DE19581559C1

DE19581559C1 - Anordnung zur Vermeidung von Startgeräuschen bei Nockenwellenverstellern

Info

Publication number: DE19581559C1
Application number: DE19581559A
Authority: DE
Inventors: Andreas Strauss; Eduard Golovatai-Schmidt; Martin Scheidt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: DE19505741A1; WO1996026352A1; DE19581559D2; US5896836A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine an einer Hubkolbenbrennkraft maschine vorgesehene Einrichtung zur Änderung von Drehlagen mindestens einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus GB 226 75 83 A ist eine Einrichtung zur Veränderung der Drucklage einer Nockenwelle bekannt geworden. Die Einrichtung umfasst einen Hydraulikzylinder, der aus einem Ölreservoir über eine Pumpe mit Öldruck beaufschlagbar ist. Eine Rücklaufleitung zum Ölreservoir mündet unterhalb von dessen Flüssigkeitsspiegel. Die Steuerung des Hydraulikzylinders erfolgt über eine Hydroventilanordnung, die zwischen dem Ölreservoir und dem Hydraulikzylinder angeordnet ist.

Eine ähnliche Einrichtung ist beispielsweise aus der WO 93/07362 bekannt. Lineare Stellbewegungen des Kolbens werden in Relativdrehungen eines Antriebsgliedes gegenüber der Nockenwelle mittels eines Stellgliedes umgewandelt. Kurbelwellendrehungen werden über das Antriebsglied auf die Nockenwelle übertragen. Das Antriebsglied umfasst in der Regel ein Ritzel, das über eine Kette von der Kurbelwelle angetrieben wird. Zwischen dieses Ritzel und die Nockenwelle ist das Stellglied geschaltet. Das beispielsweise an dem Kolben ausgebildete, zu dem Ritzel und der Nockenwelle konzentrisch angeordnete Stellglied ist einerseits mit einer Schrägverzahnung und andererseits mit einer Stirnverzahnung versehen, wobei diese Verzahnungen mit entsprechend ausgebildeten, der Nockenwelle und dem Ritzel zugeordneten Verzahnungen zu sammenarbeiten. Bei Betätigung des hydraulischen Zylinders findet eine axiale Verlagerung des Stellgliedes gegenüber dem Ritzel und der Nockenwelle statt, wobei infolge der Schrägverzahnung eine Relativdrehung der Nockenwelle gegenüber dem Ritzel stattfindet.

Bei der bekannten Einrichtung mündet der erste Auslass in eine Ölwanne, in die Flüssigkeit aus dem Zylinder über den ersten Auslass strömen kann. Während des Startvorgangs der Hubkolbenbrennkraftmaschine können bei der Verwendung dieser gattungsgemäßen Einrichtung Klappergeräusche auftreten, die von dieser Einrichtung herrühren, wie nachstehend näher erläutert wird. Die Hydropumpe wird in der Regel von der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetrieben, die wäh rend des Startvorgangs keinen Druck aufbauen kann. Erfolgt der Start nach einem längeren Stillstand der Hubkolbenbrennkraftmaschine, ist in dem Zylin der gespeicherte Flüssigkeit infolge von Leckage in der Regel soweit ausgetre ten, daß im Zylinder kompressible Gaspolster entstehen. Demzufolge ist auch bei gesperrten Druckräumen des Zylinders eine Linearbewegung des darin geführten Kolbens möglich. Die von der Nockenwelle auf das Stellglied über tragenen Wechseldrehmomente üben infolge der beschriebenen Schrägver zahnung axiale Kräfte auf das Stellglied aus. Diese axialen Kräfte führen infolge der kompressiblen Gaspolster zu oszillierenden Bewegungen des Kolbens, der zusätzlich in Richtung auf ein Ende des Zylinders wandert und schließlich dort anschlägt und Klappergeräusche durch seine oszillierenden Bewegungen ver ursacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, mit einfachen Mitteln sicherzu stellen, daß derartige Klappergeräusche nicht auftreten können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

In der einen Bewe gungsrichtung des oszillierenden Kolbens wird eventuell im Zylinder einge schlossenes Gas verdrängt und in das Flüssigkeitsreservoir hineingepumpt, wo das Gas ausgasen kann. In der anderen Bewegungsrichtung des oszillierenden Kolbens wird Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir in den Zylinder hin eingesaugt. Dadurch wird verhindert, daß der Kolben an einem Ende des Zylinders anschlagen kann. Die unerwünschten oszillierenden Bewegungen des Kolbens werden hier also in sinnvoller Weise für einen Pumpeffekt genutzt. Die infolge der Kolbenbewegungen zwischen dem Zylinder und dem Flüssigkeits reservoir bewegten Volumen aus Flüssigkeit oder Gas sind zweckmäßigerweise größer als das Leitungsvolumen zwischen dem Zylinder und dem Flüssigkeits reservoir.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht gemäß Anspruch 2 darin, daß die erste Zuführung zur einen Seite und eine zweite Zuführung zu anderen Seite des Kolbens am Zylinder vorgesehen sind. Bei derartigen doppelt wirkenden Zylindern sind Stellbewegungen des Kolbens auf sichere Art und Weise zu beherrschen.

Gemäß Anspruch 3 ist es besonders zweckmäßig, daß die Hydroventilanord nung durch ein 4/3-Wege Ventil gebildet ist, wobei in einer ersten Schaltstel lung die erste Zuführung mit dem Flüssigkeitsreservoir, die zweite Zuführung mit der Hydropumpe, und wobei in einer zweiten Schaltstellung die erste Zuführung mit der Hydropumpe und die zweite Zuführung mit dem Flüssigkeits reservoir hydraulisch verbunden ist, und wobei in einer dritten Schaltstellung beide Zuführungen gesperrt sind. Während des Startvorgangs der Hubkolben brennkraftmaschine ist die erste oder die zweite Schaltstellung mit den erwähn ten Wirkungen eingestellt. Diese Schaltstellungen werden auch im Fahrbetrieb zur Veränderung der Drehlage benötigt, wobei die dritte Schaltstellung dann eingestellt ist, wenn keine Drehlagenänderung benötigt wird.

Gemäß Anspruch 4 ist es zweckmäßig, daß zwischen der Hydroventilanord nung und der Hydropumpe ein zweiter Auslaß vorgesehen ist, der unter dem Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitsreservoirs mündet, wobei der zweite Auslaß ein in Richtung auf das Flüssigkeitsreservoir sperrendes Rückschlagventil auf weist. In der entsprechenden Schaltstellung der Hydroventilanordnung ist die zweite Zuführung sowohl mit dem Flüssigkeitsreservoir über den zweiten Auslaß als auch mit der Hydropumpe hydraulisch verbunden, so daß infolge des Pumpeffekts zusätzlich durch die zweite Zuführung Flüssigkeit in den Zylin der hineingepumpt wird, wobei ein Rückströmen von Flüssigkeit in das Flüssig keitsreservoir durch das Rückschlagventil verhindert ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Flüssigkeit infolge des Pumpeffekts zu beiden Seiten des Kolbens schnell angesaugt wird, wobei ein Rückströmen von Flüssigkeit zu der Hydropumpe durch die zweite Zuführung mittels eines weiteren Rückschlagven til sicher verhindert ist. Das weitere in Richtung auf die Hydropumpe sperrende Rückschlagventil ist in bekannter Weise an der Druckseite der Hydropumpe vorgesehen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in einer einzigen Figur dargestell ten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ein Zylinder 1 ist mit einem Kolben 2 mit einem einseitigen Stellglied 3 ver sehen. Das Stellglied 3 umfasst beispielsweise eine - hier nicht dargestellte - Schiebehülse, die umfangsseitig einerseits mit einer Geradverzahnung und andererseits mit einer Schrägverzahnung versehen ist oder die innen und außen mit gegenläufigen Schrägverzahnungen versehen ist. Die Schiebehülse ist üblicherweise zwischen einem über eine Kurbelwelle angetriebenen Antriebs glied und einer Nockenwelle - beide nicht dargestellt - angeordnet. Eine Längs verschiebung der Schiebehülse aufgrund von Kolbenbewegungen führt zu einer Drehlagenänderung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Der Zylinder 1 ist mit einer ersten Zuführung 4 und mit einer zweiten Zuführung 5 versehen, die beide an ein 4/3-Wege Ventil 6 hydraulisch angeschlossen sind. Ein Flüssig keitsreservoir 7 und eine Hydropumpe 8 sind ebenfalls mit dem 4/3-Wege Ventil 6 hydraulisch verbunden. Weiterhin ist eine Motorölwanne 9 vorgese hen, aus der die von der Kurbelwelle betriebene Hydropumpe 8 mit Öl versorgt wird. Die Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsreservoir 7 und dem 4/3-Wege Ventil 6 ist durch eine erste Auslaßleitung 10 und die Verbindung zwischen der Hydropumpe 8 und dem 4/3-Wege Ventil 6 ist durch eine Leitung 11 gebildet, wobei in die Leitung 11 ein Rückschlagventil 12 eingebaut ist, das in Richtung auf die Hydropumpe 8 sperrt. Zwischen diesem Rückschlagventil 12 und dem 4/3-Wege Ventil zweigt von der Leitung 11 eine zweite Auslaßleitung 13 ab, die in dem Flüssigkeitsreservoir 7 mündet. In die zweite Auslaßleitung 13 ist ebenfalls ein Rückschlagventil 14 eingebaut, das in Richtung auf das Flüssig keitsreservoir 7 sperrt. Beide Auslaßleitungen 10, 13 münden unter dem Flüs sigkeitsspiegel in dem Flüssigkeitsreservoir 7.

In der gezeigten ersten Schaltstellung des 4/3-Wege Ventils 6 ist die erste Zuführung 4 mit dem Flüssigkeitsreservoir 7 und die zweite Zuführung 5 mit der Hydropumpe 8 verbunden. In einer zweiten Schaltstellung ist die erste Zuführung 4 mit der Hydropumpe 8 und die zweite Zuführung 5 mit dem Flüssigkeitsreservoir 7 hydraulisch verbunden. In einer dritten Schaltstellung sind beide Zuführungen 4, 5 gesperrt, so daß der Zylinder 1 nach außen abge schottet ist. In der dargestellten ersten Schaltstellung erfolgt der Startvorgang der Hubkolbenbrennkraftmaschine, der nachstehend mit den erfindungsgemä ßen Wirkungen näher beschrieben wird.

Während des Startvorgangs der Hubkolbenbrennkraftmaschine baut die Hydro pumpe 8 keinen oder nur einen geringfügigen Druck auf. Bei vorangegangenem längeren Stillstand ist Öl aus dem Zylinder 1 infolge von Leckageströmen abgeflossen, so daß Gaspolster vorhanden sind, die hier jedoch nicht näher dargestellt sind. Infolge von Wechseldrehmomenten der Nockenwelle entstehen Drehschwingungen, die in oszillierende Schwingungen umgewandelt und auf den Kolben 2 übertragen werden. Der oszillierende Kolben 2 wandert zusätz lich in Richtung auf die Zuführung 4, wobei die vorhandenen Gaspolster durch die erste Zuführung 4 und die erste Auslaßleitung 10 in das Flüssigkeitsreservoir 7 hineingepumpt werden. Da es sich bei dem Flüssigkeitsreservoir 7 um ein offenes Gefäß handelt, kann das Gas frei ausgasen. Die oszillierenden Bewe gungen des Kolbens 2 bewirken außerdem, daß Öl aus dem Flüssigkeitsrese rvoir 7 durch die erste Auslaßleitung 10 und die erste Zuführung 4 bzw. durch die zweite Auslaßleitung 13 und die zweite Zuführung 5 in den Zylinder 1 hineingesaugt wird. Bevor der Kolben 2 an dem linksseitigen Ende des Zylinders 1 anlangt, ist soviel Öl in den Zylinder 1 hineingepumpt worden, daß ein Anschlagen des Kolbens 2 gegen das linksseitige Ende des Zylinders 1 sicher verhindert ist. Auf diese Weise sind die Klappergeräusche ausgeschaltet.

Selbstverständlich sind Anordnungen denkbar, bei denen während des Startvor ganges das 4/3-Wegeventil die zweite Schaltstellung einnimmt. Das ist ins besondere dann zweckmäßig, wenn aufgrund der Ausbildung des Stellgliedes der Kolben 2 zum rechtsseitigen Ende des Zylinders 1 wandert. Dann werden vorhandene Gaspolster durch die zweite Zuführung 5 und die zweite Aus laßleitung 13 in das Flüssigkeitsreservoir 7 hineingepumpt. Außerdem wird Öl aus dem Flüssigkeitsreservoir 7 über die beiden Auslaßleitungen 10, 13 in den Zylinder 1 gepumpt. Bevor der Kolben 2 gegen das rechtsseitige Ende des Zylinders 1 anschlagen kann, ist in dem Zylinder 1 eine hinreiche Menge Öl angesammelt.

Bezugszahlenliste

1

Zylinder

2

Kolben

3

Stellglied

4

erste Zuführung

5

zweite Zuführung

6

4/3-Wege Ventil

7

Flüssigkeitsreservoir

8

Hydropumpe

9

Motorölwanne

10

erste Auslaßleitung

11

Leitung

12

Rückschlagventil

13

zweite Auslaßleitung

14

Rückschlagventil

Claims

1. An einer Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgesehene Einrichtung zur Ände rung von Drehlagen mindestens einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwel le, mit einem einen Kolben (2) und eine erste Zuführung (4) aufweisenden hydraulischen Zylinder (1), zwischen den und eine Hydropumpe (8) eine Hydroventilanordnung (6) geschaltet ist, mittels der eine hydraulische Ver bindung zwischen der ersten Zuführung (4) und einem ersten Auslaß (10) herstellbar ist, wobei der erste Auslaß (10) unter dem Flüssigkeitsspiegel eines Flüssigkeitsreservoirs (7) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die infolge der Kolbenbewegungen zwischen dem Zylinder (1) und dem Flüssigkeitsreservoir (7) bewegten Volumen aus Flüssigkeit oder Gas größer sind als das Leitungsvolu men zwischen dem Zylinder (1) und dem Flüssigkeitsreservoir (7).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zufüh rung (4) zur einen Seite und eine zweite Zuführung (5) zur anderen Seite des Kolbens (2) am Zylinder (1) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydro ventilanordnung (6) durch ein 4/3-Wegeventil (6) gebildet ist, wobei in einer ersten Schaltstellung die erste Zuführung (4) mit dem Flüssigkeitsreservoir (7), die zweite Zuführung (5) mit der Hydropumpe (8), und wobei in einer zweiten Schaltstellung die erste Zuführung (4) mit der Hydropumpe (8) und die zweiten Zuführung (5) mit dem Flüssigkeitsreservoir (7) hydraulisch verbunden ist, und wobei in einer dritten Schaltstellung beide Zuführungen (4, 5) gesperrt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hydroventilanordnung (6) und der Hydropumpe (8) ein zweiter Auslaß (13) vor gesehen ist, der unter dem Flüssigkeitsspiegel des Flüssigkeitsreservoirs (7) mündet, wobei der zweite Auslaß (13) ein in Richtung auf das Flüssigkeitsre servoir (7) sperrendes Rückschlagventil (14) aufweist.