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WO2020108683A1 - Hydraulic camshaft phaser - Google Patents

Hydraulic camshaft phaser Download PDF

Info

Publication number
WO2020108683A1
WO2020108683A1 PCT/DE2019/100823 DE2019100823W WO2020108683A1 WO 2020108683 A1 WO2020108683 A1 WO 2020108683A1 DE 2019100823 W DE2019100823 W DE 2019100823W WO 2020108683 A1 WO2020108683 A1 WO 2020108683A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
locking
hydraulic
rotor
camshaft adjuster
locking element
Prior art date
Application number
PCT/DE2019/100823
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Enno Schmitt
Michael Keck
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & 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 & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2020108683A1 publication Critical patent/WO2020108683A1/en

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    • F01L2800/00Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/03Stopping; Stalling

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic camshaft adjuster and a method for locking a rotor in a hydraulic camshaft adjuster according to the preamble of the independent claims.
  • Hydraulic camshaft adjusters are used in internal combustion engines to adapt a load state of the internal combustion engine and thus to increase the efficiency of the internal combustion engine. Hydraulic camshaft adjusters are known from the prior art, which operate according to the vane cell principle. The basic structure of these camshaft adjusters generally has a stator which can be driven by a crankshaft of an internal combustion engine and a rotor which is connected to the camshaft of the internal combustion engine in a rotationally fixed manner.
  • annular space is provided which is divided into a plurality of working chambers by rotatably connected to the stator, radially inwardly projecting projections, each of which is divided into two pressure chambers by a wing projecting radially outwards from the rotor are.
  • a hydraulic pressure medium to the pressure chambers
  • the position of the rotor relative to the stator and thus also the position of the camshaft relative to the crankshaft can be adjusted in the "early" or "late” direction.
  • Hydraulic camshaft adjusters with a central locking are known, in which the rotor can also be locked in a middle position in addition to the respective end positions, in particular to facilitate engine starting.
  • a hydraulic camshaft adjuster with a central locking device is known from DE10 2012 21 1 870 A1.
  • the Mittenverriegelungseinrich device has a first and a second locking link, the first locking linkage being formed on a first cover and the second locking link on a second cover opposite the first cover and the locking pins emerging on opposite end faces of the rotor.
  • a hydraulic camshaft adjuster with a central locking function wherein the rotor can be rotated according to the principle of a hydraulic ratchet from any position into the central locking position, with a rotational movement being blocked against this rotation.
  • the hydraulic ratchet uses alternating torques from the camshaft drive to pull the rotor from an “early” or an “late” to the central position, depending on the starting position.
  • a group of working chambers must be closed in order to prevent rotation against the intended direction of rotation and to support the corresponding moments of the camshaft.
  • the locking pins can be arranged both on different end faces of the rotor and on the same side.
  • a hydraulic camshaft adjuster with a two-part locking cover is known from DE 10 2007 004 196.
  • the locking cover consists of two covers, each of the covers having a recess for engaging a locking pin.
  • a hydraulic camshaft adjuster with a pressure medium reservoir and a so-called “smart phasing function” is known from the prior art, in which the working chambers can draw in additional pressure medium from a reservoir in the event of an undersupply of pressure medium by the pressure medium pump in order to suck in Avoid air and a related malfunction of the hydraulic camshaft adjuster.
  • the disadvantage here is that the function of a hydraulic ratchet is heavily dependent on the pressure medium supply and the viscosity of the pressure medium. At cold temperatures, the function may be restricted or fail due to the high flow resistance. This is irrelevant for a regular engine stop, since the pressure medium is warmed up by the engine operation and has a low viscosity.
  • the hydraulic camshaft adjuster must lock the combustion engine as a fail-safe function when the engine starts. If the engine starts after a long period of cooling at a low ambient temperature, the hydraulic ratchet can fail and the lock in the center locking position does not take place.
  • the object of the invention is to further develop a hydraulic camshaft adjuster in such a way that an operationally reliable locking of the rotor takes place in the central locking position, regardless of the external conditions.
  • a hydraulic camshaft adjuster for adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a stator, which can be rotated synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and with a rotor which can be rotated relative to the stator and which can be rotated synchronously with a camshaft.
  • the hydraulic camshaft adjuster also has two groups, each of which can be acted upon with a pressure medium flowing in or out in a pressure medium circuit, with a working chamber having a different effective direction, and a central locking device for temporary locking of the rotor in a defined position relative to the stator, the central locking device being a first Locking element and a second Verrie gelungselement comprises.
  • the first locking element is designed as a hydraulic control element, which in a first operating state blocked a hydraulic connection between a second working chamber of the hydraulic camshaft adjuster and a reservoir for the pressure medium and in a second operating state, a hydraulic connection between the second Releases the working chamber and the reservoir for the pressure medium, where the second locking element is used exclusively for the mechanical locking of the rotor in the locking link and is free of a hydraulic control function.
  • the rotor of the hydraulic camshaft adjuster can be rotated into the central locking position essentially independently of the viscosity of the pressure medium and thus facilitates locking in the central locking position.
  • the mechanical ratchet and the hydraulic ratchet can simultaneously contribute to the adjustment of the rotor to the central locking position.
  • the hydraulic ratchet works when the drain of the working chamber pushing towards the central locking position is closed.
  • the first locking pin closes this drain in the locked position.
  • the first pressure chamber can release pressure medium in any operating state and no longer has a locking function.
  • the locking pin of the second pressure chamber has a hydraulic control function and can thus support the function of a hydraulic ratchet. In the event of a critical locking from an adjustment position from “late” towards the middle, the locking is supported by a mechanical and a hydraulic ratchet function. When moving from “early” towards the center, there is no hydraulic support, but here the rotor is pulled by the camshaft friction in the direction of the center position.
  • first locking element and the second locking element are locked in a common locking groove when the rotor is locked in the central position. This can reduce the space required for the locking mechanism.
  • the two locking elements can be attached to the rotor hub of the rotor. be arranged, which can move closer together due to the omission of the supply hole for the second locking element.
  • a groove is formed on the first locking element, which opens the hydraulic connection between the second working chamber and the storage container.
  • the diameter of the locking element in particular a cylindrical locking pin, can be reduced by a preferably circumferential groove, so that the cross section of the locking element in the region of the groove no longer completely blocks the hydraulic connection and thus allows pressure medium to flow through.
  • the groove allows any rotation of the locking element by the locking spring, so that additional guidance for the locking element is not necessary.
  • the locking element can also have a through hole in order to establish a hydraulic connection between the second working chamber and the central valve. However, this means that rotation of the locking element is prevented in an operationally reliable manner, which can be done, for example, by guide surfaces on the locking element and the corresponding receiving bore for the locking element.
  • the first locking element and the second locking element are arranged in the rotor of the hydraulic camshaft adjuster.
  • the supply channels in the rotor can be made comparatively short, as a result of which the machining expenditure for the rotor can be reduced, which reduces the production costs.
  • supply channels in the blades of the rotor can be omitted. This allows the blades to be made narrower and with less material, which further reduces the cost of the rotor.
  • the first working chamber is hydraulically connected to a central valve of the hydraulic camshaft adjuster in all operating states.
  • the second locking element can be designed as a simple cylindrical pin and is therefore particularly easy and inexpensive to manufacture.
  • the pressure medium can always flow out of the first working chamber in the direction of the central valve and from there into the Vorratsbe container, whereby a hydraulic locking function of this chamber is canceled. This simplifies the pressure medium circuit, whereby the Monven valve can be carried out comparatively easily and inexpensively.
  • the locking link is designed asymmetrically, the locking link only having a step on its side facing the second locking element.
  • the second locking element can move according to the principle of a mechanical ratchet in the direction of the bottom of the locking link and lock the rotor there in its central position.
  • Such a step can be dispensed with on the other side of the locking link, as a result of which the width of the locking link is reduced.
  • a reservoir is provided which is connected to the first working chamber via a first connecting line and to the second working chamber via a second connecting line.
  • a check valve is arranged in each case in the connecting lines.
  • a check valve in the supply line can be used to prevent the pressure medium from flowing back from the working chambers into the reservoir in a simple and cost-effective manner. The pressure build-up in the working chambers can thus be ensured.
  • the locking link is formed in a locking cover, which limits the stator and / or the rotor in the axial direction.
  • the Verriege development backdrop can be introduced into a locking cover comparatively easily and inexpensively.
  • a locking link in the stator would also be conceivable, but increases the manufacturing outlay and thus the costs for the camshaft adjuster.
  • a method for locking such a hydraulic camshaft adjuster wherein the first locking pin based on the principle of action of a hydraulic ratchet and the second locking pin based on the principle of action of a mechanical ratchet supports rotation of the rotor relative to the stator in the direction of the central locking position and rotation against this direction inhibits or blocks.
  • the rotor of the hydraulic camshaft adjuster can be rotated into the central locking position substantially independently of the viscosity of the pressure medium and thus makes it easier to lock in the central locking position.
  • the mechanical ratchet and the hydraulic ratchet can simultaneously contribute to the adjustment of the rotor in the central locking position.
  • the hydraulic ratchet works when the drain of the working chamber sliding towards the central locking position is closed.
  • the first locking pin closes this drain in the locked position.
  • Figure 1 is a schematic representation of a hydraulic Nockenwellenver adjuster in a sectional view.
  • Figure 2 is a schematic representation of a Mittenver locking device according to the invention for a hydraulic camshaft adjuster, wherein the rotor is in the locked center position.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a locking of the rotor from an adjustment position in the “early” direction
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a locking of the rotor from an adjustment position in the “late” direction
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a locking of the rotor from an adjustment position in the “late” direction, the second locking element being applied according to the principle of a mechanical ratchet on the level of the locking link;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the center locking device during normal operation of the hydraulic camshaft adjuster, in which the rotor is freely rotatable relative to the stator.
  • the hydraulic camshaft adjuster 1 shown schematically in FIG. 1, is designed in a known manner as a vane adjuster and comprises a stator 2, which can be driven by a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine, and a rotor 3 which is non-rotatably connectable to a camshaft, also not shown has a rotor hub 4 from which a plurality of vanes 6 extend in the radial direction.
  • the stator 2 and the rotor 3 have a common central axis 38 about which the rotor 3 can be rotated relative to the stator 2.
  • the stator 2 has a plurality of webs 5, which subdivide an annular space between the stator 2 and the rotor 3 into a plurality of pressure spaces 7.
  • the pressure spaces 7 are in each case in two working chambers by the blades 6 of the rotor 3 8, 9 divided with different directions of action.
  • the stator 2 is limited on a first end face by a locking cover 15 and on a first end face opposite the second end face by a sealing cover 18.
  • the rotor 3 has a central opening 21, into which a central valve 22 for controlling the pressure medium supply in the working chambers 8, 9 can be inserted.
  • a plurality of screw openings 20 are formed, via which the sealing cover 18 and the locking cover 15 can be fixed by means of screws.
  • a drive toothing 19 is formed on the stator 2, via which the stator 2 can be connected to the crankshaft of the internal combustion engine by means of a traction means.
  • the rotor 3 has two axial bores, in which a first locking element 12 and a second locking element 13 are arranged axially slidable ver.
  • the locking elements 12, 13 are in a Verriege development backdrop 14 in the locking cover 15 lockable, whereby rotation of the rotor 3 relative to the stator 2 is temporarily prevented.
  • a central locking device 10 of a hydraulic camshaft adjuster 1 is shown in a schematic representation in FIG. 2.
  • the Mittenverriegelungseinrich device 10 includes a locking link 14 in which the two locking elements 12, 13 can snap.
  • the central locking device 10 is shown in a locked operating state, in which a rotation of the ro tor 3 relative to the stator 2 is temporarily and reversibly releasably locked.
  • the locking elements 12, 13 are each pressed by a locking spring 29 into the locking link 14, the locking link 14 being free of pressure and no pressure being exerted on the end faces of the locking elements 12, 13, so that the end faces of the locking elements 12, 13 a reason 17 of the locking link 14 are present.
  • the wings 6 of the rotor 3 divide the pressure chamber 7 into first working chambers 8 and second working chambers 9, each of approximately the same size.
  • a central valve 22 is provided such that a pressure medium 11 is both from the working chambers 8, 9 and from the Verrie gelungskulisse 14 via a return line 33 can flow into a reservoir 31.
  • the central valve 22 via a first supply line 23, which is in the Hereinafter referred to as A-channel 23, connected to the first working chamber 8 of the hydraulic camshaft adjuster 1.
  • the central valve 22 is connected to the second working chamber 9 via a second supply line 24, which is referred to below as B-channel 24.
  • the hydraulic connection between the central valve 22 and the second working chamber 9 can be interrupted by the first locking element 12, so that an outflow of pressure medium 11 from the second working chamber is prevented.
  • the central valve 22 is connected to the locking link 14 via a third supply line 25, which is referred to below as the C channel 25.
  • To adjust the central valve 22 is loaded by a central valve spring 34 and can be adjusted by an actuator not shown Darge against the force of the central valve spring 34.
  • an oil pump 30 is provided, with which the pressure medium 11 can be pressurized and in the working chambers 8, 9 or in the locking link 14 can be promoted ge.
  • a reservoir 26 is provided on the hydraulic camshaft adjuster 1, which is connected via a first supply line 36 to the first working chamber 8 and via a second supply line 37 to the second working chamber 9 of the hydraulic camshaft adjuster 1.
  • a check valve 27, 28 are arranged, which block the outflow of pressure medium 11 from the working chambers 8, 9 in the re servoir 26.
  • the reservoir 31 is also connected to the reservoir 26 via a reservoir line 39.
  • a third check valve 32 is provided between the oil pump 30 and the central valve 22 in order to prevent pressure medium 11 from flowing back in the direction of the oil pump 30.
  • the function of the hydraulic ratchet mechanism depends on the oil supply and the temperature-dependent viscosity of the pressure medium. At cold temperatures, the function of the hydraulic ratchet mechanism can fail due to the high flow resistance. This is particularly important when an internal combustion engine is switched off unscheduled shortly after a cold start, for example by choking, and the hydraulic camshaft adjuster 1 remains unlocked. If the engine starts when the pressure medium 11 is cold and therefore viscous, the hydraulic ratchet mechanism can fail. To cover a fail-safe function of the hydraulic camshaft adjuster 1, an additional mechanical see ratchet inserted. This includes a step 16, in which the second locking element 13 can snap between the end stop positions and the central locking position.
  • the mechanical ratchet and the hydraulic ratchet can and should simultaneously contribute to the adjustment of the rotor 3 in the central locking position.
  • the hydraulic ratchet mechanism acts when the drain is closed via the working chamber 8, 9 which pushes towards the middle position.
  • only the B channel 24 can be closed, the first locking element 12 blocking the drain in the locked position.
  • FIG. 3 the center locking device 10 is shown in an operating state in which the rotor 3 is rotated “early” from an adjustment position into the center locking position.
  • the first locking element 12 rests with its end face against a plateau 35 of the locking link 14, while the second locking element 13 has already been inserted into the non-pressurized locking link 14 and there lies with its end face on the bottom 17 of the locking link.
  • the second locking element 13 limits rotation in the “late” direction beyond the center.
  • the rotor 3 is rotated in the "late" direction in an adjustment position.
  • the first locking element 12 is inserted by the spring force of the locking spring 29 into the unpressurized locking link 14, while the second locking element 13 rests with its end face on the plateau 35 of the locking link 14.
  • the hydraulic connection from the second working chamber 13 to the central valve 22 and further into the reservoir 31 is prevented, so that no further pressure medium 1 1 can flow out of the second working chamber 9.
  • the drain of pressure medium 1 1 from the first working chamber 9 is possible, however, so that the rotor 3 is rotated according to the principle of a hydraulic ratchet in the direction of the central locking position.
  • the rotor 3 compared to the illustration in Fig. 4 is rotated a little in Rich direction center locking position, so that the second locking element 13 has sunk to step 16 on the locking link 14.
  • the second locking element blocks the rotation of the rotor 3 in the “late” direction by the contact of the lateral surface against the locking link 14, while a rotation in the direction of the central locking position is still possible.
  • the second locking element locks when moving from the plateau 35 in the direction of the base 17 in the manner of a mechanical ratchet in the “late” direction and supports a rotation in the direction of the central locking position.
  • the rotor 3 is shown in an unlocked position.
  • the locking elements 12, 13 Due to the hydraulic pressure in the locking link 14, the locking elements 12, 13 are inserted against the spring force of the locking spring 29 into the rotor 3 and thus enable the rotor 3 to be rotated.
  • the hydraulic connection between the central valve 22 and the second working chamber 9 opened again so that the pressure medium 1 1 can flow into this second working chamber 9.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a hydraulic camshaft phaser (1) for adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, comprising a stator (2) which can be rotated synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and comprising a rotor (3) which is rotatably arranged relative to the stator (2) and which can be rotated synchronously with a camshaft. The hydraulic camshaft phaser (1) also has two groups of working chambers (8, 9) that can each be charged with an inflowing or outflowing pressure medium (11) in a pressure medium circuit and that have different operating directions, and has a central locking device (10) for temporarily locking the rotor in a defined position relative to the stator (2), which central locking device comprises a first locking element (12) and a second locking element (13). The invention provides that the first locking element (12) is designed as a hydraulic control element which, in a first operation mode, blocks a hydraulic connection between a second working chamber (9) of the hydraulic camshaft phaser and a reservoir (31) for the pressure medium (11), and, in a second operation mode, releases a hydraulic connection between the second working chamber (9) and the reservoir (31) for the pressure medium (11), the second locking element (13) being used exclusively to mechanically lock the rotor (3) in the locking gate (14) and being designed without any hydraulic control function. The invention further relates to a method for locking such a hydraulic camshaft phaser (1).

Description

Hydraulischer Nockenwellenversteller Hydraulic camshaft adjuster
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller sowie ein Verfahren zur Verriegelung eines Rotors bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a hydraulic camshaft adjuster and a method for locking a rotor in a hydraulic camshaft adjuster according to the preamble of the independent claims.
Hydraulische Nockenwellenversteller werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, um einen Lastzustand des Verbrennungsmotors anzupassen und somit die Effizienz des Verbrennungsmotors zu steigern. Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Nockenwellenversteller bekannt, welche nach dem Flügelzellenprinzip arbeiten. Diese Nockenwellenversteller weisen im Allgemeinen in ihrem Grundaufbau einen von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator und einen drehfest mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Rotor auf. 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 Arbeits kammern unterteilt ist, die jeweils durch einen radial von dem Rotor nach außen ab ragenden Flügel in zwei Druckkammern unterteilt sind. Je nach der Beaufschlagung der Druckkammern mit einem hydraulischen Druckmittel kann die Lage des Rotors gegenüber dem Stator und damit auch die Lage der Nockenwelle gegenüber der Kur belwelle in Richtung„früh“ oder„spät“ verstellt werden. Es sind hydraulische Nocken wellenversteller mit einer Mittenverriegelung bekannt, bei denen der Rotor neben den jeweiligen Endpositionen auch in einer mittleren Position verriegelt werden kann, um insbesondere einen Motorstart zu erleichtern. In Ausnahmefällen, beispielsweise bei einem Abwürgen des Verbrennungsmotors ist es aber möglich, dass die Verriege lungseinrichtung den Rotor nicht bestimmungsgemäß verriegelt, und der Nockenwel lenversteller in der sich anschließenden Startphase mit unverriegeltem Rotor betrie ben werden muss. Da manche Verbrennungsmotoren jedoch ein sehr schlechtes Startverhalten haben, wenn der Rotor nicht in der Mittenposition verriegelt ist, muss der Rotor dann in der Startphase selbstständig in die Mittenverrieglungsposition ver dreht und anschließend verriegelt werden. Aus der DE10 2012 21 1 870 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelungseinrichtung bekannt. Dabei weist die Mittenverriegelungseinrich tung eine erste und eine zweite Verriegelungskulisse auf, wobei die erste Verriege lungskulisse an einem ersten Deckel und die zweite Verriegelungskulisse an einem , dem ersten Deckel gegenüberliegenden zweiten Deckel ausgebildet sind und die Ver riegelungsstifte an gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotors austreten. Hydraulic camshaft adjusters are used in internal combustion engines to adapt a load state of the internal combustion engine and thus to increase the efficiency of the internal combustion engine. Hydraulic camshaft adjusters are known from the prior art, which operate according to the vane cell principle. The basic structure of these camshaft adjusters generally has a stator which can be driven by a crankshaft of an internal combustion engine and a rotor which is connected to the camshaft of the internal combustion engine in a rotationally fixed manner. Between the stator and the rotor, an annular space is provided which is divided into a plurality of working chambers by rotatably connected to the stator, radially inwardly projecting projections, each of which is divided into two pressure chambers by a wing projecting radially outwards from the rotor are. Depending on the application of a hydraulic pressure medium to the pressure chambers, the position of the rotor relative to the stator and thus also the position of the camshaft relative to the crankshaft can be adjusted in the "early" or "late" direction. Hydraulic camshaft adjusters with a central locking are known, in which the rotor can also be locked in a middle position in addition to the respective end positions, in particular to facilitate engine starting. In exceptional cases, for example when the internal combustion engine stalls, it is possible that the locking device does not lock the rotor as intended, and the camshaft adjuster must be operated with the rotor unlocked in the subsequent starting phase. However, since some internal combustion engines have a very poor starting behavior when the rotor is not locked in the central position, the rotor must then be automatically turned to the central locking position in the starting phase and then locked. A hydraulic camshaft adjuster with a central locking device is known from DE10 2012 21 1 870 A1. The Mittenverriegelungseinrich device has a first and a second locking link, the first locking linkage being formed on a first cover and the second locking link on a second cover opposite the first cover and the locking pins emerging on opposite end faces of the rotor.
Aus der DE 10 2014 212 617 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einer Mittenverriegelungsfunktion bekannt, wobei der Rotor nach dem Prinzip einer hydrau lischen Ratsche aus einer beliebigen Position in die Mittenverriegelungsposition ge dreht werden kann, wobei eine Drehbewegung entgegen dieser Drehung gesperrt ist. Die hydraulische Ratsche verwendet dazu Wechselmomente des Nockenwellenan triebs, um den Rotor je nach Ausgangsposition von einer Verstellposition„früh“ oder einer Verstellposition„spät“ in die Mittenposition zu ziehen. Dazu muss jeweils eine Gruppe von Arbeitskammern geschlossen werden, um ein Drehen entgegen der be absichtigten Drehrichtung zu unterbinden und die entsprechenden Momente der No ckenwelle abzustützen. Dabei können die Verriegelungsstifte sowohl auf unterschied lichen Stirnseiten des Rotors angeordnet sein als auch auf der gleichen Seite. From DE 10 2014 212 617 A1 a hydraulic camshaft adjuster with a central locking function is known, wherein the rotor can be rotated according to the principle of a hydraulic ratchet from any position into the central locking position, with a rotational movement being blocked against this rotation. The hydraulic ratchet uses alternating torques from the camshaft drive to pull the rotor from an “early” or an “late” to the central position, depending on the starting position. For this purpose, a group of working chambers must be closed in order to prevent rotation against the intended direction of rotation and to support the corresponding moments of the camshaft. The locking pins can be arranged both on different end faces of the rotor and on the same side.
Aus der DE 10 2007 004 196 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem zweiteiligen Verriegelungsdeckel bekannt. Um das Spiel der Verriegelungsstifte in ih ren Ausnehmungen genau einstellen zu können ist vorgesehen, dass der Verriege lungsdeckel aus zwei Deckeln besteht, wobei jeder der Deckel je eine Ausnehmung zum Eingriff einen Verriegelungsstift aufweist. A hydraulic camshaft adjuster with a two-part locking cover is known from DE 10 2007 004 196. In order to be able to precisely adjust the play of the locking pins in their recesses, it is provided that the locking cover consists of two covers, each of the covers having a recess for engaging a locking pin.
Ferner ist aus dem Stand der Technik ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Druckmittelreservoir und einer sogenannten„Smart-Phasing-Funktion“ bekannt, bei welchem die Arbeitskammern im Falle einer Unterversorgung mit Druckmittel durch die Druckmittelpumpe aus einem Reservoir zusätzliches Druckmittel ansaugen können, um ein Ansaugen von Luft und eine damit verbundene Funktionsstörung des hydraulischen Nockenwellenverstellers zu vermeiden. Nachteilig ist dabei, dass die Funktion einer hydraulischen Ratsche stark von der Druckmittelversorgung und der Viskosität des Druckmittels abhängig ist. Bei kalten Temperaturen kann die Funktion aufgrund der dann hohen Strömungswiderstände eingeschränkt sein oder ausfallen. Dies spielt bei einem regulären Motorstopp keine Rolle, da das Druckmittel durch den Motorbetrieb aufgewärmt ist und eine niedrige Viskosität aufweist. Wird der Motor z.B. durch Abwürgen unverriegelt abgestellt, muss der hydraulische Nockenwellenversteller den Verbrennungsmotor als Fail-Safe- Funktion beim Motorstart verriegeln. Erfolgt der Motorstart nach längerer Abkühlung bei niedriger Umgebungstemperatur, kann die hydraulische Ratsche ausfallen und die Verriegelung in der Mittenverriegelungsposition findet nicht statt. Furthermore, a hydraulic camshaft adjuster with a pressure medium reservoir and a so-called “smart phasing function” is known from the prior art, in which the working chambers can draw in additional pressure medium from a reservoir in the event of an undersupply of pressure medium by the pressure medium pump in order to suck in Avoid air and a related malfunction of the hydraulic camshaft adjuster. The disadvantage here is that the function of a hydraulic ratchet is heavily dependent on the pressure medium supply and the viscosity of the pressure medium. At cold temperatures, the function may be restricted or fail due to the high flow resistance. This is irrelevant for a regular engine stop, since the pressure medium is warmed up by the engine operation and has a low viscosity. If the engine is shut off, for example by stalling, the hydraulic camshaft adjuster must lock the combustion engine as a fail-safe function when the engine starts. If the engine starts after a long period of cooling at a low ambient temperature, the hydraulic ratchet can fail and the lock in the center locking position does not take place.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen Nockenwellenversteller derart wei terzubilden, dass unabhängig von den äußeren Bedingungen eine betriebssichere Verriegelung des Rotors in der Mittenverriegelungsposition erfolgt. The object of the invention is to further develop a hydraulic camshaft adjuster in such a way that an operationally reliable locking of the rotor takes place in the central locking position, regardless of the external conditions.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors mit einem Stator, welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist, sowie mit einem verdrehbar zum Stator angeordneten Rotor, welcher syn chron mit einer Nockenwelle drehbar ist, gelöst. Der hydraulische Nockenwellenver steller weist ferner zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammer mit unterschied licher Wirkrichtung sowie eine Mittenverriegelungseinrichtung zur temporären Verrie gelung des Rotors in einer definierten Position relativ zum Stator auf, wobei die Mit tenverriegelungseinrichtung ein erstes Verriegelungselement und ein zweites Verrie gelungselement umfasst. Es ist vorgesehen, dass das erste Verriegelungselement als ein hydraulisches Steuerelement ausgebildet ist, welches in einem ersten Betriebszu stand eine hydraulische Verbindung zwischen einer zweiten Arbeitskammer des hyd raulischen Nockenwellenverstellers und einem Vorratsbehälter für das Druckmittel sperrt und in einem zweiten Betriebszustand eine hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer und dem Vorratsbehälter für das Druckmittel freigibt, wo- bei das zweite Verriegelungselement ausschließlich zur mechanischen Verriegelung des Rotors in der Verriegelungskulisse dient und frei von einer hydraulischen Steuer funktion ausgeführt ist. Dadurch kann der Rotor des hydraulischen Nockenwellenver- steller im Wesentlichen unabhängig von der Viskosität des Druckmittels in die Mitten- verrieglungsposition gedreht werden und erleichtert somit das Verriegeln in der Mit- tenverrieglungsposition. Dabei können die mechanische Ratsche und die hydraulische Ratsche gleichzeitig zur Verstellung des Rotors in die Mittenverriegelungsposition bei tragen. Die hydraulische Ratsche wirkt dann, wenn der Abfluss der auf die Mittenver riegelungsposition hin schiebenden Arbeitskammer verschlossen ist. Der erste Verrie gelungsstift verschließt diesen Abfluss in eingeriegelter Position. Dabei kann die erste Druckkammer in jedem Betriebszustand Druckmittel abgeben und hat keine Sperr funktion mehr. Der Verriegelungsstift der zweiten Druckkammer hat eine hydraulische Steuerfunktion und kann damit die Funktion einer hydraulischen Ratsche unterstützen. Bei einer kritischen Verriegelung aus einer Verstellposition von„spät“ in Richtung Mit te wird die Verriegelung durch eine mechanische und ein hydraulische Ratschenfunk tion unterstützt. Bei einer Verstellung von„früh“ in Richtung Mitte erfolgt keine hydrau lische Unterstützung, jedoch wird der Rotor hier von der Nockenwellenreibung in Rich tung der Mittenposition gezogen. Durch den Entfall einer hydraulischen Steuerfunktion in dem zweiten Verriegelungsstift können auch zusätzliche Bohrungen im Rotor entfal len, wodurch sich die Komplexität des Rotors reduziert. Dadurch können die Ferti gungskosten für den Rotor und somit für den hydraulischen Nockenwellenversteller reduziert werden. According to the invention, the object is achieved by a hydraulic camshaft adjuster for adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a stator, which can be rotated synchronously with a crankshaft of the internal combustion engine, and with a rotor which can be rotated relative to the stator and which can be rotated synchronously with a camshaft. The hydraulic camshaft adjuster also has two groups, each of which can be acted upon with a pressure medium flowing in or out in a pressure medium circuit, with a working chamber having a different effective direction, and a central locking device for temporary locking of the rotor in a defined position relative to the stator, the central locking device being a first Locking element and a second Verrie gelungselement comprises. It is provided that the first locking element is designed as a hydraulic control element, which in a first operating state blocked a hydraulic connection between a second working chamber of the hydraulic camshaft adjuster and a reservoir for the pressure medium and in a second operating state, a hydraulic connection between the second Releases the working chamber and the reservoir for the pressure medium, where the second locking element is used exclusively for the mechanical locking of the rotor in the locking link and is free of a hydraulic control function. As a result, the rotor of the hydraulic camshaft adjuster can be rotated into the central locking position essentially independently of the viscosity of the pressure medium and thus facilitates locking in the central locking position. The mechanical ratchet and the hydraulic ratchet can simultaneously contribute to the adjustment of the rotor to the central locking position. The hydraulic ratchet works when the drain of the working chamber pushing towards the central locking position is closed. The first locking pin closes this drain in the locked position. The first pressure chamber can release pressure medium in any operating state and no longer has a locking function. The locking pin of the second pressure chamber has a hydraulic control function and can thus support the function of a hydraulic ratchet. In the event of a critical locking from an adjustment position from "late" towards the middle, the locking is supported by a mechanical and a hydraulic ratchet function. When moving from "early" towards the center, there is no hydraulic support, but here the rotor is pulled by the camshaft friction in the direction of the center position. By eliminating a hydraulic control function in the second locking pin, additional bores in the rotor can also be omitted, which reduces the complexity of the rotor. As a result, the manufacturing costs for the rotor and thus for the hydraulic camshaft adjuster can be reduced.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich. The features listed in the dependent claims allow advantageous improvements and developments of the hydraulic camshaft adjuster specified in the independent claim.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Verriegelungselement und das zweite Verriegelungselement in einer gemeinsamen Verriegelungsnut eingerastet sind, wenn der Rotor in der Mittenposition verriegelt ist. Dadurch kann der Platzbedarf für den Verriegelungsmechanismus reduziert werden. Dabei können die beiden Verriegelungselemente in der Rotornabe des Rotors ange- ordnet werden, wobei diese durch den Entfall der Versorgungsbohrung für das zweite Verriegelungselement dichter zusammenrücken können. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the first locking element and the second locking element are locked in a common locking groove when the rotor is locked in the central position. This can reduce the space required for the locking mechanism. The two locking elements can be attached to the rotor hub of the rotor. be arranged, which can move closer together due to the omission of the supply hole for the second locking element.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist vorgesehen, dass an dem ersten Verriegelungselement eine Nut ausgebildet ist, wel che die hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer und dem Vor ratsbehälter öffnet. Durch eine vorzugsweise umlaufende Nut kann der Durchmesser des Verriegelungselements, insbesondere eines zylindrischen Verriegelungsstiftes, reduziert werden, sodass der Querschnitt des Verriegelungselements im Bereich der Nut die hydraulische Verbindung nicht mehr vollständig versperrt und somit einen Durchfluss von Druckmittel ermöglicht. Dabei erlaubt die Nut eine beliebige Verdre hung des Verriegelungselements durch die Verriegelungsfeder, sodass eine zusätzli che Führung für das Verriegelungselement nicht notwendig ist. Alternativ zu einer Nut kann das Verriegelungselement auch eine Durchgangsbohrung aufweisen, um eine hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer und dem Zentralventil herzustellen. Dies bedingt allerdings, dass eine Verdrehung des Verriegelungsele ments betriebssicher verhindert wird, was beispielsweise durch Führungsflächen an dem Verriegelungselement und der entsprechenden Aufnahmebohrung für das Ver riegelungselement geschehen kann. In an advantageous embodiment of the hydraulic camshaft adjuster, it is provided that a groove is formed on the first locking element, which opens the hydraulic connection between the second working chamber and the storage container. The diameter of the locking element, in particular a cylindrical locking pin, can be reduced by a preferably circumferential groove, so that the cross section of the locking element in the region of the groove no longer completely blocks the hydraulic connection and thus allows pressure medium to flow through. The groove allows any rotation of the locking element by the locking spring, so that additional guidance for the locking element is not necessary. As an alternative to a groove, the locking element can also have a through hole in order to establish a hydraulic connection between the second working chamber and the central valve. However, this means that rotation of the locking element is prevented in an operationally reliable manner, which can be done, for example, by guide surfaces on the locking element and the corresponding receiving bore for the locking element.
In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Verrie gelungselement und das zweite Verriegelungselement in dem Rotor des hydrauli schen Nockenwellenverstellers angeordnet sind. Dadurch können die Versorgungska näle im Rotor vergleichsweise kurz ausgeführt werden, wodurch der Bearbeitungs aufwand für den Rotor reduziert werden kann, was die Fertigungskosten verringert. Zudem können dadurch Versorgungskanäle in den Flügeln des Rotors entfallen. Dadurch können die Flügel schmaler und mit weniger Materialeinsatz ausgeführt wer den, was die Kosten des Rotors zusätzlich senkt. In a further improvement of the invention it is provided that the first locking element and the second locking element are arranged in the rotor of the hydraulic camshaft adjuster. As a result, the supply channels in the rotor can be made comparatively short, as a result of which the machining expenditure for the rotor can be reduced, which reduces the production costs. In addition, supply channels in the blades of the rotor can be omitted. This allows the blades to be made narrower and with less material, which further reduces the cost of the rotor.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Arbeitskammer in allen Betriebszuständen hydraulisch mit einem Zentralventil des hydraulischen Nockenwellenverstellers verbunden ist. Dadurch kann das zweite Ver- riegelungselement als einfacher Zylinderstift ausgeführt werden und ist somit beson ders einfach und kostengünstig herstellbar. Zudem kann das Druckmittel aus der ers ten Arbeitskammer stets in Richtung des Zentralventils und von dort in den Vorratsbe hälter abfließen, wodurch eine hydraulische Sperrfunktion dieser Kammer aufgehoben wird. Dadurch vereinfacht sich der Druckmittelkreislauf, wodurch auch das Zentralven til vergleichsweise einfach und kostengünstig ausgeführt werden kann. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the first working chamber is hydraulically connected to a central valve of the hydraulic camshaft adjuster in all operating states. This allows the second locking element can be designed as a simple cylindrical pin and is therefore particularly easy and inexpensive to manufacture. In addition, the pressure medium can always flow out of the first working chamber in the direction of the central valve and from there into the Vorratsbe container, whereby a hydraulic locking function of this chamber is canceled. This simplifies the pressure medium circuit, whereby the Zentralven valve can be carried out comparatively easily and inexpensively.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Verriegelungskulisse asymmetrisch ausgeführt ist, wobei die Verriegelungskulisse ausschließlich auf ihrer dem zweiten Verriegelungselement zugewandten Seite eine Stufe aufweist. Durch ei ne Stufe kann das zweite Verriegelungselement nach dem Prinzip einer mechani schen Ratsche in Richtung des Bodens der Verriegelungskulisse wandern und dort den Rotor in seiner Mittenposition verriegeln. Dabei kann auf der anderen Seite der Verriegelungskulisse auf eine solche Stufe verzichtet werden, wodurch sich die Breite der Verrieglungskulisse reduziert. In an advantageous further development it is provided that the locking link is designed asymmetrically, the locking link only having a step on its side facing the second locking element. By ei ne stage, the second locking element can move according to the principle of a mechanical ratchet in the direction of the bottom of the locking link and lock the rotor there in its central position. Such a step can be dispensed with on the other side of the locking link, as a result of which the width of the locking link is reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Reser voir vorgesehen ist, welches über eine erste Verbindungsleitung mit der ersten Ar beitskammer und über eine zweite Verbindungsleitung mit der zweiten Arbeitskammer verbunden ist. Durch ein Reservoir kann eine Unterversorgung einer der Druckkam mern mit Druckmittel vermieden werden und somit vermieden werden, dass ein Un terdrück in einer der Druckkammern entsteht und somit Luft angesaugt wird. In a preferred embodiment of the invention it is provided that a reservoir is provided which is connected to the first working chamber via a first connecting line and to the second working chamber via a second connecting line. An undersupply of one of the pressure chambers with pressure medium can be avoided by a reservoir and thus it can be avoided that an unpressurization occurs in one of the pressure chambers and thus air is sucked in.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn in den Verbindungsleitungen jeweils ein Rück schlagventil angeordnet ist. Durch ein Rückschlagventil in der Versorgungsleitung kann auf einfache und kostengünstige Art ein Rückströmen des Druckmittels aus den Arbeitskammern in das Reservoir verhindert werden. Somit kann der Druckaufbau in den Arbeitskammern sichergestellt werden. It is particularly preferred if a check valve is arranged in each case in the connecting lines. A check valve in the supply line can be used to prevent the pressure medium from flowing back from the working chambers into the reservoir in a simple and cost-effective manner. The pressure build-up in the working chambers can thus be ensured.
In einer weiteren Verbesserung des hydraulischen Nockenwellenversteller ist vorge sehen, dass die Verriegelungskulisse in einem Verriegelungsdeckel ausgebildet ist, welcher den Stator und/oder den Rotor in axialer Richtung begrenzt. Die Verriege lungskulisse kann vergleichsweise einfach und kostengünstig in einen Verriegelungs deckel eingebracht werden. Eine Verriegelungskulisse in dem Stator wäre prinzipiell auch denkbar, erhöht aber den Fertigungsaufwand und somit die Kosten für den No- ckenwellenversteller. In a further improvement of the hydraulic camshaft adjuster, it is provided that the locking link is formed in a locking cover, which limits the stator and / or the rotor in the axial direction. The Verriege development backdrop can be introduced into a locking cover comparatively easily and inexpensively. In principle, a locking link in the stator would also be conceivable, but increases the manufacturing outlay and thus the costs for the camshaft adjuster.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verriegelung eines solchen hydraulischen Nockenwellenverstellers vorgeschlagen, wobei der erste Verriegelungsstift nach dem Wirkprinzip einer hydraulischen Ratsche und der zweite Verriegelungsstift nach dem Wirkprinzip einer mechanischen Ratsche eine Drehung des Rotors relativ zum Stator in Richtung der Mittenverriegelungsposition unterstützt und eine Drehung entgegen dieser Richtung hemmt oder sperrt. Dadurch kann der Rotor des hydraulischen No ckenwellenverstellers im Wesentlichen unabhängig von der Viskosität des Druckmit tels in die Mittenverrieglungsposition gedreht werden und erleichtert somit das Verrie geln in der Mittenverrieglungsposition. Dabei können die mechanische Ratsche und die hydraulische Ratsche gleichzeitig zur Verstellung des Rotors in die Mittenverriege lungsposition beitragen. Die hydraulische Ratsche wirkt dann, wenn der Abfluss der auf die Mittenverriegelungsposition hin schiebenden Arbeitskammer verschlossen ist. Der erste Verriegelungsstift verschließt diesen Abfluss in eingeriegelter Position. According to the invention, a method for locking such a hydraulic camshaft adjuster is proposed, wherein the first locking pin based on the principle of action of a hydraulic ratchet and the second locking pin based on the principle of action of a mechanical ratchet supports rotation of the rotor relative to the stator in the direction of the central locking position and rotation against this direction inhibits or blocks. As a result, the rotor of the hydraulic camshaft adjuster can be rotated into the central locking position substantially independently of the viscosity of the pressure medium and thus makes it easier to lock in the central locking position. The mechanical ratchet and the hydraulic ratchet can simultaneously contribute to the adjustment of the rotor in the central locking position. The hydraulic ratchet works when the drain of the working chamber sliding towards the central locking position is closed. The first locking pin closes this drain in the locked position.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinier bar. The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combined with one another.
Die Erfindung wird nachfolgend an von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit glei cher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen: The invention is explained in more detail below by a preferred exemplary embodiment and the associated drawings. The same components or components with the same function are identified by the same reference numbers. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Nockenwellenver stellers in einer Schnittdarstellung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Mittenver riegelungseinrichtung für einen hydraulischen Nockenwellenversteller, wobei sich der Rotor in der verriegelten Mittenposition befindet; Figure 1 is a schematic representation of a hydraulic Nockenwellenver adjuster in a sectional view. Figure 2 is a schematic representation of a Mittenver locking device according to the invention for a hydraulic camshaft adjuster, wherein the rotor is in the locked center position.
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Verriegelung des Rotors aus ei ner Verstellposition in Richtung„früh“; 3 shows a schematic illustration of a locking of the rotor from an adjustment position in the “early” direction;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Verriegelung des Rotors aus ei ner Verstellposition in Richtung„spät“; 4 shows a schematic illustration of a locking of the rotor from an adjustment position in the “late” direction;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Verriegelung des Rotors aus ei ner Verstellposition in Richtung„spät“, wobei das zweite Verriege lungselement nach dem Prinzip einer mechanischen Ratsche auf der Stufe der Verriegelungskulisse anliegt; und 5 shows a schematic illustration of a locking of the rotor from an adjustment position in the “late” direction, the second locking element being applied according to the principle of a mechanical ratchet on the level of the locking link; and
Fig.6 eine schematische Darstellung der Mittenverriegelungseinrichtung bei einem Normalbetrieb des hydraulischen Nockenwellenverstellers, bei dem der Rotor frei drehbar gegenüber dem Stator ist. 6 shows a schematic representation of the center locking device during normal operation of the hydraulic camshaft adjuster, in which the rotor is freely rotatable relative to the stator.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen No- ckenwellenverstellers 1 zum Verstellen der Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmo tors dargestellt. Der in Fig. 1 schematisch dargestellte hydraulische Nockenwellenver- steller 1 ist in bekannter Weise als Flügelzellenversteller ausgebildet und umfasst ei nen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors antreibbaren Stator 2 und eine drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle ver bindbaren Rotor 3. Der Rotor 3 weist eine Rotornabe 4 auf, aus der sich in radialer Richtung mehrere Flügel 6 erstrecken. Dabei weisen der Stator 2 und der Rotor 3 eine gemeinsame Mittelachse 38 auf, um welche der Rotor 3 relativ zum Stator 2 verdreh bar ist. Der Stator 2 weist eine Mehrzahl von Stegen 5 auf, welche einen Ringraum zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 in mehrere Druckräume 7 unterteilen. Die Druckräume 7 werden durch die Flügel 6 des Rotors 3 jeweils in zwei Arbeitskammern 8, 9 mit unterschiedlicher Wirkrichtung unterteilt. Der Stator 2 ist an einer ersten Stirn seite durch einen Verriegelungsdeckel 15 und an einer der ersten Stirnseite gegen überliegenden zweiten Stirnseite durch einen Dichtdeckel 18 begrenzt. Der Rotor 3 weist eine Zentralöffnung 21 auf, in welche ein Zentralventil 22 zur Steuerung der Druckmittelversorgung in den Arbeitskammern 8, 9 eingesetzt werden kann. An dem Stator 2 sind mehrere Verschraubungsöffnungen 20 ausgebildet, über welche der Dichtdeckel 18 und der Verriegelungsdeckel 15 mittels Schrauben fixiert werden kön nen. Ferner ist an dem Stator 2 eine Antriebsverzahnung 19 ausgebildet, über welche der Stator 2 mittels eines Zugmittels mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden werden kann. Der Rotor 3 weist zwei axiale Bohrungen auf, in welchen ein erstes Verriegelungselement 12 und ein zweites Verriegelungselement 13 axial ver schiebbar angeordnet sind. Die Verriegelungselemente 12, 13 sind in einer Verriege lungskulisse 14 im Verriegelungsdeckel 15 verriegelbar, wodurch eine Verdrehung des Rotors 3 relativ zum Stator 2 temporär unterbunden wird. 1 shows an exemplary embodiment of a hydraulic camshaft adjuster 1 according to the invention for adjusting the valve timing of an internal combustion engine. The hydraulic camshaft adjuster 1, shown schematically in FIG. 1, is designed in a known manner as a vane adjuster and comprises a stator 2, which can be driven by a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine, and a rotor 3 which is non-rotatably connectable to a camshaft, also not shown has a rotor hub 4 from which a plurality of vanes 6 extend in the radial direction. The stator 2 and the rotor 3 have a common central axis 38 about which the rotor 3 can be rotated relative to the stator 2. The stator 2 has a plurality of webs 5, which subdivide an annular space between the stator 2 and the rotor 3 into a plurality of pressure spaces 7. The pressure spaces 7 are in each case in two working chambers by the blades 6 of the rotor 3 8, 9 divided with different directions of action. The stator 2 is limited on a first end face by a locking cover 15 and on a first end face opposite the second end face by a sealing cover 18. The rotor 3 has a central opening 21, into which a central valve 22 for controlling the pressure medium supply in the working chambers 8, 9 can be inserted. On the stator 2, a plurality of screw openings 20 are formed, via which the sealing cover 18 and the locking cover 15 can be fixed by means of screws. Furthermore, a drive toothing 19 is formed on the stator 2, via which the stator 2 can be connected to the crankshaft of the internal combustion engine by means of a traction means. The rotor 3 has two axial bores, in which a first locking element 12 and a second locking element 13 are arranged axially slidable ver. The locking elements 12, 13 are in a Verriege development backdrop 14 in the locking cover 15 lockable, whereby rotation of the rotor 3 relative to the stator 2 is temporarily prevented.
In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung eine Mittenverriegelungseinrichtung 10 eines hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Die Mittenverriegelungseinrich tung 10 umfasst eine Verriegelungskulisse 14, in welcher die beiden Verriegelungs elemente 12, 13 einrasten können. In Fig. 2 ist die Mittenverriegelungseinrichtung 10 in einem verriegelten Betriebszustand dargestellt, bei welchem eine Drehung des Ro tor 3 relativ zum Stator 2 temporär und reversibel lösbar gesperrt ist. Dabei werden die Verriegelungselemente 12, 13 jeweils durch eine Verriegelungsfeder 29 in die Ver riegelungskulisse 14 gedrückt, wobei die Verriegelungskulisse 14 druckfrei ist und kein Druck auf die Stirnflächen der Verriegelungselemente 12, 13 ausgeübt wird, so- dass die Stirnflächen der Verriegelungselemente 12, 13 an einem Grund 17 der Ver riegelungskulisse 14 anliegen. Die Mantelflächen der Verriegelungselemente 12, 13 liegen an einer Stufe 16 bzw. einer Wand des Verriegelungsdeckels 15 an. In der Mit tenposition, welche auch als Mittenverriegelungsposition bezeichnet wird, teilen die Flügel 6 des Rotors 3 die Druckkammer 7 in jeweils etwa gleich große erste Arbeits kammern 8 und zweite Arbeitskammern 9. Dabei ist ein Zentralventil 22 derart gestellt, dass ein Druckmittel 11 sowohl aus den Arbeitskammern 8, 9 als auch aus der Verrie gelungskulisse 14 über eine Rücklaufleitung 33 in einen Vorratsbehälter 31 abfließen kann. Dazu ist das Zentralventil 22 über eine erste Versorgungsleitung 23, welche im Folgenden als A-Kanal 23 bezeichnet wird, mit der ersten Arbeitskammer 8 des hyd raulischen Nockenwellenverstellers 1 verbunden. Ferner ist das Zentralventil 22 über eine zweite Versorgungsleitung 24, welche im Folgenden als B-Kanal 24 bezeichnet wird, mit der zweiten Arbeitskammer 9 verbunden. Dabei kann die hydraulische Ver bindung zwischen dem Zentralventil 22 und der zweiten Arbeitskammer 9 durch das erste Verriegelungselement 12 unterbrochen werden, sodass ein Abströmen von Druckmittel 11 aus der zweiten Arbeitskammer verhindert wird. Das Zentralventil 22 ist über eine dritte Versorgungsleitung 25, welche im Folgenden als C-Kanal 25 bezeich net wird, mit der Verriegelungskulisse 14 verbunden. Zum Verstellen ist das Zentral ventil 22 durch eine Zentralventilfeder 34 belastet und kann durch einen nicht darge stellten Aktuator gegen die Kraft der Zentralventilfeder 34 verstellt werden. Ferner ist eine Ölpumpe 30 vorgesehen, mit welcher das Druckmittel 11 mit Druck beaufschlagt werden kann und in die Arbeitskammern 8, 9 oder in die Verriegelungskulisse 14 ge fördert werden kann. Ferner ist an dem hydraulischen Nockenwellenversteller 1 ein Reservoir 26 vorgesehen, welches über eine erste Versorgungsleitung 36 mit der ers ten Arbeitskammer 8 und über eine zweite Versorgungsleitung 37 mit der zweiten Ar beitskammer 9 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 verbunden ist. In den Versorgungsleitungen 36, 37 sind jeweils ein Rückschlagventil 27, 28 angeordnet, welches ein Ausströmen von Druckmittel 11 aus den Arbeitskammern 8, 9 in das Re servoir 26 sperren. Der Vorratsbehälter 31 ist ferner über eine Reservoirleitung 39 mit dem Reservoir 26 verbunden. Zwischen der Ölpumpe 30 und dem Zentralventil 22 ist ein drittes Rückschlagventil 32 vorgesehen, um ein Rückströmen von Druckmittel 11 in Richtung der Ölpumpe 30 zu unterbinden. A central locking device 10 of a hydraulic camshaft adjuster 1 is shown in a schematic representation in FIG. 2. The Mittenverriegelungseinrich device 10 includes a locking link 14 in which the two locking elements 12, 13 can snap. In Fig. 2, the central locking device 10 is shown in a locked operating state, in which a rotation of the ro tor 3 relative to the stator 2 is temporarily and reversibly releasably locked. The locking elements 12, 13 are each pressed by a locking spring 29 into the locking link 14, the locking link 14 being free of pressure and no pressure being exerted on the end faces of the locking elements 12, 13, so that the end faces of the locking elements 12, 13 a reason 17 of the locking link 14 are present. The lateral surfaces of the locking elements 12, 13 rest against a step 16 or a wall of the locking cover 15. In the middle position, which is also referred to as the central locking position, the wings 6 of the rotor 3 divide the pressure chamber 7 into first working chambers 8 and second working chambers 9, each of approximately the same size. A central valve 22 is provided such that a pressure medium 11 is both from the working chambers 8, 9 and from the Verrie gelungskulisse 14 via a return line 33 can flow into a reservoir 31. For this purpose, the central valve 22 via a first supply line 23, which is in the Hereinafter referred to as A-channel 23, connected to the first working chamber 8 of the hydraulic camshaft adjuster 1. Furthermore, the central valve 22 is connected to the second working chamber 9 via a second supply line 24, which is referred to below as B-channel 24. The hydraulic connection between the central valve 22 and the second working chamber 9 can be interrupted by the first locking element 12, so that an outflow of pressure medium 11 from the second working chamber is prevented. The central valve 22 is connected to the locking link 14 via a third supply line 25, which is referred to below as the C channel 25. To adjust the central valve 22 is loaded by a central valve spring 34 and can be adjusted by an actuator not shown Darge against the force of the central valve spring 34. Furthermore, an oil pump 30 is provided, with which the pressure medium 11 can be pressurized and in the working chambers 8, 9 or in the locking link 14 can be promoted ge. Furthermore, a reservoir 26 is provided on the hydraulic camshaft adjuster 1, which is connected via a first supply line 36 to the first working chamber 8 and via a second supply line 37 to the second working chamber 9 of the hydraulic camshaft adjuster 1. In the supply lines 36, 37 a check valve 27, 28 are arranged, which block the outflow of pressure medium 11 from the working chambers 8, 9 in the re servoir 26. The reservoir 31 is also connected to the reservoir 26 via a reservoir line 39. A third check valve 32 is provided between the oil pump 30 and the central valve 22 in order to prevent pressure medium 11 from flowing back in the direction of the oil pump 30.
Die Funktion des hydraulischen Ratschenmechanismus hängt von der Ölversorgung und der temperaturabhängigen Viskosität des Druckmittels ab. Bei kalten Temperatu ren kann die Funktion des hydraulischen Ratschenmechanismus aufgrund der dann hohen Strömungswiderstände ausfallen. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn ein Verbrennungsmotor kurz nach einem Kaltstart unplanmäßig, z.B. durch Ab würgen, abgestellt wird und der hydraulische Nockenwellenversteller 1 unverriegelt bleibt. Erfolgt der Motorstart bei kaltem und somit zähflüssigem Druckmittel 11 kann der hydraulische Ratschenmechanismus ausfallen. Zur Abdeckung einer Fail-Safe- Funktion des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 wird eine zusätzliche mechani- sehe Ratsche eingesetzt. Diese umfasst eine Stufe 16, in welcher das zweite Verrie gelungselement 13 zwischen den Endanschlagspositionen und der Mittenverriege lungsposition einrasten kann. The function of the hydraulic ratchet mechanism depends on the oil supply and the temperature-dependent viscosity of the pressure medium. At cold temperatures, the function of the hydraulic ratchet mechanism can fail due to the high flow resistance. This is particularly important when an internal combustion engine is switched off unscheduled shortly after a cold start, for example by choking, and the hydraulic camshaft adjuster 1 remains unlocked. If the engine starts when the pressure medium 11 is cold and therefore viscous, the hydraulic ratchet mechanism can fail. To cover a fail-safe function of the hydraulic camshaft adjuster 1, an additional mechanical see ratchet inserted. This includes a step 16, in which the second locking element 13 can snap between the end stop positions and the central locking position.
Die mechanische Ratsche und die hydraulische Ratsche können und sollen gleichzei tig zur Verstellung des Rotors 3 in die Mittenverriegelungsposition beitragen. Der hyd raulische Ratschenmechanismus wirkt dann, wenn der Abfluss über den der auf die Mittenposition hin schiebenden Arbeitskammer 8, 9 verschlossen ist. Bei dem erfin dungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 kann ausschließlich der B- Kanal 24 verschlossen werden, wobei das erste Verriegelungselement 12 den Abfluss in eingeriegelter Position sperrt. The mechanical ratchet and the hydraulic ratchet can and should simultaneously contribute to the adjustment of the rotor 3 in the central locking position. The hydraulic ratchet mechanism acts when the drain is closed via the working chamber 8, 9 which pushes towards the middle position. In the inventive hydraulic camshaft adjuster 1, only the B channel 24 can be closed, the first locking element 12 blocking the drain in the locked position.
In Fig. 3 ist die Mittenverriegelungseinrichtung 10 in einem Betriebszustand darge stellt, in welchem der Rotor 3 aus einer Verstellposition„früh“ in die Mittenverriege- lungsposition gedreht wird. Dabei liegt das erste Verriegelungselement 12 mit seiner Stirnfläche an einem Plateau 35 der Verriegelungskulisse 14 an, während das zweite Verriegelungselement 13 bereits in die drucklose Verriegelungskulisse 14 eingescho ben wurde und dort mit seiner Stirnseite am Boden 17 der Verriegelungskulisse an liegt. Durch das zweite Verriegelungselement 13 ist eine Verdrehung in Richtung „spät“ über die Mitte hinaus begrenzt. Durch die Nockenwellenreibung wird der Rotor 3 und somit das erste Verriegelungselement 12 mitgeschleppt, bis das erste Verriege lungselement 12 ebenfalls in der Verriegelungskulisse 14 einrastet und dort am Boden 17 anliegt. In FIG. 3 the center locking device 10 is shown in an operating state in which the rotor 3 is rotated “early” from an adjustment position into the center locking position. The first locking element 12 rests with its end face against a plateau 35 of the locking link 14, while the second locking element 13 has already been inserted into the non-pressurized locking link 14 and there lies with its end face on the bottom 17 of the locking link. The second locking element 13 limits rotation in the “late” direction beyond the center. By the camshaft friction, the rotor 3 and thus the first locking element 12 is dragged until the first locking element 12 also engages in the locking link 14 and rests there on the floor 17.
In Fig. 4 ist der Rotor 3 in einer Verstellposition in Richtung„spät“ verdreht. Dabei ist das erste Verriegelungselement 12 durch die Federkraft der Verriegelungsfeder 29 in die drucklose Verriegelungskulisse 14 eingeschoben, während das zweite Verriege lungselement 13 mit seiner Stirnfläche an dem Plateau 35 der Verriegelungskulisse 14 anliegt. Durch das Einschieben des ersten Verrieglungselements 12 in die Verriege lungskulisse 14 ist die hydraulische Verbindung von der zweiten Arbeitskammer 13 zum Zentralventil 22 und weiter in den Vorratsbehälter 31 unterbunden, sodass kein weiteres Druckmittel 1 1 aus der zweiten Arbeitskammer 9 abfließen kann. Der Abfluss von Druckmittel 1 1 aus der ersten Arbeitskammer 9 ist jedoch möglich, sodass der Rotor 3 nach dem Prinzip einer hydraulischen Ratsche in Richtung der Mittenverriege lungsposition gedreht wird. 4, the rotor 3 is rotated in the "late" direction in an adjustment position. The first locking element 12 is inserted by the spring force of the locking spring 29 into the unpressurized locking link 14, while the second locking element 13 rests with its end face on the plateau 35 of the locking link 14. By inserting the first locking element 12 into the locking link 14, the hydraulic connection from the second working chamber 13 to the central valve 22 and further into the reservoir 31 is prevented, so that no further pressure medium 1 1 can flow out of the second working chamber 9. The drain of pressure medium 1 1 from the first working chamber 9 is possible, however, so that the rotor 3 is rotated according to the principle of a hydraulic ratchet in the direction of the central locking position.
In Fig. 5 ist der Rotor 3 im Vergleich zur Darstellung in Fig. 4 ein Stück weit in Rich tung Mittenverriegelungsposition verdreht, sodass das zweite Verriegelungselement 13 auf die Stufe 16 an der Verriegelungskulisse 14 eingesunken ist. Dabei sperrt das zweite Verriegelungselement durch das Anliegen der Mantelfläche an der Verriege lungskulisse 14 eine Verdrehung des Rotors 3 in Richtung„spät“, während eine Ver drehung in Richtung der Mittenverriegelungsposition weiterhin möglich ist. Dabei sperrt das zweite Verriegelungselement beim Flerabwandern von dem Plateau 35 in Richtung des Bodens 17 nach Art einer mechanischen Ratsche in Richtung„spät“ und unterstützt eine Drehung in Richtung der Mittenverriegelungsposition. In Fig. 5, the rotor 3 compared to the illustration in Fig. 4 is rotated a little in Rich direction center locking position, so that the second locking element 13 has sunk to step 16 on the locking link 14. Here, the second locking element blocks the rotation of the rotor 3 in the “late” direction by the contact of the lateral surface against the locking link 14, while a rotation in the direction of the central locking position is still possible. The second locking element locks when moving from the plateau 35 in the direction of the base 17 in the manner of a mechanical ratchet in the “late” direction and supports a rotation in the direction of the central locking position.
In Fig. 6 ist der Rotor 3 in einer entriegelten Position dargestellt. Dazu wird die Verrie gelungskulisse 14 und die zweite Arbeitskammer 9 durch die Ölpumpe 30 mit Druck mittel 1 1 beaufschlagt. Durch den hydraulischen Druck in der Verriegelungskulisse 14 werden die Verriegelungselemente 12, 13 gegen die Federkraft der Verriegelungsfe dern 29 in den Rotor 3 eingeschoben und ermöglichen somit eine Verdrehung des Ro tors 3. Dabei wird die hydraulische Verbindung zwischen dem Zentralventil 22 und der zweiten Arbeitskammer 9 wieder geöffnet, sodass das Druckmittel 1 1 in diese zweite Arbeitskammer 9 einströmen kann. 6, the rotor 3 is shown in an unlocked position. For this purpose, the Verrie gelungskulisse 14 and the second working chamber 9 by the oil pump 30 with pressure medium 1 1. Due to the hydraulic pressure in the locking link 14, the locking elements 12, 13 are inserted against the spring force of the locking spring 29 into the rotor 3 and thus enable the rotor 3 to be rotated. The hydraulic connection between the central valve 22 and the second working chamber 9 opened again so that the pressure medium 1 1 can flow into this second working chamber 9.
Somit ist es bei einem erfindungsgemäßen, hydraulischen Nockenwellenversteller 1 möglich, das Verdrehen des Rotors 3 in die Mittenverriegelungsposition auch bei nied riger Temperatur und hoher Viskosität des Druckmittels zu verbessern und somit eine betriebssichere Verriegelung in der Mittenverrieglungsposition unabhängig von den äußeren Rahmenbedingungen sicherzustellen. Bezuqszeichenliste Thus, it is possible with a hydraulic camshaft adjuster 1 according to the invention to improve the rotation of the rotor 3 in the central locking position even at low temperature and high viscosity of the pressure medium and thus to ensure reliable locking in the central locking position regardless of the external conditions. Reference list
hydraulischer Nockenwellenversteller hydraulic camshaft adjuster
Stator stator
Rotor rotor
Rotornabe Rotor hub
Steg web
Flügel wing
Druckraum Pressure room
Arbeitskammer Chamber of Labor
Arbeitskammer Chamber of Labor
Mittenverriegelungseinrichtung Center locking device
Druckmittel Pressure medium
Erstes Verriegelungselement First locking element
Zweites Verriegelungselement Second locking element
Verriegelungskulisse Interlocking backdrop
Verriegelungsdeckel Locking cover
Stufe step
Boden ground
Dichtdeckel Sealing cover
Antriebsverzahnung Drive teeth
Verschraubungsöffnung Screw opening
Zentralöffnung Central opening
Zentralventil Central valve
Erste Versorgungsleitung / A-Kanal First supply line / A channel
Zweite Versorgungsleitung / B-Kanal Second supply line / B channel
Dritte Versorgungsleitung / C-Kanal Third supply line / C channel
Reservoir reservoir
Erstes Rückschlagventil First check valve
Zweites Rückschlagventil Second check valve
Verriegelungsfeder Locking spring
Ölpumpe Vorratsbehälter Oil pump Storage container
Drittes Rückschlagventil Rücklaufleitung Third check valve return line
Zentralventilfeder Plateau Central valve spring plateau
Versorgungsleitung Versorgungsleitung Mittelachse Supply line supply line central axis
Reservoirleitung Reservoir line

Claims

Patentansprüche Claims
1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) zur Verstellung der Steuerzeiten von1. Hydraulic camshaft adjuster (1) for adjusting the timing of
Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors, mit Gas exchange valves of an internal combustion engine, with
- einem Stator (2), welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbren - A stator (2), which is synchronous with a crankshaft of combustion
nungsmotors drehbar ist, is rotatable,
- einem verdrehbar zum Stator (2) angeordneten Rotor (3), welcher synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, a rotor (3) which can be rotated relative to the stator (2) and which can be rotated synchronously with a camshaft,
- zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel (11 ) beaufschlagbaren Arbeitskammern (8, 9) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung, two groups of working chambers (8, 9), each of which can be acted upon with a pressure medium flowing in or out in a pressure medium circuit, with a different direction of action,
- einer Mittenverriegelungseinrichtung (10) zur temporären Verriegelung des Rotors (3) in einer definierten Position zum Stator (2) mit einem ersten Ver riegelungselement (12) und einem zweiten Verriegelungselement (13) dadurch gekennzeichnet, dass - A central locking device (10) for temporarily locking the rotor (3) in a defined position to the stator (2) with a first locking element (12) and a second locking element (13), characterized in that
- das erste Verriegelungselement (12) als ein hydraulisches Steuerelement ausgebildet ist, welches in einem ersten Betriebszustand eine hydraulische Verbindung zwischen einer zweiten Arbeitskammer (9) des hydraulischen Nockenwellenverstellers und einem Vorratsbehälter (31 ) für das Druckmittel (11 ) sperrt und in einem zweiten Betriebszustand eine hydraulische Verbin dung zwischen der zweiten Arbeitskammer (9) und dem Vorratsbehälter (31 ) für das Druckmittel (11 ) freigibt, wobei - The first locking element (12) is designed as a hydraulic control element, which in a first operating state blocks a hydraulic connection between a second working chamber (9) of the hydraulic camshaft adjuster and a reservoir (31) for the pressure medium (11) and in a second operating state releases a hydraulic connec tion between the second working chamber (9) and the reservoir (31) for the pressure medium (11), wherein
- das zweite Verriegelungselement (13) ausschließlich zur mechanischen Verriegelung des Rotors (3) in der Verriegelungskulisse (14) dient und frei von einer hydraulischen Steuerfunktion ausgeführt ist. - The second locking element (13) is used exclusively for the mechanical locking of the rotor (3) in the locking link (14) and is free of a hydraulic control function.
2. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, dass das erste Verriegelungselement (12) und das zweite Verriegelungselement (13) in einer gemeinsamen Verriegelungsnut (14) eingerastet sind, wenn der Rotor (3) in der Mittenposition verriegelt ist. 2. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to claim 1, characterized in that the first locking element (12) and the second locking element (13) are locked in a common locking groove (14) when the rotor (3) is locked in the central position.
3. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass 3. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to claim 1 or 2, characterized in that
- an dem ersten Verriegelungselement (12) eine Nut ausgebildet ist, welche die hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer (9) und dem Vorratsbehälter (31 ) öffnet. - A groove is formed on the first locking element (12), which opens the hydraulic connection between the second working chamber (9) and the reservoir (31).
4. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that
- das erste Verriegelungselement (12) und das zweite Verriegelungselement (12) in dem Rotor (3) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1 ) ange ordnet sind. - The first locking element (12) and the second locking element (12) in the rotor (3) of the hydraulic camshaft adjuster (1) are arranged.
5. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that
- die erste Arbeitskammer (8) in allen Betriebszuständen hydraulisch mit ei nem Zentralventil (22) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1 ) ver bunden ist. - The first working chamber (8) in all operating states hydraulically with a central valve (22) of the hydraulic camshaft adjuster (1) is connected.
6. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskulisse (14) asymmetrisch ausgeführt ist, wobei die Ver riegelungskulisse (14) ausschließlich auf ihrer dem zweiten Verriegelungs element (13) zugewandten Seite eine Stufe (16) aufweist. 6. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the locking link (14) is asymmetrical, the locking link Ver (14) only on its side facing the second locking element (13) a step ( 16).
7. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass 7. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that
- ein Reservoir (26) vorgesehen ist, welches über eine erste Verbindungslei tung (36) mit der ersten Arbeitskammer (8) und über eine zweite Verbin dungsleitung (27) mit der zweiten Arbeitskammer (9) verbunden ist. - A reservoir (26) is provided, which is connected via a first connecting line (36) to the first working chamber (8) and via a second connecting line (27) to the second working chamber (9).
8. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass 8. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to claim 7, characterized in that
- in den Verbindungsleitungen (36, 37) jeweils ein Rückschlagventil (27, 28) angeordnet ist. - In each case a check valve (27, 28) is arranged in the connecting lines (36, 37).
9. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that
- die Verriegelungskulisse (14) in einem Verriegelungsdeckel (15) ausgebildet ist, welcher den Stator (2) und/oder den Rotor (3) in axialer Richtung be grenzt. - The locking link (14) is formed in a locking cover (15) which limits the stator (2) and / or the rotor (3) in the axial direction be.
10. Verfahren zur Verriegelung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass 10. A method for locking a hydraulic camshaft adjuster (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that
- der erste Verriegelungsstift (12) nach dem Wirkprinzip einer hydraulischen Ratsche und - The first locking pin (12) according to the principle of action of a hydraulic ratchet and
- der zweite Verriegelungsstift (13) nach dem Wirkprinzip einer mechanischen Ratsche eine Drehung des Rotors (3) relativ zum Stator (2) in Richtung der Mittenverriegelungsposition unterstützt und eine Drehung entgegen dieser Richtung hemmt oder sperrt. - The second locking pin (13) according to the principle of action of a mechanical ratchet supports a rotation of the rotor (3) relative to the stator (2) in the direction of the central locking position and inhibits or blocks rotation against this direction.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007004196A1 (en) 2007-01-27 2008-07-31 Schaeffler Kg Device for cam shaft adjustment of internal-combustion engine, has rotatable connected interior rotor with cam shaft, which is rotatable adjustable relative to drive connection fixed external rotor with crankshaft
US20130092112A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Valve timing control apparatus of internal combustion engine
DE102012211870A1 (en) 2012-07-06 2014-01-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic camshaft adjuster with central locking and adjustable locking clearance
DE102013204928A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydraulic camshaft phaser with locking pin for center locking provided for hydraulic fluid control
DE102013224862A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Camshaft adjustment device
DE102014212617A1 (en) 2014-06-30 2015-12-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Center lock for a camshaft adjuster
DE102016204973A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Control valve for a camshaft adjuster
DE102017115724A1 (en) * 2017-07-13 2018-05-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic camshaft adjuster
DE102017102810A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic camshaft adjuster

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007004196A1 (en) 2007-01-27 2008-07-31 Schaeffler Kg Device for cam shaft adjustment of internal-combustion engine, has rotatable connected interior rotor with cam shaft, which is rotatable adjustable relative to drive connection fixed external rotor with crankshaft
US20130092112A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Valve timing control apparatus of internal combustion engine
DE102012211870A1 (en) 2012-07-06 2014-01-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic camshaft adjuster with central locking and adjustable locking clearance
DE102013204928A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Hydraulic camshaft phaser with locking pin for center locking provided for hydraulic fluid control
DE102013224862A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Camshaft adjustment device
DE102014212617A1 (en) 2014-06-30 2015-12-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Center lock for a camshaft adjuster
DE102016204973A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Control valve for a camshaft adjuster
DE102017102810A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic camshaft adjuster
DE102017115724A1 (en) * 2017-07-13 2018-05-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hydraulic camshaft adjuster

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