Nockenwellenverstelleinrichtungen werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine und das Betriebsverhalten im Allgemeinen verbessert werden können.

Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform der Nockenwellenverstelleinrich- tung weist einen Flügelzellenversteller mit einem Stator und einem Rotor auf, welche einen Ringraum begrenzen, der durch Vorsprünge und Flügel in mehrere Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Steuerung des Druckmittelflusses und damit der Verstellbewegung der Nockenwellenverstelleinrichtung erfolgt z.B. mittels eines Zentralventils mit einer komplexen Struktur von Durchflussöffnungen und Steuerkan- ten und einem in dem Zentralventil verschiebbaren Ventilkörper, welcher die Durchflussöffnungen in Abhängigkeit von seiner Stellung verschließt oder freigibt. Der Ventilkörper selbst ist gegenüber dem Zentralventil federbelastet und wird mittels eines anliegenden Kolbens eines Aktuators zur Verstellung des Drehwinkels des Rotors zu dem Stator gegen die Federkraft verschoben. Der Rotor ist in der Regel mit der Nockenwelle verbunden, während der Stator z.B. über eine Kette oder einen Riemen von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, so dass durch die Verstellung des Rotors zu dem Stator außerdem der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle verstellt wird. Die Nockenwellenverstelleinrichtung umfasst damit eine Mehrzahl von Bauteilen mit einer komplexen Struktur von Druckmittelkanälen, Öffnungen und Steuerkanten, wozu insbesondere das Zentralventil, der Ventilkörper und der Rotor zu zählen sind. Aufgrund der komplexen Formgebung und aus Kostengründen werden bestimmte Bauteile, wie z.B. Teile des Zentralventils, aus Kunststoff hergestellt.

Als Druckmittel wird bevorzugt Hydrauliköl verwendet, welches sich während des Betriebes der Brennkraftmaschine auf höhere Temperaturen bis zu 100 Grad erwärmt und durch den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine permanent gekühlt wird. Das Druckmittel steht zumindest während der Betätigung der Nockenwellenverstelleinrichtung unter Druck mit nicht zu vermeidenden Druckspitzen, welche insbesondere in Verbindung mit der höheren Temperatur und einer dadurch bedingten negativen Veränderung der Festigkeitseigenschaften des Kunststoffes in Extremfällen zu einer Beschädigung der Kunststoffteile führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nockenwellenverstelleinrichtung zu schaffen, bei der die Wahrscheinlichkeit, dass in der Nockenwellenverstellein- richtung vorhandene Bauteile, insbesondere Kunststoffteile, durch das Auftreten von Druckspitzen beschädigt werden, verringert ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß dem Grundgedanken der Erfindung vor- geschlagen, dass in der Nockenwellenverstelleinrichtung ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, welches bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Druckes in der Nockenwellenverstelleinrichtung eine Rückführung des Druckmittels in das Druckmittelreservoir zurück oder zu der Druckmittelpumpe hin ermöglicht. Durch das Druckbegrenzungsventil kann der Druck des Druckmittels in der Nockenwellenverstelleinrichtung begrenzt werden, indem das Druckmittel bei auftretenden Druckspitzen durch das selbsttätig öffnende Druckbegrenzungsventil in das Druckmittelreservoir oder zurück in die zu der Druckmittelpumpe führende Zuleitung strömen kann. Dadurch kann die Belas- tung der Bauteile in der Nockenwellenverstelleinrichtung verringert werden, was insbesondere hinsichtlich der zu erwartenden Lebensdauer und der Schadensanfälligkeit der Bauteile, insbesondere der Kunststoffteile, in der Nockenwellen- verstelleinrichtung von Vorteil ist. Der Differenzdruck, bei dem das Druckbe- grenzungsventil öffnet, kann durch die Auslegung des Druckbegrenzungsventils vorbestimmt werden, wobei dabei insbesondere die federnde Masse und die Federvorspannung des Druckbegrenzungsventils zur Verfügung steht, wenn das Druckbegrenzungsventil auf einem Federmassesystem beruht. Weiter wird vorgeschlagen, dass an der Nockenwellenverstelleinrichtung ein Rückschlagventil vorgesehen ist, durch das das von der Druckmittelpumpe zugeführte Druckmittel in die Nockenwellenverstelleinrichtung einführbar ist, und dass das Druckbegrenzungsventil parallel wirkend zu dem Rückschlagventil angeordnet ist. Durch das Rückschlagventil wird die Zuströmung des Druckmit- tels von der Druckmittelpumpe bei einem Übersteigen eines vorbestimmten Differenzdruckes ermöglicht, während ein Rückströmen des Druckmittels be- wusst verhindert wird. Durch die parallel wirkende Anordnung des Druckbegrenzungsventils kann das Rückschlagventil praktisch überbrückt werden. Es wird praktisch ein zweiter Strömungspfad geschaffen, über den das Druckmittel bei einem Übersteigen des vorbestimmten Differenzdruckes an dem Rückschlagventil vorbei zu der Druckmittelpumpe zurückströmen kann.

Eine solche Lösung kann konstruktiv besonders einfach verwirklicht werden, indem das Rückschlagventil eine erste Durchströmöffnung umfasst, welche mittels eines ersten Verschlussteiles entgegen der Zuführrichtung des Druckmittels von der Druckmittelpumpe verschließbar ist, und das Druckbegrenzungsventil eine zweite Durchströmöffnung umfasst, welche eine Rückströ- mung des Druckmittels unter Umgehung des Rückschlagventils ermöglicht und mittels eines zweiten Verschlussteiles verschlossen ist, wobei die erste und die zweite Durchströmöffnung in einer eine Zuströmöffnung in dem Zentralventil verschließenden Verschlussplatte angeordnet sind, und das erste und das zweite Verschlussteil jeweils durch ein die Durchströmöffnungen auf unterschiedlichen Seiten der Verschlussplatte verschließendes Federblech gebildet sind. Die Verschlussplatte dient dabei als Trennwand und Schließfläche für das Federblech des Rückschlagventils und gleichzeitig als Trennwand und Schließfläche für das Federblech des Druckbegrenzungsventils. Damit kann das zusätzlich vorgesehene Druckbegrenzungsventil mit sehr geringen Herstellkosten und mit einem sehr geringen Bauraumbedarf verwirklicht werden, ohne dass eine zusätzliche Druckmittelleitung bzw. ein getrennter Strömungspfad für das Druckbegrenzungsventil konstruktiv geschaffen werden muss.

Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Druckbegrenzungsventil in einer Trennwand des Zentralventils oder des Ventilkörpers angeordnet ist, welche eine zu den Arbeitskammern hin führende Druckmittelleitung von einer zu dem Druckmittelreservoir hin führenden Druckmittelleitung trennt. Durch die vorgeschlagene Anordnung des Druckbegrenzungsventils wird eine unmittelbare Rückführung des Druckmittels in das Druckmittelreservoir ermöglicht. Die un- mittelbare Rückführung des Druckmittels in das Druckmittelreservoir ist insofern von Vorteil, da der an dem Druckbegrenzungsventil anliegende Differenzdruck dadurch größer als bei einer Anordnung des Druckbegrenzungsventils in der Zuleitung des Druckmittels ist, da der Druck des Druckmittels in dem Druckreservoir bei nahezu allen Betriebszuständen der Nockenwellenverstelleinrich- tung niedriger als in der Zuleitung des Druckmittels von der Druckmittelpumpe ist. Aufgrund des größeren Differenzdruckes kann das Druckbegrenzungsventil mit einer größeren Vorspannkraft ausgelegt werden, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Druckbegrenzungsventil ungewollt öffnet, verringert werden kann.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper einen Rohrabschnitt aufweist, welcher einen Abschnitt der zu dem Druckmittelreservoir hin führenden Druckmittelleitung bildet und an seiner Außenseite von dem zu den Arbeitskammern hin strömenden Druckmittel umströmt ist, und das Druckbegrenzungsventil durch eine Öffnung in dem Rohrabschnitt gebildet ist, welche an der Radialinnenseite des Rohrabschnittes durch eine Ringhülse verschlossen ist. Die Ringhülse stützt sich bei einer entsprechenden Bemessung selbstständig an dem Rohrabschnitt ab, so dass im Idealfall zusätzliche Maßnahmen zur Befestigung der Ringhülse entfallen können. Die Ringhülse gibt die Öffnung dann dadurch frei, indem sie sich bei einem Übersteigen eines vorgegebenen Differenzdrucks nach innen verformt und das Druckmittel durch die Öffnung und den gebildeten Spalt zwischen der Innenwandung des Rohrabschnitts und der Ringhülse hin- durch zu dem Druckmittelreservoir fließen kann.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Druckbegrenzungsventil durch Umsprit- zen mit einem Kunststoff in ein Kunststoffteil der Nockenwellenverstelleinrich- tung integriert ist. Durch die vorgeschlagene Lösung kann das Druckbegren- zungsventil besonders kostengünstig in der Nockenwellenverstelleinrichtung angeordnet werden, da besondere Maßnahmen oder Teile zur Befestigung des Druckbegrenzungsventils nicht mehr erforderlich sind.

Weiter wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Ventilkörper und dem Zentral- ventil eine Feder vorgesehen ist, welche sich an einer Grundfläche des Zentralventils abstützt und den Ventilkörper in eine Ausgangsstellung drängt, und das Druckbegrenzungsventil durch eine Öffnung in der Grundfläche gebildet ist, welche mittels einer zwischen der Feder und der Grundfläche angeordnete Verschlussplatte verschlossen ist. Die Feder dient der Federvorspannung des Ventilkörpers, damit sich dieser nach einer Betätigung über einen anliegenden Kolben eines Aktuators wieder selbsttätig in die Ausgangsstellung zurückbewegt. Ferner dient die Feder dazu sicherzustellen, dass der Ventilkörper auch in der Ausgangsstellung mit einem geringstmöglichen Spalt zu dem Kolben angeordnet ist oder sogar permanent an dem Kolben anliegt. Die Feder wird aufgrund der vorgeschlagenen Lösung neben der Federbelastung des Ventilkörpers gleichzeitig zur Federbelastung des Druckbegrenzungsventils genutzt, wodurch der konstruktive Aufbau weiter vereinfacht wird. Der einzige Aufwand zur Schaffung des Druckbegrenzungsventils besteht demnach darin, in der Grundfläche eine Durchströmöffnung vorzusehen, welche dann durch die zwi- sehen der Feder und der Grundfläche angeordnete Verschlussplatte verschlossen wird. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe ein Zentraiventil für eine Nockenwellenver- stelleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8 vorgeschlagen, bei dem in dem Zentralventil ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, welches bei einem Überschreiten eines vorbestimmten Druckes in dem Druckmittel eine Rückführung des Druckmittels in das Druckmittelreservoir zurück oder zu der Druckmittelpumpe hin ermöglicht. Das Druckbegrenzungsventil ist in diesem Fall mit in das Zentralventil integriert und wird zusammen mit diesem in der Nockenwellenverstelleinrichtung verbaut, so dass die Zusatzfunktion der Druckbegrenzung ohne eine konstruktive Änderung der Nockenwellen- verStelleinrichtung möglich ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen: Fig. 1 : ein Zentralventil für eine Nockenwellenverstelleinrichtung in Schnittdarstellung;

Fig. 2: ein vergrößerter Ausschnitt des Einströmabschnitts des Zentralventils; Fig. 3: ein Aufsteckteil mit einem Rückschlagventil und einem Druckbegrenzungsventils;

Fig. 4: ein Hydraulikschaltplan des Zentralventils mit dem Rückschlagventil und dem Druckbegrenzungsventil;

Fig. 5: das Aufsteckteil in Sicht von der Zuströmseite eines von einer Druckmittelpumpe zugeführten Druckmittels;

Fig. 6: eine Schnittdarstellung des Aufsteckteils

Fig. 7: das Aufsteckteil in Sicht von der Abströmseite eines von einer Druckmittelpumpe zugeführten Druckmittels; Fig. 8: ein Zentralventil mit einem Druckbegrenzungsventil in einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 9: ein Zentralventil mit einem Druckbegrenzungsventil in einer dritten Aus- führungsform.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Zentralventil 1 für eine Nockenwellen- verstelleinrichtung zu erkennen, welches an der rechten Seite eine Zuströmöffnung 13 aufweist, durch die das von einer Druckmittelpumpe P geförderte Druckmittel in Pfeilrichtung zuströmt. Das Druckmittel wird in dem Zentralventil 1 durch ein komplexes System aus Druckmittelleitungen und Steuerkanten in eine der Zu- und Abströmöffnungen 10 oder 11 weitergeleitet, über welche das Druckmittel zur Verstellung des Drehwinkels einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in eine Gruppe der Arbeitskammern A oder B abströmt, während das Druckmittel aus der jeweiligen anderen Gruppe der Arbeitskammer A oder B über die jeweils andere Zu- und Abströmöffnungen 10 oder 11 wieder zurückströmt und über das Zentralventil 1 in ein Druckmittelreservoir T zurückgeführt wird. Dabei sind in der Nockenwellenverstellein- richtung in der Regel mehrere Arbeitskammern A und B gleicher Funktion vor- gesehen, welche über die Zu- und Abströmöffnungen 10 oder 11 gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt werden und als Gruppe der Arbeitskammern A oder B bezeichnet werden.

Das Zentralventil 1 umfasst eine Zentralschraube 12, in der die Zu- und Ab- Strömöffnungen 10 und 11 angeordnet sind, und ein verschiebe- und drehfest in der Zentralschraube 12 angeordnetes Einsatzteil 31. Das Einsatzteil 31 ist gebildet durch eine formstabile Führungshülse 3, z.B. aus Stahl, und eine Kunststoffumspritzung 4. In der Führungshülse 3 ist ein Ventilkörper 2 verschieblich geführt, der sich über eine Feder 5 an einer Grundfläche der Kunst- stoffumspritzung 4 abstützt, so dass der Ventilkörper 2 in dem Zentralventil 1 entgegen der Einschubrichtung federbelastet ist. Der Ventilkörper 2 ist ferner durch einen Sicherungsring 32 in einer Stellung gegen Herausrutschen gesichert und über die Feder 5 vorgespannt. Der Ventilkörper 2 ist an seiner Radi- alaußenseite mit zwei Steuerkanten und einer zwischen den Steuerkanten vorgesehenen Vertiefung versehen, wobei die Steuerkanten eine Führung des Ventilkörpers 2 in der Führungshülse 3 bilden, und die Vertiefung einen Abschnitt einer Druckmittelleitung 7 oder anders ausgedrückt einen Druckraum zwischen dem Ventilkörper 2 und der Führungshülse 3 bildet. In der Führungshülse 3 sind eine Mehrzahl von Öffnungen 8 und 9 vorgesehen, welche in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilkörpers 2 von den Steuerkanten verschlossen oder freigegeben werden und in der freigegebenen Stellung eine Strömungsverbindung zwischen der Druckmittelleitung 7 und den Zu- und Ab- Strömöffnungen 10 und 11 herstellen. In der Führungshülse 3 und der Kunst- stoffumspritzung 4 sind ferner weitere nicht zu erkennende Strömungskanäle und Öffnungen vorgesehen, welche eine Strömungsverbindung von der Zuströmöffnung 13 zu der Druckmittelleitung 7 herstellen. Der Ventilkörper 2 weist ferner eine mittige zentrale, an einer Seite offene Bohrung 28 und mehrere Öffnungen 18 auf, durch die das Druckmittel über die Zu- und Abströmöffnungen 10 und 11 aus den Arbeitskammern A oder B in das Druckmittelreservoir T zurückströmen kann.

Die Zuströmöffnung 13 des Zentralventils 1 ist mittels einer Verschlussplatte 16 verschlossen, welche Teil eines Aufsteckteils 6 ist, das in den Fig. 2, Fig. 3, Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 vergrößert dargestellt ist. An dem Aufsteckteil 6 ist ein Filter 14 vorgesehen, welcher Partikel aus dem zuströmenden Druckmittel herausfiltert. Das Aufsteckteil 6 weist ferner eine Mehrzahl von Klemmarmen 19 auf, mit denen es auf die Kunststoffumspritzung 4 des Einsatzteils 31 aufgesteckt ist.

In der Verschlussplatte 16 sind ein Rückschlagventil 20 und ein Druckbegrenzungsventil 15, vorgesehen, welche, wie auch in dem in der Fig. 4 dargestellten Hydraulikschaltplan zu erkennen ist, parallel zueinander wirkend angeordnet sind. Dies ist in der vorliegenden Ausführungsform dadurch verwirklicht, indem das Rückschlagventil 20 und das Druckbegrenzungsventil 15 jeweils durch Durchtrittsöffnungen 21 und 23 in der Verschlussplatte 16 gebildet sind, welche durch an unterschiedlichen Seiten der Verschlussplatte 16 angeordnete Verschlussteile 22 und 29 verschlossen sind. Die Verschlussteile 22 und 29 sind jeweils die Endabschnitte von mit einem Ende fest an der Verschlussplatte 16 gehaltenen Federblechen, welche durch ihre Form und Befestigung in Richtung der die Durchtrittsöffnungen 21 und 23 verschließenden Schließstellung federvorgespannt sind.

Für den Fall, dass die Druckmittelpumpe P aktiviert wird, wird ein unter Druck stehendes Druckmittel in die Zuströmöffnung 13 eingeleitet, wodurch das Verschlussteil 22 des Rückschlagventils 20 weggedrückt wird, und das Druckmittel durch die freigegebene Durchtrittsöffnung 23 in das Zentralventil 1 eintreten kann. Für den Fall, dass in der Nockenwellenverstelleinrichtung Druckspitzen auftreten, welche einen bestimmten Druck übersteigen, wird das Verschlussteil 29 des Druckbegrenzungsventils 15 in gleicher Weise in Richtung der Zuströmöffnung 13 weggedrückt, so dass das Druckmittel durch die Durchtrittsöffnung 21 in Pfeilrichtung F (siehe Fig. 2) zu der Druckmittelpumpe P hin austreten kann. Durch den so ermöglichten Druckabbau der Druckspitzen kann die Belastung der Teile in der Nockenwellenverstelleinrichtung und in dem Zentralventil 1 und insbesondere der darin befindlichen Kunststoffteile gesenkt werden, wodurch die Schadenswahrscheinlichkeit der gesamten Nockenwellenverstellein- richtung verringert werden kann.

Das Druckbegrenzungsventil 15 ist in der vorliegenden Ausführungsform als längliches Federblech ausgebildet, welches mit einem Ende in einer Verbindungsstelle 17 fest an der Verschlussplatte 16 gehalten ist und mit dem anderen das Verschlussteil 29 bildenden Ende die Durchtrittsöffnung 21 federvorge- spannt verschließt. Das Rückschlagventil 20 ist vom Prinzip her identisch aufgebaut und an der anderen Seite der Verschlussplatte 16 angeordnet, so dass die Wirkrichtungen des Druckbegrenzungsventils 15 und des Rückschlagventils 20 entgegengesetzt sind, und insbesondere ein Rückströmen des Druckmittels über das Druckbegrenzungsventil 15 auch bei einem geschlossenen Rück- schlagventil 20 möglich ist. Durch die parallel wirkende Anordnung des Druckbegrenzungsventils 15 kann das Rückschlagventil 20 praktisch unter Verwendung derselben Druckmittelleitungen überbrückt werden, wobei die einzigen erforderlichen konstruktiven Änderungen gegenüber einem bisher gebräuchli- chen Zentralventil 1 darin zu sehen sind, dass die Durchströmöffnung 21 und das Verschlussteil 29 des Druckbegrenzungsventils 15 an der Verschlussplatte 16 angeordnet werden müssen. In der Fig. 8 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der das Druckbegrenzungsventil 15 durch eine Durchströmöffnung 25 in der Grundfläche der Kunststoffumspritzung 4 des Einsatzteiles 31 und eine Verschlussplatte 24 gebildet ist, über die sich die Feder 5 an der Grundfläche abstützt und welche die Durchströmöffnung 25 verschließt. Die Grundfläche der Kunststoffumspritzung 4 bildet eine Trennwand, welche einen Abschnitt 30 der Druckmittelleitung zwischen dem Rückschlagventil 20 und den Zu- und Abströmöffnungen 10 und 11 von der Bohrung 28 in dem Ventilkörper 2 trennt. Wenn in der Nockenwellenverstelleinrichtung, wie oben beschrieben, Druckspitzen auftreten, wird die Verschlussplatte 24 gegen die Federkraft der Feder 5 in der Darstellung nach links verschoben, so dass die Durchströmöffnung 25 freigegeben wird, und das Druckmittel über die Bohrung 28 des Ventilkörpers 2 unmittelbar in das Druckmittelreservoir T abströmen kann.

In der Fig. 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung darge- stellt, bei der das Druckbegrenzungsventil 15 durch eine Durchströmöffnung 26 in der Vertiefung des Ventilkörpers 2 und eine die Durchströmöffnung 26 radial innenseitig verschließende Ringhülse 27 gebildet ist. Der Ventilkörper 2 bildet in dem Abschnitt, in dem die Durchströmöffnung 26 angeordnet ist, eine Trennwand zwischen der Bohrung 28 und der Druckmittelleitung 7, so dass das Druckmittel bei auftretenden Druckspitzen aus der Druckmittelleitung 7 über die Bohrung 28 ebenfalls unmittelbar in das Druckmittelreservoir T zurückströmen kann. Bezugszeichenliste

1 Zentralventil

2 Ventilkörper

3 Führungshülse

4 Kunststoffumspritzung

5 Feder

6 Aufsteckteil

7 Druckmittelleitung

8 Öffnung

9 Öffnung

10 Zu- und Abströmöffnung

11 Zu- und Abströmöffnung

12 Zentralschraube

13 Zuströmöffnung

14 Filter

15 Druckbegrenzungsventil

16 Verschlussplatte

17 Verbindungsstelle

18 Öffnung

19 Klemmarme

20 Rückschlagventil

21 Durchströmöffnung

22 Verschlussteil

23 Durchtrittsöffnung

24 Verschlussplatte

25 Durchströmöffnung

26 Durchströmöffnung

27 Ringhülse

28 Bohrung

29 Verschlussteil

30 Druckmittelleitung

31 Einsatzteil

32 Sicherungsring