WO2014190979A1 - Nockenwellenverstelleinrichtung - Google Patents

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WO2014190979A1
WO2014190979A1 PCT/DE2014/200086 DE2014200086W WO2014190979A1 WO 2014190979 A1 WO2014190979 A1 WO 2014190979A1 DE 2014200086 W DE2014200086 W DE 2014200086W WO 2014190979 A1 WO2014190979 A1 WO 2014190979A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure medium
rotor
stator
rotors
working chambers
Prior art date
Application number
PCT/DE2014/200086
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Boris PÜTZ
Ali Bayrakdar
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2014190979A1 publication Critical patent/WO2014190979A1/de

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Classifications

    • 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 camshaft Verstellelteinnchtung with the features of the preamble of claim 1.
  • Camshaft adjusting devices comprise a camshaft and a vane-cell adjuster which, in its basic construction, has a stator which can be driven by a crankshaft and a rotor which is connected in a rotationally fixed manner to the camshaft.
  • annular space is provided, which is divided by non-rotatably connected to the stator, radially inwardly projecting projections in a plurality of pressure chambers, each divided by a radially projecting from the rotor outwardly projecting wing in two working chambers opposite effective direction
  • the rotor is then adjusted relative to the stator and thus also the camshaft relative to the crankshaft in the direction of "early" or " late".
  • the working chambers are thereby limited by the lateral surfaces of the projections and the wings and by a first sealing surface on the rotor and a second sealing surface on the stator, against which the projections and the wings abut sealingly with their end faces
  • a central valve may be provided with a displaceable valve body having a plurality of control edges and Druckschkanaien through which the pressure medium as a function of the position of the valve body is selectively introduced into the Häkammem Further, the central valve serves to clamp the rotor with the camshaft, in which the central valve rests externally with a radial flange on an outer side surface of the rotor and is screwed with a threaded portion in an internal thread of the camshaft This creates a frictional connection between the camshaft and the rotor or between the rotor and the central valve, through which the adjusting forces required for the adjustment of the camshaft 2 are transmitted.
  • the central valve is also referred to in this form as the central screw
  • a second rotor is provided with which the rotational angle of a second camshaft relative to the stator or the camshaft is adjustable. wherein the camshafts are arranged one inside the other and concerted.
  • camshaft arrangements are also known from Xam in Cam u - camshafts, for the adjustment of the camshafts two separate separate valves are provided, which are independently acted upon by a pressure medium.
  • the invention has the object to provide a cost camshaft adjusting device for independent adjustment of the rotation angle of two cam worlds with respect to a stator, which also with a lower cost should be mountable.
  • the object of the invention is achieved by a camshaft adjusting device having the features of claim 1. More preferred embodiments of the invention can be taken from the subclaims, the figures and the associated description.
  • the working chambers of the two rotors be replaced by a common central valve can be acted upon with pressure medium, through which the working chambers of the rotors can be acted upon depending on the position of the valve body optionally with pressure medium.
  • the proposed solution can considerably simplify the structural design and reduce the manufacturing costs and the assembly costs. Furthermore, the costs can be reduced, since only one actuator is required to adjust both rotors 3
  • the structural design can be simplified werter by at least one pressure medium channel is provided in the central valve through which the working chambers of a first effective direction of a first rotor acted upon by pressure medium or with a pressure medium reservoir, while the working chambers of the opposite second effective direction of the same rotor through one vent hole is connected to the environment.
  • the proposed solution does not require that the working chambers of the second direction of action be connected to the pressure medium piping system via the central valve.
  • the working chambers of the first direction of action which can be acted upon by pressure medium and be connected to the pressure medium reservoir, the Häkammem whose volume is increased for adjusting the first rotor in the direction of the drive rotational movement of the stator During the rotational movement of the camshaft act on the camshaft Due to the proposed pressurizing the Häkammem, which increase their volume in an adjustment of the rotor in the direction of rotation, the rotor is actively rotated at a Druckmrttelbeaufschlagung against the effective camshaft alternating torques.
  • the first rotor is biased in a first direction of rotation by means of a spring. and the Arbertskammem. which are acted upon by pressure medium and can be connected to the pressure medium reservoir, which are Arbertskammem whose volume is increased to adjust the first rotor against the first direction of rotation of the first rotor by the spring biasing the rotor in one direction and at a pressure medium loading of the Arbertskammem against the acting Twisted spring force.
  • the pressure medium channels are arranged on the Zentratventll such that the working chambers of a first effective direction of a first rotor in a first stop position of the valve body and the working chambers of the other second effective direction of the same rotor can be acted upon in a second stop position of the valve body with pressure medium, and that the Arbertskammem of each other second rotor in at least one between the first and the second stop position arranged intermediate position of the valve body can be acted upon with pressure medium
  • the rotational movement of the first rotor can thereby be controlled very easily by the valve body in each case in the first or second Stop position is moved.
  • the movement of the second rotor is then effected by displacement of the valve body between the stop positions, wherein the angular position of the first rotor to the stator is not changed. 5
  • FIG. 1 shows a camshaft adjusting device according to the invention
  • FIG. 1 shows a sectional view of a camshaft adjusting device according to the invention with a vane-type adjuster with two rotors 1 and 3 and a stator 2.
  • the stator 2 comprises radially on the outside a driving surface, such as a toothing, over which the vane tine translator engages Endless tension means is driven.
  • the drive can take place via a crankshaft of an internal combustion engine or another drive shaft.
  • the stator 2 itself has a plurality of radially inwardly projecting projections which extend up to corresponding radially inner sealing surfaces of the rotors 1 and 3 and thereby each divide an annular space existing between the rotors 1 and 3 into a plurality of pressure chambers the rotor 1 is provided with a plurality of vanes which extend up to a second sealing surface of the stator 2 and thereby further divide the pressure chambers formed into two oppositely acting arc chambers.
  • the working chambers 4 of the rotor 3 can be seen the other working chambers of the rotor 3 and the Häkammem of the rotor 1 can not be seen.
  • the working chambers can be acted upon by a respective pressure medium medium through each emen pressure medium channel 16,14 and 22 in the rotors 1 and 3 via a central pressure medium circuit.
  • the pressure medium is introduced into the working chambers of a first effective direction
  • the rotor 1 or 3 is rotated relative to the stator 2, wherein the volume of these Anlagenkammem is larger and the volume of befindlichem on the other side of the wing 6 working chamber of a second effective direction is smaller It is there »Druckmrtte! from the not acted upon by pressure medium working chambers of the second direction of action, the volume is smaller, returned to a Druckmrttelreservoir T.
  • the rotor 1 is then rotated either in the direction of rotation of the stator 2 or counter to the direction of rotation of the stator 2 with respect to this
  • a central valve 8 in a through hole 11 of the rotors 1 and 3 which has a base body 9, a valve core 30 and a in the valve insert 30 slidably guided, spring-loaded valve body 7 includes.
  • a complex pressure medium side system of pressure medium channels and pressure medium chambers is further provided by which the inflow and outflow of the pressure medium is controlled in response to the valve body.
  • the first rotor 3 and the second rotor 1 are arranged parallel to one another and are rotatably mounted in the stator 2.
  • the second rotor 1 is clamped to the first camshaft 17 via the central valve 6, in which the central valve 6 is threaded with a threaded portion 10 into an internal thread first camshaft 17 is screwed. and thereby clamps the second rotor 1 between the end face of the first camshaft 17 and a radial flange 8 provided on the front side on the central screw 6.
  • the first rotor 3 is connected in a rotationally fixed manner to the first camshaft 5 by the first camshaft 5 having a threaded section 29 Internal thread of the first rotor 3 is screwed.
  • the first and second camshaft 17 and 5 are both tubular and inserted into each other and can be adjusted by the rotationally fixed connection with the rotors 1 and 3 each individually relative to the stator 2 in the angular orientation
  • the central valve 6 comprises a tubular main body 9 with a central through-opening 31 in which a valve insert 30 with a therein 7 ordered, slidably guided valve body 7 is arranged.
  • the valve body 7 is spring-loaded by means of a spring 32 in the direction of a stop position in the right-hand stop position and secured against slipping by a securing ring 33.
  • Both the valve insert 30 and the valve body 7 are tubular, so that the Zerrtral valve 6 has a central passage opening 27
  • the pressure medium flows to the central valve 6 from the pressure medium pump "P * through the central passage opening 31 in the illustration of FIG. 2 from the right. further through a complex Oruckschteits stem of the central valve 6 in the working chambers 4 and out of these and then through the central passage opening 27 of the Ventilkörpefs 7 back to the pressure medium reservoir "T back
  • the pressure medium control system of the central valve 6 comprises a complex structure comprising a plurality of pressure medium channels 13, 18 and 19 in the main body 11, a pressure medium channel 15, a plurality of pressure medium chambers 20 and 21 and pressure medium lines 24 and 25 in the valve core 30 and finally a pressure medium channel 23 and two pressure medium chambers 26 and 28 in the valve body 7
  • pressure medium channel, pressure medium line and Druckmrttelhunt should be understood in the context of the invention as cavities, which are adapted to direct the pressure medium from one point to another point
  • the pressure medium chambers as grooves or area depressions be formed on the surfaces of the components over which the pressure medium is deliberately distributed or can open into the plurality of spatially spaced Druckmrtteltechnische
  • the pressure medium control system is explained in more detail below with reference to various positions of the valve body 7 shown in FIGS. 2 to 5, wherein in the diagram in the figures, the volume flow of the pressure medium can be recognized by the dashed line over the displacement path of the valve body 7, which currently in the position of the valve body 7 respectively flows through the central valve 6. 8th
  • the valve body 7 is in the left-side first stop position on the securing ring 33, in which the through the opening 31 supplied pressure medium flow, P "by a non-illustrated structure of control edges on the central valve 6 in the pressure medium chamber 26th
  • the pressure medium flows further into the pressure medium chamber 21 of the valve core 30 and then through the pressure medium channels 19 and 22 into the working chambers " B" between the second rotor 1 and the stator 2.
  • the pressure medium flows out of the working chambers .A * via the pressure medium channels 14, 13, 15 and 23 into the through-opening 27 of the valve body 7 and from there into the pressure medium reservoir "T ⁇ in the illustrated arrow direction.
  • the second rotor 1 is rotated in a first direction of rotation relative to the stator 2.
  • the pressure chambers "C" between the first rotor 3 and the stator 2 are not pressurized in this position, so that the position of the first rotor 3 is not changed relative to the stator 2.
  • valve body 7 In the position of the valve body 7 shown in FIG. 3, the latter was displaced to the right against the spring exerted by the spring 32 by an actuator, not shown. By the displacement of the valve body 7, the pressure medium chamber 21 and the Druckmittefcanal 15 through the valve body. 7 closed radially inward, so that the second rotor 1 is not further adjusted relative to the stator 2.
  • the pressure medium line 24 of the valve insert 30 coming from the pressure medium chamber 20 has flow technology connected to a section of a pressure medium line of the valve body 7, so that the pressure medium from the working chambers "C" of the first rotor 3 through the pressure medium passages 16, 12 and 18 via the pressure medium chamber
  • the first rotor 3 can automatically rotate relative to the stator 2 on account of the camshaft alternating torques acting on the first camshaft 17.
  • the working chambers of the other effective direction which are arranged on the respective other sides of the blades of the first rotor 3, are practically adapted by vent openings (not shown). 9 siv switched so that they do not hinder the rotational movement of the first rotor 3 Ole rotational movement of the first rotor 3 m can also be effected in this case by a spring acting on the first rotor 3 and / or supported.
  • valve body 7 In the position of the valve body 7 shown in FIG. 4, the latter was further displaced against the spring 32 to the right. The displacement of the valve body 7 interrupted the flow connection created via the pressure medium 24 and instead established a flow connection between the passage 31 to a pressure medium pump "P * and the pressure medium chamber 28 created by a Druckstofflertung 25.
  • valve body 7 In the position shown in FIG. 5, the valve body 7 has been further displaced by the actuator into a second right-side stop position. In this position of the valve body 7, the pressure medium lines 25 and 24 are interrupted in terms of flow, so that the pressure medium can neither flow away nor flow into it from the Arbert chambers "C".
  • the pressure medium chamber 26 is fluidically connected to the pressure medium channels 15, 13 and 14, respectively, so that the pressure medium * supply flows into the working chambers _, there during from the working chambers "B * simultaneously over the shared in the discharge pressure fluid chamber 21 back to the pressure medium reservoir” may flow V in this position of the valve body 7, the second Rotor 1 counter to the direction of rotation of the second rotor 1 in the first Impact position of the VenNkdrpers 7 (see Fi 2) with respect to the stator 2 twisted
  • the proposed solution allows both rotors 1 and 3 to be adjusted using a single centrate valve 6.
  • the adjustment movement of the second rotor 1 is brought about by the movement of the valve body 7 into one of the stop positions, while the adjustment of the first rotor 3 is effected by the movement of the valve body 7 is effected in one of the intermediate positions shown in Figures 3 and 4.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenvestelleinrichtung mit einem Flügelzellenversteller mit - einem rotatorisch antreibbaren Stator (2), und - zwei in dem Stator (2) drehbar gelagerten Rotoren (1, 3), wobei - an dem Stator (2) eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden Vorsprüngen (3) vorgesehen sind, welche jeweils einen Ringraum zwischen dem Stator (2) und einem der Rotoren (13) in mehrere Druckräume unterteilen, und - an jedem der Rotoren (1, 3) eine Mehrzahl von radial nach außen vorstehenden Flügeln vorgesehen sind, welche die Druckräume in entgegengesesetzt wirkende Arbeitskammem (4 A, B, C) unterteilen, wobei -die Arbeitskammern (4A, B, C) zur Verstellung der Rotoren (1, 3) gegenüber dem Stator (2) wahlweise über ein Zentralventil (6) mit einem darin verschiebbar geführten Ventilkörper (7) mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, wobei - die Arbeitskamrnem (4A, B, C) der beiden Rotoren (1, 3) durch ein gemeinsames Zentralventil (8) mit Druckmittel beaufschlagbar sind, durch welches die Arbeitskamrnem (4A, B, C) der Rotoren (1, 3) in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers (7) wahlweise mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

Description

Nockenwellenverstelleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelteinnchtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Nockenwellenverstelleinrichtungen umfassen eine Nockenwelle und einen Flü- gelzellenversteller, welcher in seinem Grundaufbau einen von einer Kurbelwelle antreibbaren Stator und einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor aufweist. Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Ringraum vorgesehen, welcher durch drehfest mit dem Stator verbundene, radial nach innen ragende Vorsprünge in eine Mehrzahl von Druckraumen unterteilt ist, die jeweils durch einen radial von dem Rotor nach außen abragenden Flügel in zwei Arbeitskammern entgegengesetzter Wirkrichtung unterteilt sind Je nach der Beauf- schlagung der Arbeitskammern mit einem Druckmittel wird der Rotor dann gegenüber dem Stator und damit auch die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung .früh" oder »spat" verstellt. Die Arbeitskammern werden dabei durch die seitlichen Flachen der Vorsprünge und der Flügel und durch eine erste Dichtflache an dem Rotor und eine zweite Dichtfläche an dem Stator be- grenzt, an denen jeweils die Vorsprünge und die Flügel mit ihren Stirnflachen dichtend anliegen
Zur Druckbeaufschlagung der Arbeitskammem kann z B ein Zentralventil mit einem verschiebbaren Ventilkörper vorgesehen sein, welches eine Vielzahl von Steuerkanten und Druckmittelkanaien aufweist, durch die das Druckmittel in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers wahlweise in die Arbeitskammem einleitbar ist Ferner dient das Zentralventil zum Verspannen des Rotors mit der Nockenwelle, in dem das Zentrarventil außensertig mit einem Radialflansch an einer außensertigen Seitenfläche des Rotors anliegt und mit einem Gewindeabschnitt in ein Innengewinde der Nockenwelle eingeschraubt ist Dadurch wird eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Rotor bzw zwischen dem Rotor und dem Zentralventil geschaffen, durch welche die für die Verstellbewegung der Nockenwelle erforderlichen Verstellkrafte 2 übertragen werden. Das Zentrarventil wird in dieser Au&führungsform auch als Zentralschraube bezeichnet
Gemäß einer Weiterentwicklung einer derartigen Nockenwellenverstelleinrich- tung ist ein zweiter Rotor vorgesehen, mit dem der Drehwinkel einer zweiten Nockenwelle gegenüber dem Stator bzw der Kurberwelle verstellbar ist. wobei die Nockenwellen ineinander und konzentnsch zueinander angeordnet sind. Solche Nockenwellenanordnungen werden auch ab Xam in Camu- Nockenwellen bezeichnet, Zur Verstellung der Nockenwellen sind zwei vonem- ander getrennte Ventile vorgesehen, welche unabhängig voneinander mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind. Durch die zwei voneinander getrennten Ventile werden sowohl die Herstetlkosten als auch der Montageaufwand der Nockenwellenverstelteinrtehtung erhöht Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Nockenwellenverstelleinrichtung zur unabhängigen Verstellung des Drehwinkels von zwei Nockenwelten gegenüber einem Stator zu schaffen, welche zudem mit einem geringeren Aufwand montierbar sein soll. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Nockenwellenverstelleinnchtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst Wertere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteranspruchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ar- beitskammem der beiden Rotoren durch ein gemeinsames Zentralventil mit Druckmittel beaufschlagbar sind, durch welches die Arbeitskammern der Rotoren in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers wahlweise mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Durch die vorgeschlagene Lösung können der kon- struktlve Aufbau erheblich vereinfacht und die Herstellkosten sowie der Monla- geaufwand reduziert werden Femer können die Kosten welter reduziert werden, da zur Verstellung beider Rotoren nur noch ein Aktuator erforderlich ist 3
Der konstruktive Aufbau kann werter vereinfacht werden, indem in dem Zentralventil wenigstens ein Druckmittelkanal vorgesehen ist, durch den die Arbeits- kammern einer ersten Wirkrichtung eines ersten Rotors mit Druckmittel beaufschlagbar oder mit einem Druckmittelreservoir verbindbar sind, während die Arbeitskammern der entgegengesetzten zweiten Wirkrichtung desselben Rotors durch eine EnUüftungsöffnung mit der Umgebung verbunden sind Durch die vorgeschlagene Lösung müssen die Arbeitskammern der zweiten Wirkrichtung nicht über das Zentralventil an das Druckmittelleitsystem angeschlossen werden. Die Steuerung der Drehbewegung des ersten Rotors ge- genüber dem Stator wird damit allein durch die Druckmittelbeaufschlagung der Arbertskammem der ersten Windrichtung bewirkt, wahrend die Arbeitskammern der zweiten Wirkrichtung durch die Entlüftungsöffnungen praktisch passiv geschattet sind Insbesondere können die Arbeitskammem der ersten Wirkrichtung des ersten Rotors durch denselben Druckmittelkanal sowohl mit Druckmittel beaufschlagbar als auch an das Dnjckmrttelreservoir anschließbar sein Dadurch muss in dem Zentralventil nur ein Druckmittelkanal zur Drehwinkerverstellung des ersten Rotors bzw zur Druckmittelbeaufschlagung der Arbertskammem des ersten Rotors vorgesehen sein, welcher durch eine entsprechende Steuerung der Bewegung des Ventilkörpero wahhweise mit dem Druckmittelreservoir oder einer Druckmittelpumpe strömungstechnisch verbunden wird
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Arbeitskammern der ersten Wirkrichtung, welche mit Druckmittel beaufschlagbar und mit dem Druckmittelreservoir verbindbar sind, die Arbeitskammem sind, deren Volumen zur Verstellung des ersten Rotors in Richtung der Antriebsdrehbewegung des Stators vergrößert wird Wahrend der Drehbewegung der Nockenwelle wirken auf die Nockenwelle entgegen der Drehrichtung wirkende Nockenwellenwechselmomente Durch die vorgeschlagene Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitskammem, welche ihr Volumen bei einer Verstellung des Rotors In Drehrichtung vergrößern, wird der Rotor bei einer Druckmrttelbeaufschlagung aktiv gegen die wirkenden Nockenwellenwechselmomente verdreht. Bei einer Verdrehung des Rotors entgegen 4 der Drehnchtung müssen dieselben Arbertskammem nur an das Druckmittelre- servolr angeschlossen werden, während die wirkenden Nockenwellenwechsel- momente zur Aufbringung der erforderlichen Verstellkräfte genutzt werden, um den ersten Rotor in Richtung der wirkenden Nockenweltenverstelleinrichtung gegenüber dem Stator zu verdrehen.
Werter wird vorgeschlagen, dass der erste Rotor in eine erste Drehrichtung mittels einer Feder vorgespannt ist. und die Arbertskammem. welche mit Druckmittel beaufschlagbar und mit dem Druckmittelreservoir verbindbar sind, die Arbertskammem sind, deren Volumen zur Verstellung des ersten Rotors entgegen der ersten Drehrichtung des ersten Rotors vergrößert wird Durch die Feder wird der Rotor in eine Richtung vorgespannt und bei einer Druckmittelbeaufschlagung der Arbertskammem entgegen der wirkenden Federkraft verdreht. In dem umgekehrten Fall, wenn der Rotor in Richtung der wirkenden Federkraft gegenüber dem Stator verdreht werden soll, müssen dieselben Ar- beitskammern nur an das Druckmrttelreservoi angeschlossen werden, so dass der erste Rotor in Richtung der Federkraft gegenüber dem Stator drehen kann und das in den Arbeitskammern befindliche Druckmittel in das Druckmittelre- servoir zurückfließen kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Druckmittelkanäle an dem Zentratventll derart angeordnet sind, dass die Arbeitskammern einer ersten Wirkrichtung eines ersten Rotors in einer ersten Anschlagstellung des Ventilkörpers und die Arbeitskammern der jeweils anderen zweiten Wirkrichtung desselben Rotors in einer zweiten Anschlagstellung des Ventilkörpers mit Druckmittel beaufschlagbar sind, und dass die Arbertskammem des Jeweils anderen zweiten Rotors in wenigstens einer zwischen der ersten und der zweiten Anschlagstellung angeordneten Zwischenstellung des Ventilkörpers mit Druckmittel beaufschlagbar sind Die Drehbewegung des ersten Rotors kann dadurch sehr einfach gesteu- ert werden, indem der Ventilkörper Jeweils in die erste oder zweite Anschlagstellung bewegt wird. Die Bewegung des zweiten Rotors wird dann durch Verschieben des Ventilkörpers zwischen den Anschlagstellungen bewirkt, wobei die Winkelstellung des ersten Rotors zu dem Stator dabei nicht verändert wird. 5
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbel- spiels naher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1. eine erfmdungsgemöße Nockenwellenverstelleinrichtung in
Schnittdareteilung: und
Fig 2-5: eine vergrößerte Schnittdarstellung der Nockenweltenverstellein- richtung mit einem Zentralventil und einem in verschiedene Stel- lungen bewegten Ventilkörper
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Nockenwellenver9telleinrichtung mit einem Flügelzellenversteller mit zwei Rotoren 1 und 3 und einem Stator 2 in Schnittdarstellung zu erkennen Der Stator 2 umfasst radial außen eine An- triebsftäche, wie z.B. eine Verzahnung, über die der Flügelzeltenverstetler im Betneb über ein Endloszugmittel angetrieben wird Der Antrieb kann dabei über eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine oder eine sonstige Antriebswelle erfolgen. Der Stator 2 selbst weist eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden Vorsprungen auf, welche eich bis zu entsprechenden radial inneren Dicht- flachen der Rotoren 1 und 3 erstrecken und dadurch jeweils einen zwischen den Rotoren 1 und 3 vorhandenen Ringraum in mehrere Druckräume unterteilen Ferner sind an dem Rotor 1 eine Mehrzahl von Flügeln vorgesehen, welche sich bis zu einer zweiten Dichtfläche des Stators 2 erstrecken und dadurch die gebildeten Druckräume weiter in jeweils zwei entgegengesetzt wirkende Ar- beltskammern unterteilen In der Schnittdarstellung sind nur die Arbeitskammern 4 des Rotors 3 zu erkennen, während die weiteren Arbeitskammern des Rotors 3 und die Arbeitskammem des Rotors 1 nicht zu erkennen sind. Die Arbeitskammern sind durch jeweils emen Druckmittelkanal 16,14 und 22 in den Rotoren 1 und 3 über einen zentralen Druckmittelkreislauf wahrweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar. Für den Fall, dass das Druckmittel in die Arbeitskammern einer ersten Wirkrichtung eingeleitet wird, wird der Rotor 1 oder 3 gegenüber dem Stator 2 verdreht, wobei das Volumen dieser Arbeitskammem größer wird und das Volumen der auf der anderen Seite des Flügels befindli- 6 chen Arbeitskammer einer zweiten Wirkrichtung kleiner wird Dabei wird da» Druckmrtte! aus den nicht mit Druckmittel beaufschlagten Arbeitskammern der zweiten Wirkrichtung, deren Volumen kleiner wird, In ein Druckmrttelreservoir T zurückgeführt. Durch die Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitskammern 4 einer Windrichtung wird der Rotor 1 dann entweder in Drehrichtung des Stators 2 oder entgegen der Drehrichtung des Stators 2 gegenüber diesem verdreht
Zur Steuerung des Druckmittelstromes von einer Druckmittelpumpe„P" in die Arbeltakammern 4 und aus diesen zurück in das Druckmrttelreservoir„T" ist ein Zentralventil 8 in einer Durchgangsöffnung 11 der Rotoren 1 und 3 vorgesehen, welches einen Grundkörper 9, einen Ventileinsatz 30 und einen in dem Ventileinsatz 30 verschieblich geführten, federbelasteten Ventilkörper 7 umfasst. In dem Zentralventil 6 ist ferner ein komplexes Druckmittelleiteystem aus Druckmittelkanälen und Druckmittelkammern vorgesehen, durch welches die Zu- und Abströmung des Druckmittels in Abhängigkeit von dem Ventilkörper gesteuert wird Das Druckmrttelteitsystem wird spater noch beschrieben.
Der erste Rotor 3 und der zweite Rotor 1 sind parallel zueinander angeordnet und drehbar in dem Stator 2 gelagert Der zweite Rotor 1 ist über das Zentral- ventil 6 mit der ersten Nockenwelle 17 verspannt, indem das Zentralventil 6 mit einem Gewindeabschnrft 10 in ein Innengewinde der ersten Nockenwelle 17 eingeschraubt ist. und dadurch den zweiten Rotor 1 zwischen der Stirnseite der ersten Nockenwelle 17 und einem stirnseitig an der Zentralschraube 6 vorgesehenen Radialflansch 8 einspannt Der erste Rotor 3 ist mit der ersten No- ckenwelle 5 drehfest verbunden, indem die erste Nockenwelle 5 mit einem Gewindeabschnitt 29 in ein Innengewinde des ersten Rotors 3 eingeschraubt ist. Die erste und zweite Nockenwelle 17 und 5 sind beide rohrförmig ausgebildet und ineinander gesteckt und können durch die drehfeste Verbindung mit den Rotoren 1 und 3 jeweils einzeln gegenüber dem Stator 2 in der Winkelausrich- tung verstellt werden
Das Zentralventil 6 umfasst einen rohrfdrmigen Grundkörper 9 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 31 in welcher ein Ventileinsatz 30 mit einem darin an- 7 geordneten, verschieblich geführten Ventilkörper 7 angeordnet ist. Der Ventilkörper 7 ist über eine Feder 32 in Richtung einer in der F»g 1 rechtsseitigen Anschlagstellung federbelastet und über einen Sicherungsring 33 gegen Herauerutschen gesichert Sowohl der Ventileinsatz 30 als auch der Ventilkörper 7 sind rohrförrnig ausgebildet, so dass das Zerrtralventil 6 eine mittige Durchgangsöffnung 27 aufweist Das Druckmittel strömt dem Zentralventil 6 von der DrucKmittelpumpe„P* durch die zentrale Durchgangsöffnung 31 in der Darstellung der F ig 2 von rechts zu. weiter durch ein komplexes Oruckmittelteits stem des Zentralventils 6 in die Arbeitskammern 4 und aus diesen heraus und an- schließend durch die zentrale Durchgangsöffnung 27 des Ventilkörpefs 7 wieder zu dem Druckmittelreservoir„T zurück
Das Druckmittelleitsystem des Zentralventils 6 umfasst eine komplexe Struktur aus mehreren Druckmittelkanälen 13,18 und 19 in dem Grundkörper Θ, einem Druckmtttelkanal 15, mehreren Druckmittelkammern 20 und 21 und Druckmit- telteitungen 24 und 25 in dem Ventileinsatz 30 und schließlich einem Druckmittelkanal 23 und zwei Druckmittelkammem 26 und 28 in dem Ventilkörper 7 Die Begriffe Druckmittelkanal, Druckmittelleitung und Druckmrttelkammer sollen im Sinne der Erfindung als Hohlräume verstanden werden, welche dazu geeignet sind, das Druckmittel von einer Stelle zu einer anderen Stelle zu leiten Dabei können insbesondere die Druckmittelkammern als Nuten oder flächige Vertiefungen an den Oberflächen der Bauteile ausgebildet sein, über welche das Druckmittel bewusst verteilt wird bzw. in die mehreren räumlich beabstandeten Druckmrttelleitungen münden können
Nachfolgend wird das Druckmittelleitsystem anhand verschiedener in den Fig. 2 bis Fig. 5 dargestellten Stellungen des Ventilkörpers 7 näher erläutert, wobei in dem Diagramm in den Figuren jeweils der Volumenstrom des Druckmittels durch die gestrichelte Linie über dem Verschiebeweg des Ventilkörpers 7 zu erkennen ist, welcher aktuell in der Stellung des Ventilkörpers 7 jeweils durch das Zentralventil 6 strömt. 8
In der Fig. 2 befindet sich der Ventilkörper 7 in der linksseitigen ersten Anschlagstellung an dem Sicherungering 33, in welcher der durch die Durchgangsöffnung 31 zugeführte Druckmittelstrom ,P" durch eine nicht näher dargestellte Struktur von Steuerkanten an dem Zentralventil 6 in die Druckmittel- kammer 26 des Ventilkörper 7 einströmt. Ausgehend von der Druckmittelkammer 26 strömt das Druckmittel weiter in die Druckmittelkammer 21 des Ventileinsatzes 30 und anschließend durch die Druckmittelkanäle 19 und 22 in die Arbeitskammern «B" zwischen dem zweiten Rotor 1 und dem Stator 2 ein. Femer strömt das Druckmittel aus den Arbeitskammern .A* über die Druckmit- telkanäle 14.13, 15 und 23 in die Durchgangsöffnung 27 des Ventilkörpers 7 und von dort aus werter in das Druckmittelreservoir „T~ In der dargestellten Pfeilrichtung. Durch den beschriebenen Druckmittelstrom wird der zweite Rotor 1 in eine erste Drehrichtung gegenüber dem Stator 2 verdreht Die Arberte- kammem„C" zwischen dem ersten Rotor 3 und dem Stator 2 werden in dieser Stellung nicht mit Druckmittel beaufschlagt, so dass die Stellung des ersten Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 nicht verändert wird.
In der in der Fig. 3 gezeigten Stellung des Ventilkörpers 7 wurde dieser über einen nicht dargestellten Aktuator gegen die von der Feder 32 ausgeübte Fe- derkraft nach rechts verschoben Durch die Verschiebung des Ventilkörpers 7 wurden die Druckmittelkammer 21 und der Druckmittefcanal 15 durch den Ventilkörper 7 radial innen verschlossen, so dass der zweite Rotor 1 nicht weiter gegenüber dem Stator 2 verstellt wird. Gleichzeitig wurde die von der Druckmittelkammer 20 abgehende Druckmittelleitung 24 des Ventileinsatzes 30 strö- mungstechniech mit einem Abschnitt einer Druckmittelleitung des Ventilkörpers 7 verbunden, so dass das Druckmittel aus den Arbeitskammem„C des ersten Rotors 3 durch die Druckmittelkanäle 16,12 und 18 über die Druckmittelkammer 20 in die Durchgangaöffnung 27 des Ventilkörpers 7 zurück zu dem Druck - mittelreservoir„T strömen kann Dadurch kann der erste Rotor 3 aufgrund der über die erste Nockenwelle 17 einwirkenden Nockenwellenwechselmomente selbsttätig gegenüber dem Stator 2 drehen. Die an den jeweils anderen Seiten der Flügel des ersten Rotors 3 angeordneten Arbeitskammem der anderen Wirkrichtung sind durch nicht dargestellte Entlüftungsöffnungen praktisch pas- 9 siv geschaltet, so dass diese die Drehbewegung des ersten Rotors 3 nicht behindern Ole Drehbewegung des ersten Rotors 3 kann m diesem Fall auch durch eine aut den ersten Rotor 3 wirkende Feder bewirkt und/oder unterstützt werden.
In der in der Fig. 4 gezeigten Stellung des Ventilkörpers 7 wurde dieser weiter gegen die Feder 32 nach rechts verschoben Durch die Verschiebung des Ventilkörpers 7 wurde die über die Druckmittellertung 24 geschaffene Strömungsverbindung unterbrochen und stattdessen eine Strömungsverbindung zwischen der Durchgangsöffnung 31 zu einer Druckmittelpumpe„P* und der Druckmittelkammer 28 durch eine Druckmittellertung 25 geschaffen. Dadurch kann das Druckmittel nunmehr von der Druckmittelpumpe„P" über die Druckmittelkammer 28 durch die Druckmittelkammer 20 durch die Druckmlttetkanäte 18, 12 und 16 in dieselben Arbeitskammern „C" einströmen Durch das einströmende Druckmittel in die Arbeitsklammern ,C" wird der erste Rotor 3 entgegen der Wirkrichtung der Nockenwellenwechselmomente gegenüber dem Stator 2 verstellt Gleichzeitig sind die zu den Arbeitskammem J " und „B" führenden Druckmittelkanale 14 und 22 noch verschlossen, so dass der zweite Rotor 1 nicht verstellt wird. Durch die Verschiebebewegung des Ventilkörpers 7 zwi- sehen den in den Fig. 3 und Fig 4 gezeigten Stellungen kann der erste Rotor 3 unabhängig von dem zweiten Rotor 1 gegenüber dem Stator 2 versteift werden
In der in der Fig. 5 gezeigten Stellung wurde der Ventilkörper 7 durch den Ak- tuator weiter in eine zweite rechtsseitige Anschlagstellung verschoben. In die- ser Stellung des Ventilkörpers 7 sind d>e Druckmittelleitungen 25 und 24 strömungstechnisch unterbrochen, so dass das Druckmittel aus den Arbertskam- mern„C" weder abströmen noch in diese zuströmen kann Stattdessen ist die Druckmittelkammer 26 strömungstechnisch mit den Druckmittelkanälen 15, 13 und 14 verbunden, so dass das Druckmittel in die Arbeitskammem _ * zu- strömt, wahrend es aus den Arbeitskammem„B* gleichzeitig über die in Abströmrichtung freigegebene Druckmittelkammer 21 zurück zu dem Druckmittelreservoir„V strömen kann In dieser Stellung des Ventilkörpers 7 wird der zweite Rotor 1 entgegen der Orehrichtung des zweiten Rotors 1 in der ersten An- Schlagstellung des VenNkdrpers 7 (siehe Fi 2) gegenüber dem Stator 2 verdreht
Durch die vorgeschlagene Lösung können beide Rotoren 1 und 3 unter Ver- wendung eines einzigen Zentratventils 6 verstellt werden Dabei wird di Verstellbewegung des zweiten Rotors 1 durch die Bewegung des Ventilkörpers 7 in eine der Anschlagstellungen bewirkt, während die Verstellung des ersten Rotors 3 durch die Bewegung des Ventilkörpers 7 in eine der in den Ftg 3 und Fig 4 gezeigten Zwischenstellungen bewirkt wird.
Da die zu den Arbertskammern .C" führenden Druckmrttelteitungen 24 und 25 bei der Bewegung des Ventilkörpers 7 aus der ersten in die zweite Anschlagstellung nur für eine sehr kurze Zeltspanne strömungstechnisch mit den Arbertskammern„C" verbunden werden, wird die Koppelung des ersten Rotors 3 mit dem Stator 2 während der Bewegung des Ventilkörpef 7 aus der ersten Anschlagstellung (Fig. 2) in die zweite Anschlagstellung (Fig, 5) nur für einen kurzen Moment aufgehoben, in dem die Druckmittelleitungen 24 und 24 jeweils eine strömungstechnische Verbindung herstellen (Fig 3 und Fig. 4), Da diese Zeitspanne sehr kurz ist. kann der erste Rotor 3 dabei keine nennenswerten Bewegungen gegenüber dem Stator 2 ausführen, so dass dieser Nachteil in Kauf genommen werden kann.
Ferner kann in dem Zentralventil 6 oder In dem Zulauf zu der Druckmittelpurnpe .P* ein in Richtung der Druckmittelpumpe„P" wirkendes Rückschlagventil vor- gesehen sein, durch welches Druckspitzen in dem Zentrafventil 6, z.B. aufgrund der Nockenwellenwechselmomente, durch ein Rückströmen des Druckmittels zu der Druckmittelpumpe„P" hin, abgebaut werden können. Bezugszeichenliste
1 Rotor
2 Stator
3 Rotor
4 Arbeitskammer
5 Zweite Nockenwelle
6 Zentralventil
7 Ventilkörper
8 Radialflansch
9 Grundkörper
10 Gewindeabschnitt
1 1 Durchgangeöffnung
12 Druckmittelkanal
13 Druckmittelkanal
14 Druckmittelkanal
15 Druckmittelkanal
16 Druckmittelkanal
17 Erste Nockenwelle
18 Druckmittelkanal
19 Druckmittelkanal
20 Druckmittelkammer
21 Druckmittelkammer
22 Druckmittelkanal
23 Druckmittelkanal
24 Druckmittelleitung
25 Dnjckmittelleitung
26 Druckmittelkammer
27 Durchgangsöffnung
28 Druckmittelkammer
29 Gewindeab&chnitt
Figure imgf000013_0001
30 Ventiteinsatz 31 Durchgangsöffnung
32 Feder
33 Sicherungsring A Arbeitskammer
B Arbeitskammer
C Arbetekammer
T Druckmrtteireservotr
P Druckmittelpumpe

Claims

Patentansprüche
Nocken ellenverstelleinrichtung mit einem Flügelzeltenversteller mit -einem rotatorisch antreibbaren Stator (2). und -zwei in dem Stator (2) drehbar gelagerten Rotoren (1 ,3), wobei -an dem Stator (2) eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden Vorsprüngen (3) vorgesehen sind, welche jeweils einen Ringraum zwischen dem Stator (2) und einem der Rotoren (1 ,3) in mehrere Druckräume unterteilen, und -an jedem der Rotoren (1.3) eine Mehrzahl von radial nach außen vorstehenden Flügeln vorgesehen sind, welche die Druckraume in entgegengesetzt wirkende Arbertskammem (4.A.B.C) unterteilen, wobei -die Arbertskammem (4.A.B.C) zur Verstellung der Rotoren (1 ,3) gegenüber dem Stator (2) wahlweise über ein Zentralventil (6) mit einem darin verschiebbar geführten Ventilkörper (7) mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet dass.
-die Arbertskammem (4,A,ß,C) der beiden Rotoren (1 ,3) durch e<n gemeinsames Zentralventil (6) mit Druckmittel beaufschlagbar sind, durch welches die Arbeitskammern (4.A.B.C) der Rotoren (1.3) in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers (7) wahlweise mit Druckmittel beaufschlagbar sind.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass -in dem Zentralventil (6) wenigstens ein Druckmittelkanal (18) vorgesehen ist, durch den die Arbertskammem (4AB.C) einer ersten Wirkrichtung eines ersten Rotors (1.3) mit Druckmittel beaufschlagbar oder mct einem Druckmittelreservoir (T) verbindbar sind, wahrend dte Arbertskammem (4.A.B.C) der entgegengesetzten zweiten Wirkrichtung desselben Rotors ( 1.3) durch eine Entlüftungeöffnung mit der Umgebung verbunden sind Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass -die Arbeitskammern (4 A B C) der ersten Wirknchtung des ersten Rotors (1.3) durch denselben Druckmittelkanal (16,12, 18) sowohl mit Druckmittel beaufschlagbar als auch an das Druckmittelreservoir (T) anschließbar sind.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, dass -die Arbeitekammern (4.A.B.C) der ersten Windrichtung, welche mit Druckmittel beaufschlagbar und mit dem Druckmrttelresefvoir (T) verbindbar sind, die Arbeitskammern (4,A,B,C) sind, deren Volumen zur Verstellung des ersten Rotors (1 ,3) in Richtung der Antriebsdrehbewegung des Stators (2) vergrößert wird.
Nockenwellenversteilelnrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet. dass -der erste Rotor (1.3) in eine erste Drehrichtung mittels einer Feder vorgespannt ist, und -die Arbeitskammern (4.A.B.C), welche mit Druckmittel beaufschlagbar und mit dem Druckmittelreservoir (T) verbindbar sind, die Arbeitskammern (4 A.B.C) sind, deren Volumen zur Verstellung des ersten Rotors (1.3) entgegen der ersten Drehrichtung des ersten Rotors (1.3) vergrößert wird.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass •das Zentralventil (6) ein Druckmittelleitsystem aufweist, welches derart ausgebildet ist. dass die Arbeitskammern (4.A.B.C) einer ersten Wirkrichtung einer der Rotoren (1 3) m einer ersten Anschlagstellung des Ventilkörpers (7) und die Arbeitskammern (4,A,B,C) der jeweils anderen zweiten Wirkrichtung desselben Rotors (1 ,3) in einer zweiten Anschlagstellung des Ventilkörpers (7) mit Druckmittel beaufschlagbar sind, und dass die Arbeitskammern (4,A,B.C) des jeweils anderen Rotors (1.3) in wenigstens einer zwischen der ersten und der zweiten Anechlagstellung angeordneten Zwischenstellung des Ventilkörpers (7) mit Druckmittel beaufschlagbar sind.
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