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WO2012104242A1 - Vorrichtung zur veränderung der relativen winkellage einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur veränderung der relativen winkellage einer nockenwelle gegenüber einer kurbelwelle einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2012104242A1
WO2012104242A1 PCT/EP2012/051425 EP2012051425W WO2012104242A1 WO 2012104242 A1 WO2012104242 A1 WO 2012104242A1 EP 2012051425 W EP2012051425 W EP 2012051425W WO 2012104242 A1 WO2012104242 A1 WO 2012104242A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
camshaft
valve housing
rotor
control piston
ring
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/EP2012/051425
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ali Bayrakdar
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to CN201280007002.2A priority Critical patent/CN103348101B/zh
Priority to US13/982,602 priority patent/US8910603B2/en
Publication of WO2012104242A1 publication Critical patent/WO2012104242A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • 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
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the invention relates to a device for changing the relative angular position of a camshaft relative to a crankshaft of an internal combustion engine, wherein the device comprises a driven by the crankshaft drive element and a rotatably connected to the camshaft rotor, wherein between see the drive element and the rotor at least two hydraulic chambers formed are pressurized with a pressurized fluid to set a defined relative rotational position between the drive element and the rotor, wherein the device for controlling the pressurized fluid comprises a control valve which can be arranged in a bore in the camshaft or in the rotor, wherein the control valve has a the dimensions of the bore adapted, substantially hollow cylindrical valve housing, wherein in the valve housing a control piston is arranged axially displaceable and wherein for the positive fixing of the valve housing in the camshaft o in the rotor a locking ring is provided.
  • camshaft adjusting devices In internal combustion engines mostly camshaft adjusting devices are used, in particular those which operate hydraulically. If the camshaft adjuster, which is typical, operates hydraulically, it has an impeller in which vanes are formed or arranged. The wings are located in hydraulic chambers, which are in a drive element (also outer rotor or stator called) are incorporated. By appropriate action on the respective side of the hydraulic chambers with hydraulic fluid, an adjustment of the inner rotor (connected to the camshaft) can take place relative to the outer rotor between an “early stop” and a “late stop”. The flow of hydraulic oil is controlled by an electrically controlled directional control valve.
  • the transmission of the rotational movement of the crankshaft to the outer rotor is usually via a gear, with which the outer rotor is rotatably connected.
  • the device is designed in copegelzellenbauart. But other types are known, such as Axialkolbenversteller from DE 42 18 082 A1.
  • the camshaft is supported by a plurality of camshaft bearing in a cylinder head of the internal combustion engine. Via one of the camshaft bearings, a pressure medium channel formed in the camshaft is supplied with pressure medium, which can be conducted into the pressure chambers via the control valve, which is arranged in a receptacle of the camshaft.
  • the control valve consists of a valve housing and a housing in the valve housing axially slidably received control piston.
  • the control piston can be positioned by means of an electromagnetic actuator against the force of a spring element in the axial direction relative to the valve housing and thus the pressure medium flows are controlled.
  • a locking ring can be used for fixing the valve housing. In this case, a positive fixing of the valve housing in the camshaft or rotor is accomplished by means of the locking ring.
  • Such a solution is disclosed in DE 10 2009 039 385 A1 and DE 10 2009 039 384 A1.
  • the present invention is based on the invention, a device of the type mentioned in such a way that it is possible to perform the assembly with less effort. Attention is paid to the fact that it should be possible, if possible without tools to make the installation of the control valve in its receiving bore in the camshaft or in the rotor and yet to ensure proper positive fit of the valve.
  • the securing ring has at least one radially extending peripheral section which is designed to engage in an annular groove arranged in the camshaft or in the rotor in its axial end-side region, wherein the retaining ring has at least one axially extending retaining portion, wherein the control piston has in one of its end portions an annular groove which is adapted to engage the at least one axially extending holding portion, and wherein the valve housing in one of its end portions at least one hook-shaped portion to Having behind at least one peripheral portion of the securing ring.
  • the retaining ring is formed at least in sections in the radial section L-shaped.
  • an effective in the axial direction spring element can be arranged between the valve housing and the control piston.
  • the bore in the camshaft or rotor may have a shoulder to form an axial stop for the valve housing.
  • the bore diameter is preferably reduced to form the heel.
  • the securing ring can be designed so that its at least one axially extending holding portion forms an axial stop in the mounted state of the device for the control piston.
  • the valve housing together with the control piston are preferably formed by the retaining ring prior to assembly in the device as a preassembled unit by the at least one axially extending holding portion is disposed in the annular groove of the control piston, while a peripheral portion is arranged under the at least one hook-shaped portion , As a result, the said unit can be delivered as such to the assembly line of the camshaft adjuster and installed there in a simple manner.
  • the securing ring preferably has at least two axially extending holding sections, wherein these are arranged at opposite circumferential locations of the securing ring. Furthermore, it is preferably provided that the retaining ring has at least two radially extending peripheral portions, which are arranged at opposite circumferential locations of the locking ring. Furthermore, the valve housing preferably has two hook-shaped sections, wherein these are arranged at opposite peripheral parts of the valve housing.
  • the securing ring preferably has an interruption at a peripheral location, recesses, in particular bores, being arranged in the sections of the securing ring adjoining the interruption for engaging a mounting or dismounting tool (collet for the ring).
  • the proposed embodiment can be used for valve arrangements of a camshaft adjuster, with the valve in particular acting as a plug-in is formed, ie it is inserted into the bore in the camshaft or in the rotor.
  • the above object can be fully achieved with the proposed concept by providing an assembly that can be easily installed in the phaser.
  • the disassembly is possible in a simple manner.
  • the retaining ring holds the control piston and the spring element in the valve body captive and pre-mounted firmly.
  • the retaining ring also provides an axial stop for the control piston in an advantageous manner.
  • the bias of the spring element is already in the preassembled unit and during assembly of the unit.
  • the assembly is possible in a very simple manner by applying an axial force on the control piston when the control valve is inserted into its receiving bore in the camshaft or in the rotor. This also provides a reliable safeguard against the release of components of the control valve from the camshaft adjuster.
  • the retaining ring is preferably made of metal or plastic. In the case of the embodiment of metal, a cost-effective production can be achieved by forming operations.
  • Fig. 1 in a radial sectional view of a phaser of a
  • FIG. 2 shows an exploded view of the control valve of the camshaft adjuster, wherein a securing ring of the control valve is shown separated from the valve housing together with the control piston,
  • FIG. 3 is a perspective view of the pre-assembled as a unit control valve of the camshaft adjuster
  • FIG. 4 shows the side view of the control valve according to FIG. 4, seen in FIG.
  • FIG. 5 shows the control valve to be mounted before its insertion into the receiving bore in the camshaft, the control valve being shown in section A-B according to FIG. 4, FIG.
  • FIG. 6 shows the control valve to be mounted before its insertion into the receiving bore in the camshaft according to FIG. 5, the control valve being shown in section C-D according to FIG. 4, FIG.
  • FIG. 7 shows the control valve during its insertion into the receiving bore in the camshaft, 8, the control valve after complete insertion into the receiving bore in the camshaft, FIG. 9, the control valve in the illustration of FIG. 8, wherein now the control piston has been further inserted axially in the direction of the axis of the camshaft,
  • Fig. 10 shows the assembled assembly of the control valve in the camshaft
  • Fig. 1 the control valve as a preassembled unit in a slightly modified configuration.
  • the camshaft 2 in the present case has a bore 4 which is provided for receiving a control valve 3.
  • the control valve 3 in Fig. 1, right
  • the bore 4 is reduced in diameter in the right area of the camshaft 2, so that there is a shoulder 14 on which the control valve 3 rests axially in the mounted state.
  • the control valve 3 has a valve housing 5, in which a control piston 6 is arranged axially displaceable.
  • the control piston 6 can be moved axially by an electromagnetic actuator 18 in a desired position.
  • the control piston 6 is axially biased relative to the valve housing 5 with a spring element 13 (helical spring). This design is already known as such.
  • the valve housing 5 is axially secured by a locking ring 7 by the radially elastic locking ring 7 is arranged in an annular groove 9 in the camshaft 2.
  • the annular groove 9 is screwed into the inside of the bore 4.
  • the locking ring 7 has a special configuration; Also, the control valve 3 and, in particular, the valve housing 5 and the control piston 6 are adapted and designed in a special way to cooperate with the retaining ring 9.
  • the locking ring 7 has - as can best be seen in the synopsis of Figures 2 to 4 and in particular in the perspective representation of the securing ring 7 of FIG. 2 - a plurality of radially extending peripheral portions 8, the in the assembled state of the camshaft adjuster to Engagement are provided in the annular groove 9, which is incorporated in the camshaft 2 in the axial end region thereof.
  • the locking ring 7 further has a plurality of axially extending retaining portions 10.
  • the control piston 6 has further in its one axial end portion, d. H. in its one end face, an annular groove 1 1 (see Fig. 1 best), which is provided for engagement of the axially occidentalre- ckenden holding portions 10 and formed.
  • the valve housing 5 has in its one axial end region, i. H. in its one end face, two hook-shaped portions 12 which are provided for engaging behind a peripheral portion of the securing ring 7.
  • the axially extending holding portion 10 have axial stops 15, which forms an axial stop for the control piston 6 in the assembled state of the camshaft adjuster.
  • FIGS. 5 to 10 The assembly of the unitary control valve 3 in the camshaft adjuster is illustrated in FIGS. 5 to 10.
  • the unit of the control valve 3 can be seen in two different sectional views, before it is inserted into the bore 4 of the camshaft 2. It can be seen that the locking ring 7 is held axially by the two hook-shaped portions 12 of the valve housing 5, while the axially extending holding portions 10 engage in the annular groove 1 1 in the control piston 6.
  • the spring element 13 provides an internal bias of the unit.
  • Fig. 7 it is shown how the control valve 3 (as a preassembled unit as seen in Fig. 3) is inserted into the bore 4 already over the main insertion path.
  • the insertion force is not exerted on the control piston, but on the front side of the locking ring 7.
  • the preassembled unit remains configured as seen in FIG.
  • Fig. 8 it can be seen how the control valve 3 has reached its axial end position in the bore 4, d. H. the right end of the control valve 3 has reached the heel 14 (see Fig. 7). The control valve 3 still has its configuration as shown in FIG.
  • Fig. 1 a slightly alternative embodiment of the control valve 3 is shown.
  • the securing direction 7 has the function, on the one hand hold the control valve before the final assembly in the camshaft adjuster and on the other hand after assembly, both axially to secure the valve housing 5 and at the same time to form an axial stop for the control piston 6.
  • Disassembly of the control valve 3 is carried out so that the control piston 6 is in turn pressed axially (as in Fig. 9).
  • the retaining ring 9 is pulled together by means of a tool (pliers) so that it comes out of the annular groove 9 out.
  • the axially extending holding portions 10 in turn reach the end-side annular groove 1 1 in the control piston 6.
  • the unit is again in the status as shown in Fig. 3. In this position, then the entire control valve 3 are pulled out of the bore 4 in the camshaft again.
  • disassembly is possible without further tools.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Veränderung der relativen Winkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung (1) zur Steuerung des Druckfluids ein Steuerventil (3) aufweist, das in einer Bohrung (4) in der Nockenwelle (2) oder im Rotor angeordnet werden kann, wobei das Steuerventil (3) ein den Abmessungen der Bohrung (4) angepasstes, im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildetes Ventilgehäuse (5) aufweist, wobei im Ventilgehäuse (5) ein Steuerkolben (6) axial verschieblich angeordnet ist und wobei zur formschlüssigen Festlegung des Ventilgehäuses (5) in der Nockenwelle (2) oder im Rotor ein Sicherungsring (7) vorgesehen ist. Um den Montageprozess der Vorrichtung zu vereinfachen, sieht die Erfindung vor, dass der Sicherungsring (7) mindestens einen sich radial erstreckenden Umfangsabschnitt (8) aufweist, der zum Eingriff in eine in der Nockenwelle (2) oder im Rotor in deren bzw. dessen axial endseitigem Bereich angeordnete Ringnut (9) ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring (7) mindestens einen sich axial erstreckenden Halteabschnitt (10) aufweist, wobei der Steuerkolben (6) in einem seiner Stirnbereiche eine Ringnut (11) aufweist, die zum Eingriff des mindestens einen sich axial erstreckenden Halteabschnitts (10) ausgebildet ist, und wobei das Ventilgehäuse (5) in einem seiner Stirnbereiche mindestens einen hakenförmigen Abschnitt (12) zum Hintergreifen mindestens eines sich radial erstreckenden Umfangsabschnitts (8) des Sicherungsrings (7) aufweist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zur Veränderung der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung ein von der Kurbelwelle angetriebenes Antriebselement und einen mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor aufweist, wobei zwi- sehen dem Antriebselement und dem Rotor mindestens zwei Hydraulikkammern ausgebildet sind, die mit einem Druckfluid beaufschlagbar sind, um eine definierte relative Drehstellung zwischen dem Antriebselement und dem Rotor einzustellen, wobei die Vorrichtung zur Steuerung des Druckfluids ein Steuerventil aufweist, das in einer Bohrung in der Nockenwelle oder im Rotor ange- ordnet werden kann, wobei das Steuerventil ein den Abmessungen der Bohrung angepasstes, im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildetes Ventilgehäuse aufweist, wobei im Ventilgehäuse ein Steuerkolben axial verschieblich angeordnet ist und wobei zur formschlüssigen Festlegung des Ventilgehäuses in der Nockenwelle oder im Rotor ein Sicherungsring vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
In Brennkraftmaschinen werden zumeist Nockenwellenverstellvorrichtungen eingesetzt, insbesondere solche, die hydraulisch arbeiten. Sofern der Nocken- wellenversteller - was typisch ist - hydraulisch arbeitet, weist er ein Flügelrad auf, in dem Flügel eingeformt oder angeordnet sind. Die Flügel befinden sich in Hydraulikkammern, die in einem Antriebselement (auch Außenrotor oder Stator genannt) eingearbeitet sind. Durch entsprechende Beaufschlagung der jeweiligen Seite der Hydraulikkammern mit Hydraulikfluid kann eine Verstellung des Innenrotors (mit der Nockenwelle verbunden) relativ zum Außenrotor zwischen einem„Frühanschlag" und einem„Spätanschlag" erfolgen. Dabei wird der Fluss von Hydrauliköl durch ein elektrisch angesteuertes Wegeventil gesteuert. Die Übertragung der Drehbewegung der Kurbelwelle auf den Außenrotor erfolgt zumeist über ein Zahnrad, mit dem der Außenrotor drehfest verbunden ist. Einen Nockenwellenversteller sowie ein Steuerventil der genannten Art offenbart beispielsweise die DE 102 11 468 A1. Bei dieser Lösung ist die Vorrichtung in Flügelzellenbauart ausgebildet. Bekannt sind aber auch andere Bauformen, wie beispielsweise Axialkolbenversteller aus der DE 42 18 082 A1.
Die Nockenwelle ist mittels mehrerer Nockenwellenlager in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert. Über eines der Nockenwellenlager wird ei- nem in der Nockenwelle ausgebildeten Druckmittelkanal Druckmittel zugeführt, welches über das Steuerventil, das in einer Aufnahme der Nockenwelle angeordnet ist, in die Druckkammern geleitet werden kann.
Das Steuerventil besteht aus einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventilge- häuse axial verschiebbar aufgenommenen Steuerkolben. Der Steuerkolben kann mittels einer elektromagnetischen Stelleinheit gegen die Kraft eines Federelements in axialer Richtung relativ zu dem Ventilgehäuse positioniert und somit die Druckmittelströme gesteuert werden. Zur Fixierung des Ventilgehäuses kann ein Sicherungsring eingesetzt werden. In diesem Falle wird eine formschlüssige Festlegung des Ventilgehäuses in der Nockenwelle bzw. im Rotor mittels des Sicherungsrings bewerkstelligt. Eine solche Lösung offenbart die DE 10 2009 039 385 A1 und die DE 10 2009 039 384 A1.
Nachteilig ist bei dieser vorbekannten Lösung, dass die Montage des Steuerventils in die Nockenwelle bzw. den Rotor mitunter schwierig ist und spezielle Werkzeuge erfordert. Der wirtschaftliche Aufwand der Herstellung des Nocken- wellenverstellers ist infolge der aufwändigen Montage entsprechend hoch.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich ist, die Montage mit weniger Aufwand durchzuführen. Dabei wird ein Augenmerk darauf gerichtet, dass es möglich sein soll, möglichst ohne Werkzeug den Einbau des Steuerventils in seine Aufnahmebohrung in der Nockenwelle bzw. im Rotor vornehmen zu können und dennoch für einen einwandfreien formschlüssigen Sitz des Ventils zu sorgen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring mindestens einen sich radial erstreckenden Umfangs- abschnitt aufweist, der zum Eingriff in eine in der Nockenwelle oder im Rotor in deren bzw. dessen axial endseitigem Bereich angeordnete Ringnut ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring mindestens einen sich axial erstreckenden Halteabschnitt aufweist, wobei der Steuerkolben in einem seiner Stirnbereiche eine Ringnut aufweist, die zum Eingriff des mindestens einen sich axial erstrecken- den Halteabschnitts ausgebildet ist, und wobei das Ventilgehäuse in einem seiner Stirnbereiche mindestens einen hakenförmigen Abschnitt zum Hintergreifen mindestens eines Umfangsabschnitts des Sicherungsrings aufweist.
Bevorzugt ist der Sicherungsring zumindest abschnittsweise im Radialschnitt L- förmig ausgebildet.
Zwischen dem Ventilgehäuse und dem Steuerkolben kann ein in axiale Richtung wirksames Federelement angeordnet sein. Die Bohrung in der Nockenwelle oder im Rotor kann zur Bildung eines axialen Anschlags für das Ventilgehäuse einen Absatz aufweisen. Hierzu ist bevorzugt der Bohrungsdurchmesser zur Bildung des Absatzes reduziert.
Der Sicherungsring kann so ausgebildet sein, das sein mindestens einer sich axial erstreckender Halteabschnitt im montierten Zustand der Vorrichtung für den Steuerkolben einen axialen Anschlag bildet. Das Ventilgehäuse samt Steuerkolben sind bevorzugt durch den Sicherungsring vor der Montage in die Vorrichtung als vormontierte Einheit ausgebildet, indem der mindestens eine sich axial erstreckende Halteabschnitt in der Ringnut des Steuerkolbens angeordnet ist, während gleichzeitig ein Umfangsab- schnitt unter dem mindestens einen hakenförmigen Abschnitt angeordnet ist. Hierdurch kann die genannte Einheit als solche zur Montagelinie des Nocken- wellenverstellers geliefert und dort in einfacher Weise eingebaut werden.
Der Sicherungsring hat vorzugsweise mindestens zwei sich axial erstreckende Halteabschnitte, wobei diese an sich gegenüberliegenden Umfangsstellen des Sicherungsrings angeordnet sind. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sicherungsring mindestens zwei sich radial erstreckende Umfangsabschnitte aufweist, wobei diese an sich gegenüberliegenden Umfangsstellen des Sicherungsrings angeordnet sind. Weiterhin weist das Ventilgehäuse bevorzugt zwei hakenförmige Abschnitte auf, wobei diese an sich gegenüberliegenden Um- fangssteilen des Ventilgehäuses angeordnet sind.
Der Sicherungsring hat bevorzugt an einer Umfangsstelle eine Unterbrechung, wobei in den an die Unterbrechung angrenzenden Abschnitten des Sicherungsrings Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen, zum Eingriff eines Montage- bzw. Demontagewerkzeugs (Spannzange für den Ring) angeordnet sind.
Generell ist die vorgeschlagenen Ausgestaltung für Ventilanordnungen eines Nockenwellenverstellers einsetzbar, wobei insbesondere das Ventil als Stecklö- sung ausgebildet ist, d. h. es wird in die Bohrung in der Nockenwelle bzw. im Rotor eingeschoben.
Bisher war nur die formschlüssige Sicherung des Ventilgehäuses des Steuer- ventils per Sicherungsring bekannt; nunmehr liegt eine erweitere Lösung vor, die es erlaubt, eine vormontierte Einheit bereitzustellen und diese - wie nachfolgen noch gesehen wird - in sehr einfacher Weise zu montieren, und zwar bevorzugt gänzlich ohne Montagewerkzeug. Bislang waren für die Montage zumeist nicht nur spezielle Werkzeuge (Sicherungsringzangen) erforderlich, die Montage war darüber hinaus auch schwierig und zeitaufwändig und somit teuer.
Die oben genannte Aufgabe kann mit der vorgeschlagenen Konzeption vollumfänglich gelöst werden, indem eine Baugruppe bereitgestellt wird, die sehr einfach in den Nockenwellenversteller eingebaut werden kann. Auch die Demonta- ge ist in einfacher Weise möglich.
Der Sicherungsring hält den Steuerkolben sowie das Federelement im Ventilgehäuse unverlierbar und vormontiert fest. Somit liegt auch eine vorteilhafte Transportsicherung vor, die bis zum Einbau der Einheit in den Nockenwellen- versteller gegeben ist.
Der Sicherungsring bietet auch in vorteilhafter Weise einen axialen Anschlag für den Steuerkolben. Die Vorspannung des Federelements liegt bereits in der vormontierten Einheit und während der Montage der Einheit vor.
Die Montage ist in sehr einfacher Weise durch Aufbringen einer axialen Kraft auf den Steuerkolben möglich, wenn das Steuerventil in seine Aufnahmebohrung in der Nockenwelle bzw. im Rotor eingeschoben ist. Hiermit wird auch eine zuverlässige Sicherung gegen das Lösen von Komponenten des Steuerventils aus dem Nockenwellenversteller bereitgestellt. Der Sicherungsring besteht bevorzugt aus Metall oder auch aus Kunststoff. Im Falle der Ausführung aus Metall kann eine kostengünstige Herstellung durch Umformvorgänge erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Radialschnittdarstellung einen Nockenwellenversteller einer
Brennkraftmaschine, wobei der Versteller fertig montiert ist,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des Steuerventils des Nockenwellenver- stellers, wobei ein Sicherungsring des Steuerventils getrennt vom Ventilgehäuse samt Steuerkolben dargestellt ist,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung das als Einheit vormontierte Steuerventil des Nockenwellenverstellers,
Fig. 4 die Seitenansicht auf das Steuerventil gemäß Fig. 4, gesehen in
Achsrichtung,
Fig. 5 das zu montierende Steuerventil vor seinem Einschieben in die Aufnahmebohrung in der Nockenwelle, wobei das Steuerventil im Schnitt A-B gemäß Fig. 4 dargestellt ist,
Fig. 6 das zu montierende Steuerventil vor seinem Einschieben in die Aufnahmebohrung in der Nockenwelle gemäß Fig. 5, wobei das Steuerventil im Schnitt C-D gemäß Fig. 4 dargestellt ist,
Fig. 7 das Steuerventil während seinem Einschieben in die Aufnahmebohrung in der Nockenwelle, Fig. 8 das Steuerventil nach vollständigem Einschieben in die Aufnahmebohrung in der Nockenwelle, Fig. 9 das Steuerventil in der Darstellung nach Fig. 8, wobei jetzt der Steuerkolben weiter axial in Richtung der Achse der Nockenwelle eingeschoben wurde,
Fig. 10 die fertig montierte Anordnung des Steuerventil in der Nockenwelle und
Fig. 1 1 das Steuerventil als vormontierte Einheit in einer etwas abgewandelten Ausgestaltung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In Fig. 1 ist eine fertig montierte Vorrichtung zur Veränderung der relativen Winkellage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 2 einer Brennkraftma- schine zu sehen, d. h. ein Nockenwellenversteller. Die Nockenwelle 2 weist vorliegend eine Bohrung 4 auf, die für die Aufnahme eines Steuerventils 3 vorgesehen ist. Damit das Steuerventil 3 (in Fig. 1 rechts) einen definierten Anschlag hat, ist die Bohrung 4 im rechten Bereich der Nockenwelle 2 im Durchmesser reduziert, so dass sich ein Absatz 14 ergibt, an dem das Steuerventil 3 im montierten Zustand axial anliegt.
Das Steuerventil 3 weist ein Ventilgehäuse 5 auf, in dem ein Steuerkolben 6 axial verschieblich angeordnet ist. Der Steuerkolben 6 kann durch eine elektromagnetische Stelleinheit 18 axial in eine gewünschte Lage verschoben werden. Der Steuerkolben 6 ist mit einem Federelement 13 (Schraubenfeder) relativ zum Ventilgehäuse 5 axial vorgespannt. Diese Bauart ist als solche vorbekannt. In der fertig montierten Einbaulage wird das Ventilgehäuse 5 durch einen Sicherungsring 7 axial gesichert, indem der radial elastische Sicherungsring 7 in einer Ringnut 9 in der Nockenwelle 2 angeordnet ist. Die Ringnut 9 ist in die Innenseite der Bohrung 4 eingedreht.
Der Sicherungsring 7 weist eine besondere Ausgestaltung auf; auch das Steuerventil 3 und namentlich das Ventilgehäuse 5 und der Steuerkolben 6 sind in besonderer Weise zum Zusammenwirken mit dem Sicherungsring 9 angepasst und ausgebildet.
Der Sicherungsring 7 hat - wie es am besten in der Zusammenschau der Figuren 2 bis 4 und insbesondere in der Perspektiven Darstellung des Sicherungsrings 7 gemäß Fig. 2 gesehen werden kann - mehrere sich radial erstreckenden Umfangsabschnitte 8, die im montierten Zustand des Nockenwellenverstel- lers zum Eingriff in die Ringnut 9 vorgesehen sind, die in die Nockenwelle 2 in deren axial endseitigen Bereich eingearbeitet ist. Der Sicherungsring 7 hat weiter mehrere sich axial erstreckende Halteabschnitte 10. Der Steuerkolben 6 hat weiterhin in seinem einen axialen Endbereich, d. h. in seiner einen Stirnseite, eine Ringnut 1 1 (s. am besten Fig. 1 ), die zum Eingriff der sich axial erstre- ckenden Halteabschnitte 10 vorgesehen und ausgebildet ist. Schließlich weist das Ventilgehäuse 5 - wie es am besten in Fig. 2 zu erkennen ist - in seinem einen axialen Endbereich, d. h. in seiner einen Stirnseite, zwei hakenförmige Abschnitte 12 auf, die zum Hintergreifen eines Umfangsabschnitts des Sicherungsrings 7 vorgesehen sind. Die sich axial erstreckenden Halteabschnitt 10 weisen axiale Anschläge 15 auf, die im montierten Zustand des Nockenwellen- verstellers einen axialen Anschlag für den Steuerkolben 6 bildet.
Zur Handhabung des Sicherungsrings 7 weist dieser an einer Umfangsstelle 16 eine Unterbrechung auf, so dass der Sicherungsring elastisch aufgeweitet wer- den kann. Hierfür kann ein (nicht dargestelltes) Werkzeug in Form einer Spannzange in Ausnehmungen 17 eingreifen kann, die in den an die Unterbrechung angrenzenden Bereich des Sicherungsrings 7 eingebracht sind. Wie in der Zusammenschau der Figuren 2 bis 4 gesehen werden kann, ist es somit möglich, eine Baueinheit, bestehend aus Ventilgehäuse 5 und Steuerkolben 6 samt Sicherungsring 7, zu konfigurieren, die als Einheit zur Montage in den Nockenwellenversteller bzw. in die Nockenwelle bereitgestellt werden kann. Diese Einheit ist verliersicher ausgeführt und einfach zu handhaben.
Die Montage der als Einheit ausgebildeten Steuerventils 3 in den Nockenwellenversteller ist in den Figuren 5 bis 10 illustriert. In den Figuren 5 und 6 ist die Einheit des Steuerventils 3 in zwei verschiedenen Schnittansichten zu sehen, bevor es in die Bohrung 4 der Nockenwelle 2 eingeschoben wird. Es ist zu erkennen, dass der Sicherungsring 7 hier von den beiden hakenförmigen Abschnitten 12 des Ventilgehäuses 5 axial gehalten wird, während die sich axial erstreckenden Halteabschnitte 10 in die Ringnut 1 1 im Steuerkolben 6 eingreifen. Das Federelement 13 sorgt für eine innere Vorspannung der Einheit.
In Fig. 7 ist dargestellt, wie das Steuerventil 3 (als vormontierte Einheit wie in Fig. 3 zu sehen) in die Bohrung 4 bereits über den wesentlichen Einschubweg eingeschoben ist. Die Einschubkraft wird dabei nicht auf den Steuerkolben, sondern auf die Stirnseite des Sicherungsrings 7 ausgeübt. Die vormontierte Einheit verbleibt in der Weise konfiguriert, wie in Fig. 3 zu sehen.
In Fig. 8 ist zu sehen, wie das Steuerventil 3 seine axiale Endposition in der Bohrung 4 erreicht hat, d. h. das rechte Ende des Steuerventils 3 hat den Absatz 14 (s. Fig. 7) erreicht. Das Steuerventil 3 hat immer noch seine Konfiguration wie in Fig. 3 dargestellt.
Nunmehr wird auf den Steuerkolben - wie in Fig. 9 zu sehen - eine axiale Kraft F ausgeübt. Demgemäß wird der Steuerkolben 6 relativ zum Ventilgehäuse 5 gegen die Kraft des Federelements 13 nach rechts verschoben. Die Konsequenz ist, dass die sich axial erstreckenden Halteabschnitte 10 des Sicherungsrings 10 aus der Ringnut 1 1 im Steuerkolben 6 herausgezogen werden, so dass der Sicherungsrichtung 7 radial nach außen auffedern kann. Er schnappt in die Ringnut 9 in der Nockenwelle 2 ein und sichert so das Steuerventil 3 in der Bohrung axial. Der in die Ringnut 9 eingeschnappte Sicherungsring 7 ist in Fig. 9 dargestellt.
Nun kann - gemäß Fig. 10 - die Kraft F wieder weggenommen werden. Der Steuerkolben 6 bewegt sich wiederum infolge der Kraft des Federelements 13 nach links und legt sich gegen den Anschlag 15, den die sich axial erstreckenden Halteabschnitt 10 bilden (s. hierzu Fig. 2).
In Fig. 1 1 ist eine geringfügig alternative Ausgestaltung des Steuerventils 3 gezeigt.
Demgemäß hat der Sicherungsrichtung 7 die Funktion, zum einen das Steuer- ventil vor der endgültigen Montage in den Nockenwellenversteller zusammenzuhalten und zum anderen nach der Montage, sowohl das Ventilgehäuse 5 axial zu sichern als auch gleichzeitig für den Steuerkolben 6 einen axialen Anschlag zu bilden. Eine Demontage des Steuerventils 3 erfolgt so, dass der Steuerkolben 6 wiederum axial eingedrückt wird (wie in Fig. 9). Ist dies geschehen, wird der Sicherungsring 9 mittels eines Werkzeugs (Zange) zusammengezogen, so dass er aus der Ringnut 9 heraus gerät. Bei Wegnahme der axialen Kraft auf den Steuerkolben 6 gelangen die sich axial erstreckenden Halteabschnitte 10 wiederum in die stirnseitige Ringnut 1 1 im Steuerkolben 6. Somit ist die Einheit wieder in dem Status, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Stellung dann das gesamte Steuerventil 3 wieder aus der Bohrung 4 in der Nockenwelle herausgezogen werden. Somit ist eine Demontage ohne weitere Werkzeuge möglich. Bezugszeichenliste
I Vorrichtung zur Veränderung der relativen Winkellage
(Nockenwellenversteller)
2 Nockenwelle
3 Steuerventil
4 Bohrung
5 Ventilgehäuse
6 Steuerkolben
7 Sicherungsring
8 sich radial erstreckender Umfangsabschnitt
9 Ringnut
10 sich axial erstreckender Halteabschnitt
I I Ringnut
12 hakenförmiger Abschnitt
13 Federelement
14 Absatz
15 Anschlag
16 Umfangsstelle
17 Ausnehmung (Bohrung)
18 Stelleinheit

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung (1 ) zur Veränderung der relativen Winkellage einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung (1 ) ein von der Kurbelwelle angetriebenes Antriebselement und einen mit der Nockenwelle (2) drehfest verbundenen Rotor aufweist, wobei zwischen dem Antriebselement und dem Rotor mindestens zwei Hydraulikkammern ausgebildet sind, die mit einem Druckfluid beaufschlagbar sind, um eine definierte relative Drehstellung zwischen dem Antriebselement und dem Rotor einzustellen, wobei die Vorrichtung
(1 ) zur Steuerung des Druckfluids ein Steuerventil (3) aufweist, das in einer Bohrung (4) in der Nockenwelle (2) oder im Rotor angeordnet werden kann, wobei das Steuerventil (3) ein den Abmessungen der Bohrung (4) angepasstes, im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildetes Ventilgehäuse (5) aufweist, wobei im Ventilgehäuse (5) ein Steuerkolben (6) axial verschieblich angeordnet ist und wobei zur formschlüssigen Festlegung des Ventilgehäuses (5) in der Nockenwelle (2) oder im Rotor ein Sicherungsring (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) mindestens einen sich radial erstreckenden Um- fangsabschnitt (8) aufweist, der zum Eingriff in eine in der Nockenwelle
(2) oder im Rotor in deren bzw. dessen axial endseitigem Bereich angeordnete Ringnut (9) ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring (7) mindestens einen sich axial erstreckenden Halteabschnitt (10) aufweist, wobei der Steuerkolben (6) in einem seiner Stirnbereiche eine Ringnut (1 1 ) aufweist, die zum Eingriff des mindestens einen sich axial erstreckenden Halteabschnitts (10) ausgebildet ist, und wobei das Ventilgehäuse (5) in einem seiner Stirnbereiche mindestens einen hakenförmigen Abschnitt (12) zum Hintergreifen mindestens eines Umfangsabschnitts des Sicherungsrings (7) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) zumindest abschnittsweise im Radialschnitt L-förmig ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilgehäuse (5) und dem Steuerkolben (6) ein in axiale Richtung wirksames Federelement (13) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (4) in der Nockenwelle (2) oder im Rotor zur Bildung eines axialen Anschlags für das Ventilgehäuse (5) einen Absatz (14) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) so ausgebildet ist, das sein mindestens einer sich axial erstreckender Halteabschnitt (10) im montierten Zustand der Vorrichtung für den Steuerkolben (6) einen axialen Anschlag (15) bildet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (5) samt Steuerkolben (6) durch den Sicherungsring (7) vor der Montage in die Vorrichtung als vormontierte Einheit ausgebildet sind, indem der mindestens eine sich axial erstreckende Halteabschnitt (10) in der Ringnut (1 1 ) des Steuerkolbens (6) angeordnet ist, während gleichzeitig ein Umfangsabschnitt des Sicherungsrings (7) unter dem mindestens einen hakenförmigen Abschnitt (12) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) mindestens zwei sich axial erstreckende Halteabschnit- te (10) aufweist, wobei diese an sich gegenüberliegenden Umfangsstel- len des Sicherungsrings (7) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) mindestens zwei sich radial erstreckende Umfangsab- schnitte (8) aufweist, wobei diese an sich gegenüberliegenden Umfangs- stellen des Sicherungsrings (7) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (5) zwei hakenförmige Abschnitte (12) aufweist, wobei diese an sich gegenüberliegenden Umfangsstellen des Ventilgehäuses (5) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) an einer Umfangsstelle (16) eine Unterbrechung aufweist, wobei in den an die Unterbrechung angrenzenden Abschnitten des Sicherungsrings (7) Ausnehmungen (17), insbesondere Bohrungen, zum Eingriff eines Montage- bzw. Demontagewerkzeugs angeordnet sind.
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