DE69611908T2

DE69611908T2 - Phasenanlagevariator

Info

Publication number: DE69611908T2
Application number: DE69611908T
Authority: DE
Inventors: Renzo Tortul
Original assignee: Carraro SpA
Current assignee: Carraro SpA
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: US6306042B1; EP0818641A1; EP0818641B1; DE69611908D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phasenvariator zum Variieren der Phasenbeziehung zwischen einer Welle und einem zugehörigen Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1.
Diese Variatoren werden in Verbrennungsmotoren zum Modifizieren der Phasenbeziehung zwischen der Nockenwelle und der Motorwelle mittels axialer Versetzung bzw. Verschiebung des Kolbens zwischen zwei Bewegungsgrenzpositionen relativ zur Nabe und zum Gehäuse verwendet. Um sicherzustellen, dass der Kolben auf den Zähnen des Gehäuses und der Nabe gleiten kann, muss ein Zwischenraum zwischen diesen Sätzen von Zähnen bereitgestellt sein. Wegen dieses Zwischenraums und der wechselnden Belastung, die auf den Variator als Folge von Drehmomentumkehrungen aufgrund der Wirkung von Ventilfedern an den Nocken der Nockenwelle ausgeübt wird, wird ein "Klopf"-Effekt zwischen dem Kolben, dem Gehäuse und der Nabe erzeugt und bewirkt, dass der Variator im Betrieb ziemlich laut ist.
Insbesondere gibt es ein Klopfen in Umfangsrichtung zwischen den Seiten der ineinandergreifenden Zähne und ein axiales Klopfen zwischen dem Kolben und den mechanischen Anhalteanschlägen, die seine Bewegung wegen der tangentialen bzw. axialen Komponenten der von den Zähnen übertragenen Kräfte begrenzen.
Um dieses Geräusch einzuschränken, sorgt das britische Patent Nr. 2,228,780 dafür, dass die Drehung des Gehäuses relativ zur Nabe auf einen vorher bestimmten Winkel begrenzt wird, so dass der Kolben durch Verkeilen der jeweiligen Zähne angehalten wird, bevor der Kolben in den jeweiligen Bewegungsgrenzpositionen am Gehäuse angestoßen ist.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 491,410 als nächstliegender Stand der Technik beschreibt einen Phasenvariator, bei dem der Kolben in einer Position zwischen den Bewegungsgrenzpositionen angehalten werden kann, indem ein Auslassloch geöffnet wird, das durch den Kolben gedrosselt wird, so dass die auf die beiden axial entgegengesetzten Flächen des Kolbens wirkenden Kräfte ausgeglichen sind.
Diese Lösung bringt jedoch mit sich, dass er gesamte Strom an unter Druck stehendem Öl kontinuierlich dem Variator zugeführt und an den Auspuffbzw. Auslass geliefert wird. In der Praxis ist die Lösung für einen Betrieb mit begrenzten 01- strömen ungeeignet.
Darüber hinaus gibt es keine Maßnahmen zur Dämpfung oder Beseitigung des axialen Klopfens des Kolbens in den Bewegungsgrenzpositionen.
Auch die EP-A-0571023 und WO-A-9324736 offenbaren Phasenvariatoren, bei denen der Kolben wenigstens in einer Zwischenposition zwischen den Bewegungsgrenzpositionen angehalten werden kann, aber keine dieser Quellen offenbart Anhaltemittel zum Anhalten des Kolbens, um einen axialen Endkontakt des Kolbens mit der Nabe in den Bewegungsgrenzpositionen zu vermeiden.
Das Problem, auf dem die vorliegende Erfindung basiert, ist das der Bereitstellung eines Phasenvariators, der strukturell und funktioneil so gestaltet ist, dass alle der Probleme vermieden werden, über die unter Bezugnahme auf den genannten Stand der Technik geklagt wurde.
Dieses Problem wird durch die Erfindung mittels eines Phasenvariators gemäß den beigefügten Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ihre vier bevorzugten Ausführungsformen ausführlicher beschrieben, die als nicht einschränkendes Beispiel in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in welchen:
Fig. 1 bis 3 jeweilige Axialschnitte einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenvariators in verschiedenen Arbeitspositionen sind,
Fig. 4 ein Schnitt an der Linie IV-IV von Fig. 3 ist,
Fig. 5 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines Details des Variators der vorhergehenden Zeichnungen ist,
Fig. 6 ein Axialschnitt einer Variante des Phasenvariators der vorhergehenden Zeichnungen ist,
Fig. 7, 8 und 9 Axialschnitte einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Variators in verschiedenen Arbeitspositionen sind,
Fig. 10 und 11 Axialschnitte einer Variante des Variators von Fig. 7 in den Arbeitspositionen sind, die denen von Fig. 7 und 9 entsprechen,
Fig. 12 ein Schnitt an der Linie XII-XII von Fig. 7 ist.
In Fig. 1 bis 3 ist ein Phasenvariator, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, allgemein mit 1 bezeichnet.
Der Variator 1 soll zwischen eine Nockenwelle A eines Verbrennungsmotors und ein Getriebe, typischerweise vom Typ mit Zahnriemen, gesetzt, von dem eine Riemenscheibe C gezeigt ist und das den Steuermechanismus des Motors antreibt.
Der Phasenvariator 1 umfasst eine Nabe 2, die einen Gewindeschaft 3 trägt, der an der Nockenwelle A durch eine Schraubverbindung befestigt ist. Ein axialer Kanal 4 erstreckt sich durch die Nabe 2 und bildet im Gebrauch eine axiale Verlängerung eines sich durch die Nockenwelle A erstreckenden Kanals für Öl oder andere unter Druck stehende Servomittel. Der Kanal 4 verzweigt in verschiedene radiale Verteilungslöcher 5 zum Durchführen der Variationssteuerungsfunktion, die weiter unten erläutert wird.
Ein ringförmiger Kolben 6 bedeckt die Nabe 2, genauer einen zylindrischen Abschnitt von ihr, um am zylindrischen Abschnitt der Nabe axial gleiten zu können. Dieser Abschnitt weist axiale Keilrücken (splines) 7 auf, die gemeinsam einen Satz gerader Zähne definieren; der Kolben 6 weist in komplementärer Weise ähnliche innere Keilrücken 8 auf, die einen Satz gerader Zähne bilden, die die zu den Keilrücken 7 komplementär sind und in sie eingreifen. Ein vorher bestimmter Zwischenraum, dessen Funktion unten erläutert wird, ist zwischen den Keilrücken 7 und 8 bereitgestellt.
Der von der Nabe 2 und dem Kolben gebildete Aufbau ist von einem Gehäuse 9, das einen im allgemeinen zylindrischen Rand 10 beinhaltet, der an einem axialen Ende durch einen Deckel 11 geschlossen und am entgegengesetzten Ende offen ist. Der Deckel 11 ist vorzugsweise mit Lasern an den Rand 10 geschweißt. Der Deckel 11 weist ein axiales Sackloch auf, das einen Sitz 12 bildet, der das freie Ende 2a der Nabe 2 aufnimmt und hält. Ein Paar Tellerfedern 15 ist zwischen die Basis 13 des Sitzes 12 und die gegenüberstehende Fläche 14 des freien Endes 2a der Nabe 2 gesetzt. In dem Rand 10 sind zwei benachbarte zylindrische Abschnitte 18, 19 identifiziert, wobei zwischen ihnen eine Schulter 20 ausgebildet ist.
Ein Flansch 21, der an der Basis der Nabe 2 angeordnet ist, steht mit dem Abschnitt 19 des Gehäuses 9 mittels einer Dichtung 22 abdichtend im Eingriff. Die Nabe 2 wird im Gehäuse mit einer vorher bestimmten Vorspannung der Federn 15 durch einen radial zusammenziehbaren Federring 23 axial gehalten, der in einer entsprechenden Nut in einer entsprechenden Position in der Innenwand des Gehäuses eingelegt ist und der eine Schulter für den Flansch 21 bildet.
Ein Satz schraubenförmiger Zähne 25 ist im Abschnitt 18 des Gehäuses 9 ausgebildet. In komplementärer Weise weist die Außenseite des Kolbens 6 einen ersten Abschnitt 26 auf, der einen Satz schraubenförmiger Zähne 27 trägt, die mit den Zähnen 25 im Eingriff sind; der Kolben 6 weist auch einen zweiten Abschnitt 28 auf, dessen freies Ende einen Flansch 29 aufweist, der sich radial nach außen erstreckt und mit Hilfe eines Kolbenrings 30 mit dem Abschnitt 19 des Randes 10 abdichtend im Eingriff steht. Der Flansch 29 weist eine Schulter 31 auf, die der Schulter 20 des Gehäuses gegenübersteht. Die Flächen dieser Schultern stoßen normalerweise im Ruhezustand des Variators, beispielsweise wenn der Motor ausgeschaltet ist, aneinander an (Fig. 3).
Drei Kanäle, mit 32 bezeichnet, die zwischen den Zähnen 25, 27 definiert sind, haben einen Winkelabstand von 120º voneinander, wobei jeder Kanal 32 durch die Entfernung eines entsprechenden Zahns aus dem Satz von Zähnen gebildet wird.
Das Gehäuse 9 weist auch äußere Gewindelöcher 33 zum Anbringen der Riemenscheibe C mittels Schrauben 34 auf.
Eine Schraubenfeder, mit 35 bezeichnet, ist um die Nabe 2 herum angebracht, wobei ihre Enden auf einen innere Schulter 36 des Kolbens 6 bzw. auf den radialen Flansch 21 der Nabe wirken.
Der zwischen dem Gehäuse 9 und der Nabe 2 definierte Raum wird durch den Kolben 6 in eine erste und eine zweite ringförmige Kammern, mit 37 bzw. 38 angegeben, unterteilt, deren Volumen in komplementärer Weise veränderlich sind. Die Löcher 5 öffnen sich in die erste Kammer 37 und bilden, wie unten erläutert wird, die Hauptzufuhrlöcher für unter Druck stehendes Öl für die Betriebssteuerung des Variators. Eine Vielzahl von Auslasslöchern 39 öffnen sich in die zweite Kammer 38.
Weitere zwei Löcher, beide mit 40 angegeben, öffnen sich im Rand 10 des Gehäuses in seinem Abschnitt 18. Auf diese Löcher 40 wird unten mit dem Begriff Hilfszufuhrlöcher Bezug genommen.
Die Löcher 40 stehen mit einem Ölzufuhrflansch D außerhalb des Randes 10 in Fluidverbindung.
Die jeweiligen Positionen der Löcher 5, 40 sind so, dass wenn der sich der Kolben in einer ersten Bewegungsgrenzposition befindet, in Fig. 1 gezeigt, sich beide, die Löcher 5 und die Löcher 40, in die erste Kammer 37 öffnen, aber hinter einem axialen Ende der Keilrücken 8 bzw. hinter dem entgegengesetzten axialen Ende des Satzes von Zähnen 27 angeordnet sind, so dass die vom Kolben 6 wegen seiner axialen Bewegung gleichzeitig aber umgekehrt proportional teilweise verschlossen werden. Es wird bemerkt, dass die Löcher 40 gegenüber den Kanälen 32 winkelversetzt sind, um sich nicht direkt in sie zu öffnen.
Ebenso öffnen sich die Löcher 33 in die zweite Kammer 38 hinter dem Flansch 21, aber in einer Position so, dass sie durch den Flansch 29 teilweise verschlossen sind, wenn sich der Kolben 6 in der zweiten Bewegungsgrenzposition befindet die in Fig. 2 gezeigt ist.
Der Betrieb des Variators 1 wird unten beschrieben, wobei von der ersten Bewegungsgrenzposition von Fig. 1 ausgegangen wird. In diesem Zustand wird der Zusatzstrom an unter Druck stehendem Öl vom Zufuhrflansch D aus über die Löcher 40 zugeführt und kontinuierlich in die erste Kammer 37 in einer Position zwischen dem Satz von Zähnen 27 und dem Flansch 29 des Kolbens 6 eingelassen wird. Der Zusatzölstrom wird in der Kammer 37 mittels der Kanäle 32 verteilt, wodurch er zwischen die einander gegenüberstehenden Flächen des Kolbens 6 und des Gehäuses 9 strömt.
Das unter Druck stehende Öl wird auch aus der ersten Kammer 37 durch die Löcher 5 ausgelassen, die in diesem Stadium des Betriebs des Variators Auslasslöcher für den Zusatzstrom bilden; das derart ausgelassene Öl wird über den Kanal 4 entfernt. Es wird bemerkt werden, dass wenn der aus der ersten Kammer 37 durch die Löcher 5 ausgelassene Zusatzstrom größer als der durch die Löcher 40 zugeführte Strom ist, der Kolben 6 veranlasst wird, sich zum Deckel 11 hin zu bewegen, wobei so die Auslasslöcher 5 verschlossen und die Löcher 40 in gleichem Masse freigegeben werden. Als Folge gibt es eine Zunahme des Zusatzstroms, der der ersten Kammer 37 zugeführt wird, und eine gleichzeitige Abnahme des Zusatzstroms, der durch die Löcher 5 ausgelassen wird.
Der Ölstrom in die Kammer 37 wird somit in solcher Weise reguliert, dass auf den Kolben 6 eine Kraft gegen die von der Feder 35 ausgeübte Gegenkraft ausgeübt wird, um ihre Wirkung auszugleichen und den Kolben 6 in einer solchen Position anzuhalten, dass ein minimaler Abstand, in Fig. 1 mit S bezeichnet, zwischen den Schultern 31 und 20 aufrechterhalten wird, der ein axiales Klopfen zwischen dem Kolben und dem Gehäuse verhindert.
In Fig. 2 ist der Variator in einem zweiten Betriebszustand gezeigt, wobei der Kolben 6 in der zweiten Bewegungsgrenzposition angehalten ist. Um diesen Zustand zu erreichen, wird der ersten Kammer 37 durch den Kanal 4 und die Löcher 5, die in diesem Stadium Hauptzufuhrlöcher bilden, unter Druck stehendes Öl zugeführt. Der Kolben 6 wird folglich axial relativ zur Nabe 2 gegen die Feder 35 verschoben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Löcher 40 durch den Kolben 6 verschlossen sind.
Ein Zusatzstrom an unter Druck stehendem Öl, der vom der ersten Kammer 37 zugeführten Hauptstrom abgeleitet wird, wird durch Vorbeiströmen durch die Zwischenräume zwischen den Keilrücken 7, 8 der zweiten Kammer 38 zugeführt, in der er eine Kraft auf den Kolben 6 erzeugt, die zur Kraft der Feder 35 hinzuaddiert wird. Die Zwischenräume zwischen den Keilrücken 7, 8 bilden in diesem Stadium Zusatzzufuhrlöcher für die zweite Kammer 38.
Es wird bemerkt werden, dass wenn der aus der zweiten Kammer 38 durch die Löcher 39 ausgelassene Zusatzstrom größer als der durch die Zwischenräume der Keilrücken 7, 8 zugeführte Zusatzstrom ist, der Kolben 6 zum Flansch 21 der Nabe hin verschoben wird, wobei so die Auslasslöcher 39 mit seinem Flansch 29 verschlossen werden.
Als Folge gibt es eine Zunahme des Öldrucks in der zweiten Kammer 38 und der entsprechenden Kraft, die auf den Kolben 6 ausgeübt wird. Das Auslässen des Öls aus der Kammer 38 wird somit reguliert, so dass die durch das der ersten Kammer 37 zugeführte Öl auf den Kolben 6 ausgeübte Kraft durch die durch die Feder 35 und das Öl in der zweiten Kammer 38 ausgeübte Gesamtkraft ausgeglichen wird, so dass der Kolben 6 mit dem Flansch 29 in einem minimalen Abstand, in Fig. 2 mit T bezeichnet, vom Flansch 21 angehalten wird, was ein axiales' Klopfen zwischen dem Kolben und der Nabe verhindert.
Gemäß einer Variante der Erfindung, die in Fig. 6 gezeigt und mit 50 bezeichnet ist, ist ein Ventil 51 zum Drosseln des der ersten Kammer 37 zugeführten Zusatzstroms bereitgestellt und beinhaltet ein Absperrorgan 52, das gegen eine Feder 55 in einem Ventilsitz 53 beweglich ist. Der Sitz 53 ist im Rand 10 des Gehäuses 9 mit seiner Achse parallel zu dessen Achse ausgebildet und ist an seinem dem Deckel 11 entsprechenden axialen Ende durch einen Stopfen 54 verschlossen, während er an dem der Schulter 20 benachbarten, axial entgegengesetzten Ende teilweise offen ist.
Auf das Absperrorgan 52 wird die Feder 55 ein, so dass ein Endansatz (end appendage) 56 davon über die Schulter 20 hinaus in die erste Kammer 37 vorsteht, um die Bewegung des Kolbens 6 zur ersten Bewegungsgrenzposition hin zu behindern. Das Absperrorgan 52 weist auch eine Umfangsnut 57 auf, die relativ zum Loch 40 und dem freien Ende des Ansatzes 56 in solcher Weise angeordnet ist, dass das Loch 40 normalerweise durch das Absperrorgan 52 verschlossen ist, wenn der Kolben 6 sich von der ersten Bewegungsgrenzposition weg bewegt hat, und durch das Absperrorgan 52 gedrosselt wird, wenn der letztere sich in der Nähe der ersten Bewegungsgrenzposition befindet und seine Schulter 31 gegen den Endansatz 56 drückt.
Fig. 7 und 8 zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenvariators.
Der Variator ist allgemein mit 100 bezeichnet und trägt für die gleichen Einzelteile die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Ausführungsformen.
Der Variator 100 weist einen röhrenförmigen Verteiler, allgemein mit 101 bezeichnet, auf, der in einem axialen Sitz 102 in der Nabe 2 axial beweglich und der Wirkung einer Feder 103 unterworfen ist. Die Enden der Feder 103 wirken zwischen einer Basis 104 mit Löchern, die von einem Ring 105 am freien Ende der Nabe 2 gehalten wird, bzw. einem napfförmigen Gebildet 106 im zugewandten Ende des Verteilers 101.
Der Verteiler 101 wird daher elastisch in eine erste Betriebsposition (Fig. 1) im Anschlag an eine Schulter 107 des Sitzes 102 gedrückt und ist mit begrenzter Bewegung zwischen der Schulter 107 und der Basis 104 beweglich.
Der Verteiler 101 weist zwei koaxiale Kanäle 108, 109 auf, die beide blind sind und sich darin von den axial entgegengesetzten Enden aus erstrecken. Ausgehend von dem napfförmigen Gebildet 106 weist der äußere Rand des Verteilers 101 erste, zweite, dritte und vierte Nuten 110, 111, 112, 113 auf, die durch erste, zweite, dritte, vierte bzw. fünfte zylindrische Abschnitte 115, 116, 117, 118, 119 in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Eine Vielzahl von ersten Löchern 120, die sich in die erste Nut 110 öffnen, erstreckt sich vom Kanal 109 aus radial durch den Verteiler 101. Eine zweite Vielzahl von Löchern 121, die sich in die zweite Nut III öffnen, erstreckt sich radial vom Kanal 108 aus.
Beide der beiden parallelen Kanäle 124, 125 erstrecken sich vom Ende 2a aus axial in der Nabe 2. Der Kanal 125 ist am Ende 2a durch einen Stopfen 126, der ein kalibriertes Loch 127 aufweist, teilweise verschlossen.
In der Nabe sind auch erste, zweite, dritte, vierte und fünfte radiale Löcher, mit 130, 131, 132, 133 bzw. 134 bezeichnet, ausgebildet, die vom Ende 2a ausgehen.
Beide der ersten und fünften Löcher 130, 134 erstrecken sich zwischen einem axialen Sitz 102 im Verteiler 101 und dem Kanal 125, der auch als Auslasskanal bezeichnet wird.
Das zweite Loch oder die Reihe von Löchern 131 öffnet sich zwischen dem Sitz 102 und der ersten Kammer 37 hinter den Keilrücken 7; diese Löcher entsprechen den Löchern 5 der vorherigen Ausführungsform, führen dieselbe Funktion aus und sind radial so verteilt, dass sie den Kanal 124 nicht verschließen.
Das dritte Loch 132 erstreckt sich vom axialen Sitz 102 aus radial durch die Nabe 2 und schneidet den Kanal 124.
Die vierten Löcher 133 erstrecken sich vom Sitz 102 aus radial durch die Nabe 2 und öffnen sich in die zweite Kammer 38 hinter den Keilrücken 7.
Der Betrieb des Variators 100, wenn sich der Kolben 6 in der ersten Bewegungsgrenzposition von Fig. 7 befindet, ist genau wie der der Variatoren 1, 50 der vorherigen Ausführungsformen.
In dieser Phase wird der Verteiler 101 durch die Feder 103 in eine Position im Anschlag an die Schulter 107 gedrückt. In dieser Position werden die Löcher 131 vom Verteiler 101 mittels der Nut 110, der Löcher 120, des Kanals 109 und der Löcher 130 mit dem Auslasskanal 125 in Fluidverbindung gebracht. Das aus der Kammer 37 abgelassene Öl wird folglich durch den Kanal 125 entfernt. Der Ölstrom zur Kammer 37 wird durch das gleichzeitige Drosseln der Löcher 131, 40 reguliert, wie beim Variator der vorherigen Ausführungsformen, so dass der Kolben 6 in der ersten Bewegungsgrenzposition angehalten wird, wobei er den minimalen Abstand S zwischen den Schultern 20, 31 beibehält.
In Fig. 9 ist der Variator 100 in einer zweiten Betriebsposition gezeigt, in der der Kolben 6 in der zweiten Bewegungsgrenzposition angehalten wird.
Um diese Position zu erreichen, wird ein Hauptölstrom vom Kanal 4 her durch den axialen Kanal 108 des Verteilers 101 geliefert. Der letztere wird durch die Kraft des unter Druck stehenden Öls gegen die Feder 103 zu einer Betriebsposition hin bewegt, in der er an der Basis 104 anstößt (Fig. 8). In dieser Position wird der Kanal 108 durch die Löcher 121 und die Nut III mit den Löchern 131 in Fluidverbindung gebracht.
Der Hauptölstrom strömt daher aus dem Kanal 108 in die erste Kammer 37, so dass der Kolben 6 relativ zur Nabe 2 gegen die Feder 35 axial verschoben wird. Es wird bemerkt, dass in diesem Stadium die zweite Kammer 38 über die Löcher 133, die Nutz 113 und die Löcher 134 mit dem Auslasskanal 125 verbunden ist. Darüber hinaus werden während der Bewegung des Kolbens zur zweiten Bewegungsgrenzposition hin die Hilfszufuhrlöcher 40 vom Kolben verschlossen.
In der zweiten Bewegungsgrenzposition werden die Löcher 132 vom Kolben 6 freigemacht, so dass das unter Druck stehende Öl aus der Kammer 37 ausgelassen wird und durch den Kanal 124 zum zweiten axialen Kanal 109 des Verteilers 101 strömt, wobei auf den Verteiler er eine Kraft in dieselbe Richtung wie die Feder 102 ausübt. Die Auslasslöcher 130 werden vom ersten zylindrischen Abschnitt 115 des Verteilers 101 verschlossen.
Der Verteiler 101 wird folglich zur Schulter 107 hin verschoben, der die Hauptzufuhrlöcher 131 mit seinem Abschnitt 115 drosselt. Die Kraft, die durch den Öldruck erzeugt wird, der durch den Kanal 124 dem Kanal 109 zugeführt wird, bildet Mittel zum Vorbelasten des Verteilers 101.
Die Verringerung des der Kammer 37 zugeführten Hauptstroms bewirkt, dass sich der Kolben 6 zum Deckel 11 hin bewegt, wodurch er als Folge der Verschiebung des Verteilers 101 zur Basis 104 hin die Löcher 132 verschließt und die Löcher 131 im gleichen Maße öffnet. Der Ölstrom in die Kammer 37 wird durch das gleichzeitige Drosseln der Zufuhr- und Auslassströme in der Kammer 37 reguliert, so dass der Kolben 6 in der zweiten Bewegungsgrenzposition mit dem minimalen Abstand T zwischen den Flanschen 21 und 29 angehalten wird. (Fig. 9).
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass in der zweiten Bewegungsgrenzposition die zweite Kammer 38 vorzugsweise durch das Loch 132, die Nut 112 und das Loch 133 mit der ersten Kammer 37 in Fluidverbindung steht. Ebenso wie es in den Kanal 109 strömt, strömt daher etwas des durch das Loch 132 abgelassenen Öls in die Kammer 38, wo es auf den Kolben eine Kraft in die gleiche Richtung wie die Feder 35 ausübt. Diese Kräfte werden durch die in der ersten Kammer 37 auf den Kolben ausgeübte hydraulische Kraft ausgeglichen.
Wenn die Hauptzufuhr an unter Druck stehendem Öl zur Kammer 37 aufhört und der Druck im Kanal 4, 108 folglich unter einen Schwellenwert verringert wird, wird der Verteiler 101 wieder in der Position von Fig. 7 angeordnet, wobei die erste Kammer 37 durch den Auslasskanal 125 über die Löcher 131, 120 und 130 direkt mit dem Auslass verbunden wird. Dies vermeidet, dass das ausgelassene Öl entlang des Hauptzufuhrkanals 4 zurückströmen muss.
Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform des Variators der Erfindung, der allgemein mit 200 bezeichnet ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich vom Variator 100 dadurch, dass die Mittel zum Vorbelasten des Verteilers 101 zu der Position hin, in der das Loch 131 gedrosselt wird, einen Stift 205 umfassen, der sich durch ein radiales Schlitzloch 206 in der Nabe 2 erstreckt und im Verteiler 101 befestigt ist. Die entgegengesetzten Enden des Stifts 205 stehen von der Nabe 2 vor, um eine Anschlagfläche für die Schulter 36 des Kolbens zu bilden und den Kolben während seiner Bewegung zur zweiten Bewegungsgrenzposition hin abzufangen und folglich den Verteiler 101 zur einer Position hin vorzuspannen, in der das Hauptzufuhrloch teilweise verschlossen ist.
Die Erfindung löst somit das gestellte Problem, wobei sie im Vergleich mit bekannten Lösungen zahlreiche Vorteile erreicht.
Der erste Vorteil liegt in der Tatsache, dass ein Polster an unter Druck stehendem Öl zwischen dem Kolben und den axialen Anschlagflächen in den Bewegungsgrenzpositionen aufrechterhalten wird, das das axiale Klopfen beseitigt und folglich das Geräusch des Variators begrenzt.
Ein zweiter Vorteil liegt in der Tatsache, dass der Kolben durch die Zufuhr eines Zusatzstroms zum Variator angehalten wird, der im Vergleich mit dem Hauptstrom begrenzt ist und unabhängig davon zugeführt wird.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Tatsache, dass der Variator der Erfindung die Steuerung der Positionierung des Kolbens im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur (und folglich der Viskosität) des als Betätigungs-Servomittel verwendeten Öls verbessert. In der Tat hält sowohl das Drosseln der Ölzufuhr als auch - möglicherweise - das Ablassen von Öl aus der ersten Kammer den Kolben ungeachtet der Tatsache an, dass eine erhöhte Viskosität des Öls, wenn der Motor kalt ist, den Strom des Öls nach außen durch das Auslassloch verlangsamt. Umgekehrt verhindert, wenn das Öl heiß ist, das Drosseln des Auslasslochs aus der ersten Kammer ein übermäßiges Ablassen von Öl, das eine geringe Viskosität hat, wobei das Anhalten des Kolbens als Folge einer weiteren Öffnung der Zufuhrlöcher verbessert wird.
Darüber hinaus kehrt wegen der Tatsache, dass wenn das Zusatzzufuhrloch verschlossen ist, der Zusatzzufuhrstrom zur ersten Kammer fast vollständig unterdrückt wird, bis der Kolben nahe bei der ersten Bewegungsgrenzposition ist, der Kolben schnell genug von der zweiten Bewegungsgrenzposition zur ersten Position zurück.
Hinsichtlich des Anhaltens des Kolbens in der zweiten Bewegungsgrenzposition wird darauf hingewiesen, dass ein axiales Klopfen hauptsächlich beginnt, wenn der Motor heiß ist, wenn der Öldruck und die Viskosität besonders niedrig sind; aus dieser niedrigen Viskosität wird optimaler Nutzen gezogen, um den Zusatzölstrom durch die Zwischenräume zwischen den im "Eingriff stehenden Zähnen der Nabe und des Kolbens der zweiten Kammer zuzuführen.
Unter spezieller Bezugnahme auf die dritte Ausführungsform der Erfindung gibt es darüber hinaus wegen der reichlichen und direkten hydraulischen Verbindung, die die beiden Kammern in der Position von Fig. 9 durch sowohl die dritten und vierten Löcher als auch die zweite Nut verbindet, sowohl einen schnellen Ölstrom in die zweite Kammer, um den Kolben in der zweiten Bewegungsgrenzposition anzuhalten (ohne die mit dem Vorbeiströmen von Öl durch die Zwischenräume der Zähne verbundenen Verzögerungen) als auch, wegen des schnellen Ablassens des Öls aus der ersten Kammer und seiner direkten Überführung in die zweite Kammer, eine schnellere Rückkehr des Kolbens zur ersten Bewegungsgrenzposition hin. Dies vermeidet die Notwendigkeit zu bewirken, dass das zum Auslass gerichtete Öl entlang des Hauptzufuhrkanals zurückströmt, mit der sich daraus ergebenden Verlangsamung des Kolbens.
Schließlich erreicht der Aufbau des Variators gemäß der zweiten Ausführungsform ein optimales Verschließen des Zusatzzufuhrlochs, so dass es keinen Ölstrom in die erste Kammer gibt, der die Bewegung des Kolbens zu ersten Bewegungsgrenzposition hin verzögern könnte.
Ebenso wie das axiale Klopfen begrenzt wird, hilft schließlich das dauerhafte Vorhandensein von Öl im Variator, seinen allgemeinen Lärm aufgrund verschiedener Effekte, wie dem Umfangsklopfen, zu begrenzen.

Claims

Phasenvariator zum Variieren der Phasenbezlehnung zwischen einer Welle (A) und einem zugehörigen Getriebe, welcher umfasst:

- eine Nabe (2), die zur Drehung mit der Welle (A) angebracht ist,

- ein Gehäuse (9), das zur Drehung mit dem Getriebe angebracht ist,

- einen zwischen dem Gehäuse (9) und der Nabe (2) definierten Raum,

- einen ringförmigen Kolben (6), der in dem Raum angebracht ist und mit der Nabe (2) und dem Gehäuse (9) wenigstens eine erste Zufuhrkammer (37) für ein unter Druck stehendes Arbeitsmedium definiert,

- Stromzufuhrmittel, um der ersten Zufuhrkammer (37) einen Strom von unter Druck stehendem Arbeitsmedium zuzuführen,

- wobei der Kolben (6), der die Nabe (2) bedeckt, darauf axial verschiebbar ist und in dem Raum als Folge der Zufuhr von Arbeitsmedium zur ersten Zufuhrkammer (37) und gegen eine Gegenkraft beweglich ist,

- gezahnte Kupplungsmittel (7, 8; 25, 27), die zwischen der Nabe und dem ringförmigen Kolben (6) sowie zwischen dem ringförmigen Kolben (6) und dem Gehäuse (9) so angeordnet sind, dass als Folge der axialen Bewegung des Kolbens (6) relativ zur Nabe (2) eine Änderung der relativen Winkelpositionen der Nabe (2) und des Gehäuses (9) bewirkt wird; und

- Anschlagmittel, um den Kolben (6) in wenigstens einer vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition relativ zum Gehäuse (9) und zur Nabe (2) anzuhalten,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Anschlagmittel Ventilmittel zum Drosseln des der ersten Zufuhrkammer (37) zugeführten Stroms von unter Druck stehendem Arbeitsmedium umfassen, wobei die Ventilmittel derart sind, dass sie den Strom so drosseln, dass die auf den Kolben (6) wirkende Gegenkraft in der wenigstens einen vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition ausgeglichen wird, wodurch

- die Stromzufuhrmittel umfassen

- getrennte Zusatzstromzufuhrmittel (32, 40), die in der wenigstens einen vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition der ersten Zufuhrkammer (37) einen Zusatzstrom von unter Druck stehendem Arbeitsmedium zuführen, und

- Zufuhr/Auslassmittel (5, 4) die in der wenigstens einen vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition den Zusatzstrom von unter Druck stehendem Arbeitsmedium aus der ersten Zufuhrkammer (37) ablassen oder der ersten Zufuhrkammer (37) einen Hauptstrom von unter Druck stehendem Arbeitsmedium zuführen, um den Kolben (6) zu einer zweiten Position zu bewegen.
2. Variator nach Anspruch 1, bei dem die zweite Position eine zweite Bewegungsgrenzposition gegenüber der wenigstens einen vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition ist.
3. Variator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die getrennten Zusatzstromzufuhrmittel (32, 40) wenigstens ein Zusatzzufuhrloch (40) umfassen und die Ventilmittel ein Absperrorgan umfassen, das das wenigstens eine Zusatzzufuhrloch (40) absperren kann, um den Zusatzstrom in Abhängigkeit von der Position des Kolbens (6) entlang der Nabe (2) zu drosseln.
4. Variator nach Anspruch 3, bei dem das wenigstens eine Zusatzzufuhrloch (40) im Gehäuse (9) bereitgestellt ist und mit einer in einem stationären Flansch (D) bereitgestellten Leitung in Fluidverbindung steht und sich zu den gezahnten Kupplungsmitteln hin öffnet, die so angeordnet sind, dass der ersten Zufuhrkammer (37) Fluid zugeführt werden kann.
5. Variator nach Anspruch 3, bei dem das Absperrorgan für eine Translation mit dem Kolben (6) angebracht ist.
6. Variator nach Anspruch 3, bei dem das Absperrorgan einen Fortsatz aufweist, der so angeordnet ist, dass er in die Translationsbewegung des Kolbens auf der Nabe eingreift, um das Absperrglied aus einer Position, in der das wenigstens eine Zusatzzufuhrloch (40) abgesperrt ist, zu einer Position hin zu verschieben, in der es gedrosselt wird, wenn sich der Kolben in der ersten Bewegungsgrenzposition befindet.
7. Variator nach Anspruch 5, bei dem das Absperrorgan aus einem Abschnitt (26) des Kolbens besteht.
8. Variator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zufuhr/Auslassmittel (5, 4) wenigstens ein Zufuhr/Auslassloch (5) zum Ablassen des Zusatzstroms von unter Druck stehendem Arbeitsmedium aus der ersten Zufuhrkammer (37) in der wenigstens einen vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition und zum Zuführen eines Stroms von unter Druck stehendem Arbeitsmedium zur ersten Zufuhrkammer (37) umfassen, wenn die Anschlagmittel dafür ausgelegt sind, in der zweiten Bewegungsgrenzposition auf den Kolben (6) einzuwirken, und die Ventilmittel Absperrmittel zum Drosseln des wenigstens einen Zufuhr/Auslasslochs (5), wenn Arbeitsmedium durch das Loch (5) abgelassen wird, gleichzeitig mit und im umgekehrten Verhältnis zum Drosseln des wenigstens einen Zusatzzufuhrlochs (40) umfassen.
9. Variator nach Anspruch 9, bei dem das Absperrmittel zum Absperren des Zufuhr/Auslasslochs (5) aus einem Abschnitt (26) des Kolbens besteht.
10. Variator nach den Ansprüchen 3 und 9, bei dem sich das wenigstens eine Zufuhr/Auslassloch (5) und das wenigstens eine Zusatzzufuhrloch (40) in die erste Zufuhrkammer (37) an jeweiligen entgegengesetzten Enden des Abschnitts (26) des Kolbens öffnen, wenn er sich in der ersten Bewegungsgrenzposition befindet.
11. Variator nach Anspruch 10, bei welchem Leitungen (32) im Kolben (6) und/oder im Gehäuse (9) bereitgestellt sind, um eine Fluidverbindung zwischen der ersten Zufuhrkammer (37) und dem wenigstens einen Zusatzzufuhrloch (40) zu ermöglichen.
12. Variator nach Anspruch 2, bei dem der Kolben (6), das Gehäuse (9) und die Nabe (2) in dem Raum abdichtend eine zweite Kammer (38) definieren, wodurch ein Zusatzzufuhrstrom in die zweite Kammer (38) erreicht wird, indem der Hauptzufuhrstrom von der ersten Kammer (37) über einen Zwischenraum zwischen den gezahnten Kupplungsmitteln (7, 8) des Kolbens (6) und der Nabe (2) in die zweite Kammer (38) gedrosselt wird.
13. Variator nach Anspruch 2, bei dem die Ventilmittel einen in einem Sitz (102) in der Nabe (2) angebrachten Verteiler (101) umfassen, wobei der Sitz vom Verteiler in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt unterteilt wird, wobei der erste Abschnitt eine Stromzufuhrleitung (108) in Fluidverbindung mit den Hauptstromzufuhrmitteln (4) umfasst und der zweite Abschnitt mit einer Auslassleitung (125) in Fluidverbindung steht, wobei die Zufuhr/Auslassmittel wenigstens ein Zufuhr /Auslassloch (131) zum Ablassen des Zusatzstroms von unter Druck stehendem Arbeitsmedium aus der ersten Zufuhrkammer (37) in der wenigstens einen vorbestimmten ersten Bewegungsgrenzposition und zum Zuführen eines Stroms von unter Druck stehendem Arbeistmedium zur ersten Zufuhrkammer (37) umfassen, wenn das Anschlagmittel dafür ausgelegt ist, in der zweiten Bewegungsgrenzposition auf den Kolben (6) zu wirken, wobei der Verteiler im Sitz beweglich ist, um das wenigstens eine Zufuhr/Auslassloch (131) durch selektives Verbinden des Lochs (131) mit der Zufuhrleitung (108) einstellbar zu drosseln, wobei der Verteiler während seiner Bewegung zu einer Position hin, in der das Zufuhrloch (131) offen ist, der hydraulischen Kraft des unter Druck stehenden Mediums in der Zufuhrleitung (108) unterworfen ist, wobei Vorbelastungsmittel (132, 124; 205) für den Verteiler bereitgestellt sind, um den Verteiler zu einer Position hin zu drängen, in welcher das Zufuhrloch (131) wenigstens teilweise abgesperrt ist, wobei die Vorbelastungsmittel für den Verteiler mit dem Kolben verbunden sind.
14. Variator nach Anspruch 13, bei dem die Vorbelastungsmittel wenigstens ein Auslassloch (132) aus der wenigstens einen Zufuhrkammer (37) und eine Leitung (124) umfassen, die mit dem Auslassloch (132) in Fluidverbindung steht und sich zwischen dem Loch (132) und dem zweiten Abschnitt des Sitzes erstreckt.
15. Variator nach Anspruch 13, bei dem die Vorbelastungsmittel für den Verteiler eine Anschlagfläche (205) am Verteiler umfassen, die sich so erstreckt, dass sie die Verschiebungsbewegung des Kolbens (6) entlang der Nabe (2) abfängt, so dass der Verteiler (101) zu der Position verschoben wird, in der das Zufuhrloch (131) abgesperrt ist, wenn sich der Kolben (6) in der zweiten Bewegungsgrenzposition befindet.
16. Variator nach Anspruch 15, bei dem die Gegenkraft auf den Kolben (6) aus der Summe einer auf den Kolben ausgeübten federnden Belastung und der hydraulischen Kraft des der zweiten Kammer (38) zugeführten, unter Druck stehenden Mediums besteht.
17. Variator nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, bei dem sich eine Stromzufuhrleitung (108) und die Auslassleitung (125) beide in die wenigstens eine Zufuhrkammer (37) offnen und voneinander hydraulisch getrennt sind, wobei der Verteiler zwischen den Leitungen (108, 125) wirkt, um die Kammer (37) mit der Auslassleitung (125) zu verbinden, wenn der Druck des unter Druck stehenden Arbeitsmediums in der Zufuhrleitung (108) unter einen vorbestimmten Schwellenwert verringert wird.