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EP2324212B1 - Nockenwellenverstellvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Nockenwellenverstellvorrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP2324212B1
EP2324212B1 EP09780278A EP09780278A EP2324212B1 EP 2324212 B1 EP2324212 B1 EP 2324212B1 EP 09780278 A EP09780278 A EP 09780278A EP 09780278 A EP09780278 A EP 09780278A EP 2324212 B1 EP2324212 B1 EP 2324212B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
pressure medium
camshaft
check valve
opening
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Not-in-force
Application number
EP09780278A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2324212A1 (de
Inventor
Michael Busse
Lutz Witthöft
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and 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 AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2324212A1 publication Critical patent/EP2324212A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2324212B1 publication Critical patent/EP2324212B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • 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 adjusting device with a drive wheel and a driven part arranged rotatably relative thereto, the drive wheel and driven part being in operative connection via at least one pressurizable pressure chamber, and at least one regulating device being provided for regulating the pressure medium supply to the pressure chamber and the pressure fluid discharge from the pressure chamber, wherein at least one pressure medium inlet connection between the regulating device and a pressure medium supply device is designed for supplying pressure medium.
  • Such a camshaft adjusting device is made DE 101 03 876 A1 / US 6,553,951 B2 and US 2006/0213471 A1 known.
  • a housing component drivable by the engine of an internal combustion engine and a rotor component rotatably connected to a camshaft of the engine are arranged so as to be rotatable relative to one another.
  • these are in operative connection via a plurality of pressure chambers, each of which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor component by two pressure chambers which can be acted upon by pressure medium and act against each other.
  • the pressure medium is applied to the pressure chambers via a pressure medium connection between the pressure chambers and a pressure medium pump, which promotes pressure medium from a pressure medium reservoir.
  • the pressure medium supply to the pressure chambers and the pressure medium discharge from the pressure chambers is regulated via a control valve arranged in the pressure medium connection.
  • the control valve is connected via a pressure medium supply line to the pressure medium pump and the pressure medium reservoir.
  • a pressure difference arises between the respectively acting in the oppositely acting pressure chambers pressure fluid pressures.
  • the wing parts are not hydraulically clamped in the pressure chambers and perform in accordance with the force acting on the camshaft alternating torques oscillatory movements.
  • an overpressure may occur in the pressure chambers to be filled. If the excess pressure exceeds the pressure medium admission pressure prevailing in the pressure medium inlet connection, the overpressure can continue via the pressure medium connection to the control valve and via the internal connections in the control valve into the pressure medium supply line between control valve and pressure medium pump or pressure medium reservoir.
  • a check valve is arranged in the pressure medium supply line.
  • Another camshaft adjuster is in the EP 0 924 393 A2 disclosed.
  • two check valves are arranged. One is located between the pressure medium pump and the control valve (directional control valve) and is intended to prevent the return or a pressure peak of the pressure medium, triggered by a counter to the adjustment acting camshaft alternating torque from the pressure chamber in the direction of the pressure medium pump.
  • the other non-return valve bypasses the control valve, branches and opens into two pressure chambers acting congruently.
  • the two pressure chambers are permanently supplied with pressure medium from the pressure medium pump.
  • This check valve also prevents backflow from the two pressure chambers to the pressure medium pump, but the two pressure chambers do not have to do an adjustment task. Rather, between the two pressure chambers provided geometrically defined throttles, which can flow during the adjustment pressure medium from one chamber to the adjacent. The continuity of the rotational movement of the adjustment is improved and the influence of pressure pulsations is minimized.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a camshaft adjusting device of the aforementioned type which avoids the aforementioned disadvantages.
  • the object is solved by the features of claim 1.
  • the pressure medium supply via a non-return valve with a small passage cross-section or via both check valves connected in parallel at the same time with an enlarged passage cross-section in the pressure medium inlet connection can be performed by a in the pressure medium inlet connection in the forward direction before the check valve prevailing pressure medium (differential pressure) dependent opening a check valve or both check valves.
  • the first and second check valve on different opening pressures, wherein the opening pressure required to open the check valve pressure difference between the pressure medium before and behind the check valve in the pressure medium inlet connection (differential pressure) is to be understood.
  • the first check valve is designed with a low opening pressure and the second check valve with a higher opening pressure, the pressure medium flow is passed through the low opening pressure having a first check valve, while the higher opening pressure having second check valve remains closed at a pressure medium loading in a low pressure medium pre-operating condition. Since the first check valve opens at low differential pressure, a fast opening of the same is achieved with a low pressure medium admission pressure and a high pressure medium passage with a high adjustment speed is achieved with a small flow resistance.
  • the first check valve has a small passage cross-section.
  • the passage cross-section can be reduced for optimization so that in the operating state at low pressure medium admission pressure throttling the pressure medium supply by the first check valve impairing the adjustment is barely avoided.
  • the blocking body of the first check valve is executable with the lowest possible passage cross-section with the lowest possible mass and lowest possible inertia, whereby particularly short reaction times of the first check valve during opening and locking of the pressure medium inlet connection can be achieved.
  • the opening pressure of the second check valve can be adjusted such that when the pressure medium admission pressure in the pressure medium inlet connection by opening the second check valve, a deterioration of the adjustment by a throttle effect of the first check valve is barely avoided.
  • An optimal setting is achieved when the opening pressure of the second check valve corresponds to the pressure medium pressure (differential pressure) in the pressure medium inlet connection, in which a swinging back of the wings in the pressure chambers is reduced so far that the first check valve is permanently open.
  • too early opening of the second check valve at low pressure medium admission pressure with the consequence of slower reaction times when opening and blocking the Druckschzulauf für is prevented and on the other hand, a timely opening of the second check valve to avoid throttle effect in individual operation guaranteed.
  • an optimized pressure medium flow in parallel operation can be achieved at high pressure medium pre-pressure for rapid adjustment. In this way, for example, in high-speed operation in hot or cold condition of the engine optimum adjustment dynamics possible.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a hydraulic camshaft adjusting device 1 without front cover from the motor side facing away from 1a.
  • the camshaft adjusting device 1 has a driving wheel 2 mounted rotatably on a driven part 3 for this purpose.
  • the drive wheel can be driven via an engagement point 2a, an exemplarily illustrated, non-rotatably connected to the drive wheel 2 sprocket, on whose teeth can attack a driven by a crankshaft, not shown, chain. It is also conceivable that the drive wheel 2 is driven by a belt or wheel drive.
  • the driven part 3 is designed as an impeller and rotatably connected via a central receptacle 3a with a camshaft, not shown, for example by means of a screw or welded connection.
  • the driven part 3 has radial recesses forming, axially extending vane grooves 3c, in which the vanes 10 are arranged rotatably connected to the driven part 3.
  • a side cover On the motor side facing away 1a and on the engine facing Side 1 b of the camshaft adjusting device 1 is a side cover, not shown, arranged on each of the side surfaces of the drive wheel 2 and rotatably fixed on five mounting screws 11 at this.
  • five symmetrically arranged pressure chambers 4 are provided in the circumferential direction.
  • the pressure chambers are bounded in each case at two substantially radially extending, opposite boundary walls 2b, 2c adjacent projections 2d of the drive wheel 2 in the circumferential direction.
  • the pressure chambers 4 are each bounded radially outwardly by a peripheral wall 2e of the drive wheel 2 and radially inward by the outer circumference 3b of the driven part 3.
  • each of the pressure chambers 4 projects one of the wings 10, wherein the wings 10 are formed such that they both abut against the peripheral wall 2e as well as on the boundary walls 2b, 2c of the projections 2d can be applied.
  • Each of the vanes 10 divides the respective pressure chamber 4 into two counteracting pressure chambers 4a, 4b.
  • the drive wheel 2 is arranged rotatable in a defined angular range to the output part 3.
  • the angular range is limited in a direction of rotation in that the wings 10 come to rest on a formed on the boundary wall 2 b of the pressure chamber 4 late stop 12.
  • the angle range in the other direction of rotation is limited by the fact that the wings 10 come to rest on the formed on the opposite boundary wall 2c of the pressure chamber early stop 13.
  • FIG. 1 shows the camshaft adjuster 1 in the maximum late position at which the wings 10 are applied to the late stop 12.
  • the two adjacent to the axial bore 3d arranged wings 10 are released when reaching the maximum early or late position and beat on the respective boundary walls 2b , 2c not on.
  • a pressure medium system For the supply of pressure medium to or pressure medium removal from the pressure chambers 4a, 4b, a pressure medium system is provided which comprises a pressure medium pump 14, a tank 15, a control valve designed as a hydraulic control device 5 and the pressure medium connections 16, 17.
  • hydraulic pressure medium usually the lubricating oil of the internal combustion engine is used.
  • the locking unit 18 has an axially displaceable in an axial bore 3d in the driven part 3 arranged locking bolt 18a, which can engage in the locked state on the driven part 3 facing the inside of the side cover, not shown in a complementarily shaped recess.
  • the recess is acted upon by pressure medium.
  • the pressure medium is applied to the recess via the pressure medium connection 16 between the control valve and the pressure chambers 4a.
  • FIG. 2 shows in a hydraulic diagram very schematically and by way of example the structure of the pressure medium system of the camshaft adjusting device 1.
  • the pressure medium supply and the pressure medium discharge to and from the groups of the pressure chambers 4a, 4b takes place via separate pressure medium connections 16, 17 between these and the control valve designed as a control device 5. It is provided that the control valve, the pressure medium flows to and from the first and second Pressure chambers 4a, 4b regulated.
  • Two ports A, B connect the control valve to the pressure chambers 4a, 4b.
  • a first working port A communicates with the pressure medium connection 16, via which the group of the first pressure chamber 4a is supplied with pressure medium.
  • the second working port B communicates with the pressure medium connection 17, via which the group of the second pressure chambers 4b is supplied with pressure medium.
  • the control valve Via an inlet connection P, the control valve is connected to a pressure medium supply device 7.
  • a pressure medium inlet connection 6 is provided, which connects the control valve with the pressure medium supply device 7.
  • the pressure medium supply means 7 consists of a pressure medium pump 14, which provides the camshaft adjusting device 1 permanently a pressure medium flow available, and designed as a tank 15 pressure medium reservoir.
  • a discharge port T which communicates directly with a pressure medium drain connection 19, the pressure medium can flow into the tank 15.
  • the ports P and T may be connected to the engine oil circuit of the engine, for example, the cylinder head gallery, the oil pressure of which depends on engine speed and oil temperature.
  • the port P then allows the supply of pressure medium in the camshaft adjusting device 1 from the oil circuit of the engine, while via the port T, the displaced in the camshaft adjusting device 1 oil can flow back into the oil circuit of the engine.
  • the control valve which may be designed as a plug-in valve or as a central valve, consists of an electric actuator 5a and a hydraulic section 5b.
  • the hydraulic section 5b has a valve housing 5c and an axially displaceable control piston 5d.
  • the control piston 5d in the valve housing 5c can be displaced axially.
  • the spring force acting in the opposite direction of a valve spring 5e enables a return of the control piston 5d.
  • control piston 5d the internal connections of the terminals of the control valve are shown symbolically for three switching positions 5f, 5g, 5h.
  • the first working port A is connected to the inlet port P and the second working port B to the drain port T in the advanced position 5f of the control valve.
  • the group of the first pressure chambers 4a is acted upon by the pressure medium connection 16 with pressure medium.
  • pressure medium from the group of second pressure chambers 4b passes via pressure medium connection 17 to the control valve and is ejected into the tank 15 via the outlet connection T.
  • the vanes 10 can execute oscillating movements in the pressure chambers corresponding to the alternating torques acting on the camshaft. Since there is a higher pressure medium pressure in the group of the first pressure chambers 4a than in the group of the second pressure chambers 4b, the vibration angle in the direction of late is smaller than in the direction of early. Characterized the wings 10 are moved in periodic swinging movements in the direction of the early stop 13, whereby a rotary movement of the driven part 3 is achieved relative to the drive wheel 2 in the early direction. Analogously, an adjustment in the direction of later control times in the trailing position 5h is achieved.
  • the second working port B is connected to the inlet port P and the first working port A to the drain port T.
  • the second working port B is connected to the inlet port P and the first working port A to the drain port T.
  • the adjustment in the direction of the spring takes place counter to the forces acting on the camshaft friction moments, while assisting in an adjustment in the late direction, the friction forces acting on the camshaft support the adjustment.
  • the pressure medium supply to all pressure chambers 4a, 4b is suppressed (switching position 5g).
  • the wings 10 are hydraulically clamped within the respective pressure chambers 4 and prevents a rotational movement of the driven part 3 relative to the drive wheel 2.
  • the Druckmittezulaufitati 6 is via the inlet port P and the working port A of the control valve with the group of the first pressure chambers 4a in fluid communication.
  • the pressure-medium inlet connection 6 and the group of the second pressure chambers 4b are connected to one another via the inlet connection P and via the working connection B of the control valve.
  • a first check valve 8 and a parallel to this second check valve 9 are arranged, via which the pressure medium inlet connection 6 in the direction of the pressure medium supply means 7 can be blocked.
  • the check valves 8, 9 in the forward direction at a Druckstoffbeetzschung the passage of the pressure medium only at the respective opening pressure, ie the opening respectively required differential pressure before and behind the check valve 8, 9, allow, during an adjustment both in the advanced position and in the Nacheil too of the control valve in the pressure medium inlet connection 6 pressure medium flow only in the direction of the group of the first pressure chambers 4a and 4b in the direction of the group of the second pressure chambers. If the respective differential pressure required for opening is not reached, the check valves 8, 9 each close automatically and lock directly in the pressure medium feed connection 6 the passage of the pressure medium in the direction of the pressure medium supply device 7. This is a reverse flow of the pressure medium from the pressure medium inlet connection 6 in the pressure medium supply means 7 reliably prevented during an adjustment.
  • the pressure medium flow is conducted via the low opening pressure having a first check valve 8, while a higher opening pressure having second check valve 9 is closed at a pressure medium in the operating state low pressure medium pre-pressure.
  • the first check valve 8 opens at a very small opening pressure.
  • the first check valve 8 is designed with a blocking body 8b low mass and low inertia, whereby particularly short reaction times for opening and locking the pressure medium inlet connection 6 are achieved.
  • the flow resistance increases in the pressure medium inlet connection on the first check valve 8 and when reaching the required to open the second check valve 9 differential pressure, this opens automatically.
  • the pressure medium supply is then at higher pressure medium upstream pressure via both parallel check valves 8, 9 simultaneously.
  • the passage cross section in the pressure medium inlet connection 6 is increased compared to the individual operation. As a result, a larger flow of pressure medium into the pressure chambers 4a, 4b to be filled and the adjustment speed can be increased during an adjustment process at high pressure medium admission pressure via the pressure medium inlet connection 6.
  • the opening pressure of the second check valve 9 is set according to a pressure medium upstream pressure (differential pressure) in the pressure medium inlet connection 6, in which the first check valve 8 is permanently open when the engine speed increases. A generated by the swinging back of the wings 10 in the pressure chambers 4 overpressure in the pressure medium inlet connection 6 then no longer has an effect.
  • the second check valve 9 opens at a prevailing in the pressure medium inlet connection 6 pressure medium upstream pressure (differential pressure), in which a Verstell Ausing throttling of the pressure medium supply through the small passage cross section at the first check valve 8 is reliably prevented. In this way, an optimally high pressure medium flow is ensured in the pressure medium inlet connection 6 with an optimal adjustment dynamics with increasing engine speed in parallel operation with both open check valves 8, 9.
  • the second check valve 9 opens in a warm state of the engine, for example at a pressure medium temperature of about 140 ° C at an engine speed of about 1700 U / min.
  • the first and the second check valve 8, 9 are each carried out with a by the spring force of a valve spring 8a, 9a in the reverse direction loaded locking body 8b, 9b hermetically seals the pressure medium inlet connection in the locked direction to the pressure medium supply means 7.
  • the valve spring 8a of the first check valve 8 has a low spring force. This opens at low opening pressure.
  • the valve spring 9a of the second check valve 9 is formed with a larger spring force, whereby a larger differential pressure for opening the same in the pressure medium inlet connection 6 is required.

Landscapes

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

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Antriebsrad und einem relativ zu diesem verdrehbar angeordneten Abtriebsteil, wobei Antriebsrad und Abtriebsteil über zumindest einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum in Wirkverbindung stehen, und zur Regulierung der Druckmittelzufuhr zum Druckraum und der Druckmittelabfuhr vom Druckraum zumindest eine Reguliereinrichtung vorgesehen ist, wobei zur Druckmittelzufuhr zumindest eine Druckmittelzulaufverbindung zwischen der Reguliereinrichtung und einer Druckmittelzufuhreinrichtung ausgebildet ist.
  • Eine derartige Nockenwellenverstellvorrichtung ist aus DE 101 03 876 A1 / US 6,553,951 B2 und US 2006/0213471 A1 bekannt. Dort sind ein vom Motor einer Brennkraftmaschine antreibbares Gehäusebauteil und ein mit einer Nockenwelle des Motors drehfest verbundenes Rotorbauteil relativ zueinander verdrehbar angeordnet. Zur Einstellung eines relativen Phasendrehwinkels zwischen Rotorbauteil und Gehäusebauteil stehen diese über mehrere, jeweils durch ein mit dem Rotorbauteil drehfest verbundenes Flügelteil in zwei mit Druckmittel beaufschlagbare und gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilte Druckräume in Wirkverbindung. Die Druckmittelbeaufschlagung der Druckkammern erfolgt über eine Druckmittelverbindung zwischen den Druckkammern und einer Druckmittelpumpe, die Druckmittel aus einem Druckmittelreservoir fördert. Die Druckmittelzufuhr zu den Druckkammern und die Druckmittelabfuhr von den Druckkammern wird über ein in der Druckmittelverbindung angeordnetes Steuerventil reguliert. Zur Druckmittelversorgung ist das Steuerventil über eine Druckmittelzulaufleitung mit der Druckmittelpumpe und dem Druckmittelreservoir verbunden.
  • Bei einer Verstellung des relativen Phasendrehwinkels zwischen Rotorbauteil und Gehäusebauteil entsteht zwischen den in den gegeneinander wirkenden Druckkammern jeweils herrschenden Druckmitteldrücken eine Druckdifferenz. Dadurch sind die Flügelteile in den Druckräumen nicht hydraulisch eingespannt und führen entsprechend der auf die Nockenwelle wirkenden Wechseldrehmomente Schwingbewegungen aus. Beim Zurückschwingen der Flügelteile entgegen der Verstellrichtung kann in den zu befüllenden Druckkammern ein Überdruck auftreten. Überschreitet der Überdruck den in der Druckmittelzulaufverbindung herrschenden Druckmittelvordruck, kann sich der Überdruck über die Druckmittelverbindung zum Steuerventil und über die interne Verbindungen im Steuerventil in die Druckmittelzulaufleitung zwischen Steuerventil und Druckmittelpumpe bzw. Druckmittelreservoir fortsetzen. Um ein Rückströmen des Druckmittels in Richtung der Druckmittelpumpe bzw. des Druckmittelreservoirs zu verhindern, ist in der Druckmittelzulaufleitung ein Rückschlagventil angeordnet.
  • Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass in einem Betriebszustand mit höherem im Druckmittelsystem herrschenden Druckmitteldruck das Rückschlagventil in Durchlassrichtung bei Druckmittelbeaufschlagung einen großen Strömungswiderstand in der Druckmittelzulaufleitung erzeugt, der zur Drosselung der Druckmittelzufuhr und dadurch zu einer verschlechterten Verstelldynamik der Nockenwellenverstellvorrichtung führt.
  • In US 2006/0213471 A1 ist in der Druckmittelzulaufverbindung ein zu einem Rückschlagventil in einem Bypass parallel geschaltetes, steuerbares Sperrventil vorgesehen, das in Abhängigkeit von der Temperatur des Druckmittels geöffnet oder geschlossen wird. Bei niedrigen Druckmitteltemperaturen und großer Viskosität des Druckmittels wird das Sperrventil geöffnet. Dadurch strömt das Druckmittel durch das geöffnete Sperrventil über den Bypass mit geringerem Strömungswiderstand. Ist die Druckmitteltemperatur größer als ein vorbestimmter Schwellenwert, bei dem die Druckmittelviskosität klein ist, wird das Sperrventil verschlossen, wodurch der Bypass gesperrt ist und das Druckmittel über das Rückschlagventil geführt wird.
  • Nachteilig bei dieser Ausführungsform wirkt sich der Umstand aus, dass zum temperaturgesteuerten Öffnen und Schließen des Sperrventils zusätzliche Steuerungsmittel erforderlich sind, die den Herstellungsaufwand erhöhen.
  • Weiterhin nachteilig ist bei dieser Anordnung der Umstand, dass bei hoher Druckmitteltemperatur und hohem Druckmittelvordruck das Sperrventil und der Bypass temperaturgesteuert geschlossen sind. Dadurch erfolgt in hochtourigem Motorbetrieb die Druckmittelzufuhr über das Rückschlagventil bei hohem Strömungswiderstand und gedrosseltem Druckmitteldurchfluss, wodurch die Dynamik des Verstellvorgangs erheblich verschlechtert wird.
  • Außerdem kann bei einer Druckmittelbeaufschlagung in einem Betriebszustand mit niedriger Druckmitteltemperatur bei geöffnetem Sperrventil ein betriebsbedingt in den Druckkammern auftretender Überdruck sich über den geöffneten Bypass fortsetzen und ein Rückströmen des Druckmittels in Richtung der Druckmittelpumpe bzw. in Richtung des Druckmittelreservoirs verursachen, mit der Folge einer ebenfalls erheblich verschlechterte Verstelldynamik.
  • Ein weiterer Nockenwellenversteller ist in der EP 0 924 393 A2 offenbart. Im Hydraulikkreis sind zwei Rückschlagventile angeordnet. Eines befindet sich zwischen der Druckmittelpumpe und dem Steuerventil (Wegeventil) und soll den Rücklauf bzw. eine Druckspitze des Druckmittels, ausgelöst durch ein entgegen der Verstellrichtung wirkendes Nockenwellenwechselmomentes, von der Druckkammer in Richtung Druckmittelpumpe verhindern. Das andere Rückschlagventil umgeht das Steuerventil, verzweigt sich und mündet in zwei gesgensätzlich wirkenden Druckkammern. Die beiden Druckkammern werden dauerhaft mit Druckmittel von der Druckmittelpumpe versorgt. Dieses Rückschlagventil verhindert ebenfalls ein Rückfluss aus den beiden Druckkammern zur Druckmittelpumpe, jedoch haben die beiden Druckkammern nicht zu Aufgabe eine Verstellung zu bewirken. Vielmehr sind zwischen den beiden Druckkammern geometrisch definierte Drosseln vorgesehen, die beim Verstellvorgang Druckmittel aus der einen Kammer in die benachbarte abfließen lassen. Die Kontinuität der Drehbewegung der Verstellung wird verbessert und der Einfluss von Druckpulsationen minimiert.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenverstellvorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäß zumindest zwei in der Druckmittelzulaufverbindung zwischen Reguliereinrichtung und Druckmittelzufuhreinrichtung parallel zueinander geschalteten Rückschlagventile ist einerseits durch ein vom in der Druckmittelzulaufverbindung vor den Rückschlagventilen jeweils herrschenden Druckmitteldruck (Differenzdruck) abhängiges Sperren ein Rückströmen des Druckmittels aus der Druckmittelzulaufverbindung in die Druckmittelpumpe bzw. das Druckmittelreservoir in allen Betriebszuständen sicher vermeidbar.
  • Andererseits kann durch ein vom in der Druckmittelzulaufverbindung in Durchlassrichtung vor dem Rückschlagventil jeweils herrschenden Druckmittelvordruck (Differenzdruck) abhängiges Öffnen eines Rückschlagventils oder beider Rückschlagventile die Druckmittelzufuhr über ein Rückschlagventil bei kleinem Durchlassquerschnitt oder über beide parallel geschalteten Rückschlagventile gleichzeitig bei vergrößertem Durchlassquerschnitt in der Druckmittelzulaufverbindung geführt werden.
  • Auf diese Weise ist insbesondere in Betriebszuständen, bei denen ein ausreichender Druckmitteldruck im Druckmittelsystem für eine schnelle Verstellung der Nockenwellenverstellvorrichtung vorhanden ist, beispielsweise im hochtourigen Betrieb in warmem oder in kaltem Zustand des Motors, durch gleichzeitiges Öffnen beider Rückschlagventile im Parallelbetrieb eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Verstellgeschwindigkeit der Nockenwellenverstellvorrichtung erreichbar.
  • Da weiterhin das druckabhängige Öffnen und Schließen der Rückschlagventile selbsttätig erfolgt, werden gleichzeitig aufwändige Steuerungsmittel vermieden.
  • Dabei weisen das erste und zweite Rückschlagventil unterschiedliche Öffnungsdrücke auf, wobei unter dem Offnungsdruck jeweils die zum Öffnen des Rückschlagventils erforderliche Druckdifferenz zwischen dem Druckmitteldruck vor und hinter dem Rückschlagventil in der Druckmittelzulaufverbindung (Differenzdruck) zu verstehen ist. Ist das erste Rückschlagventil mit einem niedrigen Öffnungsdruck und das zweite Rückschlagventil mit einem höheren Öffnungsdruck ausgeführt, wird bei einer Druckmittelbeaufschlagung in einem Betriebszustand niedrigen Druckmittelvordrucks der Druckmittelstrom über das einen niedrigen Öffnungsdruck aufweisende erste Rückschlagventil geführt, während das einen höheren Öffnungsdruck aufweisende zweite Rückschlagventil geschlossen bleibt. Da das erste Rückschlagventil bei kleinem Differenzdruck öffnet, wird bei niedrigem Druckmittelvordruck ein schnelles Öffnen desselben und bei kleinem Strömungswiderstand ein großer Druckmitteldurchfluss mit hoher Verstellgeschwindigkeit erreicht.
  • Vorzugsweise weist das erste Rückschlagventil einen kleinen Durchlassquerschnitt auf. Dabei kann der Durchlassquerschnitt zur Optimierung derart verringert werden, dass im Betriebszustand bei niedrigem Druckmittelvordruck eine die Verstellgeschwindigkeit beeinträchtigende Drosselung der Druckmittelzufuhr durch das erste Rückschlagventil gerade noch sicher vermieden wird. Dadurch ist der Sperrkörper des ersten Rückschlagventils bei geringstmöglichem Durchlassquerschnitt mit geringstmöglicher Masse und geringstmöglicher Trägheit ausführbar, wodurch besonders kurze Reaktionszeiten des ersten Rückschlagventils beim Öffnen und Sperren der Druckmittelzulaufverbindung erreichbar sind.
  • Auf diese Weise kann beispielsweise in der Heißleerlaufphase oder beim Warmstart des Motors bei einem sehr niedrigen Druckmittelniveau im Druckmittelsystem die Druckmittelzufuhr während eines Verstellvorgangs über das geöffnete erste Rückschlagventil bei kleinem Durchlassquerschnitt mit kurzen Reaktionszeiten und optimierter Verstellgeschwindigkeit erfolgen.
  • Wird bei ansteigendem Druckmittelvordruck in der Druckmittelzulaufverbindung der zum Öffnen des zweiten Rückschlagventils erforderliche höhere Druckmittelvordruck (Differenzdruck) erreicht, öffnet sich das zweite Rückschlagventil selbsttätig und die Druckmittelzufuhr erfolgt gleichzeitig über beide parallel geschalteten Rückschlagventile. Dadurch wird bei vergrößertem Durchlassquerschnitt in der Druckmittelzulaufverbindung die Druckmitteldurchflussmenge erhöht.
  • Der Öffnungsdruck des zweiten Rückschlagventils kann derart eingestellt werden, dass bei ansteigendem Druckmittelvordruck in der Druckmittelzulaufverbindung durch ein Öffnen des zweiten Rückschlagventils eine Beeinträchtigung der Verstellgeschwindigkeit durch eine Drosselwirkung des ersten Rückschlagventils gerade noch sicher vermieden wird. Eine optimale Einstellung wird erreicht, wenn der Öffnungsdruck des zweiten Rückschlagventils dem Druckmitteldruck (Differenzdruck) in der Druckmittelzulaufverbindung entspricht, bei dem ein Zurückschwingen der Flügel in den Druckräumen soweit reduziert ist, dass das erste Rückschlagventil permanent geöffnet ist. Hierdurch wird einerseits ein zu frühes Öffnen des zweiten Rückschlagventils bei niedrigem Druckmittelvordruck mit der Folge verlangsamter Reaktionszeiten beim Öffnen und Sperren der Druckmittelzulaufverbindung verhindert und wird andererseits ein rechtzeitiges Öffnen des zweiten Rückschlagventils zur Vermeidung einer Drosselwirkung im Einzelbetrieb gewährleistet. Dadurch kann bei hohem Druckmittelvordruck für eine schnelle Verstellung ein optimierter Druckmittelstrom im Parallelbetrieb erreicht werden. Auf diese Weise wird beispielsweise bei hochtourigem Betrieb in warmem oder kaltem Zustand des Motors eine optimale Verstelldynamik ermöglicht.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine perspektivische Teilseitenansicht der Nockenwellenverstellvorrichtung,
    Figur 2:
    eine vereinfachte schematische Darstellung des Aufbaus des Druckmittelsystems der Nockenwellenverstellvorrichtung.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine hydraulische Nockenwellenverstellvorrichtung 1 ohne Frontabdeckung von der motorabgewandten Seite 1a her. Die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 weist ein auf einem Abtriebsteil 3 verdrehbar zu diesem gelagertes Antriebsrad 2 auf. Das Antriebsrad ist über eine Angriffsstelle 2a, ein beispielhaft dargestelltes, drehfest mit dem Antriebsrad 2 verbundenes Kettenrad, antreibbar, an dessen Verzahnung eine von einer nicht dargestellten Kurbelwelle angetriebene Kette angreifen kann. Denkbar ist aber auch, dass das Antriebsrad 2 über einen Riemen- oder Rädertrieb angetrieben wird. Das Abtriebsteil 3 ist als Flügelrad ausgeführt und über eine zentrale Aufnahme 3a mit einer nicht dargestellten Nockenwelle drehfest, beispielsweise mittels einer Schrauben- oder Schweißverbindung, verbunden. Am Abtriebsteil 3 sind fünf symmetrisch über den Umfang verteilte, sich in radialer Richtung erstreckende Flügel 10 ausgebildet. Ausgehend vom Außenumfang 3b weist das Abtriebsteil 3 radiale Vertiefungen bildende, axial verlaufende Flügelnuten 3c auf, in denen die Flügel 10 mit dem Abtriebsteil 3 drehfest verbunden angeordnet sind. An der motorabgewandten Seite 1a und an der motorzugewandten Seite 1 b der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 ist an jeder der Seitenflächen des Antriebsrads 2 jeweils eine nicht dargestellte Seitenabdeckung angeordnet und drehfest über fünf Befestigungsschrauben 11 an diesem fixiert. Im Antriebsrad 2 sind in Umfangsrichtung fünf symmetrisch zueinander angeordnete Druckräume 4 vorgesehen. Die Druckräume werden jeweils an zwei im Wesentlichen radial verlaufenden, einander gegenüberliegenden Begrenzungswänden 2b, 2c benachbarter Vorsprünge 2d des Antriebsrads 2 in Umfangsrichtung begrenzt. In radialer Richtung sind die Druckräume 4 jeweils nach radial außen durch eine Umfangswand 2e des Antriebsrads 2 und nach radial innen durch den Außenumfang 3b des Abtriebsteils 3 begrenzt. In jeden der Druckräume 4 ragt einer der Flügel 10, wobei die Flügel 10 derart ausgebildet sind, dass sie sowohl an der Umfangswand 2e anliegen als auch an den Begrenzungswänden 2b, 2c der Vorsprünge 2d anlegbar sind. Jeder der Flügel 10 teilt den jeweiligen Druckraum 4 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 4a, 4b auf.
  • Das Antriebsrad 2 ist in einem definierten Winkelbereich verdrehbar zum Abtriebsteil 3 angeordnet. Der Winkelbereich wird in einer Verdrehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 10 an einem an der Begrenzungswand 2b des Druckraums 4 ausgebildeten Spätanschlag 12 zum Anliegen kommen. Analog wird der Winkelbereich in der anderen Verdrehrichtung dadurch begrenzt, dass die Flügel 10 an dem an der gegenüberliegenden Begrenzungswand 2c des Druckraums ausgebildeten Frühanschlag 13 zum Anliegen kommen. Figur 1 zeigt die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 in der maximalen Spätposition, bei der die Flügel 10 am Spätanschlag 12 angelegt sind. Um hohe Belastungen beim Anschlagen der Flügel 10 in dem durch die Axialbohrung 3d geschwächten Bereich des Abtriebsteils 3 zu vermeiden, sind die beiden benachbart zu der Axialbohrung 3d angeordneten Flügel 10 beim Erreichen der maximalen Früh- bzw. Spätposition freigestellt und schlagen an den jeweiligen Begrenzungswänden 2b, 2c nicht an.
  • Durch Druckmittelbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 4a, 4b und Druckentlastung der anderen Gruppe von Druckkammern 4a, 4b kann die Winkelphasenlage des Antriebsrads 2 relativ zum Abtriebsteil 3 in Drehrichtung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 in Richtung früherer Steuerzeiten (Offnungs-und Schließzeitpunkte) der nicht dargestellten Gaswechselventile oder entgegen der Drehrichtung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 in Richtung späterer Steuerzeiten variiert werden. Durch Druckmittelbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 4a, 4b kann die Phasenlage von Antriebsrad 2 und Abtriebsteil 3 relativ zueinander konstant gehalten werden.
  • Zur Druckmittelzufuhr zu beziehungsweise Druckmittelabfuhr von den Druckkammern 4a, 4b ist ein Druckmittelsystem vorgesehen, welches eine Druckmittelpumpe 14, einen Tank 15, eine als hydraulisches Steuerventil ausgebildete Reguliereinrichtung 5 und die Druckmittelverbindungen 16, 17 umfasst. Als hydraulisches Druckmittel wird üblicherweise das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet.
  • Über eine Verriegelungseinheit 18 sind Abtriebsteil 3 und Antriebsrad 2 mechanisch koppelbar. Die Verriegelungseinheit 18 weist einen in einer Axialbohrung 3d im Abtriebsteil 3 axial verschiebbar angeordneten Verriegelungsbolzen 18a auf, der im eingeriegelten Zustand an der dem Abtriebsteil 3 zugewandten Innenseite der nicht dargestellten Seitenabdeckung in eine komplementär ausgebildete Ausnehmung eingreifen kann. Um den Verriegelungsbolzen 18a von dem eingeriegelten in den entriegelten Zustand zu überführen, ist vorgesehen, dass die Ausnehmung mit Druckmittel beaufschlagt wird. Dadurch wird der Verriegelungsbolzen 18a entgegen der Kraft des Federelements in die Axialbohrung zurückgedrängt und somit die Koppelung zwischen Antriebsrad 2 und Abtriebsteil 3 aufgehoben. Die Druckmittelbeaufschlagung der Ausnehmung erfolgt über die Druckmittelverbindung 16 zwischen dem Steuerventil und den Druckkammern 4a.
  • Figur 2 zeigt in einem hydraulischen Schaubild sehr schematisch und beispielhaft den Aufbau des Druckmittelsystems der Nockenwellenverstellvorrichtung 1. Dort ist ein Querschnitt durch einen der fünf Druckräume 4, die jeweils durch einen Flügel 10 in eine erste Druckkammer 4a und eine zweite Druckkammer 4b unterteilt sind, angedeutet. Die Druckmittelzufuhr und die Druckmittelabfuhr zu bzw. von den Gruppen der Druckkammern 4a, 4b erfolgt jeweils über separate Druckmittelverbindungen 16, 17 zwischen diesen und der als Steuerventil ausgebildeten Reguliereinrichtung 5. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuerventil die Druckmittelströme zu und von den ersten und zweiten Druckkammern 4a, 4b regelt. Zwei Anschlüsse A, B verbinden das Steuerventil mit den Druckkammern 4a, 4b. Ein erster Arbeitsanschluss A kommuniziert mit der Druckmittelverbindung 16, über die die Gruppe der ersten Druckkammer 4a mit Druckmittel versorgt wird. Der zweite Arbeitsanschluss B kommuniziert mit der Druckmittelverbindung 17, über die die Gruppe der zweiten Druckkammern 4b mit Druckmittel versorgt wird. Über einen Zulaufanschluss P ist das Steuerventil mit einer Druckmittelzufuhreinrichtung 7 verbunden. Hierzu ist eine Druckmittelzulaufverbindung 6 vorgesehen, die das Steuerventil mit der Druckmittelzufuhreinrichtung 7 verbindet. Die Druckmittelzufuhreinrichtung 7 besteht aus einer Druckmittelpumpe 14, die der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 permanent einen Druckmittelstrom zur Verfügung stellt, und einem als Tank 15 ausgebildeten Druckmittelreservoir. Über einen Ablaufanschluss T, der direkt mit einer Druckmittelablaufverbindung 19 kommuniziert, kann das Druckmittel in den Tank 15 abfließen. Die Anschlüsse P und T können mit dem Ölkreislauf des Motors der Brennkraftmaschine, beispielsweise mit der Zylinderkopfgalerie, verbunden werden, wobei dessen Öldruck von der Motordrehzahl und der Öltemperatur abhängig ist. Der Anschluss P ermöglicht dann die Druckmittelzufuhr in die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 aus dem Ölkreislauf des Motors, während über den Anschluss T das in der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 verdrängte Öl wieder in den Ölkreislauf des Motors zurückfließen kann.
  • Das Steuerventil, das als Einsteckventil oder als Zentralventil ausgeführt sein kann, besteht aus einer elektrischen Stelleinheit 5a und einem Hydraulikabschnitt 5b. Der Hydraulikabschnitt 5b weist ein Ventilgehäuse 5c und einen axial verschiebbaren Steuerkolben 5d auf. In Abhängigkeit von der elektrischen Bestromung der elektrischen Stelleinheit 5a kann der Steuerkolben 5d im Ventilgehäuse 5c axial verschoben werden. Die in der Gegenrichtung wirkende Federkraft einer Ventilfeder 5e ermöglicht eine Rückstellung des Steuerkolbens 5d. Durch axiales Verschieben des Steuerkolbens 5d können die Arbeitsanschlüsse A, B wahlweise mit dem Zulaufanschluss P, dem Ablaufanschluss T oder keinem von beiden verbunden werden. In dem in Figur 2 schematisch angedeuteten Steuerkolben 5d sind für drei Schaltstellungen 5f, 5g, 5h die internen Verbindungen der Anschlüsse des Steuerventils symbolisch dargestellt. Um die Steuerzeiten (Öffnung- und Schließzeitpunkte) der nicht dargestellten Gaswechselventile in Richtung früherer Steuerzeiten zu verschieben, wird in der Voreilstellung 5f des Steuerventils der erste Arbeitsanschluss A mit dem Zulaufanschluss P und der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Hierdurch wird die Gruppe der ersten Druckkammern 4a über die Druckmittelverbindung 16 mit Druckmittel beaufschlagt. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b über Druckmittelverbindung 17 zum Steuerventil und wird über den Ablaufanschluss T in den Tank 15 ausgestoßen. Durch die entstandene Druckdifferenz zwischen beiden Gruppen von Druckkammern 4a, 4b können die Flügel 10 entsprechend der auf die Nockenwelle wirkenden Wechseldrehmomente in den Druckräumen Schwingbewegungen ausführen. Da in der Gruppe der ersten Druckammern 4a ein höherer Druckmitteldruck herrscht als in der Gruppe der zweiten Druckammern 4b, ist der Schwingwinkel in Richtung Spät kleiner als in Richtung Früh. Dadurch werden die Flügel 10 in periodischen Schwingbewegungen in Richtung des Frühanschlags 13 verschoben, wodurch eine rotative Bewegung des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 in Richtung Früh erreicht wird. Analog wird eine Verstellung in Richtung späterer Steuerzeiten in der Nacheilstellung 5h erreicht. Hierbei wird der zweite Arbeitsanschluss B mit dem Zulaufanschluss P sowie der erste Arbeitsanschluss A mit dem Ablaufanschluss T verbunden. Dabei werden durch Druckmittelbeaufschlagung der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b über die Druckmittelverbindung 17 und unter gleichzeitigem Ausstoß von Druckmittel aus der Gruppe der ersten Druckkammern 4a über die Druckmittelverbindung 16 über den Ablaufanschluss T in den Tank 15 in der Gruppe der zweiten Druckammern 4b ein höherer Druckmitteldruck als in der Gruppe der ersten Druckammern 4a erzeugt. Dadurch ist der Schwingwinkel der Flügel 10 in Richtung Früh kleiner als in Richtung Spät. Auf diese Weise werden die Flügel 10 in periodischen Schwingbewegungen in Richtung des Spätanschlags 12 verschoben und eine rotative Bewegung des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 in Richtung Spät erreicht. Die Verstellung in Richtung Früh erfolgt entgegen der auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente, während bei einer Verstellung in Richtung Spät die auf die Nockenwelle wirkenden Reibmomente den Verstellvorgang unterstützen. Um die Steuerzeiten konstant zu halten, wird die Druckmittelzufuhr zu sämtlichen Druckkammern 4a, 4b unterbunden (Schaltstellung 5g). Dadurch werden die Flügel 10 innerhalb der jeweiligen Druckräume 4 hydraulisch eingespannt und eine rotative Bewegung des Abtriebsteils 3 relativ zum Antriebsrad 2 verhindert.
  • In der Voreilstellung 5f steht die Druckmittezulaufverbindung 6 über den Zulaufanschluss P und über den Arbeitsanschluss A des Steuerventils mit der Gruppe der ersten Druckkammern 4a in Druckmittelverbindung. Analog sind in der Nacheilstellung 5h die Druckmittezulaufverbindung 6 und die Gruppe der zweiten Druckkammern 4b über den Zulaufanschluss P und über den Arbeitsanschluss B des Steuerventils miteinander verbunden.
  • In der Druckmittelzulaufverbindung 6 zwischen Steuerventil und Druckmittelzufuhreinrichtung 7 sind ein erstes Rückschlagventil 8 und ein zu diesem parallel geschaltetes zweites Rückschlagventil 9 angeordnet, über die die Druckmittelzulaufverbindung 6 in Richtung der Druckmittelzufuhreinrichtung 7 sperrbar ist.
  • Da die Rückschlagventile 8, 9 in Durchlassrichtung bei einer Druckmittelbeaufschlagung den Durchgang des Druckmittels nur bei Überschreiten des jeweiligen Öffnungsdrucks, d.h. des zum Öffnen jeweils erforderlichen Differenzdrucks vor und hinter dem Rückschlagventil 8, 9, zulassen, kann während eines Verstellvorgangs sowohl in der Voreilstellung als auch in der Nacheilstellung des Steuerventils in der Druckmittelzulaufverbindung 6 Druckmittel lediglich in Richtung der Gruppe der ersten Druckkammern 4a bzw. in Richtung der Gruppe der zweiten Druckkammern 4b strömen. Wird der jeweils zur Öffnung erforderliche Differenzdruck unterschritten, schließen die Rückschlagventile 8, 9 jeweils selbsttätig und sperren unmittelbar in der Druckmittelzulaufverbindung 6 den Durchgang des Druckmittels in Richtung der Druckmittelzufuhreinrichtung 7. Dadurch wird während eines Verstellvorgangs ein Rückströmen des Druckmittels aus der Druckmittelzulaufverbindung 6 in die Druckmittelzufuhreinrichtung 7 sicher verhindert.
  • In Durchlassrichtung wird bei einer Druckmittelbeaufschlagung im Betriebszustand niedrigen Druckmittelvordrucks der Druckmittelstrom über das einen niedrigen Öffnungsdruck aufweisende erste Rückschlagventil 8 geführt, während das einen höheren Öffnungsdruck aufweisende zweite Rückschlagventil 9 geschlossen ist. Dabei öffnet das erste Rückschlagventil 8 bei sehr kleinem Öffnungsdruck. Dadurch kann während des Verstellvorgangs beim Schwingen der Flügel 10 in Verstellrichtung bei geringem Differenzdruck und kleinem Strömungswiderstand bei kleinen Reaktionszeiten schnell Druckmittel in die zu befüllenden Druckkammern 4a, 4b nachgeführt werden. Gleichzeitig wird beim Zurückschwingen der Flügel in den Druckräumen 4 entgegen der Verstellrichtung und bei Unterschreiten des zum Öffnen erforderlichen Differenzdrucks durch schnelles Sperren des Durchgangs des Druckmittels in Richtung der Druckmittelzufuhreinrichtung 7 ein Rückströmen des Druckmittels verhindert.
  • Bei geringem Durchlassquerschnitt ist das erste Rückschlagventil 8 mit einem Sperrkörper 8b geringer Masse und geringer Trägheit ausgeführt, wodurch besonders kurze Reaktionszeiten zum Öffnen und Sperren der Druckmittelzulaufverbindung 6 erreicht werden.
  • Auf diese Weise werden bei niedrigen Motordrehzahlen und hohen Druckmitteltemperaturen, wenn der von der Druckmittelzufuhreinrichtung 7 bereitgestellte Druckmittelvordruck auf einem sehr niedriges Niveau liegt, beispielsweise in der sogenannten Heißleerlaufphase des Motors im Motordrehzahlbereich von ca. 600 U/min bis ca. 900 U/min. und bei einer Druckmitteltemperatur von ca. 140°C, optimiert hohe Verstellgeschwindigkeiten ermöglicht.
  • Mit ansteigendem Druckmittelvordruck in der Druckmittelzulaufverbindung 6 vergrößert sich der Strömungswiderstand in der Druckmittelzulaufverbindung am ersten Rückschlagventil 8 und beim Erreichen des zum Öffnen des zweiten Rückschlagventils 9 erforderlichen Differenzdrucks, öffnet dieses selbsttätig. Die Druckmittelzufuhr erfolgt dann bei höherem Druckmittelvordruck über beide parallel geschalteten Rückschlagventile 8, 9 gleichzeitig. Im Parallelbetrieb wird gegenüber dem Einzelbetrieb der Durchlassquerschnitt in der Druckmittelzulaufverbindung 6 vergrößert. Dadurch kann während eines Verstellvorgangs bei hohem Druckmittelvordruck über die Druckmittelzulaufverbindung 6 ein größerer Druckmittelstrom in die zu befüllenden Druckkammern 4a, 4b geführt und die Verstellgeschwindigkeit erhöht werden.
  • Der Öffnungsdruck des zweiten Rückschlagventils 9 ist entsprechend einem Druckmittelvordruck (Differenzdruck) in der Druckmittelzulaufverbindung 6 eingestellt, bei dem bei ansteigender Motordrehzahl das erste Rückschlagventil 8 permanent geöffnet ist. Ein durch das Zurückschwingen der Flügel 10 in den Druckräumen 4 erzeugter Überdruck in der Druckmittelzulaufverbindung 6 wirkt sich dann nicht mehr aus. Dabei öffnet das zweite Rückschlagventil 9 bei einem in der Druckmittelzulaufverbindung 6 herrschenden Druckmittelvordruck (Differenzdruck), bei dem eine die Verstellgeschwindigkeit beeinträchtigende Drosselung der Druckmittelzufuhr durch den kleinen Durchlassquerschnitt am ersten Rückschlagventil 8 sicher verhindert wird. Auf diese Weise wird bei ansteigender Motordrehzahl im Parallelbetrieb mit beiden geöffneten Rückschlagventilen 8, 9 ein optimiert hoher Druckmittelstrom in der Druckmittelzulaufverbindung 6 mit einer optimalen Verstelldynamik gewährleistet.
  • Bei optimiertem Öffnungsdruck öffnet das zweite Rückschlagventil 9 in warmem Zustand des Motors beispielsweise bei einer Druckmitteltemperatur von ca. 140°C bei einer Motordrehzahl von ca. 1700 U/min.
  • In kaltem Zustand des Motors bei niedrigen Druckmitteltemperaturen wird der zum Öffnen des zweiten Rückschlagventils erforderliche Druckmittelvordruck (Differenzdruck) in der Druckmittelzulaufverbindung aufgrund der großen Viskosität und Dichte des Druckmittels schon bei sehr niedrigen Motordrehzahlen erreicht. Hierdurch steht während eines Verstellvorgangs auch bei niedrigen Druckmitteltemperaturen, bei einem Motorkaltstart oder bei einem hochtourigen Motorbetrieb in kaltem Zustand, im Parallelbetrieb mit beiden geöffneten Rückschlagventilen 8, 9 ein optimiert hoher Druckmittelstrom in der Druckmittelzulaufverbindung 6 zur Verfügung.
  • Das erste und das zweite Rückschlagventil 8, 9 sind jeweils mit einem durch die Federkraft einer Ventilfeder 8a, 9a in Sperrrichtung belasteten Sperrkörper 8b, 9b ausgeführt, der die Druckmittelzulaufverbindung in gesperrter Richtung zur Druckmittelzufuhreinrichtung 7 hin hermetisch abdichtet. Dabei weist die Ventilfeder 8a des ersten Rückschlagventils 8 eine geringe Federkraft auf. Dadurch öffnet dieses bei geringem Öffnungsdruck. Die Ventilfeder 9a des zweiten Rückschlagventils 9 ist mit einer größeren Federkraft ausgebildet, wodurch ein größerer Differenzdruck zum Öffnen desselben in der Druckmittelzulaufverbindung 6 erforderlich ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Nockenwellenverstellvorrichtung
    1a
    motorabgewandte Seite
    1 b
    motorzugewandte Seite
    2
    Antriebsrad
    2a
    Angriffsstelle
    2b
    Begrenzungswand
    2c
    Begrenzungswand
    2d
    Vorsprung
    2e
    Umfangswand
    3
    Abtriebsteil
    3a
    Aufnahme
    3b
    Außenumfang
    3c
    Flügelnut
    3d
    Axialbohrung
    4
    Druckraum
    4a
    erste Druckkammer
    4b
    zweite Druckkammer
    5
    Reguliereinrichtung
    5a
    Stelleinheit
    5b
    Hydraulikabschnitt
    5c
    Ventilgehäuse
    5d
    Steuerkolben
    5e
    Ventilfeder
    5f
    Voreilstellung
    5g
    Schaltstellung
    5h
    Nacheilstellung
    6
    Druckmittelzulaufverbindung
    7
    Druckmittelzufuhreinrichtung
    8
    Rückschlagventil
    8a
    Ventilfeder
    8b
    Sperrkörper
    9
    Rückschlagventil
    9a
    Ventilfeder
    9b
    Sperrkörper
    10
    Flügel
    11
    Befestigungsschraube
    12
    Spätanschlag
    13
    Frühanschlag
    14
    Druckmittelpumpe
    15
    Tank
    16
    Druckmittelverbindung
    17
    Druckmittelverbindung
    18
    Verriegelungseinheit
    18a
    Verriegelungsbolzen
    19
    Druckmittelablaufverbindung
    A
    Arbeitsanschluss
    B
    Arbeitsanschluss
    P
    Zulaufanschluss
    T
    Ablaufanschluss

Claims (5)

  1. Nockenwellenverstellvorrichtung (1) mit einem Antriebsrad (2) und einem relativ zu diesem verdrehbar angeordneten Abtriebsteil (3), wobei Antriebsrad (2) und Abtriebsteil (3) über zumindest einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum (4) in Wirkverbindung stehen, und zur Regulierung der Druckmittelzufuhr zum Druckraum (4) und der Druckmittelabfuhr vom Druckraum (4) zumindest eine Reguliereinrichtung (5) vorgesehen ist, wobei zur Druckmittelzufuhr zumindest eine Druckmittelzulaufverbindung (6) zwischen der Reguliereinrichtung (5) und einer Druckmittelzufuhreinrichtung (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang des Druckmittels durch zumindest zwei zueinander parallel geschaltete Rückschlagventile (8, 9) in der Druckmittelzulaufverbindung (6) in Richtung der Druckmittelzufuhreinrichtung (7) sperrbar ist, und wobei das erste (8) und zweite (9) Rückschlagventil unterschiedliche Öffnungsdrücke aufweisen.
  2. Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (8) mit niedrigem Öffnungsdruck und das zweite Rückschlagventil (9) mit höherem Öffnungsdruck ausgeführt ist.
  3. Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückschlagventil (8) einen kleinen Durchlassquerschnitt aufweist.
  4. Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck des zweiten Rückschlagventils (9) dem Druckmitteldruck (Differenzdruck) entspricht, bei dem das erste Rückschlagventil (8) bei einer Druckmittelbeaufschlagung permanent geöffnet ist.
  5. Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelzufuhr in einem Betriebszustand bei hohem Druckmitteldruck und hoher Druckmitteltemperatur über beide Rückschlagventile (8, 9) gleichzeitig führbar ist.
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