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WO2004111396A1 - Nockenwellensteller für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Nockenwellensteller für eine brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2004111396A1
WO2004111396A1 PCT/EP2004/006155 EP2004006155W WO2004111396A1 WO 2004111396 A1 WO2004111396 A1 WO 2004111396A1 EP 2004006155 W EP2004006155 W EP 2004006155W WO 2004111396 A1 WO2004111396 A1 WO 2004111396A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
camshaft
camshaft adjuster
control piston
armature
adjuster according
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/006155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Meintschel
Petra Schulz
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to JP2006515842A priority Critical patent/JP2006527328A/ja
Publication of WO2004111396A1 publication Critical patent/WO2004111396A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US11/303,044 priority patent/US7182053B2/en
Ceased 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
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    • 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
    • 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
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F01L2001/3443—Solenoid driven oil control valves

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • camshaft adjusters To reduce fuel consumption and raw emissions as well as to increase power and torque, gasoline engines are usually equipped with camshaft adjusters. These change the phase position of the camshaft relative to the crankshaft.
  • hydraulic vane adjusters with working chambers are mostly used. The adjustment is made by the controlled entry of oil from the engine circuit via a control valve into the chambers of the vane cells. The control valve is moved by a proportional magnet.
  • camshaft adjuster which is in the drive of a camshaft from the crankshaft.
  • the camshaft adjuster has an inner body that is non-rotatable relative to the camshaft, which is penetrated by a central tensioning screw and can be axially clamped against the camshaft, and an outer body that can be rotated relative to the inner body and through which the drive connection to the crankshaft runs. Between the inner body and the outer body is a receiving space for hydraulic actuating means for rotating the External body is provided relative to the inner body.
  • a control device with a multi-way valve designed as a control slide is assigned to the adjusting means, the valve being integrated in the clamping screw, which as a housing forms an axial receptacle for the axially displaceable control slide.
  • the control slide is connected to the armature of an actuator which is fixed to the housing and comprises an actuating magnet.
  • the invention has for its object to provide a camshaft divider that enables high actuating speeds to change the phase position of the camshaft regardless of the pressure medium pressure of the internal combustion engine.
  • control piston which was previously only responsible for controlling the oil supply to the camshaft actuator, can now also be used for pumping. That the actuator thus has its own oil pump and is therefore independent of the engine oil pressure. An adjustment is possible at any time, whereby the selected design increases the positioning speed.
  • a camshaft adjuster with an impeller principle is advantageously used.
  • only three wings are provided on the wheels of the actuator.
  • two individual electromagnets are provided, which move the control piston back and forth according to the principle of a single-mass spring oscillator by mutual energization via an armature, the control piston being held in the middle position by two springs when the magnet is not energized.
  • the control piston flies towards the opposite side after the armature has been released from the first magnet due to the energy stored in the springs. By switching on the second magnet, the energy losses due to friction and useful work of the pump are compensated.
  • the spiral spring advantageously enables the actuator to be brought into any intermediate position (emergency position) when depressurized.
  • the electric camshaft adjuster considerable energetic advantages can be expected.
  • part of the restoring torque is always supported on the servomotor and requires constant current supply even when the phase position is constant. Since the torque of the return spring must exceed the load torque of the camshaft, at least twice as strong electric motors are required.
  • the hydraulic actuator only works against the spring during the adjustment process. If the phase is constant, it is locked and only has to add to the leakage losses.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a camshaft adjuster according to the invention, which is an extension to Arranged camshaft of an internal combustion engine and received by a control housing, the camshaft actuator having a control piston which is acted upon by an electromagnetic device by means of an armature,
  • FIG. 2 shows a section along line I-I in Fig. 1, in a simplified representation
  • FIG 5 shows the camshaft adjuster during the intake process, the control piston being accelerated in the direction of the other magnet when the armature is released from the magnet by the spring force of one of the compression springs.
  • Fig. 7 shows the camshaft adjuster during the emptying process, the armature abutting the first magnet.
  • the camshaft adjuster according to FIGS. 1 to 7 is denoted overall by 1 and is shown in association with a camshaft 2 of an internal combustion engine, which is only indicated schematically here and is denoted by 3.
  • a control housing is provided, which is largely indicated only schematically and is designated by 4.
  • an electromagnetic device 5 assigned to the camshaft adjuster 1 is provided, which is formed by a first electromagnet 6 and a second electromagnet 7 as well as an armature 8 with an armature plunger 9, which is displaceably arranged between the two electromagnets 6, 7, and which is connected from the outside via a carrier 10 the control housing cover 4a opposite the internal combustion engine 3 is screwed on.
  • the electromagnetic device 5 acts via the armature plunger 9 of the armature 8 on a control piston 11, which is integrated in a central screw as a tensioning screw 12, via which the camshaft adjuster 1 is screwed onto the front of the camshaft 2, the tensioning screw 12 with the control piston 11 of the camshaft adjuster 1 and the electromagnetic device 5 is coaxial with the camshaft 2.
  • the armature plunger 9 has a spring plate 13 at its end opposite the armature 8.
  • a first compression spring 14 is arranged between the spring plate 13 and the second electromagnet 7 of the electromagnetic device 5.
  • the control piston 11 is seated in a recess 15 made in the tensioning screw 12, which widens at its end facing the electrical device 5 and, together with the control piston 11, forms a spring chamber.
  • a second compression spring 16 is arranged, which is supported at one end on the clamping screw 12 and at its other end on a collar IIa formed on the control piston 11. If one or both springs 14, 16 are omitted, the control piston 11 is moved exclusively by the two lifting magnets 6, 7.
  • the camshaft adjuster 1 has two transmission parts which can be rotated relative to one another for adjustment, an inner body 17 and an outer body 18.
  • the inner body 17 sits, axially braced against the camshaft 2, on the clamping screw 12.
  • the inner body 17 is assigned the outer body 18, which has toothings 18a on its outer circumference, via which, in relation to the direction of rotation and speed, the camshaft 2 is not assigned here shown crankshaft of the indicated internal combustion engine 3 is driven.
  • other drive connections can of course also occur, such as toothed belt drives or also gear drives.
  • the outer body 18 distributed over its circumference radially inwardly projecting actuating means in the form of piston vanes 19, which are assigned by the inner body 17 as actuating means countervane 20, two countervane 20 delimiting a receiving space 21 in the form of a ring sector in which a piston wing 19 of the outer body 18 is located, the outer body 18 with its piston wings 19 assigned to it forming a wing rotor, which is adjustable relative to the inner body 17 over an angular range which is limited by the counter wing 20 of a receiving space 21.
  • the piston wing 19 and the counter wing 20 each delimit two working chambers 22 and 23 which can be acted upon hydraulically, specifically controlled by the control piston 11, the working chamber 23 consisting of a gap in the position of the piston wing 19 and the counter wing 20 shown.
  • Pressure medium is supplied to the respective working chamber 22, 23 from the camshaft 2.
  • an axial channel 24 arranged in the tensioning screw 12 leads to a compression chamber 25 in the tensioning screw 12 and from there to the radial bores 26 made in the clamping screw 12.
  • a check valve 27, 28 is introduced in each of the axial channel 24 and the radial bores 26, the check valve of the axial channel 24 functioning as a suction valve 27 and the check valves of the radial bores 26 as pump valves 28.
  • the radial bores 26 in the clamping screw 12 open, as can be seen in FIG. 2, in an annular space 29 which is arranged between the clamping screw 12 and the inner body 17. Via the annular space 29, the pressure medium reaches the respective working chamber 22, 23 via radial channels 30 introduced in the inner body 17.
  • the working chambers 22, 23 in the receiving spaces 21 are closed laterally by ring covers 36, 37 which, when the inner body 17 and the outer body 18 are formed as flat disks with end faces perpendicular to the axis of the camshaft 2, are also flat, with a seal 38 radially on the outside Ring seals between the inner body 17 and the ring covers 37, 38 can be provided, but if necessary, with a correspondingly fine machining, a separate seal can also be dispensed with due to the low working pressures.
  • the ring covers 36, 37 abut against the end faces of the inner body 17 and the outer body 18 via axial tensioning screws 39 held.
  • a coil spring 40 is arranged in front of the ring cover 36 facing the electromagnetic device 5. The spiral spring 40 is fastened on the inside to the inner body 17 and on the outside on the ring cover 36 and can thus turn the camshaft adjuster 1 back into an initial or emergency running position in the depressurized state.
  • FIG. 3 shows the position of the camshaft actuator 1 corresponding to the starting position of the internal combustion engine.
  • armature 8 and control piston 11 are in the middle position due to the force of the two compression springs 14, 16, with all pressure medium-carrying channels being closed.
  • the armature 8 is first brought into an end position or into a holding state, preferably this is the armature 8 resting on the second magnet 7 of the electromagnetic device 5 and the control piston 11 resting on a stop 41 Tensioning screw 12.
  • the armature 8 can be brought into this end position by the oscillation known from electromagnetic valve controls, in that the two magnets 6, 7 are alternately energized with the natural frequency of the system, causing the armature 8 to oscillate with the aid of the compression springs 14, 16 and is then captured and held by the relevant magnet 7.
  • the control piston 11 can additionally be used to control the oil supply as an oil pump, which means that the central screw 12 contains the pump and the control device for the camshaft divider 1 at the same time.
  • the armature 8 is accelerated when the armature 8 is released from the second magnet 7 by the spring force of the compression spring 14 in the direction 42 of the first magnet 6, whereby the control piston 11 is moved away from the stop 41 of the tensioning screw 12.
  • Pressure medium in this case engine oil, is sucked out of the camshaft 2 into the compression chamber 25 by the suction valve 27 arranged in the axial channel 24 of the central screw 12 (pressure medium flow 43).
  • the motor oil pressure supports this process, so that no work is required from a certain pressure.
  • the armature 8 moves from magnet 6 in the direction 44 of magnet 7 and the control piston 11 in the direction of stop 41.
  • the suction valve 27 is closed by spring force.
  • the pressure medium presses on the pump valves 28 arranged radially in the clamping screw 12
  • the pressure medium quantity of a pump stroke corresponds to the required positioning accuracy.
  • at least one of the magnets 6, 7 is optimized with regard to better long-distance effect and ability to work
  • KLB magnet (Influencing the characteristic curve, KLB magnet). To do this on one Pot magnet has noses on the outside that reduce the air gap between anchor and yoke.
  • the control piston 11 is in the extended state, the armature 8 being at least in the vicinity of the magnet 6.
  • the pressure medium passes from the working chambers 22, 23 via the ring channel 31 into the radial feeds 32, from where it enters the cavity 34 of the control piston 11 via the at least one oil inlet 33 and leaves the control piston 11 via the oil outlet 35 ( Pressure medium flow 46a, 46b, 46c).
  • armature 8 and control piston 11 are in the end stop, ie armature 8 lies against magnet 7 and control piston 11 against stop 41. Since no oil can escape in this neutral position of armature 8 and control piston 11, it is possible to keep the phase position constant in this position. However, before initiating a new actuation process, the armature 8 must then be brought into an end position, preferably against the magnet 7 (possibly by energy-intensive oscillation).
  • the ring seals 38 between the inner body 17 and the ring covers 36, 37 and spring-loaded sealing strips are preferably to be attached to the ends of the counter wings 20 of the inner body 17.
  • a known locking bolt can be used, which is depressurized by a spring into a latching opening in the inner body 17 and thus prevents the inner body 17 from rotating. Applying oil pressure unlocks the bolt again.
  • the electromagnetic device 5 As well as the pump and control device at another location (e.g. below the chain wheel).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nockenwellensteller (1) für eine Brennkraftmaschine, der im Antrieb einer Kurbelwelle für eine Nockenwelle (2) liegt und gegen diese über eine Schraubverbindung verspannt ist, deren Schraubschaft (12) zentral einen axial verschiebbaren Steuerkolben (11) zur Steuerung der Ölversorgung des Nockenwellenstellers (1) aufnimmt, welcher von einer elektromagnetischen Einrichtung (5) beaufschlagbar ist und die zur Verstellung gegeneinander verdrehbaren Übertragungsteile (17, 18) des Nockenwellenstellers (1) trägt. Um einen Nockenwellensteller (1) zu schaffen, der unabhängig vom Druckmitteldruck der Brennkraftmaschine hohe Stellgeschwindigkeiten zur Veränderung der Phasenlage der Nockenwelle ermöglicht, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Steuerkolben (11) zusätzlich zur Steuerung der ölversorgung als Ölpumpe einsetzbar ist.

Description

Nockenwellensteller für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellensteller für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Rohemissionen sowie zur Erhöhung von Leistung und Drehmoment sind Ottomotoren in der Regel mit Nockenwellenverstellern ausgestattet. Diese verändern die Phasenlage der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle. Derzeit kommen meist hydraulische Flügelzellenversteller mit Arbeitskammern zum Einsatz. Die Verstellung wird durch den gesteuerten Eintritt von Öl aus dem Motorkreislauf über ein Steuerventil in die Kammern der Flügelzellen vorgenommen. Das Steuerventil wird durch einen Proportionalmagneten bewegt.
Aus der DE 198 17 319 C2 ist ein derartiger
Nockenwellensteller bekannt, der im Antrieb einer Nockenwelle von der Kurbelwelle liegt. Der Nockenwellensteller weist einen zur Nockenwelle drehfesten Innenkörper, der von einer zentralen Spannschraube durchsetzt und über diese axial gegen die Nockenwelle verspannbar ist, und einen gegenüber dem Innenkörper verdrehbaren Außenkörper, über den die AntriebsVerbindung zur Kurbelwelle läuft, auf. Zwischen dem Innenkörper und dem Außenkörper ist ein Aufnahmeraum für hydraulisch beaufschlagbare Stellmittel zur Verdrehung des Außenkörpers gegenüber dem Innenkörper vorgesehen. Den Stellmitteln ist eine Steuereinrichtung mit einem als Steuerschieber ausgebildeten Mehrwegeventil zugeordnet, wobei das Ventil in die Spannschraube integriert ist, welche als Gehäuse eine axiale Aufnahme für den axial verschiebbaren Steuerschieber bildet . Der Steuerschieber ist mit dem Anker eines gehäusefest angeordneten, einen Stellmagneten umfassenden Stellantrieb verbunden.
Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE 196 11 365 C2, die DE 196 54 926 C2 und die DE 199 44 535 Cl verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellensteiler zu schaffen, der unabhängig vom Druckmitteldruck der Brennkraftmaschine hohe Stellgeschwindigkeiten zur Veränderung der Phasenlage der Nockenwelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der bisher nur zur Steuerung der Ölversorgung des Nockenwellenstellers zuständige Steuerkolben nun zusätzlich zum Pumpen verwendbar ist. D.h. der Steller besitzt somit eine eigene Ölpumpe und ist damit vom Motoröldruck unabhängig. Eine Verstellung ist jederzeit möglich, wobei die gewählte Auslegung die Stellgeschwindigkeit erhöht.
Vorteilhafterweise wird ein Nockenwellensteller mit Flügelradprinzip eingesetzt. Um einen großen Stellbereich des Stellers zu ermöglichen, sind nur drei Flügel an den Rädern des Stellers vorgesehen. Um den Steuerkolben zu betätigen, sind zwei einzelne Elektromagneten vorgesehen, die gemäß dem Prinzip eines Einmassen-Federschwingers durch wechselseitige Bestromung über einen Anker den Steuerkolben vor- und zurückbewegen, wobei der Steuerkolben durch zwei Federn bei unbestromten Magneten in der Mittelstellung gehalten wird. Im Betrieb fliegt der Steuerkolben nach dem Lösen des Ankers vom ersten Magneten durch die in den Federn gespeicherte Energie in Richtung Gegenseite. Durch Zuschalten des zweiten Magneten werden die Energieverluste durch Reibung und Nutzarbeit der Pumpe ausgeglichen.
Vorteilhafterweise ermöglicht es die Spiralfeder bei entsprechender Auslegung, den Steller im drucklosen Zustand in eine beliebige Zwischenposition (NotlaufStellung) zu bringen. Gegenüber dem elektrischen Nockenwellensteller sind hierbei erhebliche energetische Vorteile zu erwarten. Bei der bekannten Ausführung mit Summiergetriebe stützt sich stets ein Teil des Rückstellmomentes am Stellmotor ab und erfordert auch bei konstanter Phasenlage dessen ständige Bestromung. Da das Moment der Rückstellfeder das Lastmoment der Nockenwelle überschreiten muss, sind mindestens doppelt so starke Elektromotoren erforderlich. Der hydraulische Steller arbeitet nur während des Stellvorganges gegen die Feder. Bei konstanter Phasenlage ist er verriegelt und muss nur die Leckageverluste ergänzen.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel erläutert, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockenwellensteller, der in Verlängerung zur Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angeordnet und von einem Steuergehäuse aufgenommen wird, wobei der Nockenwellensteller einen Steuerkolben aufweist, der von einer elektromagnetischen Einrichtung mittels eines Ankers beaufschlagt wird,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie I-I in Fig. 1, in vereinfachter Darstellung,
Fig. 3 den vereinfacht dargestellten Nockenwellensteller in Neutralstellung, wobei der Anker und der Steuerkolben durch Federn in Mittelstellung gehalten werden,
Fig. 4 den Nockenwellensteller in Haltestellung bzw. in der Stellung nach Anschwingen des Systems, wobei der Anker an einem Magneten und der Steuerkolben an einem Anschlag der Zentralschraube des Nockenwellenstellers anliegt,
Fig. 5 den Nockenwellensteller beim Ansaugvorgang, wobei der Steuerkolben beim Lösen des Ankers vom Magneten durch die Federkraft einer der Druckfedern in Richtung des anderen Magneten beschleunigt wird,
Fig. 6 den Nockenwellenversteller beim Pump- bzw.
Füllvorgang, wobei sich Anker und Steuerkolben entgegensetzt der Ansaugrichtung bewegen,
Fig. 7 den Nockenwellenversteller beim Entleerungsvorgang, wobei der Anker am ersten Magneten anliegt.
Der Nockenwellensteller gemäß den Figuren 1 bis 7 ist insgesamt mit 1 bezeichnet und in Zuordnung zu einer Nockenwelle 2 einer Brennkraftmaschine dargestellt, die hier nur schematisiert angedeutet und mit 3 bezeichnet ist. An der dem dargestellten Ende der Nockenwelle 2 zugeordneten Stirnseite der Brennkraftmaschine ist ein Steuergehäuse vorgesehen, das weitgehend nur schematisiert angedeutet und mit 4 bezeichnet ist. An diesem Steuergehäuse 4 ist in axialer Verlängerung zur Nockenwelle 2, und dieser gegenüberliegend, eine dem Nockenwellensteller 1 zugeordnete elektromagnetische Einrichtung 5 vorgesehen, die durch einen ersten Elektromagneten 6 und einem zweiten Elektromagneten 7 sowie einem zwischen den beiden Elektromagneten 6, 7 verschiebbar angeordneten Anker 8 mit Ankerstössel 9 gebildet ist und die von außen über einen Träger 10 auf den der Brennkraftmaschine 3 gegenüberliegenden Steuergehäusedeckel 4a aufgeschraubt ist.
Die elektromagnetische Einrichtung 5 wirkt über den Ankerstössel 9 des Ankers 8 auf einen Steuerkolben 11, der in eine Zentralschraube als Spannschraube 12 integriert ist, über die der Nockenwellensteller 1 stirnseitig auf die Nockenwelle 2 aufgeschraubt ist, wobei die Spannschraube 12 mit dem Steuerkolben 11 des Nockenwellenstellers 1 sowie der elektromagnetischen Einrichtung 5 koaxial zur Nockenwelle 2 liegt. Der Ankerstössel 9 weist an seinem dem Anker 8 entgegengestzten Ende einen Federteller 13 auf. Zwischen dem Federteller 13 und dem zweiten Elektromagneten 7 der elektromagnetischen Einrichtung 5 ist eine erste Druckfeder 14 angeordnet. Der Steuerkolben 11 sitzt in einer in der Spannschraube 12 eingebrachten Ausnehmung 15, welche sich an ihrem der elektrischen Einrichtung 5 zugewandten Ende verbreitert und zusammen mit dem Steuerkolben 11 einen Federraum ausbildet. In diesem Federraum 15 ist eine zweite Druckfeder 16 angeordnet, die sich an ihrem einen Ende an der Spannschraube 12 und an ihrem anderen Ende an einem am Steuerkolben 11 angeformten Bund IIa abstützt. Bei Wegfall einer oder beider Federn 14, 16 wird der Steuerkolben 11 ausschließlich durch die beiden Hubmagnete 6, 7 bewegt.
Der Nockenwellensteller 1 weist zwei zur Verstellung gegeneinander verdrehbare Übertragungsteile auf, einen Innenkörper 17 und einen Außenkörper 18. Der Innenkörper 17 sitzt, gegen die Nockenwelle 2 axial verspannt, auf der Spannschraube 12. Dem Innenkörper 17 ist der Außenkörper 18 zugeordnet, der an seinem Außenumfang Verzahnungen 18a aufweist, über die, in bezogen auf Drehrichtung und Drehzahl fester Zuordnung, die Nockenwelle 2 von der hier nicht dargestellten Kurbelwelle der angedeuteten Brennkraftmaschine 3 angetrieben wird. Anstelle des hier angedeuteten und angesprochenen Kettentriebes können selbstverständlich auch andere Antriebsverbindungen treten, wie beispielsweise Zahnriemenantriebe oder auch Zahnradantriebe .
Gemäß Figur 2 weist der Außenkörper 18 über seinen Umfang verteilt radial nach innen ragende Stellmittel in Form von Kolbenflügeln 19, denen seitens des Innenkörpers 17 als Stellmittel Gegenflügel 20 zugeordnet sind, wobei jeweils zwei Gegenflügel 20 einen Aufnahmeraum 21 in Form eines Ringsektors begrenzen, in dem ein Kolbenflügel 19 des Außenkörpers 18 liegt, wobei der Außenkörper 18 mit seinen ihm zugeordneten Kolbenflügeln 19 quasi einen Flügelrotor bildet, der gegenüber dem Innenkörper 17 über einen Winkelbereich verstellbar ist, welcher durch die Gegenflügel 20 eines Aufnahmeraumes 21 begrenzt ist.
Innerhalb des jeweiligen Aufnähmeräumes 21 begrenzen Kolbenflügel 19 und Gegenflügel 20 jeweils zwei Arbeitskammern 22 und 23, die hydraulisch beaufschlagbar sind, und zwar gesteuert über den Steuerkolben 11, wobei die Arbeitskammer 23 in der dargestellten Stellung von Kolbenflügel 19 und Gegenflügel 20 aus einem Spalt besteht.
Die Zuführung von Druckmittel auf die jeweilige Arbeitskammer 22, 23 erfolgt aus der Nockenwelle 2. Ausgehend hiervon führt ein in der Spannschraube 12 angeordneter Axialkanal 24 zu einer Verdichtungskammer 25 in der Spannschraube 12 und von dort zu in der Spannschraube 12 eingebrachten Radialbohrungen 26. Sowohl im Axialkanal 24 als auch in den Radialbohrungen 26 ist jeweils ein Rückschlagventil 27, 28 eingebracht, wobei das Rückschlagventil des Axialkanals 24 als Ansaugventil 27 und die Rückschlagventile der Radialbohrungen 26 als Pumpventile 28 arbeiten. Die Radialbohrungen 26 in der Spannschraube 12 münden, wie in Fig. 2 erkennbar, in einen Ringraum 29, der zwischen Spannschraube 12 und Innenkörper 17 angeordnet ist. Über den Ringraum 29 gelangt das Druckmittel über in dem Innenkörper 17 eingebrachte Radialkanäle 30 in die jeweilige Arbeitskammer 22, 23.
Die Abführung von Druckmittel aus der jeweiligen Arbeitskammer 22, 23 erfolgt, wie in Fig. 1 erkennbar, über eine Ringkanal 31, der zwischen Spannschraube 12 und Innenkörper 17 angeordnet ist. Ausgehend hiervon führen in der Spannschraube 12 angeordnete RadialZuführungen 32 zu mindestens einem Öleintritt 33 im Steuerkolben 11, von wo aus das Druckmittel über einen im Steuerkolben 11 angeordneten Hohlraum 34 zu einem Ölaustritt 35 im Steuerkolben 11 gelangt .
Die Arbeitskammern 22, 23 in den Aufnahmeräumen 21 sind seitlich durch Ringdeckel 36, 37 geschlossen, die bei Ausbildung von Innenkörper 17 und Aussenkörper 18 als plane Scheiben mit zur Achse der Nockenwelle 2 senkrechten Stirnseiten ebenfalls plan ausgebildet sind, wobei radial außen eine Abdichtung 38 durch Ringdichtungen zwischen dem Innenkörper 17 und den Ringdeckeln 37, 38 vorgesehen sein kann, gegebenenfalls, bei entsprechend feiner Bearbeitung, aufgrund der geringen Arbeitsdrücke auf eine gesonderte Dichtung aber auch verzichtet werden kann. Die Ringdeckel 36, 37 sind über axiale Spannschrauben 39 gegen die Stirnflächen des Innenkörpers 17 und des Außenkörpers 18 anliegend gehalten. Vor dem der elektromagnetischen Einrichtung 5 zugewandten Ringdeckel 36 ist eine Spiralfeder 40 angeordnet. Die Spiralfeder 40 ist innen am Innenkörper 17 und außen am Ringdeckel 36 befestigt und kann so den Nockenwellensteller 1 im drucklosen Zustand in eine Ausgangs- bzw. Notlaufposition zurückdrehen .
Die folgenden Figuren 3 bis 7 zeigen in einer vereinfachten Darstellung des Nockenwellenstellers 1 nur die im Innenkörper 17 angeordnete Spannschraube 12, die den Steuerkolben 11 aufnimmt, welcher über die elektromagnetische Einheit 5 und die Druckfedern 14, 16 beaufschlagt wird, wobei nur die Druckfeder 16 dargestellt ist.
Figur 3 zeigt die der Startstellung der Brennkraftmaschine entsprechende Stellung des Nockenwellenstellers 1. Im stromlosen Zustand befinden sich Anker 8 und Steuerkolben 11 durch die Kraft der beiden Druckfedern 14, 16 in Mittelstellung, wobei alle druckmittelführenden Kanäle geschlossen sind.
Zum Ingangsetzen des Systems wird der Anker 8 gemäß Fig. 4 zunächst in eine Endlage bzw. in einen Haltezustand gebracht, vorzugsweise ist dies die Anlage des Ankers 8 am zweiten Magneten 7 der elektromagnetischen Einrichtung 5 und die Anlage des Steuerkolbens 11 an einem Anschlag 41 der Spannschraube 12. Der Anker 8 kann durch das von elektromagnetischen Ventilsteuerungen bekannte Anschwingen in diese Endlage gebracht werden, indem die beiden Magnete 6, 7 wechselseitig mit der Eigenfrequenz des Systems bestromt werden, wodurch der Anker 8 mit Hilfe der Druckfedern 14, 16 ins Schwingen gerät und von dem betreffenden Magneten 7 dann eingefangen und gehalten wird. Erfindungsgemäß kann der Steuerkolben 11 zusätzlich zur Steuerung der Ölversorgung als Ölpumpe eingesetzt werden, das bedeutet, dass die Zentralschraube 12 gleichzeitig die Pump- und die Steuereinrichtung für den Nockenwellensteiler 1 enthält .
Beim Ansaugvorgang gemäß Fig. 5 wird der Anker 8 beim Loslassen des Ankers 8 vom zweiten Magneten 7 durch die Federkraft der Druckfeder 14 in Richtung 42 des ersten Magneten 6 beschleunigt, wodurch der Steuerkolben 11 vom Anschlag 41 der Spannschraube 12 wegbewegt wird. Durch das im Axialkanal 24 der Zentralschraube 12 angeordnete Ansaugventil 27 wird Druckmittel, im vorliegenden Fall Motoröl, aus der Nockenwelle 2 in die Verdichtungskammer 25 gesaugt (Druckmittelströmung 43) . Der Motorδldruck unterstützt diesen Vorgang, so dass ab einem bestimmten Druck hierzu keine Arbeit mehr erforderlich ist.
Beim Füllvorgang gemäß Figur 6 bewegt sich der Anker 8 von Magnet 6 in Richtung 44 von Magnet 7 und der Steuerkolben 11 in Richtung Anschlag 41. Das Ansaugventil 27 ist durch Federkraft verschlossen. Das Druckmittel drückt die radial in der Spannschraube 12 angeordneten Pumpventile 28 auf
(DruckmittelStrömung 45) und gelangt über den in der Innenbohrung des Innenkörpers 17 umlaufenden Ringraum 29 und über in dem Innenkörper 17 eingebrachte Radialkanäle 30 gemäß Fig. 2 in die jeweilige Arbeitskammer 22 und 23, so dass eine Stellbewegung des Nockenwellenstellers 1 stattfindet. Die Druckmittelmenge eines Pumphubes entspricht der erforderlichen Stellgenauigkeit. Vorteilhafterweise wird mindestens einer der Magnete 6, 7 bezüglich besserer Fernwirkung und Arbeitsfähigkeit optimiert
(Kennlinienbeeinflussung, KLB-Magnet) . Dazu werden an einem Topfmagnet außen Nasen angebracht, die den Luftspalt zwischen Anker und Joch reduzieren.
Bei Überschreiten eines bestimmten Öldruckes im Motorkreislauf sind keine Pumphübe mehr erforderlich um die Arbeitskammern 22, 23 der Nockenwellenstellers 1 zu füllen. Der Steuerkolben 11 wird hierbei in Neutralstellung gemäß Bild 3 gebracht und das Öl gelangt nach dem Aufdrücken von Ansaug- 27 und Pumpventil 28 selbständig in die Arbeitskammern 22, 23. Zum Unterbrechen des Füllvorganges wird der Steuerkolben 11 wieder nach rechts bewegt, bis der Anker 8 am Magneten 7 anliegt.
Beim Entleerungsvorgang gemäß Figur 7 befindet sich der Steuerkolben 11 in ausgefahrenem Zustand, wobei sich der Anker 8 mindestens in der Nähe des Magneten 6 befindet . In dieser Stellung des Steuerkolbens 11 gelangt das Druckmittel aus den Arbeitskammern 22, 23 über den Ringkanal 31 in die RadialZuführungen 32, von wo es über den mindestens einen Öleintritt 33 inden Hohlraum 34 des Steuerkolbens 11 gelangt und über den Ölaustritt 35 den Steuerkolben 11 verlässt (DruckmittelStrömung 46a, 46b, 46c) .
Im Haltezustand gemäß Figur 4 befinden sich Anker 8 und Steuerkolben 11 sich im Endanschlag, d.h. der Anker 8 liegt am Magneten 7 und der Steuerkolben 11 am Anschlag 41 an. Da auch in dieser NeutralStellung von Anker 8 und Steuerkolben 11 kein Öl austreten kann, ist es möglich, in dieser Position die Phasenlage konstant zu halten. Allerdings muss dann vor dem Einleiten eines erneuten Stellvorganges der Anker 8 in eine Endposition vorzugsweise zur Anlage am Magneten 7 gebracht werden (gegebenenfalls durch energieintensives Anschwingen) . Um Leckageverluste aus den Arbeitskammern 22, 23 des Nockenwellenstellers 1 zu minimieren und ein Rückstellen der Phasenlage zu vermeiden, sind vorzugsweise die Ringdichtungen 38 zwischen dem Innenkörper 17 und den Ringdeckeln 36, 37 sowie federbelastete Dichtleisten an den Enden der Gegenflügel 20 des Innenkörpers 17 anzubringen.
Außerdem kann ein bekannter Verriegelungsbolzen eingesetzt werden, der im drucklosen Zustand durch eine Feder in eine Rastδffnung im Innenkörper 17 eingefahren wird und so ein Verdrehen des Innenkörpers 17 verhindert. Anliegender Öldruck entriegelt den Bolzen wieder.
Zur Reduzierung der axialen Baulänge des Gesamtmotors kann es erforderlich sein, die elektromagnetische Einrichtung 5 sowie die Pump- und Steuereinrichtung an anderer Stelle (z.B. unterhalb des Kettenrades) anzubringen.

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellensteller (1) für eine Brennkraftmaschine, der im Antrieb einer Kurbelwelle für eine Nockenwelle (2) liegt und gegen diese über eine Schraubverbindung verspannt ist, deren Schraubschaft (12) zentral einen axial verschiebbaren Steuerkolben (11) zur Steuerung der Ölversorgung des Nockenwellenstellers (1) aufnimmt, welcher von einer elektromagnetischen Einrichtung (5) beaufschlagbar ist und die zur Verstellung gegeneinander verdrehbaren Übertragungsteile (17, 18) des Nockenwellenstellers (1) trägt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Steuerkolben (11) zusätzlich zur Steuerung der Ölversorgung als Ölpumpe einsetzbar ist.
2. Nockenwellensteiler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die elektromagnetische Einrichtung (5) einen zwischen zwei Elektromagneten (6, 7) verschiebbar angeordneten Anker (8) aufweist, über dessen Ankerstössel (9) der Steuerkolben (11) beaufschlagbar ist.
3. Nockenwellensteller nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s zur Beaufschlagung des Steuerkolbens (11) zusätzlich zur elektromagnetischen Einrichtung (5) ein Federsystem (14, 16) vorgesehen ist.
4. Nockenwellensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s in der Spannschraube (12) ein Axialkanal (24) angeordnet ist, der in eine Verdichtungskammer (25) und in Radialbohrungen (26) mündet.
5. Nockenwellensteller nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s sowohl im Axialkanal (24) als auch in den Radialbohrungen (26) Rückschlagventile (27, 28) angeordnet sind.
6. Nockenwellensteller nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Radialbohrungen (26) in einen Ringraum (29) münden, welcher über Radialkanäle (30) mit
Arbeitskammern (22, 23) des Nockenwellenstellers (1) verbunden sind.
7. Nockenwellensteller nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Arbeitskammern (22, 23) über einen Ringkanal (31) mit RadialZuführungen (32) verbunden sind, die über mindestens einen Öleintritt (33) in einen im Stuerkolben (11) angeordneten Hohlraum (34) münden, der mindestens einen Ölaustritt (35) aufweist.
8. Nockenwellensteller nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Nockenwellensteller (1) eine Spiralfeder (40) aufweist, die am Innenkörper (17) befestigt ist.
9. Nockenwellensteller nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zentralschraube (12) gleichzeitig die Pumpeinrichtung und die Steuereinrichtung für den Nockenwellensteller (1) enthält.
10. Nockenwellensteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s es sich bei dem Nockenwellensteller (1) um einen hydraulischen Flügelradversteller handelt.
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