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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Nockenwellenversteller der vorgenannten Art sind aus der
DE 19 654 926 A1 bekannt und es ist dort der Anker des Magnetstellers auf einen stiftförmigen, im Durchmesser reduzierten Fortsatz des Steuerschiebers aufgeschrumpft. Der Anker taucht berührungslos bei möglichst geringem Spaltabstand in die zum Gehäuse der Brennkraftmaschine feststehende Spule ein, über die der Steuerschieber bei Erregung des Magneten gegen Federkraft proportional zur Erregung des Magneten verstellt wird.
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Die
DE 197 16 517 A1 offenbart einen Elektromagneten, mit einem mit mindestens einer Magnetspule ausgestatteten Gehäuse, in welchem ein mit einer Zentralbohrung versehener Anker verschiebbar gehalten ist, durch dessen Kolben auf seiner ganzen Länge eine Stange greift, die aus einem mit einem Festschmierstoff versehenen Kunststoff besteht. Die Stange bewegt beispielsweise die Ausführung von Steuervorgängen und dient der Lagerung des Kolbens.
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Des Weiteren ist aus der
EP 1 073 070 A2 ein Elektromagnet, insbesondere zur Betätigung eines hydraulischen Ventils für ein Kraftfahrzeug, bekannt, mit einem einen Ankerraum begrenzenden Polkern, mit einem im Ankerraum befindlichen bewegbaren Magnetanker, dessen minimaler axialer Abstand zum Polkern durch eine Antiklebscheibe bestimmt ist, und mit einem in eine zentrale Aufnahme des Magnetankers eingesetzten, durch eine zentrale Bohrung des Polkerns hindurchgeführten und aus einem amagnetischen Material gefertigten Ankerstößel, über den vom Magnetanker ein Ventilglied betätigbar ist.
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Die Qualität der Regelung ist wesentlich davon beeinflusst, dass beim Einregeln auf einen Sollwert nur ein minimales Überschwingen 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.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art hinsichtlich der Qualität die Regelung, insbesondere hinsichtlich des Zeitbedarfes beim Einregeln auf einen Sollwert zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht, demzufolge zumindest für das Endstuck des Steuerschiebers, das den Anker trägt, ein nichtmagnetisierbares Material vorgesehen wird, so dass als magnetisierbare bewegte Masse nur noch die Masse des Ankers, nicht aber die des Steuerschiebers gegeben ist, womit ein schnelleres Einregeln auf den Sollwert möglich ist.
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Als nichtmagnetisierbares Material können im Rahmen der Erfindung Nichteisenmetalle, wie beispielsweise Aluminium Verwendung finden.
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Ebenso erfindungsgemäß ist es, als nichtmagnetisierbares Material einen austenitischen Stahl einzusetzen, so dass die Befestigung des Ankers gegenüber dem Endstück des Steuerschiebers auf Grund etwa gleicher Wärmedehnungskoeffizienten in bekannter Weise durch Aufschrumpfen erfolgen kann, und bei einem gesonderten Endstück des Steuerschiebers dieses gegebenenfalls auch durch Aufschrumpfen gegenüber dem Körper des Steuerschiebers fixiert werden kann. Wird der Steuerschieber insgesamt aus einem austenitischen Stahl hergestellt, so ist gegenüber dem Steuerschiebergehäuse ebenfalls ein etwa gleicher Dehnungskoeffizient gegeben, so dass temperaturabhängig das Spiel des Steuerschiebers gegenüber dem Stahlgehäuse nicht beeinflusst wird, durch unterschiedliche Dehnungskoeffizienten bedingte Toleranzen und daraus folgende Leckagen somit vermieden werden.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines schematisierten Ausführungsbeispieles erläutert, das ein rotierendes 4/2 Proportional-Ventil für einen Nockenwellenversteller im Langsschnitt zeigt.
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Mit 1 ist die Nockenwelle bezeichnet, die in einer Stirnwand 2 eines nicht weiter dargestellten Gehauses einer Brennkraftmaschine 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 Nockenwellenversteller 5 zentriert verspannt ist.
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Von dem Nockenwellenversteller 5 ist der Innenkörper 6 dargestellt, 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 Außenkorpers. Die Flügel 7 des Innenkörpers und die Flügel des Außenkorpers grenzen zusammen 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.
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Mit dem nicht dargestellten Außenkörper des Nockenwellenverstellers 5 ist die Kurbelwelle der ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine drehfest, beispielsweise über einen Kettentrieb verbunden, so dass durch die in Abhängigkeit von der gewunschten Verstellrichtung erfolgende Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern und die entsprechende Verdrehung des Innenkorpers 6 gegenüber dem Außenkörper die Phasenlage der Nockenwelle 1 gegenüber der Kurbelwelle verändert werden kann.
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Der Innenkorper 6 ist gegen den Befestigungsflansch 4 der Nockenwelle 1 über eine Spannschraube 10 zentriert und axial verspannt, die kopfseitig einen Spannbund 11 aufweist, der den Innenkörper 6 im radial inneren Bereich ubergreift 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 Nockenwelle 1 mit einer zentralen Gewindebohrung 14 versehen, in die die Spannschraube 10 uber einen Gewindehals 15 eingeschraubt ist.
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Die Spannschraube 10 ist ausgehend von ihrem dem Gewindehals 15 gegenüberliegenden Kopfbereich hohlgebohrt und bildet in diesem Bohrungsbereich 17 die zylindrische Führung für einen Steuerschieber, der mit 18 bezeichnet ist und über Steuerkanäle und Steuerkanten, entsprechend zu seiner jeweiligen axialen Lage, entsprechende Arbeitskammern mit der Hydraulikversorgung verbindet. Der Anschluss an die Hydraulikversorgung erfolgt druckseitig im Ausführungsbeispiel über einen Axialkanal 19 im Innenkörper 6, an den eine Versorgungsbohrung 20 in der Nockenwelle 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 Versorgung liegenden Ringkanal 24 ausmündet.
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Der in seinen Einzelheiten nicht näher beschriebene Steuerschieber 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 Steuerschiebers 18 sitzt, wobei die Art der Verbindung hier nur angedeutet 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 Kettenkasten 30 der Stirnwand 29 in Richtung auf die Brennkraftmaschine 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 auszurichten und dadurch die Spaltmaße gering zu halten.
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Ist der Stellmagnet 25 nicht bestromt, so ist der Steuerschieber 18 auf seine entsprechende Endlage über die Feder 32 belastet, 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. Entsprechend dem Verschiebeweg ändert sich die Ansteuerlage des Steuerschiebers 18 zu den jeweiligen Anschlussbohrungen im durch den Schaft 12 gebildeten Gehäuse.
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Wird eine jeweils vorgegebene Solllage angefahren, so entspricht 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 entscheidend, dass die Feder 32 den Steuerschieber 18 aus der überschwungenen Lage in möglichst kurzer Zeit in die Solllage als Endlage zurückführen kann. Um die dem entgegenwirkende Restmagnetisierung möglichst klein zu halten besteht der Steuerschieber 18 zumindest im Bereich seines Endstückes 28 aus nichtmagnetisierbarem Material. Eine diesbezügliche Aufteilung des Steuerschiebers 18 bezüglich der Materialien, aus denen er hergestellt ist, ist aus der Figur nicht ersichtlich. Fertigungstechnisch ist eine derartige Trennung aber möglich, beispielsweise dadurch, dass das Endstück 28 in den Körper des Steuerschiebers 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 Steuerschieber 18 die Herstellung des Steuerschiebers 18 aus austenitischem 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 kohlefaserverstärkter Basis, die sich in hoher Genauigkeit durch Backen oder Pressen verarbeiten lassen.
