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EP1331367B1 - Verstelleinrichtung für eine Einrichtung zur relativen Drehlagenveränderung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verstelleinrichtung für eine Einrichtung zur relativen Drehlagenveränderung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP1331367B1
EP1331367B1 EP03009907.1A EP03009907A EP1331367B1 EP 1331367 B1 EP1331367 B1 EP 1331367B1 EP 03009907 A EP03009907 A EP 03009907A EP 1331367 B1 EP1331367 B1 EP 1331367B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
connection
pressure
annular grooves
valve element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03009907.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1331367A3 (de
EP1331367A2 (de
Inventor
Bernd Niethammer
Andreas Knecht
Alfred Trzmiel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Hilite Germany GmbH
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Hilite Germany GmbH
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7869029&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1331367(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG, Hilite Germany GmbH filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of EP1331367A2 publication Critical patent/EP1331367A2/de
Publication of EP1331367A3 publication Critical patent/EP1331367A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1331367B1 publication Critical patent/EP1331367B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2102—Adjustable

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for a device for relative rotational position change of a shaft to a drive wheel, in particular a camshaft of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • a device for changing the rotational position in which an inner part rotatably connected to the end of the camshaft and has on its outside a plurality of circumferentially distributed radial slots in which wing elements are guided radially displaceable.
  • This inner part is surrounded by a cellular wheel, which has a plurality of hydraulically loadable cells, which are divided by the wings in two against each other acting on these pressure chambers. By pressurizing these pressure chambers, depending on the pressure difference, the cellular wheel can be rotated relative to the inner part and thus to the camshaft.
  • a hydraulically loadable piston is guided in the cell wheel in two radial bores in defined angular positions, which can be inserted in the assigned end position of the device in a radial recess of the inner part.
  • These pistons are acted upon by compression spring elements in the direction of the inner part and are displaceable in the opposite direction by hydraulic loading of the bores in the inner ring.
  • the device is to be locked in one of its two end positions, as long as the pressure to pressurize the pressure chambers does not reach a defined level. Only when reaching a certain pressure level, the pistons are pushed back against the action of the compression springs and allow rotation of the inner part relative to the cellular.
  • the invention is based on the object to improve the generic device for relative rotational position change of a shaft to the drive wheel to the effect that this is simpler and less expensive and allows a fluctuation-free rotational position change. It should be dispensed mainly with the use of multiple complex and expensive control valves.
  • the US 5 483 930 A discloses a valve control device in which the position of the drive wheel to the camshaft can be changed by means of an axial piston acting on both sides with hydraulic oil to change the valve timing.
  • the pressure is applied to both hydraulic chambers by means of a control valve.
  • the following two alternatives are shown and described when adjusting the camshaft adjusting unit in the "early” or “late” direction: A.)
  • the following problem arises: Due to the force exerted by the torque of the camshaft counterforce increases the hydraulic pressure in the applied pressure chamber and thus increases the amount of leakage between the two pressure chambers.
  • Suggested solution Close the return to the oil tank while continuing to apply pressure oil to the flow line. Advantage: stability of the set control time.
  • Suggested solution Reduction of the return flow via throttle or alternatively to the throttle to reduce the gap distance or reduce the opening.
  • knocking sounds can be prevented.
  • a particularly advantageous and inexpensive design of the device for relative rotational position change results when both the supply control and the sequence control for the associated direction of rotation is controlled via a common valve member of the control valve.
  • the control valve can be formed in a particularly advantageous manner as 4/3-way valve, wherein the valve member acting for the inlet and outlet control for both directions of rotation is designed as a valve spool.
  • 1 denotes the camshaft of an internal combustion engine, at the end a example of the DE 39 37 644 A1 Known device for hydraulic rotation angle adjustment of the camshaft is arranged relative to its drive wheel or to the crankshaft.
  • This adjusting device 2 has a rotatably connected to the camshaft inner part 3, which is provided with radial webs 4. These divide the limited by radial webs 6 cells of a cellular wheel 5 in two oppositely acting pressure chambers.
  • the star feeder 5 is at the same time a drive wheel and, for example, connected to the crankshaft of the internal combustion engine with a chain drive or belt drive.
  • the hydraulic control of the pressure chambers via two in the camshaft separately formed pressure channels 7 and 8, the two formed in a camshaft bearing 9 annular grooves 9 and 10 each with a control line eleventh or 12 are connected.
  • the two control lines 11 and 12 are connected to a control valve 13, which is formed in this embodiment as a 4/3-way valve.
  • the connection of the control valve 13 to the control line 11 is denoted by A, the connection to the control line 12 with B.
  • the control valve 13 has a pressure port P and a return port T.
  • the pressure port P is connected via a pressure line 14 and a check valve 15 with the serving as a pressure medium source lubricant pump 16 of the internal combustion engine. This in turn is connected via a suction line to the oil reservoir tank 17 and the oil pan of the internal combustion engine.
  • the return port T of the control valve 13 is also connected to this oil reservoir tank 17.
  • both the pressure line 14 and the return port T and the two control lines 11 and 12 are closed on the valve side.
  • the pressure line 14 is connected to the control line 11 (P -> B).
  • the control line 12 in turn is connected via the return port T to the oil reservoir tank 17 (A -> T).
  • the pressure line 14 is connected to the control line 12 (P -> A), while the control line 11 is opened to the oil reservoir tank 17 (B -> T).
  • a rotation of the inner part takes place relative to the cellular due to the prevailing in the respective connected pressure chambers pressure differences.
  • Trained as a 4/3-way proportional valve control valve 13 has a valve housing 18 with a valve bore 19 which is surrounded by five mutually spaced annular grooves. These five ring grooves are in the in Fig. 2 shown arrangement from left to right continuously designated 20 to 24.
  • the annular grooves 20 and 24 are on known manner connected to the return port T.
  • the annular groove 21 is connected to the pressure port B, while the annular groove 23 is connected to the pressure port A.
  • the middle annular groove 22 is connected to the pressure port P.
  • In the valve bore 19 is sealingly and longitudinally displaceable designed as a control piston valve member 25 is guided. This valve member 25 has two spaced, sealingly guided in the valve bore 19 piston portions 26 and 27 which are interconnected via a piston portion 28 of smaller diameter.
  • the dimensions and distances of the annular grooves are matched to the dimension of the valve member, that the opening cross-section - when moving the valve member to the right - at the annular groove 23 is always greater than the annular groove 21 is (trailing edge control). If the valve member 25 is moved in an analogous manner from the neutral position II to the left in the switching position III, the pressure port P facing side of the annular groove 21 is no longer covered by the piston portion 26. On the other hand, the piston section 27 seals the annular groove 23 completely due to the greater overlap. Only when the valve member 25 is moved further to the left, the annular groove 23 is no longer covered in an analogous manner on the annular groove 24 side facing. Again, the opening cross-section of the annular groove 21 - at a displacement of the valve member 25 to the left - always greater than that at the annular groove 23rd

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für eine Einrichtung zur relativen Drehlagenveränderung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Es ist eine Verstelleinrichtung bekannt ( WO 95/31633 ), mit der die Drehlage der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine geändert werden kann. Die Nockenwelle trägt drehfest ein Innenrad, das radiale Stege aufweist, die zugeordnete Zellen eines Zellenrades in jeweils zwei gegeneinander wirkende Druckräume unterteilt. Dieses Zellenrad wird über einen Ketten- bzw. Riementrieb von der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben. Die Druckbeaufschlagung der jeweiligen Druckräume erfolgt dabei über ein als 4/3-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil, über das die Druckräume in Abhängigkeit von der erwünschten Drehlagenänderung mit einer Druckmittelpumpe bzw. einem Druckmitteltank verbunden sind. Dazu führt von diesem Steuerventil jeweils eine Druckleitung zu allen gleichsinnig wirkenden Druckräumen. In diesen Druckleitungen ist darüber hinaus jeweils ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil angeordnet, dessen Sperrwirkung jeweils vom Druck in der anderen Druckleitung aufhebbar ist. Über diese Rückschlagventile kann in der Neutralstellung des Steuerventils bei Vernachlässigung der Leckage-Verluste eine hydraulische Klemmung der beiden relativ zueinander verdrehbaren Bauteile erzielt werden. Eine derartige Einrichtung ist jedoch relativ aufwendig. Darüber hinaus kann es während des Verstellvorganges aufgrund der nahezu ungedrosselten Verbindung der einen Druckraumgruppe zum Druckmitteltank zu ungewollten Lageabweichungen und ungenauen bzw. schwankenden Verstellvorgängen kommen.
  • Aus der US-A 4,858,572 ist darüber hinaus eine Einrichtung zur Drehlagenänderung bekannt, bei der ein Innenteil drehfest mit dem Ende der Nockenwelle verbunden ist und an seiner Außenseite mehrere über den Umfang verteilte radiale Schlitze aufweist, in denen Flügelelemente radial verschieblich geführt sind. Dieses Innenteil wird von einem Zellenrad umgeben, das mehrere hydraulisch beaufschlagbare Zellen aufweist, die durch die Flügel in zwei gegeneinander auf diese einwirkende Druckräume unterteilt werden. Durch Druckbeaufschlagung dieser Druckräume kann in Abhängigkeit von der Druckdifferenz das Zellenrad relativ zum Innenteil und damit zur Nockenwelle verdreht werden. Darüber hinaus ist im Zellenrad in zwei radialen Bohrungen in definierten Winkellagen jeweils ein hydraulisch beaufschlagbarer Kolben geführt, der in der zugeordneten Endlage der Vorrichtung in eine radiale Vertiefung des Innenteils eingeschoben werden kann. Diese Kolben werden durch Druckfederelemente in Richtung Innenteil beaufschlagt und sind in Gegenrichtung durch hydraulische Beaufschlagung der Bohrungen im Innenring verschiebbar. Durch diese federbeaufschlagten Kolben soll die Vorrichtung in einer ihrer beiden Endlagen verriegelt werden, so lange der Druck zur Beaufschlagung der Druckräume ein definiertes Niveau nicht erreicht. Erst bei Erreichen eines bestimmten Druckniveaus werden die Kolben gegen die Wirkung der Druckfedern zurückgeschoben und ermöglichen ein Verdrehen des Innenteils relativ zum Zellenrad. Mit einer derartigen Vorrichtung sollen unter anderem Klappergeräusche beim Anlauf der Brennkraftmaschine vermieden werden, die durch wechselnde Momentenbelastungen beim Anlauf und Betrieb der Brennkraftmaschine auftreten können.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Einrichtung zur relativen Drehlagenänderung einer Welle zum Antriebsrad dahingehend zu verbessern, daß diese einfacher und kostengünstiger aufgebaut ist und eine schwankungsfreie Drehlagenänderung ermöglicht. Dabei soll vor allem auf die Verwendung mehrerer aufwendiger und teurer Steuerventile verzichtet werden.
  • Darüber hinaus soll bei Stillstand der Brennkraftmaschine und im stationären Betrieb der Einrichtung eine einfach wirkende hydraulische Verriegelung ermöglicht werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
  • Die US 5 483 930 A offenbart eine Ventilsteuerungsvorrichtung, bei welcher mit Hilfe eines beidseitig mit Hydrauliköl beaufschlagbaren Axialstellkolbens zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten die Lage des Antriebsrads zur Nockenwelle geändert werden kann. Die Druckbeaufschlagung zu beiden Hydraulikkammern erfolgt mit Hilfe eines Steuerventils. Im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Kolbens sind bei der Verstellung der Nockenwellenverstelleinheit in Richtung "früh" bzw. in Richtung "spät" die folgenden beiden Alternativen dargestellt und beschrieben: A.) Bei der Verstellung in Richtung "früh", d. h. Verstellung der Einheit entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle, ergibt sich folgendes Problem: Aufgrund der durch das Drehmoment der Nockenwelle ausgeübten Gegenkraft steigt der Hydraulikdruck in der beaufschlagten Druckkammer und damit vergrößert sich die Leckagemenge zwischen beiden Druckkammern. Vorgeschlagene Lösung: Schließen des Rücklaufs zum Öltank, während der Vorlauf weiterhin mit Drucköl beaufschlagt wird. Vorteil: Stabilität der eingestellten Steuerzeit. B.) Bei der Verstellung in Richtung "spät", d. h. Verstellung der Einheit in Drehrichtung der Nockenwelle, ergibt sich folgendes Problem: Die hydraulische Stellkraft und die durch das Drehmoment erzeugte Reaktionskraft addieren sich, mit der Folge, dass das zugeführte Hydrauliköl nicht schnell genug in ausreichender Menge nachgeführt werden kann. Vorgeschlagene Lösung: Drosselung der Rücklaufmenge über Drossel oder alternativ zur Drossel zur Reduzierung des Spaltabstands bzw. Verringerung der Öffnung. Vorteil: Schlaggeräusche können verhindert werden.
  • Dadurch, daß bei der Einleitung des Verstellvorganges der eine Druckraum mit der Druckmittelpumpe verbunden wird bevor der andere, entgegengerichtet wirksame mit dem Tankanschluß verbunden wird, wird verhindert, daß der Druckabfall auf der zu entlastenden Seite schneller erfolgt als der Druckanstieg auf der gegenüberliegenden Seite. Dadurch ergibt sich eine Dämpfung bzw. Drosselung auf der Ablaufseite, durch die eine gegenüber dem Druckanstieg vorauseilende Verstellung verhindert wird. Der Verstellvorgang wird damit gedämpft bzw. genauer. Eine derartige Steuerung der Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung ermöglicht den Verzicht auf aufwendige Dämpfungsmittel und ermöglicht auf einfache Weise ein kontrollierte Ansteuerung bzw. kontrollierte Umsetzung der Verstellbewegung als Folge der Druckansteuerung.
  • Eine über den gesamten Verstellvorgang wirkende Dämpfung bzw. Drosselung auf der Ablaufseite wird erreicht, wenn der Steuerquerschnitt über den Tankanschluß zu einem Druckmitteltank während des Verstellvorganges stets kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt der Verbindung des Druckanschlusses zur Druckmittelpumpe. Dadurch wird über den gesamten Verstellvorgang ein Vorauseilen gegenüber dem Druckanstieg verhindert, so daß über den gesamten Verstellvorgang eine sehr genaue Lagezuordnung und eine weitgehend schwankungsfreie Verstellung möglich ist.
  • Eine besonders vorteilhafte und kostengünstige Ausbildung der Einrichtung zur relativen Drehlagenänderung ergibt sich, wenn sowohl die Zulaufsteuerung als auch die Ablaufsteuerung für die zugeordnete Drehrichtung über ein gemeinsames Ventilglied des Steuerventils gesteuert wird.
  • Eine derartige Einrichtung zur relativen Drehlagenänderung wird noch einmal vereinfacht bzw. kostengünstiger, wenn für beide Richtungen der Drehlagenänderung das gemeinsame Steuerventil bzw. das gemeinsame Ventilglied genutzt werden.
  • Das Steuerventil kann dabei auf besonders vorteilhafte Weise als 4/3-Wegeventil ausgebildet sein, wobei das für die Zulauf- und Ablaufsteuerung für beide Drehrichtungen wirkende Ventilglied als Ventilschieber ausgebildet ist.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung der Druckmittelversorgung für einen phasenveränderbaren Nockenwellenantrieb und in
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung des Steuerventils.
  • In der Zeichnung ist mit 1 die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bezeichnet, an der endseitig eine beispielsweise aus der DE 39 37 644 A1 bekannte Vorrichtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung der Nockenwelle relativ zu ihrem Antriebsrad bzw. zur Kurbelwelle angeordnet ist. Diese Verstellvorrichtung 2 hat ein drehfest mit der Nockenwelle verbundenes Innenteil 3, das mit radialen Stegen 4 versehen ist. Diese unterteilen die durch radiale Stege 6 begrenzten Zellen eines Zellenrades 5 in jeweils zwei gegensinnig wirkende Druckräume. Das Zellenrad 5 ist gleichzeitig Antriebsrad und beispielsweise mit einem Kettentrieb oder Riementrieb mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Druckräume kann das mit der Nockenwelle 1 verbundene Innenteil 3 relativ zum Zellenrad 5 verdreht werden, so daß sich die Phasenlage der die Gaswechselventile betätigenden Nocken ändern.
  • Die hydraulische Ansteuerung der Druckräume erfolgt über zwei in der Nockenwelle getrennt voneinander ausgebildeten Druckkanäle 7 und 8, die über zwei in einem Nockenwellenlager 9 ausgebildete Ringnuten 9 und 10 jeweils mit einer Steuerleitung 11 bzw. 12 verbunden sind. Die beiden Steuerleitungen 11 und 12 sind mit einem Steuerventil 13 verbunden, das in diesem Ausführungsbeispiel als 4/3-Wegeventil ausgebildet ist. Der Anschluß des Steuerventils 13 an die Steuerleitung 11 ist mit A bezeichnet, der Anschluß an die Steuerleitung 12 mit B. Das Steuerventil 13 weist einen Druckanschluß P und einen Rücklaufanschluß T auf. Der Druckanschluß P ist über eine Druckleitung 14 und ein Rückschlagventil 15 mit der als Druckmittelquelle dienenden Schmiermittelpumpe 16 der Brennkraftmaschine verbunden. Diese wiederum ist über eine Saugleitung mit dem Ölvorratstank 17 bzw. der Ölwanne der Brennkraftmaschine verbunden. Der Rücklaufanschluß T des Steuerventils 13 ist ebenfalls mit diesem Ölvorratstank 17 verbunden.
  • In der Neutralstellung II des Steuerventils 13 sind sowohl die Druckleitung 14 als auch der Rücklaufanschluß T und die beiden Steuerleitungen 11 und 12 ventilseitig verschlossen. In der Schaltstellung I des Steuerventils 13 ist die Druckleitung 14 mit der Steuerleitung 11 verbunden (P -> B). Die Steuerleitung 12 wiederum ist über den Rücklaufanschluß T mit dem Ölvorratstank 17 verbunden (A ->T). In der Schaltstellung III des Steuerventils 13 ist die Druckleitung 14 mit der Steuerleitung 12 verbunden (P -> A), während die Steuerleitung 11 zum Ölvorratstank 17 geöffnet ist (B -> T). In den beiden Schaltstellungen I und III des Steuerventils 13 erfolgt aufgrund der in den jeweils angeschlossenen Druckräumen vorherrschenden Druckdifferenzen eine Verdrehung des Innenteils relativ zum Zellenrad. Dabei erfolgt beispielsweise in der Schaltstellung I eine Verdrehung des Innenteils relativ zum Zellenrad im Uhrzeigersinn, während in der Schaltstellung III die relative Verdrehung entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt. In der Neutralstellung II wird die relative Position der beiden verdrehbaren Bauteile der Verstelleinrichtung durch die hydraulische Einspannung beibehalten bzw. festgelegt.
  • Das als 4/3-Proportionalwegeventil ausgebildete Steuerventil 13 hat ein Ventilgehäuse 18 mit einer Ventilbohrung 19, die von fünf zueinander beabstandeten Ringnuten umgeben ist. Diese fünf Ringnuten sind in der in Fig. 2 dargestellten Anordnung von links nach rechts fortlaufend mit 20 bis 24 bezeichnet. Die Ringnuten 20 und 24 sind dabei auf an sich bekannte Weise mit dem Rücklaufanschluß T verbunden. Die Ringnut 21 ist mit dem Druckanschluß B verbunden, während die Ringnut 23 mit dem Druckanschluß A verbunden ist. Die mittlere Ringnut 22 ist mit dem Druckanschluß P verbunden. In der Ventilbohrung 19 ist dichtend und längsverschieblich ein als Steuerkolben ausgebildetes Ventilglied 25 geführt. Dieses Ventilglied 25 hat zwei beabstandete, dichtend in der Ventilbohrung 19 geführte Kolbenabschnitte 26 und 27, die über einen Kolbenabschnitt 28 geringeren Durchmessers miteinander verbunden sind. Durch die beiden Kolbenabschnitte 26 und 27 wird der zwischen dem Kolbenabschnitt 25 und der Wandung der Ventilbohrung 19 ausgebildete Ringraum 29 abgeschlossen. Die Länge des Kolbenabschnittes 25 und die Länge der Kolbenabschnitt 26 und 27 sind so auf die Breite und Abstände der Ringnuten 20 bis 24 abgestimmt, daß in der Neutralstellung II des Steuerventils 13 die Ringnuten 21 und 23 durch den Kolbenabschnitt 26 bzw. 27 dicht verschlossen sind. Der Abstand der beiden einander zugewandten Stirnseiten der Kolbenabschnitte 26 und 27 ist dabei um ein für die sichere Abdichtung erforderliches Maß kleiner als der Abstand der einander zugewandten Seiten der Ringnuten 21 und 23. Die Länge der Kolbenabschnitte 26 und 27 ist so gewählt, daß die Überdeckung der Ringnuten 21 und 23 auf der dem Druckanschluß P abgewandten Stirnseite deutlich größer ist. Wird das Ventilglied 25 aus der in Fig. 2 dargestellten Neutralstellung II beispielsweise nach rechts in Schaltstellung I verschoben, wird der dem Druckanschluß P zugewandte Bereich der Ringnut 23 vom Kolbenabschnitt 27 nicht mehr überdeckt bzw. freigegeben. Auf der gegenüberliegenden Seite wird durch die größere Überdeckung die Ringnut 21 noch vollständig durch den Kolbenabschnitt 26 überdeckt. Zu Beginn des Verstellvorganges kann somit der dem Druckanschluß B zugeordnete Druckraum beaufschlagt werden, ohne daß der gegenüberliegende, dem Druckanschluß A zugeordnete Druckraum entlastet wird. Erst wenn das Ventilglied 25 weiter nach rechts verschoben wird, wird auch die Ringnut 21 auf der der Ringnut 20 zugewandten Seite nicht mehr vom Kolbenabschnitt 26 überdeckt bzw. von diesem freigegeben, so daß die Verbindung A nach T geöffnet wird. Die Abmessungen und Abstände der Ringnuten sind dabei so auf die Abmessung des Ventilgliedes abgestimmt, daß der Öffnungsquerschnitt - beim Verschieben des Ventilgliedes nach rechts - an der Ringnut 23 stets größer als an der Ringnut 21 ist (Ablaufkantensteuerung). Wird das Ventilglied 25 in analoger Weise aus der Neutralstellung II nach links in die Schaltstellung III verschoben, wird die dem Druckanschluß P zugewandte Seite der Ringnut 21 nicht mehr vom Kolbenabschnitt 26 überdeckt. Der Kolbenabschnitt 27 dichtet andererseits aufgrund der größeren Überdeckung die Ringnut 23 dabei noch vollständig ab. Erst wenn das Ventilglied 25 weiter nach links verschoben wird, wird die Ringnut 23 in analoger Weise auf der der Ringnut 24 zugewandten Seite nicht mehr überdeckt. Auch hier ist der Öffnungsquerschnitt der Ringnut 21 - bei einer Verschiebung des Ventilgliedes 25 nach links - stets größer als der an der Ringnut 23.

Claims (3)

  1. Verstelleinrichtung (2) für eine Einrichtung zur relativen Drehlagenveränderung einer Welle (1), nämlich einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, zu einem Antriebsrad (5), mit zwei gegeneinander wirkenden Druckräumen, die über Steuerleitungen (11, 12) mit jeweils einem Anschluss (A, B) eines Steuerventils (13) verbunden sind, in dem ein Ventilglied (25) verschiebbar ist, das mit zwei Ventilgliedabschnitten (26, 27) versehen ist, mit denen die Anschlüsse (A, B) mit einem Druckanschluss (P) sowie einem Tankanschluss (T) verbindbar sind, wobei der eine Anschluss (A, B) zu Beginn des Verstellvorganges durch Verstellen des Ventilgliedes (25) mit dem Druckanschluss (P) verbunden wird, bevor der andere Anschluss (B, A) mit dem Tankanschluss (T) verbunden wird,
    wobei:
    a) das Steuerventil (13) als ein 4/3-Proportionalwegeventil mit vier Anschlüssen, nämlich den beiden Anschlüssen (A, B) für die beiden Steuerleitungen (11, 12), dem Druckanschluss (P), mit welchem über eine Druckleitung (14) und ein Rückschlagventil (15) eine an einen Druckmitteltank (17) angeschlossene Schmiermittelpumpe (16) verbunden ist, sowie dem Tankanschluss (T), mit welchem ebenfalls der Druckmitteltank (17) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei das Steuerventil (13) drei Stellungen, nämlich eine Neutralstellung (II) und zwei Schaltstellungen (I, III) einnehmen kann;
    b) in einer Ventilbohrung (19) eines Ventilgehäuses (18) des als 4/3-Proportionalwegeventil ausgebildeten Steuerventils (13) das die beiden Ventilgliedabschnitte (26, 27) aufweisende Ventilglied (25) des Steuerventils (13) dichtend und längsverschiebbar geführt ist, wobei die beiden dichtend in der Ventilbohrung (19) geführten Ventilgliedabschnitte (26, 27) durch einen Kolbenabschnitt (28) geringeren Durchmessers miteinander verbunden sind, und wobei durch die dichtend in der Ventilbohrung (19) geführten Ventilgliedabschnitte (26, 27) ein zwischen dem Kolbenabschnitt (28) und einer Wandung der Ventilbohrung (19) ausgebildeter Ringraum (29) abgeschossen ist;
    c) die Ventilbohrung (19) des Steuerventils (13) von fünf zueinander beabstandeten Ringnuten (20, 21, 22, 23, 24) umgeben ist, wobei äußere seitliche Ringnuten (20, 24) dieser Ringnuten mit dem Tankanschluss (T) verbunden sind, wobei weiterhin eine erste seitliche innere Ringnut (21) dieser Ringnuten mit einem ersten Anschluss (B) der beiden Abschlüsse (A, B) für die Steuerleitungen (11, 12), eine zweite seitliche innere Ringnut (23) dieser Ringnuten mit einem zweiten Anschluss (A) der beiden Abschlüsse (A, B) für die Steuerleitungen (11, 12) und eine mittlere Ringnut (22) dieser Ringnuten mit dem Druckanschluss (P) verbunden ist;
    d) die Länge der Ventilgliedabschnitte (26, 27) und die Länge des dieselben miteinander verbindenden Kolbenabschnitts (28) so auf die Breite und Abstände der fünf Ringnuten (20, 21, 22, 23, 24) abstimmt ist, dass in der Neutralstellung (11) des Steuerventils die erste Ringnut (21) und die zweite Ringnut (23) durch die Ventilgliedabschnitte (26, 27) dicht verschlossen sind und die Überdeckung dieser beiden Ringnuten (21, 23) auf der dem Druckanschluss (P) abgewandten Stirnseite deutlich größer ist, sodass dann, wenn das Ventilglied (25) des Steuerventils (13) ausgehend von der Neutralstellung (II) in eine der beiden Schaltstellungen (I, III) verschoben wird, jeweils zu Beginn eines Verstellvorganges durch Verstellen des Ventilgliedes (25) der eine Anschluss (A, B) der beiden Abschlüsse (A, B) für die Steuerleitungen (11, 12) mit dem Druckanschluss (P) verbunden wird, bevor der andere Anschluss (B, A) der beiden Anschlüsse (A, B) für die Steuerleitungen (11, 12) mit dem Tankanschluss (T) verbunden wird, wobei der Steuerquerschnitt der Ringnuten (23, 24; 21, 20) des einen Druckraums zum Tankanschluss (T) während des Verstellvorgangs stets kleiner als der Öffnungsquerschnitt der Ringnuten (21, 22; 22, 23) des anderen Druckraums zum Druckanschluss (P) ist, wobei der Abstand der einander zugewandten Stirnseiten der beiden Ventilgliedabschnitte (26, 27) kleiner ist als der Abstand der einander zugewandten Seiten der mit den Anschlüssen (A, B) verbundenen Ringnuten (21, 23) des Steuerventil (13), und wobei die beiden Ventilgliedabschnitte (26, 27) eine solche Länge haben, dass die Überdeckung der mit den Anschlüssen (A, B) verbundenen Ringnuten (21, 23) auf der dem Druckanschluss (P) abgewandten Seite grösser ist als auf der anderen Seite.
  2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerquerschnitt der Ringnuten (23, 24; 21, 20) des einen Druckraumes zum Tankanschluss (T) und der Steuerquerschnitt der Ringnuten (21, 22; 22, 23) des anderen Druckraumes zum Druckanschluss (P) über das gemeinsame Ventilglied (25) des Steuerventils (13) gesteuert wird.
  3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (25) für beide Richtungen der Drehlagenänderung genutzt wird.
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