DE10036268A1 - Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Für einen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine, der im Antrieb einer Kurbelwelle auf der Nockenwelle liegt und dessen Steuerschieber über einen Magnetsteller verstellbar ist, wird eine Ausbildung des Steuerschiebers zumindest im Übergangsbereich auf den Magnetsteller aus nichtmagnetisierbarem Material vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Nockenwellenversteller der vorgenannten Art sind aus der DE 196 54 926 A1 bekannt und es ist dort der Anker des Magnetstellers auf einen stiftförmigen, im Durchmesser reduzierten Fortsatz des Steuerschiebers aufgeschrumpft. Der Anker taucht berüh­ rungslos bei möglichst geringem Spaltabstand in die zum Gehäuse der Brennkraftmaschine feststehende Spule ein, über die der Steuerschieber bei Erregung des Magneten gegen Federkraft pro­ portional zur Erregung des Magneten verstellt wird.

Die Qualität der Regelung ist wesentlich davon beeinflusst, dass beim Einregeln auf einen Sollwert nur ein minimales Über­ schwingen stattfindet, ferner auch durch die Schnelligkeit der Rückstellung aus der jeweils, entsprechend der Erregung des Magneten, angezogenen Endstellung über die Druckfeder. Letztere wiederum ist beeinflusst von der Masse des Ankers und des mit diesem verbundenen Steuerschiebers sowie der Abklingzeit der Magnetisierung, die ihrerseits wieder beeinflusst ist von der Größe der jeweils magnetisierten Masse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Nockenwellen­ versteller der eingangs genannten Art hinsichtlich der Qualität die Regelung, insbesondere hinsichtlich des Zeitbedarfes beim Einregeln auf einen Sollwert zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht, demzufolge zumindest für das Endstück des Steuer­ schiebers, das den Anker trägt, ein nichtmagnetisierbares Mate­ rial vorgesehen wird, so dass als magnetisierbare bewegte Masse nur noch die Masse des Ankers, nicht aber die des Steuerschie­ bers gegeben ist, womit ein schnelleres Einregeln auf den Soll­ wert möglich ist.

Als nichtmagnetisierbares Material können im Rahmen der Erfin­ dung Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Aluminium Verwendung finden.

Besonders vorteilhaft ist es aber, als nichtmagnetisierbares Material einen austenitischen Stahl einzusetzen, so dass die Befestigung des Ankers gegenüber dem Endstück des Steuerschie­ bers auf Grund etwa gleicher Wärmedehnungskoeffizienten in be­ kannter Weise durch Aufschrumpfen erfolgen kann, und bei einem gesonderten Endstück des Steuerschiebers dieses gegebenenfalls auch durch Aufschrumpfen gegenüber dem Körper des Steuerschie­ bers fixiert werden kann. Wird der Steuerschieber insgesamt aus einem austenitischen Stahl hergestellt, so ist gegenüber dem Steuerschiebergehäuse ebenfalls ein etwa gleicher Dehnungskoef­ fizient gegeben, so dass temperaturabhängig das Spiel des Steu­ erschiebers gegenüber dem Stahlgehäuse nicht beeinflusst wird, durch unterschiedliche Dehnungskoeffizienten bedingte Toleran­ zen und daraus folgende Leckagen somit vermieden werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an­ hand eines schematisierten Ausführungsbeispieles erläutert, das ein rotierendes 4/2 Proportional-Ventil für einen Nockenwellen­ versteller im Längsschnitt zeigt.

Mit 1 ist die Nockenwelle bezeichnet, die in einer Stirnwand 2 eines nicht weiter dargestellten Gehäuses einer Brennkraftma­ schine bzw. in deren Zylinderkopf gelagert ist. Das Lager ist mit 3 bezeichnet. An ihrem über die Stirnwand 2 hinausragenden Endbereich weist die Nockenwelle 1 einen Befestigungsflansch 4 auf, gegen den ein nur teilweise dargestellter Nockenwellen­ versteller 5 zentriert verspannt ist.

Von dem Nockenwellenversteller 5 ist der Innenkörper 6 darge­ stellt, der mit radial nach außen ragenden Flügeln 7 versehen ist. Diese Flügel 7 liegen in Überdeckung zu radial nach innen ragenden Flügeln eines nicht gezeigten Außenkörpers. Die Flügel 7 des Innenkörpers und die Flügel des Außenkörpers grenzen zu­ sammen mit Seitenwänden 8 und 9 Arbeitskammern ab, welche durch wechselseitigen Anschluss an eine hydraulische Druckversorgung in ihrem Volumen veränderlich sind und dadurch Innenkörper 6 und Außenkörper gegeneinander verdrehen.

Mit dem nicht dargestellten Außenkörper des Nockenwellen­ verstellers 5 ist die Kurbelwelle der ebenfalls nicht darge­ stellten Brennkraftmaschine drehfest, beispielsweise über einen Kettentrieb verbunden, so dass durch die in Abhängigkeit von der gewünschten Verstellrichtung erfolgende Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern und die entsprechende Verdrehung des Innen­ körpers 6 gegenüber dem Außenkörper die Phasenlage der Nocken­ welle 1 gegenüber der Kurbelwelle verändert werden kann.

Der Innenkörper 6 ist gegen den Befestigungsflansch 4 der No­ ckenwelle 1 über eine Spannschraube 10 zentriert und axial ver­ spannt, die kopfseitig einen Spannbund 11 aufweist, der den In­ nenkörper 6 im radial inneren Bereich übergreift und der radial nach außen an die Seitenwand 8 anschließt. Die Spannschraube 10 weist einen Schaft 12 auf, auf dem der Innenkörper 6 zentriert ist und der dem Spannbund 11 gegenüberliegend zentriert passend in eine Aufnahme 13 der Nockenwelle 1 eingreift. Axial anschließend und radial gegenüber dieser abgesetzt ist die No­ ckenwelle 1 mit einer zentralen Gewindebohrung 14 versehen, in die die Spannschraube 10 über einen Gewindehals 15 einge­ schraubt ist.

Die Spannschraube 10 ist ausgehend von ihrem dem Gewindehals 15 gegenüberliegenden Kopfbereich hohlgebohrt und bildet in diesem Bohrungsbereich 17 die zylindrische Führung für einen Steuer­ schieber, der mit 18 bezeichnet ist und über Steuerkanäle und Steuerkanten, entsprechend zu seiner jeweiligen axialen Lage, entsprechende Arbeitskammern mit der Hydraulikversorgung ver­ bindet. Der Anschluss an die Hydraulikversorgung erfolgt druck­ seitig im Ausführungsbeispiel über einen Axialkanal 19 im In­ nenkörper 6, an den eine Versorgungsbohrung 20 in der Nocken­ welle 1 anschließt, die ausgehend von ihrer Überdeckung zum Axialkanal 19 in der stirnseitigen Anlage des Innenkörpers 6 am Befestigungsflansch 4 durch den Befestigungsflansch 4 in Richtung auf die Achse 21 der Nockenwelle 1 geneigt verläuft und die an eine die Nockenwelle durchsetzende Querbohrung 22 anschließt, die im Bereich des Lagers 3 auf einen in der Ver­ sorgung liegenden Ringkanal 24 ausmündet.

Der in seinen Einzelheiten nicht näher beschriebene Steuer­ schieber 18 ist über einen Stellmagneten 25 verstellbar, dessen Spule 26 schematisiert angedeutet ist und dessen von der Spule 26 umschlossener Anker 27 auf einem Endstück 28 des Steuer­ schiebers 18 sitzt, wobei die Art der Verbindung hier nur ange­ deutet ist, beispielsweise aber durch Aufschrumpfen erfolgen kann, gegebenenfalls axial gesichert über eine zusätzliche Schraubverbindung. Der die Spule 26 umfassende Gehäuseteil des Stellmagneten 25 ist gegen die Stirnwand 29 des andeutungsweise dargestellten Kettenkastens 30 verschraubt, wobei der Ketten­ kasten 30 der Stirnwand 29 in Richtung auf die Brennkraftma­ schine axial vorgelagert den Nockenwellenversteller 5 und die in dessen Verbindung zur Kurbelwelle liegende Kettenführung überdeckt. Die axiale Verflanschung des Stellmagneten 25 über Schraubverbindungen 31 gegen die Stirnwand 29 des Kettenkastens 30 macht es möglich, die Spule 26 radial auf den Anker 27 aus­ zurichten und dadurch die Spaltmaße gering zu halten.

Ist der Stellmagnet 25 nicht bestromt, so ist der Steuerschie­ ber 18 auf seine entsprechende Endlage über die Feder 32 be­ lastet, hier also in Richtung auf die Nockenwelle 1. Wird der Stellmagnet 25 bestromt, so wird der Anker 27, entsprechend der Stärke des aufgebauten Magnetfeldes, gegen die Feder 32 nach der von der Nockenwelle 1 abgelegenen Seite gezogen. Entspre­ chend dem Verschiebeweg ändert sich die Ansteuerlage des Steu­ erschiebers 18 zu den jeweiligen Anschlussbohrungen im durch den Schaft 12 gebildeten Gehäuse.

Wird eine jeweils vorgegebene Solllage angefahren, so ent­ spricht dieser Solllage eine Gleichgewichtslage zwischen der Kraft der Feder 32 und der Stellkraft des Stellmagneten 25 beim Anfahren, und es wird die Solllage in Richtung der Stellkraft des Magneten 25 um einen kleinen Betrag überschwungen. Für das Erreichen der Solllage in möglichst kurzer Zeit ist entschei­ dend, dass die Feder 32 den Steuerschieber 18 aus der über­ schwungenen Lage in möglichst kurzer Zeit in die Solllage als Endlage zurückführen kann. Um die dem entgegenwirkende Restmag­ netisierung möglichst klein zu halten besteht der Steuerschie­ ber 18 zumindest im Bereich seines Endstückes 28 aus nichtmag­ netisierbarem Material. Eine diesbezügliche Aufteilung des Steuerschiebers 18 bezüglich der Materialien, aus denen er her­ gestellt ist, ist aus der Figur nicht ersichtlich. Fertigungs­ technisch ist eine derartige Trennung aber möglich, beispiels­ weise dadurch, dass das Endstück 28 in den Körper des Steuer­ schiebers eingeschrumpft wird. Im Rahmen der Erfindung kann der Steuerschieber aber auch als Ganzes aus nichtmagnetisierbarem Material hergestellt sein, wobei sich in Verbindung mit einer Herstellung der Spannschraube 10 aus Stahl im Hinblick auf gleiche Dehnkoeffizienten für Spannschraube 10 und Steuerschie­ ber 18 die Herstellung des Steuerschiebers 18 aus austeniti­ schem Stahl als zweckmäßig erweist. Entsprechendes gilt für das Endstück 28, falls lediglich dieses aus nichtmagnetisierbarem Material besteht. Weitere, im Rahmen der Erfindung verwendbare nichtmagnetisierbare Materialien sind beispielsweise Aluminium oder auch Kunststoffe, insbesondere Kunststoffe auf kohlefaser­ verstärkter Basis, die sich in hoher Genauigkeit durch Backen oder Pressen verarbeiten lassen.

Claims (7)

1. Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, der im Antrieb einer Kurbelwelle für die Nockenwelle liegt und ein mit der Nockenwelle drehfest verbundenes, zu dieser koaxiales Ven­ tilgehäuse für einen zentral liegenden und axial verschiebbaren Steuerschieber umfasst, der über einen zur Nockenwelle koaxia­ len Magnetsteller verstellbar ist, dessen zum Gehäuse der Brennkraftmaschine feststehende Spule einen Anker umschließt, der auf einem Endstück des Steuerschiebers angeordnet und von diesem getragen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Endstück (28) des Steuerschiebers (18) aus einem nichtmagnetisierbaren Material besteht.

2. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (28) aus einem Nichteisen-Metall besteht.

3. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (28) aus einem austenitischen Stahl besteht.

4. Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) einschließlich des Endstückes (28) aus einem nichtmagnetisierbaren Material bestehen.

5. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (18) mit dem Endstück (28) einstückig ausgebildet ist.

6. Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (27) mit dem Endstück (28) kraftschlüssig ver­ bunden ist.

7. Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (27) auf das Endstück (28) aufgeschrumpft ist.