DE102005011441B4

DE102005011441B4 - Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102005011441B4
Application number: DE200510011441
Authority: DE
Inventors: Gerold Sluka; Alexander Baimler
Original assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Current assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Priority date: 2005-03-12
Filing date: 2005-03-12
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2025-03-13
Also published as: DE102005011441A1

Abstract

Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen,
der koaxial zu einer Nockenwelle angeordnet ist und
einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und
einen von einer Kurbelwelle angetriebenen Stator umfasst,
wobei zwischen Rotor und Stator mit Hydraulikmedium beaufschlagbare und
einem in einer Mittellängsebene des Nockenwellenverstellers sich erstreckenden mittels eines Elektromagneten betätigbaren Steuerschieber ansteuerbare Druckräume
vorgesehen sind,
welcher Rotor unter Vermittlung einer in der Mittellängsebene verlaufenden Spannschraube an der Nockenwelle in Lage gehalten wird,
wobei der die Druckräume zwischen Rotor (3) und Stator (4) ansteuernde Steuerschieber (6) als Hülse (HI und HII) ausgebildet ist,
in deren Innenraum (9) die Spannschraube (8) zumindest abschnittsweise angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Steuerschieber (6) auf einer einem Schraubenkopf (10) der Spannschraube (8) zugekehrten Seite (11) mit einer vom Elektromagneten (5) beeinflussbaren Betätigungseinrichtung (12) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen, der koaxial zu einer Nockenwelle angeordnet ist und einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und einen von einer Kurbelwellwelle angetriebenen Stator umfasst, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Ein bekannter Nockenwellenversteller, DE 198 17 319 C2 , der eingangs beschriebenen Gattung liegt im Antrieb einer Nockenwelle von einer Kurbelwelle, und er weist einen Innenkörper und einen Außenkörper auf, zwischen denen Druckräume für Hydraulikmedium ausgebildet sind. Der Innenkörper ist fest mit der Nockenwelle verbunden und von einer zentralen Spannschraube mit einer axialen Bohrung durchsetzt, in die ein axialbeweglicher mit einem Elektromagneten in Wirkverbindung stehender Steuerschieber eingesetzt ist. Mit dem Steuerschieber werden die Druckräume und ein Sperrelement angesteuert. Eine vergleichbare Ausführung geht auch aus der WO 99/54599 hervor.
In der DE 197 26 300 A1 ist (gemäß 9A) ein Nockenwellenversteller an einem freien Ende einer Nockenwelle befestigt. Der Nockenwellenversteller umfasst einen Rotor und einen Stator. Der Stator wird von einer Kurbelwelle aus angetrieben, und der Rotor ist unter Vermittlung einer Spannschraube, die sich ein einer Mittellängsebene des Nockenwellenverstellers erstreckt, mit der Nockenwelle fest verbunden.
Aus der unveröffentlichten Voranmeldung DE 10 2004 051 033 A1 (Anmelderin: INA-Schaeffler KG; Prioritätstag: 03.11.2003) ist bekannt, dass eine reguläre Schraube, die als Normteil verwendet werden kann, die mittige Anbindung eines Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle sicherstellen kann. Der Schraubenkopf ist teilweise durch eine entsprechend große Hülse eingeschlossen. Die Hülse lässt sich elektrisch betätigen.
Vor der DE 10 2004 051 033 A1 war es weithin verbreitet, s. DE 10 2004 035 035 A1 (Anmelderin: Daimler Chrysler AG; Prioritätstag: 24.07.2003), die Hülse eines hydraulischen Ventils durch eine speziell gestaltete Befestigungsvorrichtung zu ersetzen, so dass der Steuerkolben tatsächlich in der axialen Verlängerung der zu steuernden Nockenwelle angeordnet werden kann. Bei deutlich einfacheren Gegenständen, wie Rückschlagsventilen, ist schon gezeigt worden, s. DE 199 30 711 C1 (Patentinhaberinnen: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG, Hydraulik-Ring GmbH; Anmeldetag 02.07.1999), wie der Nockenwellenversteller über eine zentrale Normschraube an die Nockenwelle anzuschrauben und seitlich der Normschraube entlang Hydraulikkanäle entlang zu führen sind.
Aufgabenstellung
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen zu schaffen, der sich bei guter Funktion durch baulich günstige Verhältnisse gerade im Bereich der Spannschraube und dem Steuerschieber auszeichnet.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Funktion des Nockenwellenverstellers dank der Ausgestaltung der Spannschraube, des Steuerschiebers und der Befestigungseinrichtung vorbildlich ist. Dabei sind besagte Baueinheiten konstruktiv leicht umsetzbar, und zwar mit vertretbarem Aufwand. Die Betätigungseinrichtung ist durch den Mitnehmer und dessen Abstützung an einem Kragen des Steuerschiebers produktionstechnisch unkompliziert und betriebsicher. Auch lassen sich Spannschraube, Steuerschieber und Betätigungseinrichtung in dem vorgegebenen Bauraum des Nockenwellenverstellers ohne weiteres unterbringen. Schließlich bewirkt die schaltbare Freilaufeinrichtung eine Ausnützung von Wechselmomenten der Nockenwelle, und zwar zur Realisierung von Verstellbewegungen des Rotors.
Ausführungsbeispiel
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben ist.
Es zeigen
1 eine Schrägansicht auf einen Nockenwellenversteller nach der Erfindung,
2 einen Längsschnitt durch den Nockenwellenversteller nach 1,
3 einen Längsschnitt entsprechend 2 mit einer anderen Ausführungsform,
4 eine Teilschrägansicht des Nockenwellenverstellers im Bereich einer Betätigungseinrichtung nach der Erfindung,
5 eine Schrägansicht auf die Betätigungseinrichtung der 3
6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der 2
Ein rotationssymmetrischer Nockenwellenversteller 1 dient zur Optimierung von Drehmoment, Leistung und Abgasemission einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine und ist koaxial zu einer Nockenwelle 2 angeordnet, d. h. an einem Ende dieser Nockenwelle. Gebildet wird der Nockenwellenversteller 1 durch einen mit der Nockenwelle 2 drehfest verbundenen Rotor 3 und einen Statur 4, der über Zahnräder oder einen Umschlingungstrieb – Riemen, Kette – von einer nicht gezeigten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Rotor 3 und Statur 4 sind mit Rotorflügeln bzw. Statorflügeln versehen – DE 102 11 670 A1 –, die Druckräume des Nockenwellenverstellers 1 begrenzen. Über diese mit Hydraulikmedium beaufschlagbaren Druckräume erfolgt die kontinuierliche Verstellung des Rotors 3 und der Nockenwelle 2 relativ zum Statur 4, wodurch eine variable Ventilsteuerung erzielt wird. Zur Ansteuerung der Druckräume ist ein mittels eines Elektromagneten 5 betätigbarer Steuerschieber 6 vorgesehen, der in einer Schieberbohrung 7 des Rotors 3 axialbeweglich gelagert ist. Darüber hinaus ist der Rotor 3 unter Vermittlung einer Spannschraube 8, die sich in einer axialen Mittellängsebene A-A des Nockenwellenverstellers 1 und der Nockenwelle 2 erstreckt, befestigt. Darüber hinaus ist die Spannschraube 8 an der Nockenwelle 2 gehalten. Hierzu ist die Spannschraube 8 mittels eines Gewindezapfens G_z in eine Gewindebohrung G_b der Nockenwelle 2 hineingedreht. Zu erwähnen ist auch, dass der Elektromagnet 5 den Steuerschieber gegen die Wirkung einer Druckfeder D_f verstellt.
Der Hydraulikmedium steuernde Steuerschieber 6 ist nach Art einer Hülse HI aufgebaut, in deren Innenraum 9 die Spannschraube 8 zumindest abschnittsweise angeordnet ist. Dabei wirkt der Steuerschieber 6 auf einer einem Schraubenkopf 10 der Spannschraube 8 zugekehrten Seite 11 mit einer vom Elektromagneten 5 beeinflussbaren Betätigungseinrichtung 12 zusammen. Die Betätigungseinrichtung 12 umfasst einen vom Elektromagneten 5 betätigbaren und von der Spannschraube 8 getragenen Mitnehmer 13, der sich am Steuerschieber 6 abstützt. Der Mitnehmer 13 wird durch einen die Spannschraube radial durchdringenden Bolzen 14 gebildet, der auf einen Kragen 15 an einem Ende 16 des Steuerschiebers 6 unmittelbar einwirkt.
Der Bolzen 14 ist in der in einer axiale Mittellängsebene A-A der Spannschraube 8 verlaufenden Schlitzführung 17 beweglich. Um den Bolzen 14 funktionsgerecht zu lagern, ist in die Schlitzführung 17 für den Bolzen 14 bzw. Mitnehmer 13 eine Buchse 18 aus Kunststoff, Metall oder dgl. eingesetzt. Hierzu ist der Bolzen 14 in einem mittleren Bereich 19 mit einer örtlichen Durchmesserverdickung 20 versehen, die von einer korrespondierenden Querschnittserweiterung 21 in der Büchse 18 festgelegt ist.
Gemäß 3 ist eine Hülse II des Steuerschiebers 6 mit einer zwischen den Druckräumen des Nockenwellenverstellers 1 vorgesehenen, schaltbaren hydraulischen Freilaufeinrichtung 22 versehen. Die Freilaufeinrichtung 22 umfasst eine Innenbuchse 23 in der Hülse II, welche Innenbuchse 23 einen Ringdruckraum 24 zwischen Hülse II und Innenbüchse 23 begrenzt. In radialen Bohrungen 25 und 26 der Hülse II, die zu den Druckräumen zwischen Rotor 3 und Stator 4 führen, sind Rückschlagventile 27 und 28 angeordnet, die aus einem zu einem Ring gebogenen Band aus Federstahl, EP 1 291 563 A2 , bestehen können. Außerdem sind zur Bildung des Ringdruckraums 24 an einer Innenseite 29 der Hülse II Durchmesserverengungen 30 und 31 vorgesehen, und zwar benachbart von den Enden und der besagten Hülse II.
Schließlich ist mit 34 – 2 – eine Sperreinrichtung bezeichnet, die beim Start der Brennkraftmaschine den Rotor 3 relativ zum Stator 4 festlegt und nur nach einem definierten abgasarmen Betrieb der besagten Brennkraftmaschine über einen Sperrzapfen 35 entriegelt wird. Erst danach erfolgt die Verstellung des Rotors, und zwar in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine.

Claims

Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen, der koaxial zu einer Nockenwelle angeordnet ist und einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und einen von einer Kurbelwelle angetriebenen Stator umfasst, wobei zwischen Rotor und Stator mit Hydraulikmedium beaufschlagbare und einem in einer Mittellängsebene des Nockenwellenverstellers sich erstreckenden mittels eines Elektromagneten betätigbaren Steuerschieber ansteuerbare Druckräume vorgesehen sind, welcher Rotor unter Vermittlung einer in der Mittellängsebene verlaufenden Spannschraube an der Nockenwelle in Lage gehalten wird, wobei der die Druckräume zwischen Rotor (3) und Stator (4) ansteuernde Steuerschieber (6) als Hülse (HI und HII) ausgebildet ist, in deren Innenraum (9) die Spannschraube (8) zumindest abschnittsweise angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (6) auf einer einem Schraubenkopf (10) der Spannschraube (8) zugekehrten Seite (11) mit einer vom Elektromagneten (5) beeinflussbaren Betätigungseinrichtung (12) zusammenwirkt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (12) einen vom Elektromagneten (5) betätigbaren und von der Spannschraube (8) aufgenommenen Mitnehmer (13) umfasst, der sich am Steuerschieber (6) abstützt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (13) einen radial die Spannschraube (8) durchdringenden Bolzen (14) umfasst, der sich an einem Kragen (15) des Steuerschiebers (6) abstützt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als Bolzen (14) ausgebildete Mitnehmer (13) in einer axialen Mittellängsebene (A-A) des Nockenwellenverstellers (1) verlaufenden Schlitzführung (17) der Spannschraube (8) gelagert ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schlitzführung (17) für den Mitnehmer (13) eine Buchse (18) eingesetzt ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (14) in einem mittleren Bereich (19) eine Durchmesserverdickung (20) aufweist, die in einer korrespondierenden Querschnittserweiterung (21) der Buchse (18) festgelegt ist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (HII) des Steuerschiebers (6) mit einer zwischen den Druckräumen wirksamen schaltbaren hydraulischen Freilaufvorrichtung (22) zur Umströmung von einem Druckraum zum anderen Druckraum und vice versa zwischen Rotor (3) und Stator (4) versehen ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung (22) eine Innenbuchse (23) in der Hülse (HII) umfasst, die einen Ringdruckraum (24) zwischen Hülse (HII) und Innenbuchse (23) begrenzt und dass zwischen dem Ringdruckraum (24) und den Druckräumen Rückschlagventile (27 und 28) angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Ringdruckraums (24) die Hülse (HII) an einer Innenseite (29) mit Durchmesserverengungen (30 und 31) versehen ist, die zur Aufnahme der Innenbuchse (23) ausgestaltet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rückschlagventil (27 oder 28) aus einem zu einem Ring gebogenen Band oder aus Federstahl besteht.