DE102005011452A1

DE102005011452A1 - Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102005011452A1
Application number: DE102005011452A
Authority: DE
Inventors: Gerold Sluka; Alexander Baimler
Original assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Current assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Priority date: 2005-03-12
Filing date: 2005-03-12
Publication date: 2006-09-14

Abstract

Dieser Nockenwellenversteller ist für Brennkraftmaschinen geeignet, und er umfasst einen koaxial zu einer Nockenwelle angeordneten und drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor sowie einen von einer Kurbelwellwelle angetriebenen Stator, wobei zwischen Rotor und Stator mit Hydraulikmedium beaufschlagbare und einem in einer Mittellängsebene des Nockenwellenverstellers sich erstreckenden Steuerschieber ansteuerbare Druckräume vorgesehen sind, welcher Rotor unter Vermittlung einer in der Mittellängsebene verlaufenden Spannschraube an der Nockenwelle in Lage gehalten wird. DOLLAR A Um diesen Nockenwellenversteller bezüglich Bauweise und Funktion zu optimieren, ist der die Druckräume zwischen Rotor und Stator ansteuernde von Druckfedern in einer Zwischenstellung gehaltene und mit ersten Öldruck und mit zweitem Öldruck beaufschlagbare Steuerschieber als Hülse ausgebildet, in deren Innenraum die Spannschraube zumindest abschnittsweise angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betriff einen Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen, der koaxial zu einer Nockenwelle angeordnet ist und einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und einen von einer Kurbelwellwelle angetriebenen Stator umfasst, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist ein elektromechanisch betätigtes Ventilsteuersystem bekannt, DE 44 424 524 A1 , das eine Betätigungseinrichtung zur Änderung von Ventilsteuerzeiten einer von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle einer Brennkraftmaschine. Die Drehlage der Nockenwelle ist mittels eines Schwenkmotors beeinflussbar, der mit Druckräumen versehen ist. Die Druckräume sind mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbar, wobei zur Steuerung des Druckmittels ein in einer axialen Bohrung relativbeweglich gelagerter Steuerschieber dient. Der Steuerschieber wird von einem gegensinnig wirkenden, elektrisch angesteuerten Magnet in einer Mittellage gehalten und in Abhängigkeit von Parametern einer Motorsteuereinheit verschoben.

Aus der DE 198 17 319 C2 geht ein Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen hervor, bei dem zwischen einem Stator und einem Rotor Druckräume vorgesehen sind. Zur relativen Lageänderung der Nockenwelle werden diese Druckräume über einen axial zu einer Nockenwelle verlaufenden Steuerschieber wechselweise mit Drucköl beaufschlagt, wobei der Steuerschieber mit einem Elektromagnet zusammenarbeitet. Darüber hinaus ist zwischen Stator und Rotor ein radiales Sperrelement vorgesehen, das beim Startvorgang der Brennkraftmaschine entriegelt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen zu schaffen, der bei guter Funktion sich durch baulich günstige Verhältnisse gerade im Bereich der Spannschraube und dem Steuerschieber auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Ausbildung des als Hülse dargestellten Steuerschiebers und die Anordnung der Spannschraube im Innenraum der Hülse räumlich günstige Verhältnisse schafft und ein gute Funktion des Steuerschiebers und damit auch des Nockenwellenverstellers sichert. Die Zuführung des ersten Öldrucks und des zweiten Öldrucks an den Steuerschieber lässt sich zum einen mit vertretbaren Mitteln umsetzen und zum anderen trägt sie zum sicheren Betrieb des Nockenwellenverstellers bei. Sinngemäß trifft dies auch für Ringräume für den ersten Öldruck und den zweiten Druckraum zu. Auch leisten die Ringkörper, die besagte Ringräume begrenzen zur Konstruktionsvereinfachung bei. Schließlich bewirkt die schaltbare Freilaufeinrichtung eine Ausnützung von Wechselmomenten der Nockenwelle, und zwar zur Realisierung von Verstellbewegungen des Rotors des Nockenwellenverstellers.

In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben wird.
Es zeigen
1 eine Schrägansicht auf einen Nockenwellenversteller nach der Erfindung,
2 einen Längsschnitt durch den Nockenwellenversteller nach 1,
3 einen Längsschnitt entsprechend 2 mit einer anderen Ausführungsform,
Ein rotationssymmetrischer Nockenwellenversteller 1 dient zur Optimierung von Drehmoment, Leistung und Abgasemission einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine und ist koaxial zu einer Nockenwelle 2 angeordnet d.h. an einem Ende dieser Nockenwelle. Gebildet wird der Nockenwellenversteller 1 durch einen mit der Nockenwelle 2 drehfest verbundenen Rotor 3 und einen Stator 4, der über Zahnräder oder einen Umschlingungstrieb – Riemen, Kette – von einer nicht gezeigten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Rotor 3 und Stator 4 sind mit Rotorflügeln bzw. Statorflügeln versehen – DE 102 11 670 A1 –, die Druckräume des Nockenwellenverstellers 1 begrenzen. Über diese mit Hydraulkmedium beaufschlagbaren Druckräume erfolgt die kontinuierliche Verstellung des Rotors 3 und der Nockenwelle 2 relativ zum Stator, wodurch eine variable Ventilsteuerung erzielt wird. Zur Ansteuerung der Druckräume ist ein Steuerschieber 5 vorgesehen, der in einer Schieberbohrung 6 des Rotors 3 axialbeweglich gelagert ist, jedoch suchen Druckfedern 7 und 8 den Steuerschieber 5 in einer Zwischenstellung Zs zu halten. Darüber hinaus ist der Rotor 3 unter Vermittlung einer Spannschraube 9 an der Nockenwelle 2 in Lage gehalten, welche Spannschraube 9 sich in einer axialen Mittellängsebene A-A des Nockenwellenverstellers 1 und der Nockenwelle 2 erstreckt. Hierzu ist die Spannschraube 9 mittels eines Gewindezapfens 10 in eine Gewindebohrung 11 der Nockenwelle 2 hineingedreht.
Der Steuerschieber 5, über den die Druckräume zwischen Rotor 3 und Stator 4 angesteuert werden, ist mittels eines ersten Öldrucks 1 und eines zweiten Öldrucks II beaufschlagbar. Dabei ist der Steuerschieber 5 als Hülse 12 ausgeführt, in deren Innenraum 13 sich die Spannschraube 9 in der axialen Mittellängsebene zumindest abschnittsweise erstreckt. Die Hülse 12 wird benachbart von ihren Kolbenflächen 18 und 19 vom ersten Öldruck I bzw. zweitem Öldruck II beaufschlagt, wobei der erste Öldruck I einem Brennkraftmaschinenöldruck und der zweite Öldruck II einem Steueröldruck entspricht. Darüber hinaus beaufschlagen der erste Öldruck I und der zweite Öldruck II einen ersten Ringraum 16 bzw. einen zweiten Ringraum 17, welcher erste Ringraum 16 und zweite Ringraum 17 von einer ersten Kolbenfläche 18 und einer zweiten Kolbenfläche 19 der Hülse 12 begrenzt werden. Damit besagte Kolbenflächen funktionsgerecht zusammenwirken, ist die erste Kolbenfläche 18 etwa um die Hälfte kleiner als die zweite Kolbenfläche 19.
In 2 wird gezeigt, dass die erste Kolbenfläche 18 und die zweite Kolbenfläche 19 der Hülse 12 von Ringfläche 20 bzw. 21 begrenzt werden, die an einem ersten Ringkörper 22 und einem zweiten Ringkörper 23 vorgesehen sind. Die Ringkörper 22 und 23 ragen in korrespondierende Ringaufnahmen 24 und 25 der Hülse 12 hinein.
Aus 3 geht eine Hülse 26 eines Steuerschiebers 27 hervor, bei der auf der einen Seite 28 ein Ringkörper 29 mit einer Ringfläche 30 eine Kolbenfläche 31 der besagten Hülse begrenzt. Die Kolbenfläche 31 wird in diesem Ausführungsbeispiel vom ersten Öldruck I, also dem Brennkraftmaschinenöfdruck beaufschlagt. Auf der anderen Seite 32 der Hülse 26 ist eine Kolbenfläche 33 ausgebildet, auf die der zweiten Öldruck II d.h der Steueröldruck und eine Druckfeder 33' einwirkt.
Darüber hinaus ist die Hülse 26 des Steuerschiebers 27 mit einer zwischen den Druckräumen des Nockenwellenverstellers 1 vorgesehenen schaltbaren hydraulischen Freilaufeinrichtung 34 versehen. Die Freilaufeinrichtung 34 umfasst eine Innenbuchse 35 in der Hülse 26, welche Innenbuchse 35 einen Ringdruckraum 36 zwischen Hülse 27 und Innenbuchse 35 begrenzt. In radialen Bohrungen 37 und 38 der Hülse 26, die zu den Druckräumen zwischen Rotor und Stator führen, sind Rückschlagventile 39 und 45 angeordnet, die aus einem zu einem Ring gebogenen Band aus Federstahl, EP 1 291 563 A2 , bestehen können. Außerdem sind zur Bildung des Ringdruckraums 36 an einer Innenseite 40 der Hülse 26 Durchmesserverengungen 41 und 42 vorgesehen, und zwar benachbart von den Enden und der besagten Hülse 26.
Schließlich ist mit 43 – 3 – eine Sperreinrichtung bezeichnet, die beim Start der Brennkraftmaschine den Rotor relativ zum Stator festlegt und nur nach einem definierten bspw. abgasarmem Betrieb der besagten Brennkraftmaschine über einen Sperrzapfen 44 entriegelt wird. Erst danach erfolgt die Verstellung des Rotors, und zwar in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine.

Claims

Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen, der koaxial zu einer Nockenwelle angeordnet ist und einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und einen von einer Kurbelwellwelle angetrieben Stator umfasst, wobei zwischen Rotor und Stator mit Hydraulikmedium beaufschlagbare und einem in einer Mittellängsebene des Nockenwellenverstellers sich erstreckenden Steuerschieber ansteuerbare Druckräume vorgesehen sind, welcher Rotor unter Vermittlung einer in der Mittellängsebene verlaufenden Spannschraube an der Nockenwelle in Lage gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der die Druckräume zwischen Rotor und Stator ansteuernde von Druckfedern (7 und 8; 31' und 33') in einer Zwischenstellung (Zs) gehaltene und mit erstem Öldruck (I) und mit zweitem Öldruck (II) beaufschlagbare Steuerschieber (5; 27) als Hülse (12; 27) ausgebildet ist, in deren Innenraum (13) die Spannschraube (9) zumindest abschnittsweise angeordnet ist.
Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12; 26) benachbart ihren Kolbenflächen (18 und 19) jeweils vom ersten Öldruck (I) und vom zweiten Öldruck (II) beaufschlagt wird.
Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öldruck (I) einem Brennkraftmaschinenöldruck und der zweite Öldruck (II) einem Steueröldruck entspricht.
Nockenwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öldruck (I) einen ersten Ringraum (16) und der zweite Öldruck (II) einen zweiten Ringraum (17) beaufschlagen.
Nockenwelle nach Anspruch nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12; 26) die Ringräume (16 und 17) begrenzende erste und zweite Kolbenflächen (18 und 19) aufweist, die vom ersten und zweiten Öldruck (I und II) beaufschlagt werden.
Nockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vom ersten Öldruck (i) beaufschlagte Kolbenfläche (18) etwa um die Hälfte kleiner ist als die zweite vom zweiten Öldruck (II) beaufschlagte Kolbenfläche (19).
Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kolbenfläche (18 und 19) von Ringflächen (20 und 21) eines ersten Ringkörpers (22) und eines zweiten Ringkörpers (23) begrenzt werden.
Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kolbenflächen (31) von einer Ringfläche (30) eines Ringkörpers (29) begrenzt wird, wogegen die andere Kolbenfläche (33) bspw. vom zweiten Öldruck (II) und einer der Druckfedern (33') beaufschlagt wird.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (26) des Steuerschiebers (27) mit einer zwischen den Druckräumen wirksamen schaltbaren hydraulische Freilaufvorrichtung (34) zur Umströmung von einem Druckraum zum anderen Druckraum und vice versa zwischen Rotor und Stator versehen ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung (22) eine Innenbuchse (35) in der Hülse (26) umfasst, die einen Ringdruckraum (36) zwischen Hülse (26) und Innenbuchse (36) begrenzt und dass zwischen dem Ringdruckraum (36) und den Druckräumen Rückschlagventile (39 und 45) angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Ringdruckraums (36) die Hülse (26) an einer Innenseite (40) mit Durchmesserverengungen (41 und 42) versehen ist, die zur Aufnahme der Innenbuchse (35) ausgestaltet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rückschlagventil (39 oder 45) aus einem zu einem Ring gebogenen Band bspw. aus Federstahl besteht.