Schwenkmotorversteller mit einem Hydraulikventil

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotornockenwellenversteller (4) mit einem Hydraulikventil (3), welches zwei Arbeitsanschlüssen (A, B) aufweist. Diese beiden Arbeitsanschlüsse (A, B) weisen jeweils axial benachbart zueinander eine Standardöffnung (A1 bzw. B1) und eine Öffnung (A2 bzw. B2) zur Nutzung von Druckspitzen infolge von Nockenwellenwechselmomenten auf. Ein hydraulischer Druck ist von einem Versorgungsanschluss (P) auf den zu belastenden Arbeitsanschluss (A bzw. B) leitbar, während der zu entlastende Arbeitsanschluss (B bzw. A) auf einen Tankanschluss (T) geführt wird.
Um auch bei Verbrennungsmotoren mit sehr stark schwankenden Nockenwellenwechselmomenten die Regelgüte hoch zu halten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Schaltstellung (16 bzw. 15) des Hydraulikventils (3) proportional ansteuerbar ist, in welcher die Druckspitzen des zu entlastenden Arbeitsanschluss (B bzw. A) gegenüber dem Versorgungsanschluss (P) und dem zu belastenden Arbeitsanschluss (A bzw. B) gesperrt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Die DE 10 2006 012 733 B4 und die DE 10 2006 012 775 B4 betreffen bereits einen Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil, welches zwei Arbeitsanschlüsse aufweist. Diese beiden Arbeitsanschlüsse weisen jeweils axial benachbart zueinander eine Standardöffnung und eine Öffnung zur Nutzung von Druckspitzen infolge von Nockenwellenwechselmomenten auf. Zur Verstellung der Nockenwelle ist dabei ein hydraulischer Druck von einem Versorgungsanschluss auf den zu belastenden Arbeitsanschluss leitbar, während der zu entlastende Arbeitsanschluss auf einen Tankanschluss geführt wird. Das Hydraulikventil ist als 4/3-Wegeventil in cartridge-Bauweise ausgeführt. In die Buchse sind innenseitig Rückschlagventile eingesetzt, die als bandförmige Ringe ausgeführt sind. Mittels dieser Rückschlagventile werden Nockenwellenwechselmomente genutzt, um den Nockenwellenversteller besonders schnell bzw. mit einem relativ geringen Öldruck verstellen zu können. Die Rückschlagventile verdecken dazu die Öffnungen zur Nutzung von Druckspitzen infolge von Nockenwellenwechselmomenten.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit geringem Abstimmungsaufwand einfach zu regelnden Schwenkmotornockenwellenversteller zu schaffen.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

[0005] Gemäß einem Vorteil der Erfindung sind beim erfindungsgemäßen Schwenkmotornockenwellenversteller die Nockenwellenwechselmomente zur schnellen Phasenverstellung der Nockenwelle nutzbar. Überdies ist es infolge der Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten in vorteilhafter Weise möglich, eine Verstellung mit einem relativ geringen Öldruck zu ermöglichen. Eine damit mögliche geringe Dimensionierung der Ölpumpe verbessert den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Der eingesparte Volumenstrom an Hydraulikfluid steht anderen Verbrauchern, wie beispielsweise einer hydraulischen Ventilhubverstellung zur Verfügung.

[0006] In jüngster Vergangenheit finden Schwenkmotornockenwellenversteller zwecks Kraftstoffverbrauchssenkung, Leistungssteigerung und Schadstoffausstoßverringerung auch bei den Vebrennungsmotoren mit weniger Zylindern Anwendung. Je geringer die Anzahl der Zylinder, desto größer sind die Schwankungen der Nockwellenwechselmomente. Mit der Nutzung der sehr stark schwankenden Nockenwellenwechselmomente zur Phasenverstellung geht jedoch ein hoher Abstimmungsbedarf der Regelung des Hydraulikventils einher. Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung ist das Hydraulikventil proportional in eine erste Schaltstellung regelbar, in der die Wirkung von Rückschlagventilen zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten umgangen wird. Infolge der proportionalen Regelbarkeit ist der Regelvorgang zwischen Nutzung der Nockenwellenwechselmomente und Umgehung dieser Nutzung stufenlos steuerbar. Somit ist das Hydraulikventil zugunsten einer höheren Regelgüte zusätzlich in eine Schaltstellung zur Umgehung der Nockenwellenwechselmomentennutzung regelbar.

[0007] In den Unteransprüchen wird eine konstruktiv besonders einfache Umsetzung eines solchen Hydraulikventils beansprucht. Gegenüber dem in der DE 10 2006 012 733 B4 und die DE 10 2006 012 775 B4 dargestellten Hydraulikventil entsteht ein relativ geringer zusätzliche Kostenaufwand für zwei zusätzliche Rippen am Kolben, der beispielsweise bei einem Kunststoffkolben oder einem anderen Spritzgusskolben vernachlässigbar ist. Der Abstand der Rippen gegenüber den korrespondierenden Ringstegen bzw. Innenringnuten innerhalb der Buchse muss dabei genau definiert sein, da die Überschneidung dieser Rippen mit den Ringstegen der Buchse die Strömungsquerschnitte bestimmt.

[0008] In besonders vorteilhafter Weise ist es damit möglich, ein solches erfindungsgemäßes Hydraulikventil mit vielen Gleichteilen zu fertigen, welche von Hydraulikventilen ohne Umgehung der Nockenwellenwechselmomentennutzung oder sogar gänzlich ohne Nockenwellenwechselmomentennutzung stammen. Ebenso besteht ein hohes Gleichteilepotential mit Hydraulikventilen mit Mittenverriegelung. Eine solche Gleichteilestrategie unter Veränderung des Kolbens ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 022 869.1-13 dargestellt.

[0009] Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

[0010] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0011] In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in einem Schaltzeichen ein proportional ansteuerbares und in fünf hauptsächliche Schaltstellungen betätigbares Hydraulikventil,

Fig. 2 eine konstruktive Umsetzung des Hydraulikventils gemäß Fig. 1 in einer Schaltstellung,

Fig. 3 das Hydraulikventil gemäß Fig. 2 in einer anderen Schaltstellung,

Fig. 4 das Hydraulikventil gemäß Fig. 2 in einer anderen Schaltstellung,

Fig. 5 das Hydraulikventil gemäß Fig. 2 in einer anderen Schaltstellung und

Fig. 6 das Hydraulikventil gemäß Fig. 2 in einer anderen Schaltstellung,

[0012] Fig. 1 zeigt in einem Schaltzeichen ein mittels eines Elektromagneten 17 gegen eine Federkraft einer Feder 21 betätigbares Hydraulikventil 3, das proportional geregelt wird. Mit diesem Hydraulikventil 3 ist ein Schwenkmotornockenwellenversteller 4 verschwenkbar. Mit einem solchen Schwenkmotornockenwellenversteller 4 wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage zwischen der Kurbel- und der Nockenwelle verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schliesszeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Der Schwenkmotornockenwellenversteller 4 ermöglicht dabei eine stufenlose Verstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle.

[0013] Vom Hydraulikventil 3 gehen ein erster Verbraucheranschluss A und ein zweiter Verbraucheranschluss B zum Schwenkmotornockenwellenversteller 4 ab. Das Hydraulikventil 3 weist vier Anschlüsse und fünf Schaltstellungen auf und kann somit auch als 4/5-Wege-Ventil mit einer Sperr-Mittelstellung 7 bezeichnet werden. Um den Schwenkmotornockenwellenversteller 4 nun in die erste Drehrichtung 1 zu verschwenken, befindet sich das Hydraulikventil 3 in einer der beiden Schaltstellungen 16, 19, welche durch die beiden Schaltkästchen hinter der Sperr-Mittelstellung 7 dargestellt sind. In der Zeichnung Fig. 1 befindet sich das Hydraulikventil in der Schaltstellung 19 des Schaltkästchens ganz hinten. Dabei werden dieser Drehrichtung 1 zugeordnete Druckkammern 6 vom ersten Verbraucheranschluss A mit einem Druck beaufschlagt, der von einem Versorgungsanschluss P kommt. Hingegen werden dabei die der zweiten - d.h. entgegen gesetzten - Drehrichtung 2 zugeordneten Druckkammern 5 zum zweiten Verbraucheranschluss B hin entlastet. Der zweite Verbraucheranschluss B wird dazu über einen Tankanschluss T auf einen Tank 20 geführt.

[0014] Umgekehrt gilt analoges. D.h. um den Schwenkmotornockenwellenversteller 4 in die zweite Drehrichtung 2 zu verschwenken, befindet sich das Hydraulikventil 3 in einer der beiden Schaltstellungen 18, 15, welche durch die beiden Schaltkästchen vor der Sperr-Mittelstellung 7 dargestellt sind. In diesen Schaltstellungen 18, 15 werden die dieser Drehrichtung 2 zugeordneten Druckkammern 5 vom zweiten Verbraucheranschluss B mit einem Druck beaufschlagt, der von dem Versorgungsanschluss P kommt. Hingegen werden die der ersten - d.h. entgegen gesetzten - Drehrichtung 1 zugeordneten Druckkammern 6 zum ersten Verbraucheranschluss A hin entlastet. Der erste Verbraucheranschluss A wird dazu über den Tankanschluss T auf den Tank 20 geführt.

[0015] In der besagten Sperr-Mittelstellung 7 werden sämtliche vier Anschlüsse A, B, P, T gesperrt. In den beiden dieser Sperr-Mittelstellung 7 benachbarten Schaltstellungen 15, 16 erfolgt die Verstellung der Nockenwelle ohne Nutzung der Nockenwellenwechselmomente.

[0016] Dazu ist in der Schaltstellung 15 der Versorgungsanschluss P auf den zweiten Verbraucheranschluss B geführt, wohingegen der erste Versorgungsanschluss A auf den Tankanschluss T geführt ist. Ein Bypass über ein Rückschlagventil ist in dieser Schaltstellung 15 nicht vorgesehen.

[0017] In der Schaltstellung 16 ist der Versorgungsanschluss P auf den ersten Verbraucheranschluss A geführt, wohingegen der zweite Versorgungsanschluss B auf den Tankanschluss T geführt ist. Ein Bypass über ein Rückschlagventil ist auch in dieser Schaltstellung 15 nicht vorgesehen.

[0018] In den beiden äußersten Schaltstellungen 18, 19 des Hydraulikventils 3 erfolgt die Verstellung der Nockenwelle mit Nutzung der Nockenwellenwechselmomente. Dazu ist die eine äußerste Schaltstellung 18 ähnlich der unmittelbar benachbarten Schaltstellung 15 ausgeführt. Zudem wird jedoch ein von einem dem ersten Versorgungsanschluss A zugeordnetem Rückschlagventil RSV-A kommender Volumenstrom vom Hydraulikfluid dem Versorgungsanschluss P zur Verfügung gestellt. Hingegen ist die andere äußerste Schaltstellung 19 ähnlich der unmittelbar benachbarten Schaltstellung 16 ausgeführt. Zudem wird jedoch ein von einem dem zweiten Versorgungsanschluss B zugeordnetem Rückschlagventil RSV-B kommender Volumenstrom von Hydraulikfluid dem Versorgungsanschluss P zur Verfügung gestellt.

[0019] Dieser zusätzliche Volumenstrom vom zu entlastenden Verbraucheranschluss A bzw. B wird in den von einer Ölpumpe 12 kommenden Volumenstrom am Versorgungsanschluss P eingespeist. Der Versorgungsanschluss P führt dabei über ein Pumpen-Rückschlagventil RSV-P zur Ölpumpe 12, die den Druck zur Verstellung des Schwenkmotornockenwellenverstellers 4 aufbringt. Dieses PumpenRückschlagventil RSV-P sperrt dabei die Drücke im Hydraulikventil 3 ein, so dass von dem zu entlastenden Verbraucheranschluss A bzw. B kommende Spitzendrücke zu einem größeren Anteil der Verstellungsunterstützung zur Verfügung gestellt werden können, als dies bei einer offenen Ölpumpenleitung 14a, 14b der Fall wäre.

[0020] Fig. 2 bis Fig. 6 zeigen eine konstruktive Ausführungsform des Hydraulikventils 3 in den fünf Schaltstellungen 18, 15, 7, 16, 19 gemäß Fig. 1.

[0021] Fig. 2 zeigt das Hydraulikventil 3 in der ersten Schaltstellung 18, in welcher der Elektromagnet 17 gemäß Fig. 1 einen hohlen Kolben 22 des Hydraulikventils 3 nicht verschiebt. Der Hub des Kolbens 22 liegt also bei Null. Der Kolben 22 ist dabei innerhalb einer Buchse 27 gegen die Kraft der als Schraubendruckfeder ausgeführten Feder 21 verschieblich. Das dem Elektromagneten 17 zugewandte stirnseitige Ende ist dabei zur Herstellung einer Anlagefläche für einen Betätigungsstößel des Elektromagneten 17 verschlossen, wohingegen das andere stirnseitige Ende zur Verwirklichung des Tankanschlusses T offen ist. Der Kolben 22 weist an dessen beiden Enden Außenstege 23, 24 auf, welche gegenüber der Buchse 27 geführt sind. Die beiden Außenstege 23, 24 sind mittels Querbohrungen 29, 30 durchbohrt, so dass von diesen Querbohrungen 29, 30 über den Innenraum des hohlen Kolbens 22 ein Zugang zum Tankanschluss T vorhanden ist.

[0022] Axial zwischen den beiden Außenstegen 23, 24 sind zwei schmale Rippen 31, 32 vorgesehen, die um den Kolben 22 umlaufen. Diese umlaufenden Rippen 31, 32 korrespondieren mit zwei sich von der Buchse 27 radial nach innen erstreckenden Ringstegen 33, 34. Neben diesen beiden Ringstegen 33, 34 sind noch zwei axial äußere Ringstege 35, 36 vorgesehen. Diese vier Ringstege 33 bis 26 bilden sich dabei, da fünf Innenringnuten 37 bis 41 aus der Buchse ausgedreht sind. In diese fünf Innenringnuten 37 bis 41 münden fünf Anschlussbohrungen, welche durch die Wand der Buchse 27 gebohrt sind.

[0023] Diese fünf Anschlussbohrungen bilden von Seiten des Elektromagneten 17 axial aufeinander folgend:

• eine dem zweiten Arbeitsanschluss B zugehörige Standardöffnung B1,
• eine dem zweiten Arbeitsanschluss B zugehörige Öffnung B2 zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten,
• den Versorgungsanschluss P,
• eine dem ersten Arbeitsanschluss A zugehörige Standardöffnung A1 und
• eine dem ersten Arbeitsanschluss A zugehörige Öffnung A2 zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten.

[0024] An den beiden Arbeitsanschlüssen A, B sind somit jeweils zwei Öffnungen A1, A2 bzw. B1, B2 vorgesehen. Von diesen sind die axial inneren Öffnungen A2, B2 für eine Nockenwellenwechselmomentennutzung vorgesehen. Im Gegensatz zu den ausschließlich mit den Außenstegen 23, 24 von innen sperrbaren axial äußeren Öffnungen A1, B1 weisen die axial inneren Öffnungen A2, B2 die bandförmigen Rückschlagventile RSV-A, RSB-B auf. Jeweils eines der bandförmigen Rückschlagventile RSV-A bzw. RSB-B ist in eine Innenringnut 25 bzw. 26 radial innerhalb der axial inneren Öffnungen A2 bzw. B2 der Buchse 27 eingesetzt. Mit den Rückschlagventilen RSV-A, RSV-B ist es gemäß dem in der DE 10 2006 012 733 B4 beschriebenen Verfahren möglich, einen Hydraulikdruck, der in den zu entlastenden Druckkammern 5 bzw. 6 infolge Nockenwellenwechselmomenten kurzzeitig über das Niveau des Hydraulikdruckes in den zu belastenden Hydraulikkammern 6 bzw. 5 ansteigt, im Bereich des Versorgungsanschlusses P zur Verfügung zu stellen. Von diesem Versorgungsanschluss P wird dann diese Hydraulikdruckspitze bzw. dieser zusätzliche Hydraulikfluid-Volumenstrom gemeinsam mit dem von der Ölpumpe 12 auf den Versorgungsanschluss P aufgebrachten Hydraulikdruck den zu belastenden Hydraulikkammern 6 bzw. 5 zur Verfügung gestellt.

[0025] Zudem ist noch das bandförmige Pumpenrückschlagventil RSV-P in einer Innenringnut 28 vorgesehen. Dieses Pumpenrückschlagventil RSV-P ist grundsätzlich gleich aufgebaut, wie die beiden Rückschlagventile RSV-A, RSV-B. Jedoch kann dieses Pumpenrückschlagventil RSV-P eine andere Ansprechkraft aufweisen.

[0026] In der Schaltstellung 18 gemäß Fig. 2 sind die beiden mittleren Rippen 31, 32 axial von den beiden Ringstegen 33, 34 beabstandet, so dass Hydraulikfluid durch die Spalte dazwischen durchtreten kann. Ebenso kann Hydraulifluid durch den Spalt zwischen dem vordersten Außensteg 23 und dem korrespondierenden Ringsteg 35 an der Buchse 27 durchtreten. Hingegen sperrt der andere Außensteg 24 die hinterste Innenringnut 41 bzw. die dem ersten Arbeitsanschluss A zugehörige Standardöffnung A1. Dazu überlappen sich der Außensteg 24 und der hinterste Ringsteg 36 über eine große Dichtlänge. Damit kann in dieser Schaltstellung 18 Hydraulikfluid vom Versorgungsanschluss P über das Pumpenrückschlagventil RSV-P zu der dem zweiten Arbeitsanschluss B zugehörigen Standardöffnung B1 gelangen. Die beiden anderen Rückschlagventile RSV-A und RSV-B sperren dabei die Öffnungen A2 und B2 gegen Drücke vom Versorgungsanschluss P und aus der dem zweiten Arbeitsanschluss B zugehörigen Standardöffnung B1. Hingegen werden kurzfristige Spitzendrücke infolge der Nockenwellenwechselmomente aus der dem ersten Arbeitsanschluss A zugehörige Öffnung A2 durch dessen Rückschlagventil RSV-A durchgelassen.

[0027] Der erste Arbeitsanschluss A wird über dessen Standardöffnung A1 und die Querbohrung 30 zum Tankanschluss T geführt bzw. entlastet.

[0028] Fig. 3 zeigt den Kolben 22 bei einem Hub von a = 0,4 mm. Dabei befindet sich das Hydraulikventil 3 in der Schaltstellung 15. Gegenüber der Schaltstellung 18 überdeckt die hintere Rippe 32 den korrespondierenden Ringsteg 34 so weit, dass ein Durchfluss durch den sehr engen Spalt nur mit erhöhtem Strömungswiderstand möglich ist. Da zudem das sehr geringfügig vorgespannten Rückschlagventil RSV-A einen Strömungswiderstand aufweist, ist es den kurzfristigen Spitzendrücken infolge von Nockenwellenwechselmomenten nicht möglich, vom ersten Arbeitsanschluss A zum zweiten Arbeitsanschluss B zu gelangen.

[0029] Der erste Arbeitsanschluss A wird über dessen Standardöffnung A1 und die Querbohrung 30 zum Tankanschluss T geführt bzw. entlastet

[0030] Fig. 4 zeigt den Kolben 22 bei einem Hub von b = 1,55 mm. Dabei befindet sich das Hydraulikventil 3 in der Sperr-Mittelstellung 7. Der Versorgungsanschluss P ist von den beiden Rippen 31, 32 verschlossen. Dazu überdecken die Rippen 31, 31 die korrespondierenden Ringstege 33, 34 im entsprechend großen Maße. Die beiden Arbeitsanschlüsse A, B sind gegen den Tankabfluss T gesperrt. Dazu befinden sich in der Sperr-Mittelstellung 7 beide Querbohrungen 29, 30 axial außerhalb der axial äußeren Innenringnuten 37, 41.

[0031] Fig. 5 zeigt den Kolben 22 bei einem Hub von c = 2,7 mm. Dabei befindet sich das Hydraulikventil 3 in der Schaltstellung 16. Dabei kann vom Versorgungsanschluss P kommendes Hydraulikfluid durch den Spalt zwischen der hinteren Rippe 32 und dem korrespondierenden Ringsteg 34 zur Standardöffnung A1 des ersten Arbeitsanschlusses A durchtreten. Hingegen überdeckt die vordere Rippe 31 den korrespondierenden Ringsteg 33 so weit, dass ein Durchfluss durch den sehr engen Spalt nur mit erhöhtem Strömungswiderstand möglich ist. Da zudem das sehr geringfügig vorgespannte Rückschlagventil RSV-B einen Strömungswiderstand aufweist, ist es den kurzfristigen Spitzendrücken infolge von Nockenwellenwechselmomenten nicht möglich, vom zweiten Arbeitsanschluss B zum ersten Arbeitsanschluss A zu gelangen.

[0032] Der zweite Arbeitsanschluss B wird über dessen Standardöffnung B1 und die Querbohrung 29 zum Tankanschluss T geführt bzw. entlastet

[0033] Fig. 6 zeigt den Kolben 22 bei einem Hub von d = 3,1 mm. Dabei befindet sich das Hydraulikventil 3 in der Schaltstellung 19. In dieser Schaltstellung 19 sind die beiden mittleren Rippen 31, 32 axial von den beiden Ringstegen 33, 34 beabstandet, so dass Hydraulikfluid durch die Spalte dazwischen durchtreten kann. Ebenso kann Hydraulifluid durch den Spalt zwischen dem hintersten Außensteg 24 und dem korrespondierenden Ringsteg 36 durchtreten. Hingegen sperrt der andere Außensteg 23 die vorderste Innenringnut 37 bzw. die Standardöffnung B1 des zweiten Arbeitsanschlusses B. Dazu überlappen sich der Außensteg 23 und der vorderste Ringsteg 35 über eine große Dichtlänge. Damit kann in dieser Schaltstellung 19 Hydraulikfluid vom Versorgungsanschluss P über das Pumpenrückschlagventil RSV-P zu der Standardöffnung A1 des ersten Arbeitsanschlusses A gelangen. Die beiden anderen Rückschlagventile RSV-A und RSV-B sperren dabei die Öffnungen A2 und B2 gegen Drücke vom Versorgungsanschluss P und von der Standardöffnung B1 des zweiten Arbeitsanschlusses B. Hingegen werden kurzfristige Spitzendrücke infolge der Nockenwellenwechselmomente aus der Öffnung B2 des zweiten Arbeitsanschlusses B durch dessen Rückschlagventil RSV-B durchgelassen.

[0034] Der zweite Arbeitsanschluss B wird über dessen Standardöffnung B1 und die Querbohrung 29 zum Tankanschluss T geführt bzw. entlastet.

[0035] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Standardöffnung A1 bzw. B1 und die Öffnung A2 bzw. B2 zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten erst außerhalb der Buchse 27 zum Arbeitsanschluss A bzw. B zusammengefasst. In alternativen Ausgestaltungsformen ist es auch möglich, die Standardöffnung A1 bzw. B1 und die Öffnung A2 bzw. B2 zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten bereits innerhalb der Buchse 27 zusammenzuführen. Dazu kann beispielsweise eine Ringnut radial außen in die Buchse eingearbeitet sein.

[0036] In einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform können anstelle von Bandrückschlagventilen auch Kugelrückschlagventile verwenden werden. So ist es beispielsweise auch möglich, innerhalb des Hydraulikventils Kugelrückschlagventile zu verwenden, wie diese beispielsweise die DE 10 2007 012 967 B4 zeigt. Die Kugelrückschlagventile müssen dabei jedoch nicht unbedingt in die Buchse eines Cartridgeventils eingebaut sein. Es ist beispielsweise auch möglich, die Kugelrückschlagventile in einen Rotor einzusetzen und den Kolben als Zentralventil auszuführen, der koaxial und zentral innerhalb der Rotornabe verschieblich angeordnet ist.

[0037] Je nach Einsatzbedingungen des Ventils können in Flussrichtung vor einem oder mehreren bzw. sogar allen Anschlüssen auch Siebe vorgesehen sein, welche die Laufflächen zwischen dem Kolben und der Buchse schützen.

[0038] Das Hydraulikventil kann auch Anwendung bei einem sogenannten Zentralventil finden. Dabei ist die Buchse nicht mit dem Magnetteil unmittelbar verbunden. Stattdessen ist das Hydraulikventil zentral im Rotor des Schwenkmotornockenwellenverstellers angeordnet, so dass die Buchse gemeinsam mit dem Kolben rotiert. Der Magnet ist hingegen drehfest gegenüber dem Zylinderkopf angeordnet, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Stößel des Magnetteils und dem Kolben stattfindet.

[0039] Die Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten muss nicht für beide Drehrichtungen vorgesehen sein. Es ist auch möglich, auf eine der beiden axial äußersten Schaltstellung 18 oder 19 zu verzichten. Demzufolge sind dann nur für die eine Drehrichtung die Nockenwellenwechselmomente direkt zur schnelleren Verstellung nutzbar.

[0040] In einer alternativen Ausgestaltungsform kann auch für beide Drehrichtung eine Nutzung der Nockenwellenwechselmomente vorgesehen sein, wobei dann jedoch auf eine der beiden die Rückschlagventile RSV-A, RSV-B umgehenden Schaltstellungen 15, 16 verzichtet wird.

[0041] Dabei sind beliebige Kombinationen von Schaltstellungen möglich. So ist es möglich, außer der Mittelstellung 7 noch die Schaltstellungen

• 18, 15, 16 oder
• 15, 16, 19 oder
• 18, 15, 19 oder
• 18, 16, 19

vorzusehen.

[0042] Am Hydraulikventil kann auch noch eine weitere Schaltstellung vorgesehen sein, in der beide Arbeitsanschlüsse A, B gegen den Tankanschluss T entlastet werden, so dass eine sogenannte Mittenverriegelung ermöglicht wird. Bei einer solchen Mittenverriegelung ist im Schwenkmotornockenwellenversteller ein Verriegelungsbolzen vorgesehen, der den Rotor in einer Winkelstellung gegen den Stator festsetzt, welche keine Endlage ist. Eine solche Mittenverriegelung ist beispielsweise in der DE 10 2004 039 800 B4 und der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 022 869.1-13 dargestellt.

[0043] Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Bezugszeichenliste

[0044] 

1

Drehrichtung

2

Drehrichtung

3

Hydraulikventil

4

Schwenkmotornockenwellenversteller

5

Druckkammer

6

Druckkammer

7

Sperr-Mittelstellung

8

Wechselmomentenrücklaufanschluss

9

Wechselmomentenrücklaufanschluss

10

Tankrücklauf

11

Rückflussleitung

12

Ölpumpe

13

Rückflussleitung

14

a, b Ölpumpenleitung

15

Schaltstellung

16

Schaltstellung

17

Elektromagnet

18

Schaltstellung

19

Schaltstellung

20

Tank

21

Feder

22

Kolben

23

Außensteg

24

Außensteg

25

Innenringnut

26

Innenringnut

27

Buchse

28

Innenringnut

29

Querbohrungen

30

Querbohrungen

31

Rippe

32

Rippe

33

Ringsteg

34

Ringsteg

35

Ringsteg

36

Ringsteg

37

Innenringnut

38

Innenringnut

39

Innenringnut

40

Innenringnut

41

Innenringnut

A

erster Arbeitsanschluss

A1

erste Standardöffnung

A2

erste Öffnung zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten

B

zweiter Arbeitsanschluss

B1

zweite Standardöffnung

B2

zweite Öffnung zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten

P

Versorgungsanschluss

T

Tankanschluss

Ansprüche

1. Schwenkmotornockenwellenversteller (4) mit einem Hydraulikventil (3), welches zwei Arbeitsanschlüsse (A, B) aufweist, die jeweils axial benachbart zueinander eine Standardöffnung (A1 bzw. B1) und eine Öffnung (A2 bzw. B2) zur Nutzung von Druckspitzen infolge von Nockenwellenwechselmomenten aufweisen, wobei ein hydraulischer Druck von einem Versorgungsanschluss (P) auf den zu belastenden Arbeitsanschluss (A bzw. B) leitbar ist, während der zu entlastende Arbeitsanschluss (B bzw. A) auf einen Tankanschluss (T) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltstellung (16 bzw. 15) des Hydraulikventils (3) proportional ansteuerbar ist, in welcher die Druckspitzen des zu entlastenden Arbeitsanschlusses (B bzw. A) gegenüber dem zu belastenden Arbeitsanschluss (A bzw. B) gesperrt sind.

2. Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer Sperr-Mittelstellung (7) des Hydraulikventils (3) zunächst die erste Schaltstellung (16 bzw. 15) und danach eine weitere Schaltstellung (19 bzw. 18) zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente ansteuerbar ist.

3. Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (3) einen Kolben (22) aufweist, der innerhalb einer Buchse (27) geführt ist und zwei Außenstege (23, 24) zum Sperren der beiden Standardöffnungen (A1, B1) aufweist, wobei axial zwischen diesen Außenstegen (23, 24) zwei Rippen (31, 32) vorgesehen sind, mit denen zum einen in der Sperr-Mittelstellung (7) der Versorgungsanschluss (P) gegen die beiden Arbeitsanschlüsse (A, B) sperrbar ist und zum anderen in der ersten Schaltstellung (16 bzw. 15) die eine Öffnung (B2 bzw. A2) zur Nutzung von Druckspitzen infolge von Nockenwellenwechselmomenten gegen den Versorgungsanschluss (P) sperrbar ist, von dem aus der hydraulische Druck vorbei an der von einem Rückschlagventil (RSV-A bzw. RSV-B) gesperrten anderen Öffnung (A2 bzw. B2) zur Standardöffnung (A1 bzw. B1) geführt wird.

4. Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardöffnung (B1) des zu entlastenden Arbeitsanschlusses (B) in der ersten Schaltstellung (16 bzw. 15) mittels des einen Außensteges (23 bzw. 24) gegen die Öffnung (B2) des selben Arbeitsanschlusses (B) gesperrt ist.

5. Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außensteg (23 bzw. 24) eine Querbohrung (29 bzw. 30) aufweist, die Hydraulikfluid von der Standardöffnung (B1) des zu entlastenden Arbeitsanschlusses (B) in der ersten Schaltstellung (16 bzw. 15) über den hohl ausgeführten Kolben (22) zum Tankanschluss (T) führt.

6. Schwenkmotornockenwellenversteller mit einem Hydraulikventil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der besagten proportional ansteuerbaren Schaltstellung (16 bzw. 15) die Druckspitzen des zu entlastenden Arbeitsanschlusses (B bzw. A) gegenüber dem zu belastenden Arbeitsanschluss (A bzw. B) und dem Versorgungsanschluss (P) gesperrt sind.

Zeichnung