DE112008001407B4

DE112008001407B4 - Konzentrischer Nocken mit Versteller

Info

Publication number: DE112008001407B4
Application number: DE112008001407.8T
Authority: DE
Inventors: Christopher J. Pluta
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2028-06-07
Also published as: JP2010530496A; WO2008157076A1; JP5162659B2; US20100186698A1; US8146551B2; DE112008001407T5

Abstract

Anordnung für einen Verbrennungsmotor, umfassend:a) mindestens einen Versteller (25), der Folgendes umfasst:i) ein Gehäuse (8) mit einem Außenumfang (4c) zur Aufnahme von Antriebskraft;ii) einen Rotor (10), der koaxial in dem Gehäuse (8) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (8) und der Rotor (10) mindestens einen Flügel (11a, 11b, 11c) definieren, der eine Kammer (9) in dem Gehäuse (8) in eine Frühverstellungs- und eine Spätverstellungskammer (15, 17) trennt, wobei sich der Flügel (11a, 11b, 11c) drehen kann, um die relative Winkelstellung des Gehäuses (8) und des Rotors (10) zu verschieben, undiii) ein Steuerventil (14), das in einer Bohrung (3) in dem Rotor (10) aufgenommen ist, um Fluid zu den Kammern (15, 17) zu leiten;b) eine Nockenwellenanordnung (26), die Folgendes umfasst:i) ein äußeres Nockenwellenteil (40) mit einem Außennocken (4a), der durch einen Mittelabschnitt (4b) integral an dem Außenumfang (4c) des Gehäuses (8) befestigt ist; wobei der Außennocken (4a), der Mittelabschnitt (4b) und der Außenumfang (4c) des Gehäuses (8) zur Aufnahme von Antriebskraft einen Hohlraum (5) definieren, der sich über eine Länge des äußeren Nockenwellenteils (40) erstreckt; undii) ein inneres Nockenwellenteil (60) mit einem Innennocken (6a) neben dem Außennocken (4a), der einen Rohrabschnitt (6b) aufweist, welcher sich von einer ersten Seite des Innennockens (6a) erstreckt und von dem durch den äußeren Nockenwellenteil (40) definierten Hohlraum (5) aufgenommen wird und den Innennocken (6a) mit dem Rotor (10) des Verstellers (25) verbindet, und einem Wellenabschnitt (6c), der sich von einer zweiten Seite des Innennockens (6a) zu einem Endteil (6d) erstreckt; wobei sich ein mit einer Einlassleitung (20a) verbundener Durchgang (20b) durch den Wellenabschnitt (6c), den Innennocken (6a) und den Rohrabschnitt (6b) erstreckt und Fluid zu dem Steuerventil (14) des Verstellers (25) leitet; wobei bei Bewegung des Rotors (10) des Verstellers (25) der Innennocken (6a) bezüglich des Außennockens (4a) verstellt wird, wodurch die Dauer eines Ventilereignisses verlängert oder verkürzt werden kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet variabler Nockenverstellsysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein variables Nockenverstellsystem mit einem Versteller mit konzentrischen Nocken.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Die US 2005 / 0 279 302 A1 offenbart einen Flügelzellenversteller, der von einer Kurbelwelle angetrieben wird, die die innere Welle und das Außenrohr einer ersten einzelnen Nockenverstellernockenwelle antreibt, welche durch Antriebsverbindungen zur Drehung mit der inneren Welle und dem Außenrohr einer zweiten einzelnen Nockenverstellernockenwelle verbunden ist. Die Antriebsverbindungen sind miteinander kämmende Zahnräder. Der Versteller kann sowohl die inneren Wellen als auch die Außenrohre beider Nockenwellen ändern, oder individuelle einzelne Flügelzellenversteller können jeweils Drehmoment auf die erste und die zweite Nockenwelle übertragen.
Die erste und die zweite Nockenwelle weisen jeweils Nocken, die direkt an den beiden inneren Wellen ausgebildet sind, und andere Nocken, die an den beiden Außenrohren ausgebildet sind, auf. Nocken, die sich mit den Außenrohren drehen, weisen Bunde auf, die durch Wärmeschrumpfen mit dem Außenrohr verbunden sind, und Nocken, die sich mit der inneren Welle drehen, sind lose auf dem Außenrohr angeordnet und durch Stifte mit der inneren Welle verbunden, die sich durch die um den Umfang langgestreckten Schlitze im Außenrohr erstrecken.
Die US 7 036 473 B1 offenbart eine verstellbare Nockenwelle mit einer länglichen Welle, die mehrere Wellenabschnitte enthält, welche Einlass- und/oder Auslassnockenerhebungen tragen. Der erste Wellenabschnitt enthält eine sich davon erstreckende Welle, und der zweite Wellenabschnitt enthält eine hohle Buchse, die sich davon erstreckt, um die Welle darin aufzunehmen und so den ersten Wellenabschnitt dem zweiten Wellenabschnitt drehzuzuordnen. Wenn der erste und der zweite Wellenabschnitt einander drehzugeordnet sind, können die Abschnitte bezüglich einander gezielt gedreht werden, um einen Versatzwinkel zwischen den Nockenerhebungen einzustellen, um die Einlass- und die Auslasssteuerung zu ändern. Die längliche Welle ist an einer Antriebs-/Steuerradanordnung befestigt, die ein Zahnrad und eine Nabe enthält. Eine innere Welle kann sich zur Befestigung an dem Motorblock durch die längliche Welle erstrecken. Die Nocken können durch eine Sicherungsmutter oder einen Stift mit der Welle und bezüglich einander verriegelt sein.
Die DE 197 57 504 A1 beschreibt eine gebaute Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine. Die Nockenwelle weist eine Außenwelle und eine innerhalb der Außenwelle angeordnete Innenwelle auf. Auf diesen sind jeweils Einlass- und Auslassnocken angeordnet. Die auf der Innenwelle angeordneten Nocken sind über ein Mitnahmeglied mit der Innenwelle verbunden und die Einlassnocken sind durch eine Phasenverstell-Einrichtung gegenüber den Auslassnocken verstellbar. Die mit der Innenwelle über das Mitnahmeglied verbundenen Nocken weisen jeweils einen in Axialrichtung der Nocken nach außen stehenden zylindrischen Bereich auf. In dem zylindrischen Bereich ist eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher das Mitnahmeglied angeordnet ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Anordnung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die ein zusätzliches Mittel zum Verstellen des Ventilereignisses unter Verwendung eines konzentrischen Nockens aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie eine Anordnung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12.
Eine Anordnung für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Versteller und einer Nockenwellenanordnung.
Der Versteller weist ein Gehäuse, einen Rotor und ein Steuerventil auf. Das Gehäuse weist einen Außenumfang zur Aufnahme von Antriebskraft auf. Der Rotor ist koaxial in dem Gehäuse angeordnet. Sowohl das Gehäuse als auch der Rotor definieren mindestens einen Flügel, der eine Kammer in dem Gehäuse in eine Frühverstellungs- und eine Spätverstellungskammer trennt. Der Flügel kann sich drehen, um die relative Winkelstellung des Gehäuses und des Rotors zu verschieben. Das Steuerventil ist in einer Bohrung im Rotor zum Leiten von Fluid zu den Kammern aufgenommen.
Die Nockenwellenanordnung weist ein äußeres Nockenwellenteil und ein inneres Nockenwellenteil auf. Das äußere Nockenwellenteil enthält einen Außennocken, der durch einen Mittelabschnitt integral an dem Gehäuse des Verstellers befestigt ist. Das äußere Nockenwellenteil definiert auch einen Hohlraum, der sich über eine Länge erstreckt. Das innere Nockenwellenteil enthält einen Innennocken neben dem Außennocken. Ein Rohrabschnitt erstreckt sich von einer ersten Seite des Innennockens und wird von dem Hohlraum des äußeren Nockenwellenteils aufgenommen, wodurch er den Innennocken mit dem Rotor des Verstellers verbindet. Ein Wellenabschnitt erstreckt sich von der anderen Seite des Außennockens zu einem Endteil. Ein mit einer Einlassleitung verbundener Durchgang ist im inneren Nockenwellenteil vorgesehen und leitet Fluid zu dem Steuerventil des Verstellers.
Wenn sich der Rotor des Verstellers bewegt, wird der Innennocken bezüglich des Außennockens verstellt, wodurch die Dauer eines Ventilereignisses verlängert oder verkürzt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden zwei Versteller mit der Nockenwellenanordnung verwendet.
Die Versteller können durch Nockendrehmoment betätigt, durch Öldruck betätigt, torsionsunterstützt oder hybrid sein.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Ansicht eines variablen Nockenverstellers mit konzentrischen Nocken an einer Nockenwelle.
2 zeigt einen Querschnitt von 1 entlang der Linie A-A.
3 zeigt einen Querschnitt von 2 entlang Linie B-B.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des variablen Nockenverstellers mit konzentrischen Nocken an einer Nockenwelle.
5 zeigt einen Querschnitt von 4 entlang der Linie A-A.
6 zeigt einen Querschnitt von 5 entlang der Linie B-B.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform von variablen Doppelnockenverstellern mit konzentrischen Nocken an einer Nockenwelle.
8 zeigt einen Querschnitt von 7 entlang der Linie A-A.
9 zeigt einen Querschnitt von 8 entlang der Linie B-B.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei Verbrennungsmotoren sind verschiedene Mechanismen eingesetzt worden, um den Winkel zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle für eine verbesserte Motorleistung oder reduzierte Emissionen zu ändern. Der Großteil dieser variablen Nockenwellenverstellmechanismen (VCT-Mechanismen, VCT - variable camshaft timing) verwendet einen oder mehrere „Flügelzellenversteller“ an der Motornockenwelle 26 (oder an den Nockenwellen, bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Nockenwellen). In den meisten Fällen weisen die Versteller 25 einen Rotor 10 mit einem oder mehreren Flügeln auf, die am Ende der Nockenwelle 26 angebracht sind und von einem Gehäuse 8 mit den Flügelkammern 9 umgeben werden, in die die Flügel 11a, 11b, 11c passen, die die Flügelkammern 9 in Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 unterteilen. Es ist auch möglich, dass die Flügel 11 an dem Gehäuse 8 und auch den Kammern 9 im Rotor 10 angebracht werden. Ein Abschnitt des Außenumfangs 4c des Gehäuses 8 bildet das Kettenrad, die Riemenscheibe oder das Zahnrad, das bzw. die Antriebskraft durch eine Kette, einen Riemen oder Zahnräder, in der Regel von der Kurbelwelle oder möglicherweise von einer anderen Nockenwelle bei einem mehrere Nockenwellen aufweisenden Verbrennungsmotor, aufnimmt.
Auf die 1 bis 3 Bezug nehmend, ist ein Außennocken 4a integral an dem Abschnitt 4c des Gehäuses 8 angebracht, der den Außenumfang des Gehäuses zur Aufnahme von Antriebskraft durch einen Mittelabschnitt 4b bildet, der ein erstes Nockenwellenteil oder äußeres Nockenwellenteil 40 bildet. Das erste Nockenwellenteil oder innere Nockenwellenteil 40 enthält einen Abschnitt 4c, der den Außenumfang des Gehäuses zur Aufnahme von Antriebskraft bildet, einen Mittelabschnitt 4b und den Außennocken 4a. Der Mittelabschnitt 4b wird von einem ersten Lager 16 umgeben. Ein mittlerer Hohlraum 5 erstreckt sich über die gesamte Länge des ersten Nockenwellenteils 40, mit anderen Worten durch den Außennocken 4a, den Mittelabschnitt 4b und durch den Abschnitt 4c des Gehäuses 8, der den Außenumfang zur Aufnahme von Antriebskraft bildet. Der Abschnitt 4c zur Aufnahme von Antriebskraft dichtet das Ende des Verstellers 25 ab und ist fest an dem Gehäuse 8 angebracht.
Neben dem Außennocken 4a befindet sich ein Innennocken 6a. Indem der Innen- und Außennocken 4a, 6a in einer Linie nebeneinander liegen, kann die Rolle 28 des Stößels 29 gleichzeitig auf beiden Erhebungen der Nocken 4a, 6a laufen. Der Innennocken 6a ist an einem Ende integral mit einem Rohr 6b ausgebildet, das in dem Hohlraum 5 des ersten Nockenwellenteils 40 aufgenommen wird und mit dem koaxial in dem Gehäuse 8 angeordneten Rotor 10 des Verstellers 25 verbunden ist. Der Rotor 10 weist mehrere Flügel 11a, 11b, 11c auf, die die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rotor 10 gebildeten Kammern 9 in Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 trennen. Gegenüber dem Innenrohrabschnitt 6b auf der anderen Seite des Innennockens 6a befindet sich ein Wellenabschnitt 6c mit einem Endteil 6d, das größer ist als der Durchmesser des ersten Nockenwellenteils 40 und des Innenrohrabschnitts 6b und des Wellenabschnitts 6c. Das Endteil 6d am Wellenabschnitt 6c verhindert, dass sich das zweite Nockenwellenteil oder das innere Nockenwellenteil 60, das aus dem Innennocken 6a, dem Innenrohrabschnitt 6b, dem Wellenabschnitt 6c und dem Endteil 6d besteht, von der Anordnung löst. Der Wellenabschnitt 6c ohne das Endteil 6d ist von einem zweiten Lager 18 umgeben. Ein Durchgang 20b ist entlang der Länge des zweiten Nockenwellenteils oder inneren Nockenwellenteils 60 vorgesehen, um dem Versteller Fluid von der Einlassleitung 20a zuzuführen. Die Leitung 22 führt Öl zur Speisung des Nockenlagers zu. Der Durchgang 20b führt den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 durch ein Steuerventil 14 in einer Bohrung 3 im Rotor 10 Fluid zu. Das Steuerventil 14 steuert den Fluidstrom zu den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 und die Position des Rotors 10 bezüglich des Gehäuses 8. Die Position des Steuerventils 14 wird von einem Stellglied 12 beeinflusst. Das in 2 gezeigte Stellglied kann ein Elektromagnet mit einstellbarer Kraft, ein Motor oder ein Ein-Aus-Elektromagnet sein.
Wenn sich der Rotor 10 bewegt, wird der Innennocken 6a bezüglich des festgelegten Außennockens 4a verstellt, wodurch ein Verlängern oder Verkürzen der Dauer des Ventilereignisses gestattet wird. Durch Verstellen der Dauer des Ventilereignisses werden die Ventilöffnungs- und -schließrampen verstellt. Da die Nockenlager 16, 18 in dem Kopf zum Abstützen des inneren Nockenwellenteils 40 und des äußeren Nockenwellenteils 60 verwendet werden, sind in dem äußeren Nockenwellenteil 60 keine Lager erforderlich, um das innere Nockenwellenteil 40 zu stützen. Indem in dem Außennocken 4a keine Lager vorgesehen werden, wird die Basiskreisabweichung durch den Nockenlagerspielraum in dem Kopf bestimmt.
Die 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Außennocken 4a ist integral an dem Abschnitt 4c des Gehäuses 8 angebracht, der den Außenumfang des Gehäuses zur Aufnahme von Antriebskraft durch einen Mittelabschnitt 4b bildet, der ein erstes Nockenwellenteil oder äußeres Nockenwellenteil 40 bildet. Der Mittelabschnitt 4b wird von einem ersten Lager 16 umgeben. Ein mittlerer Hohlraum 5 erstreckt sich über die gesamte Länge des ersten Nockenwellenteils 40, durch den Außennocken 4a, den Mittelabschnitt 4b und durch den Abschnitt 4c des Gehäuses 8, der den Außenumfang zur Aufnahme von Antriebskraft bildet. Der Abschnitt 4c zur Aufnahme von Antriebskraft dichtet das Ende des Verstellers 25 ab und ist fest an dem Gehäuse 8 angebracht. Neben dem Außennocken 4a befindet sich ein Innennocken 6a. Indem der Innen- und der Außennocken 4a, 6a in einer Linie nebeneinander liegen, kann die Rolle 28 des Stößels 29 gleichzeitig auf beiden Erhebungen der Nocken 4a, 6a laufen. Der Innennocken 6a ist an einem Ende integral mit einem Innenrohrabschnitt 6b, der in dem Hohlraum 5 des ersten Nockenwellenteils 40 aufgenommen wird und mit dem koaxial in dem Gehäuse 8 angeordneten Rotor 10 des Verstellers verbunden ist. Der Rotor 10 weist mehrere Flügel 11a, 11b, 11c auf, die die zwischen dem Gehäuse 8 und dem Rotor 10 gebildeten Kammern 9 in Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 trennen. Gegenüber dem Innenrohrabschnitt 6b auf der anderen Seite des Innennockens 6a befindet sich ein Wellenabschnitt 6c mit einem Endteil 6d, das größer ist als der Durchmesser des ersten Nockenwellenteils 40 und des Innenrohrabschnitts 6b und des Wellenabschnitts 6c. Das Endteil 6d am Wellenabschnitt 6c verhindert, dass sich das zweite Nockenwellenteil 60 oder das innere Nockenwellenteil, das den Innennocken 6a, den Innenrohrabschnitt 6b, den Wellenabschnitt 6c und das Endteil 6d enthält, von der Anordnung löst. Der Wellenabschnitt 6b ohne das Endteil 6d ist von einem zweiten Lager 18 umgeben. Ein Durchgang 20b ist entlang der Länge des zweiten Nockenwellenteils oder inneren Nockenwellenteils 60 vorgesehen, um dem Versteller Fluid von der Einlassleitung 20a zuzuführen. Ein Durchgang 22 führt Öl zur Speisung des Lagers zu. Der Durchgang 20b führt den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 durch ein Steuerventil 14 in einer Bohrung 3 im Rotor 10 Fluid zu. Das Steuerventil 14 steuert den Fluidstrom zu den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 und die Position des Rotors 10 bezüglich des Gehäuses 8. Obgleich dies im Querschnitt nicht gezeigt wird, befindet sich eine Lüftungsöffnung an der Rückseite des Steuerventils. Die Position des Steuerventils 14 wird durch ein geregeltes Drucksteuersystem (RPCS - regulated pressure control system) beeinflusst. Ein solches geregeltes Drucksteuersystem wird in der WO 2006/ 119 463 A1 offenbart.
Wenn sich der Rotor 10 bewegt, wird der Innennocken 6a bezüglich des äußeren Nockenwellenteils 40 verstellt, wodurch die Verlängerung oder Verkürzung der Dauer eines Ventilereignisses gestattet wird. Durch Verstellen der Dauer des Ventilereignisses werden die Ventilöffnungs- und -schließrampen verstellt. Da die Nockenlager 16, 18 in dem Kopf zum Abstützen des inneren Nockenwellenteils 40 und des äußeren Nockenwellenteils 60 verwendet werden, sind in dem äußeren Nockenwellenteil 60 keine Lager erforderlich, um das innere Nockenwellenteil 40 zu stützen. Indem in dem Außennocken 4a keine Lager vorgesehen werden, wird die Basiskreisabweichung durch den Nockenlagerspielraum in dem Kopf bestimmt.
Die 7 - 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Versteller 25, 125 verwendet. Jeder der Versteller 25, 125 enthält einen Rotor 10, 110 mit einem oder mehreren Flügeln 11a, 11b, 11c (im zweiten Versteller 125 nicht gezeigt), die am Ende des inneren Nockenwellenteils 60 angebracht sind und die von einem Gehäuse 8, 108 mit Flügelkammern 9 umgeben sind, in die die Flügel 11a, 11b, 11c passen, die die Flügelkammern 9 in Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 unterteilen. Einer der Versteller 125 weist ein Gehäuse 108 mit einem Außenumfang 4c zur Aufnahme von Antriebskraft von einer Kette, einem Riemen oder einem Zahnrad von der Kurbelwelle oder von einer anderen Nockenwelle bei einem mehrere Nockenwellen aufweisenden Verbrennungsmotor auf.
Sowohl der Innen- als auch der Außennocken 6a, 4a weisen einen daran befestigten Versteller 125, 25 auf, der ein Verstellen beider Nocken 6a, 4a bezüglich einander gestattet. Der Außennocken 4a ist integral an einem röhrenförmigen Mittelabschnitt 4b befestigt, der sich von dem Außennocken 4a durch den zweiten Versteller 125 und durch die Endplatte 24 des ersten Verstellers 25 erstreckt und dabei fest an der Endplatte 24 des ersten Verstellers 25 angebracht ist. Durch den Außennocken 4a und den röhrenförmigen Mittelabschnitt 4b verläuft ein mittlerer Hohlraum 5.
Ein Abschnitt des röhrenförmigen Mittelabschnitts 4b ist von einem ersten Lager 16 umgeben. Durch das erste Lager 16 verlaufen mehrere Durchgänge 23a, 23b, 22, die von der Versorgung wegführen und dem in der Bohrung 103 im Rotor 110 des zweiten Verstellers 125 aufgenommenen Steuerventil 114 Fluid zuführen. Die Leitung 22 führt dem Lager Fluid zu.
Neben dem Außennocken 4a befindet sich ein Innennocken 6a. Indem der Innen- und Außennocken 6a, 4a in einer Linie nebeneinander liegen, kann die Rolle 28 des Stößels 29 gleichzeitig auf beiden Erhebungen der Nocken laufen. Der Innennocken 6a ist an einem Ende integral mit einem Innenrohrabschnitt 6b ausgebildet, der in dem Hohlraum 5 des ersten Nockenwellenteils 60 aufgenommen wird und sich durch den zweiten Versteller 125 erstreckt und mit dem koaxial in dem Gehäuse 8 des ersten Verstellers 25 angeordneten Rotor 8 des ersten Verstellers 25 verbunden ist. Gegenüber dem Innenrohrabschnitt 6b auf der anderen Seite des Innennockens 6a befindet sich ein Wellenabschnitt 6c mit einem Endstück 6d, das größer ist als der Durchmesser des ersten Nockenwellenteils 60 und des Innenrohrabschnitts 6b und des Wellenabschnitts 6c. Das Endteil 6d am Wellenabschnitt 6c verhindert, dass sich das zweite Nockenwellenteil oder das innere Nockenwellenteil 40, das aus dem Innennocken 6a, dem Innenrohrabschnitt 6b, dem Wellenabschnitt 6c und dem Endteil 6d besteht, von der Anordnung löst. Der Wellenabschnitt 6c ohne das Endteil 6d ist von einem zweiten Lager 18 umgeben. Ein Durchgang 20b ist entlang der Länge des zweiten Nockenwellenteils oder inneren Nockenwellenteils 40 vorgesehen, um dem ersten Versteller 25 Fluid von einer Einlassleitung 20a zuzuführen. Die Durchgänge 20a, 20b führen den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 durch ein Steuerventil 14 in einer Bohrung 3 im Rotor 10 des ersten Verstellers 25 Fluid zu. Das Steuerventil 14 steuert den Fluidstrom zu den Frühverstellungs- und Spätverstellungskammern 15, 17 und die Position des Rotors 8 bezüglich des Gehäuses 8. Die Position des Steuerventils 14 in dem ersten Versteller 25 wird von einem Stellglied 12 beeinflusst. Das in 8 gezeigte Stellglied 12 kann ein Elektromagnet mit einstellbarer Kraft, ein Motor oder ein Ein-Aus-Elektromagnet sein.
Durch Verwendung von zwei Verstellern 25, 125, von denen jeweils einer an jedem Nocken 6a, 4a befestigt ist, können sowohl, die Öffnungs- als auch die Schließrampe des Ventilereignisses gleichzeitig eingestellt werden, während die Dauer des Ventilereignisses verlängert oder verkürzt wird. Bei dieser Ausführungsform kann auch das Ventilereignis selbst verstellt werden. Des Weiteren kann durch Hinzufügen eines Verstellers 125 zu dem Außennocken 4a das gesamte Ventilereignis von seiner Basisverstellposition frühverstellt oder spätverstellt werden. Des Weiteren können Ventilereignisse nach Bedarf hinzugefügt werden. Die Verwendung von zwei Verstellern 25, 125 gestattet des Weiteren, dass beide Nockenerhebungen weit genug voneinander verstellt werden, wodurch zwei Ventilereignisse für einen Zylinder innerhalb einer Umdrehung beider Nockenwellenteile von 360 Grad gestattet werden, wodurch Strategien wie zum Beispiel innere Abgasrückführung und Motorbremsung verwendet werden können.
Der zweite Versteller der in den 7 bis 9 gezeigten Ausführungsform kann durch Verwendung eines geregelten Drucksteuersystems (RPCS) betätigt werden. Ein solches geregeltes Drucksteuersystem wird in der WO 2006/ 119 463 A1 offenbart.
Bei allen der obigen Ausführungsformen bilden das erste Nockenwellenteil oder das äußere Nockenwellenteil 40 und das zweite Nockenwellenteil oder das innere Nockenwellenteil 60 zusammen die Nockenwellenanordnung 26.
Die Versteller bei jeglichen der obigen Ausführungsformen können nockendrehmomentbetätigte Versteller sein, wie in der US 5 107 804 A offenbart wird, oder hybride Versteller, wie in der US 2006 / 0 086 332 A1 offenbart wird, oder torsionsunterstützte Versteller, wie in der US 6 883 481 B2 mit einem einzigen Rückschlagventil TA und/oder in der US 6 763 791 B2 mit zwei Rückschlagventilen TA offenbart wird, oder öldruckbetätigte Versteller.
Demgemäß versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich der Veranschaulichung der Grundzüge der Erfindung dienen. Eine hier gemachte Bezugnahme auf Details der dargestellten Ausführungsformen soll den Schutzbereich der Ansprüche nicht einschränken, die wiederum die als für die Erfindung als wesentlich erachteten Merkmale aufführen.

Claims

Anordnung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: a) mindestens einen Versteller (25), der Folgendes umfasst: i) ein Gehäuse (8) mit einem Außenumfang (4c) zur Aufnahme von Antriebskraft; ii) einen Rotor (10), der koaxial in dem Gehäuse (8) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (8) und der Rotor (10) mindestens einen Flügel (11a, 11b, 11c) definieren, der eine Kammer (9) in dem Gehäuse (8) in eine Frühverstellungs- und eine Spätverstellungskammer (15, 17) trennt, wobei sich der Flügel (11a, 11b, 11c) drehen kann, um die relative Winkelstellung des Gehäuses (8) und des Rotors (10) zu verschieben, und iii) ein Steuerventil (14), das in einer Bohrung (3) in dem Rotor (10) aufgenommen ist, um Fluid zu den Kammern (15, 17) zu leiten; b) eine Nockenwellenanordnung (26), die Folgendes umfasst: i) ein äußeres Nockenwellenteil (40) mit einem Außennocken (4a), der durch einen Mittelabschnitt (4b) integral an dem Außenumfang (4c) des Gehäuses (8) befestigt ist; wobei der Außennocken (4a), der Mittelabschnitt (4b) und der Außenumfang (4c) des Gehäuses (8) zur Aufnahme von Antriebskraft einen Hohlraum (5) definieren, der sich über eine Länge des äußeren Nockenwellenteils (40) erstreckt; und ii) ein inneres Nockenwellenteil (60) mit einem Innennocken (6a) neben dem Außennocken (4a), der einen Rohrabschnitt (6b) aufweist, welcher sich von einer ersten Seite des Innennockens (6a) erstreckt und von dem durch den äußeren Nockenwellenteil (40) definierten Hohlraum (5) aufgenommen wird und den Innennocken (6a) mit dem Rotor (10) des Verstellers (25) verbindet, und einem Wellenabschnitt (6c), der sich von einer zweiten Seite des Innennockens (6a) zu einem Endteil (6d) erstreckt; wobei sich ein mit einer Einlassleitung (20a) verbundener Durchgang (20b) durch den Wellenabschnitt (6c), den Innennocken (6a) und den Rohrabschnitt (6b) erstreckt und Fluid zu dem Steuerventil (14) des Verstellers (25) leitet; wobei bei Bewegung des Rotors (10) des Verstellers (25) der Innennocken (6a) bezüglich des Außennockens (4a) verstellt wird, wodurch die Dauer eines Ventilereignisses verlängert oder verkürzt werden kann.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Mittelabschnitt (4b) des äußeren Nockenwellenteils (40) von einem ersten Lager (16) umgeben ist und ein Abschnitt des Wellenabschnitts (6c) des inneren Nockenwellenteils (60) von einem zweiten Lager (18) umgeben ist.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei sich das erste (16) und das zweite Lager (18) in einem Kopf des Verbrennungsmotors befinden und das innere (60) und das äußere Nockenwellenteil (40) stützen, so dass keine Lager in dem äußeren Nockenwellenteil (40) erforderlich sind, um das innere Nockenwellenteil (60) zu stützen.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Außenumfang (4c) des Gehäuses (8) zur Aufnahme von Antriebskraft fest an dem Gehäuse (8) angebracht ist und eine Endplatte (24) des Verstellers (25) bildet.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Außennocken (4a) und das äußere Nockenwellenteil (40) festgelegt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Endteil (6d) des inneren Nockenwellenteils (60) einen größeren Durchmesser aufweist als der Wellenabschnitt (6c) des inneren Nockenwellenteils (60), der Rohrabschnitt (6b) des inneren Nockenwellenteils (60) und das äußere Nockenwellenteil (40), wodurch verhindert wird, dass das innere Nockenwellenteil (60) aus dem äußeren Nockenwellenteil (40) herausfällt.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Innennocken (6a) und der Außennocken (4a) in einer Linie nebeneinander liegen, so dass eine Rolle (28) eines Stößels (29) gleichzeitig sowohl auf dem Innennocken (6a) als auch auf dem Außennocken (4a) läuft.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Versteller (25) weiterhin ein Stellglied (12) zur Positionierung des Steuerventils (14) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei das Stellglied (12) ein Elektromagnet mit einstellbarer Kraft, ein Motor, ein Ein-Aus-Elektromagnet oder ein Differentialdrucksteuersystem ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil (14) durch ein geregeltes Drucksteuersystem betätigt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Versteller (25) nockendrehmomentbetätigt, öldruckbetätigt, hybrid oder torsionsunterstützt ist.
Anordnung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: a) einen ersten Versteller (25), der Folgendes umfasst: i) ein erstes Gehäuse (8); ii) einen ersten Rotor (10), der koaxial in dem ersten Gehäuse (8) angeordnet ist, wobei das erste Gehäuse (8) und der erste Rotor (10) mindestens einen Flügel (11a, 11b, 11c) definieren, der eine Kammer (9) in dem Gehäuse (8) in eine Frühverstellungs- und eine Spätverstellungskammer (15, 17) trennt, wobei sich der Flügel (11a, 11b, 11c) drehen kann, um die relative Winkelstellung des ersten Gehäuses (8) und des ersten Rotors (10) zu verschieben, und iii) ein erstes Steuerventil (14), das in einer Bohrung (3) in dem ersten Rotor (10) aufgenommen ist, um Fluid zu den Kammern (15, 17) zu leiten; b) einen zweiten Versteller (125), der Folgendes umfasst: i) ein zweites Gehäuse (108) mit einem Außenumfang (4c) zur Aufnahme von Antriebskraft; ii) einen zweiten Rotor (110), der koaxial in dem zweiten Gehäuse (108) angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuse (108) und der zweite Rotor (110) mindestens einen Flügel definieren, der eine Kammer in dem zweiten Gehäuse (108) in eine Frühverstellungs- und eine Spätverstellungskammer trennt, wobei sich der Flügel drehen kann, um die relative Winkelstellung des zweiten Gehäuses (108) und des zweiten Rotors (110) zu verschieben, und iii) ein zweites Steuerventil (114), das in einer Bohrung (103) in dem zweiten Rotor (110) aufgenommen ist, um Fluid zu den Kammern zu leiten; c) eine Nockenwellenanordnung (26), die Folgendes umfasst: i) ein äußeres Nockenwellenteil (40) mit einem Außennocken (4a), der durch einen Mittelabschnitt (4b) integral an dem Außenumfang (4c) des zweiten Gehäuses (108) des zweiten Verstellers (125) und des ersten Gehäuses (8) des ersten Verstellers (25) befestigt ist; wobei der Außennocken (4a) und der Mittelabschnitt (4b) einen Hohlraum (5) definieren, der sich über eine Länge des äußeren Nockenwellenteils (40) erstreckt; und ii) ein inneres Nockenwellenteil (60) mit einem Innennocken (6a) neben dem Außennocken (4a), der einen Rohrabschnitt (6b) aufweist, welcher sich von einer ersten Seite des Innennockens (6a) erstreckt und von dem durch den äußeren Nockenwellenteil (40) definierten Hohlraum (5) aufgenommen wird und den Innennocken (6a) mit dem ersten Rotor (10) des ersten Verstellers (25) verbindet, und einem Wellenabschnitt (6c), der sich von einer zweiten Seite des Innennockens (6a) zu einem Endteil (6d) erstreckt, wobei sich ein mit einer Einlassleitung (20a) verbundener Durchgang (20b) durch den Wellenabschnitt (6c), den Innennocken (6a), den Rohrabschnitt (6b) und den zweiten Versteller (125) erstreckt und Fluid zu dem ersten Steuerventil (14) des ersten Verstellers (25) leitet; wobei bei Bewegung des ersten Rotors (10) des ersten Verstellers (25) der Innennocken (6a) bezüglich des Außennockens (4a) verstellt wird, wodurch das Verstellen, die Dauer, das Öffnen und das Schließen eines Ventilereignisses verlängert oder verkürzt werden können.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei ein Abschnitt des Mittelabschnitts (4b) des äußeren Nockenwellenteils (40) von einem ersten Lager (16) umgeben ist und ein Abschnitt des Wellenabschnitts (6c) des inneren Nockenwellenteils (60) von einem zweiten Lager (18) umgeben ist.
Anordnung nach Anspruch 13, wobei sich das erste (16) und das zweite Lager (18) in einem Kopf des Verbrennungsmotors befinden und das innere (60) und das äußere Nockenwellenteil (40) stützen, so dass keine Lager in dem äußeren Nockenwellenteil (40) erforderlich sind, um das innere Nockenwellenteil (60) zu stützen.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Außenumfang (4c) des zweiten Gehäuses (108) zur Aufnahme von Antriebskraft fest an dem zweiten Gehäuse (108) angebracht ist und eine Endplatte (24) des zweiten Verstellers (125) bildet.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Außennocken (4a) und das äußere Nockenwellenteil (40) festgelegt sind.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Endteil (6d) des inneren Nockenwellenteils (60) einen größeren Durchmesser aufweist als der Wellenabschnitt (6c) des inneren Nockenwellenteils (60), der Rohrabschnitt (6b) des inneren Nockenwellenteils (60) und das äußere Nockenwellenteil (40), wodurch verhindert wird, dass das innere Nockenwellenteil (60) aus dem äußeren Nockenwellenteil (40) herausfällt.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Innennocken (6a) und der Außennocken (4a) in einer Linie nebeneinander liegen, so dass eine Rolle (28) eines Stößels (29) gleichzeitig sowohl auf dem Innennocken (6a) als auch auf dem Außennocken (4a) läuft.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der erste Versteller (25) weiterhin ein Stellglied (12) zur Positionierung des ersten Steuerventils (14) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 19, wobei das Stellglied (12) ein Elektromagnet mit einstellbarer Kraft, ein Motor, ein Ein-Aus-Elektromagnet oder ein Differentialdrucksteuersystem ist.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei das zweite Steuerventil (114) des zweiten Verstellers (125) durch ein geregeltes Drucksteuersystem betätigt wird.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der erste Versteller (25) nockendrehmomentbetätigt, öldruckbetätigt, torsionsunterstützt oder hybrid ist.
Anordnung nach Anspruch 12, wobei der zweite Versteller (125) nockendrehmomentbetätigt, öldruckbetätigt, torsionsunterstützt oder hybrid ist.