DE102004049028B4 - Hydraulische Nockenwellenverstelleinrichtung - Google Patents

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Abstract

Hydraulische Nockenwellenverstelleinrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei
– hydraulisch betätigte Stellglieder (16) zum Verstellen der Relativlage von Nockenwellen (11) zur Rotation der Kurbelwelle vorgesehen sind,
– wobei den Stellgliedern (16) über Hydraulikleitungen (15, 17, 18) Öl zugeführt bzw. abgeführt wird
– wobei in den Hydraulikleitungen (15, 17, 18) Schaltventile angeordnet sind,
– wobei die Hydraulikleitungen (15, 17, 18) im Zylinderkopf (11) ausgebildet sind, und
– die Schaltventile (13) im Zylinderkopf (11) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Schaltventile (13) gegenüber der vertikalen Hochachse (12) der Brennkraftmaschine geneigt angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Nockenwellenverstelleinrichtung wie sie im Zusammenhang mit verstellbaren Nockenwellen bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen bekannt ist. Eine solche Einrichtung ist aus der DE 102 23 431 B4 bekannt.
  • Bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen erfolgt die Steuerung der Ventilöffnungszeiten über Nockenwellen. Dabei ist bekannt, die Relativlagen der Nockenwellen zu der Kurbelwelle über Stellglieder vorzunehmen. Dabei gibt es Stellglieder, die hydraulisch betätigt werden, wo zu den Stellgliedern über Hydraulikleitungen Öl zugeführt wird, wobei in den Hydraulikleitungen Schaltventile, insbesondere elektromagnetisch betätigbare Ventile angeordnet sind, die den Zu- und Abfluss von Öl zu den Schaltventilen steuern und somit Stellbewegungen für die Relativlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle mittels der Stellglieder erzeugen. Dabei ist es bekannt, dass die Hydraulikleitungen im Zylinderkopf ausgebildet sind und auch die Schaltventile am Zylinderkopf angeordnet werden. Die DE 102 23 431 B4 offenbart eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten, jeweils mit einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung gegenüber einer Kurbelwelle ausgebildeten Nockenwellen. Zur Steuerung der Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung sind dabei Hydraulikventile vorgesehen, welche direkt nebeneinander senkrecht in einen Zylinderkopfdeckel der Brennkraftmaschine zwischen den Nockenwellen eingearbeitet sind.
  • Die Anordnung der Schaltventile am Zylinderkopf ist zum einem störend für die Gestaltung des Kurbeltriebs in diesem Bereich. Darüber hinaus hat eine solche Anordnung der Schaltventile den Nachteil, dass die Hydraulikleitungen zu den Stellgliedern hin aufgrund des Vorhandenseins des Kettentriebs und dadurch bedingter baulicher Erfordernisse nicht ohne Weiteres realisierbar ist. Insbesondere hierdurch können lange Strömungspfade in den Hydraulikleitungen bedingt sein. Andererseits entspricht eine Anordnung im Bereich des Zylinderkopfes, insbesondere an dessen Stirnseite, dem Bedürfnis einer guten Zugänglichkeit der Schaltventile.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher die Anordnung der Schaltventile so zu gestalten, dass einerseits kurze und günstige Hydraulikpfade im Zylinderkopf ermöglicht werden und andererseits eine Anordnung der Schaltventile im Bereich des Zylinderkopfes ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Nockenwellenverstelleinrichtung gemäß der Erfindung gelöst.
  • Eine solche hydraulische Nockenwellenverstelleinrichtung weist hydraulisch betätigte Stellglieder zum Verstellen der Relativlage von Nockenwellen zur Rotation der Kurbelwelle auf. Dabei wird den Stellgliedern zum Erzeugen der Stellbewegungen über Hydraulikleitungen Öl zugeführt bzw. abgeführt. In den Hydraulikleitungen sind Schaltventile angeordnet, wobei die Hydraulikleitungen im Zylinderkopf ausgebildet sind und die Schaltventile im Zylinderkopf angeordnet sind. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltventile gegenüber der vertikalen Hochachse der Brennkraftmaschine geneigt angeordnet sind.
  • Durch die Neigung der Schaltventile wird es ermöglicht, diese in einem anderen Bereich des Zylinderkopfes fußen zu lassen und über die geneigte Anordnung darüber hinaus auch noch die Führung der Hydraulikleitungen im Bereich der Schaltventile anders zu gestalten. Es werden dabei insbesondere kürzerer Hydraulikleitungen und kürzere Fluidpfade zu den Stellgliedern hin ermöglicht.
  • Dabei sind die Hydraulikleitungen gemäß bevorzugter Ausgestaltung im Bereich zwischen Schaltventil und Stellglied als linear verlaufende Leitungen ausgeführt. Hierdurch ist der Strömungswiderstand des Hydrauliköls so gering wie möglich. Durch die geneigte Anordnung wird darüber hinaus eine möglichst kurze Leitungslänge der Hydraulikleitungen und somit geringe Ansprechzeiten für die Stellbewegungen der Stellglieder ab dem Betätigungszeitpunkt der Schaltventile ermöglicht.
  • Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind dabei für jede Zylinderbank der Brennkraftmaschine jeweils ein Paar Schaltventile vorgesehen, wobei eines davon ein Einlassventil für die druckbeaufschlagte Zufuhr von Öl zu den Stellgliedern hin und das andere Schaltventil ein Auslassventil für das Öl vom Stellglied hin zu einem Ölsumpf ist. Durch eine solche Ausbildung wird eine einfache und effiziente Zu- und Abfuhr des Öls zu dem Stellglied erreicht.
  • Gemäß weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltventile parallel zu einander ausgerichtet sind. Dabei sind sie vorzugsweise unmittelbar benachbart zueinander angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine kompakte Montage der Schaltventile, eine kompakte Bauweise ermöglicht. Dabei sind die Schaltventile vorzugsweise in Querrichtung des Verlaufs der Zylinderbank nebeneinander angeordnet, vorzugsweise natürlich unmittelbar nebeneinander.
  • In weiterführender Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Neigung der Schaltventile gegenüber der vertikalen Hochachse weniger als 60° beträgt und vorzugsweise im Bereich von 30° bis 45° liegt. Das Bestimmen des Winkels zwischen der Hochachse der Brennkraftmaschine und der Ausrichtung der Schaltventile ist dabei im Wesentlichen eine konstruktive Aufgabe, die an den spezifischen Gegebenheiten und räumlichen Verfügbarkeiten des einzelnen Zylinderkopfes orientiert ist. Eine Anordnung in einem Winkelbereich unter 60° und insbesondere im Bereich von 5° und 35° entspricht aber einer Anordnung, bei der die Ausbildung von linearen und kurzen Hydraulikleitungen im Zylinderkopf besonders günstig gestaltet werden.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Anordnung der Schaltventile mittig im Bereich des Zylinderkopfes, insbesondere zwischen dem Paar von Nockenwellen einer Zylinderbank. Durch diese Anordnung ist der Fluidpfad zu den Stellgliedern an den beiden Nockenwellen im Wesentlichen gleich groß. Der Gesamtweg der Fluidpfade der Hydraulikleitungen wird so in besonders günstiger Weise stark verringert.
  • Gemäß bevorzugter Ausgestaltung ist darüber hinaus vorgesehen, dass die Verlaufsrichtung der Hydraulikleitungen so gewählt ist, dass wenigstens eine Komponente der Strömungsrichtung des Öls in der Leitung vertikal nach unten gerichtet ist. Somit wird eine bessere Durchströmung der Leitung erreicht, es ist kein Überwinden von Gravitationskräften erforderlich. Dies ist insbesondere bei den vom Stellglied wegführenden Hydraulikleitungen von Vorteil, bei denen ein unerwünschter Rückfluss von Öl hierdurch vermieden wird.
  • Es entspricht besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Schaltventile im Bereich der Stirnwand des Zylinderkopfes angeordnet sind und aufgrund der Neigung gegenüber der Hochachse vorzugsweise mit ihrem hinteren oberen Ende in Richtung der Zylinder schräg oben abragen. Dadurch wird einerseits eine sehr kompakte Ausgestaltung der Anordnung ermöglicht und andererseits wird es ermöglicht, die Führung der Hydraulikleitungen im Zylinderkopf möglichst weit vorne im Bereich der Stirnwand zu führen.
  • Im Übrigen ist die Erfindung auch anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 eine Darstellung eines Zylinderkopfes mit den Schaltventilen; und
  • 2 eine schematische Darstellung der Stellglieder, Hydraulikleitungen und Schaltventile.
  • 1 zeigt einen Zylinderkopf 10, bei dem mittig zwischen zwei Nockenwellen 11 einer Zylinderbank 2 Schaltventile gegenüber der Hochachse 12 geneigt mittelbar nebeneinander in Querrichtung angeordnet sind, wobei die Schaltventile 13 schräg nach oben in Richtung auf die Zylinder hin abragen.
  • 2 zeigt den Hydraulikfluss bei einer solchen Anordnung gemäß 1 im Bereich der Stirnwand des Zylinderkopfes 10. Dabei sind die beiden Schaltventile 13 dargestellt, wobei von einem der beiden Schaltventile 13 die Druckzufuhrleitungen 15 zu den Stellgliedern 16 führen, während die Rückflussleitungen 17 zu dem anderen Schaltventil 13 zurückführen, von welchem dann die Abflussleitung 18 zum Ölsumpf rückführt.
  • Eine Anordnung wie sie in 2 gezeigt ist, entspricht der 1, wobei in der 2 die umgebenden Elemente des Zylinderkopfes selbst nicht dargestellt sind

Claims (7)

  1. Hydraulische Nockenwellenverstelleinrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei – hydraulisch betätigte Stellglieder (16) zum Verstellen der Relativlage von Nockenwellen (11) zur Rotation der Kurbelwelle vorgesehen sind, – wobei den Stellgliedern (16) über Hydraulikleitungen (15, 17, 18) Öl zugeführt bzw. abgeführt wird – wobei in den Hydraulikleitungen (15, 17, 18) Schaltventile angeordnet sind, – wobei die Hydraulikleitungen (15, 17, 18) im Zylinderkopf (11) ausgebildet sind, und – die Schaltventile (13) im Zylinderkopf (11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schaltventile (13) gegenüber der vertikalen Hochachse (12) der Brennkraftmaschine geneigt angeordnet sind.
  2. Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikleitungen (15, 17) zwischen Schaltventil (12) und Stellglied (16) linear ausgebildet sind.
  3. Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Zylinderbank (11) jeweils ein Paar Schaltventile (13) vorgesehen ist, wobei eines davon ein Einlassventil für druckbeaufschlagtes Öl von der Druckquelle zu Stellgliedern (16) und das andere ein Auslassventil für Öl vom Stellglied (16) zum Ölsumpf ist.
  4. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (13) parallel zueinander ausgerichtet, vorzugsweise unmittelbar benachbart und insbesondere quer nebeneinander angeordnet sind.
  5. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Schaltventile (13) gegenüber der vertikalen Hochachse (12) weniger als 60° beträgt und vorzugsweise im Bereich von 5° bis 35° liegt.
  6. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (13) im Zylinderkopf (10) mittig, vorzugsweise zwischen einem Paar von Nockenwellen (11) angeordnet sind.
  7. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltventile (13) im Bereich der Stirnwand des Zylinderkopfes (10) angeordnet sind und vorzugsweise durch die Neigung gegenüber der Hochachse (12) mit ihrem hinterem oberen Ende in Richtung der Zylinder nach schräg oben abragen.
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