, welche jeweils von einer "ent- riegelten Stellung" in eine "verriegelte Stellung" bewegbar sind, in der die
Verriegelungselemente die relative Bewegbarkeit zwischen Antriebselement (1 1 ) und Abtriebselement (12) zumindest begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass c) mindestens ein Verriegelungselement (23, 24) in einer Endlage "früh" oder "spät" in die "verriegelte Stellung" überführbar ist und d) mindestens ein drittes Verriegelungselement (21 , 22) vorgesehen ist, welches in einer zwischen der Endlage "früh" (20) und der Endlage "spät"
(19) angeordneten "Mittenlage" von der "entriegelten Stellung" in die "verriegelte Stellung" bewegbar ist.
4. Nockenwellenversteller (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebselement (1 1 ) und Abtriebselement (12) ein Kompensationselement (27) zwischengeschaltet ist, welches für einen Betriebszustand, in dem sich der Nockenwellenversteller (10) zwischen der Endlage "früh" (20) und der "Mittenlage" befindet, eine Verstellung in Richtung der Endlage "früh" (20) bewirkt, in der dann das erste Verriegelungs- element (23) von der "entriegelten Stellung" in die "verriegelte Stellung" bewegbar ist.
5. Nockenwellenversteller (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verriegelungselement (23) für die Endlage "früh" (20) von einem Arbeitsdruck in einer Kammer (17) beaufschlagt ist, welche einer Verstellung des Nockenwellenverstellers (10) in Richtung der Endlage "spät" (19) zugeordnet ist, während das zweite Verriegelungselement (24) für die Endlage "spät" (19) von einem Arbeitsdruck in einer Kammer (18) beaufschlagt ist, welche einer Verstellung des Nockenwellenverstellers in Rich- tung der Endlage "früh" (20) zugeordnet ist.
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