DE102005034275A1

DE102005034275A1 - Nockenwellenstellventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102005034275A1
Application number: DE102005034275A
Authority: DE
Inventors: Lutz Grunow
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-23
Also published as: US20080149056A1; US7954467B2; DE102005034275B4; WO2007009619A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem als Zentralschraube ausgebildeten Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) einen zentralen Durchgangskanal (11a, 11b, 11c) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenstellventilvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 198 17 319 C2 ist eine Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem als Zentralspannschraube ausgebildeten Ventilgehäuse bekannt. Das Ventilgehäuse weist eine Sacklochbohrung auf, in der ein Steuerkolben geführt ist. Die Sacklochbohrung endet vor einem Gewindebereich des Ventilgehäuses. Im Gewindebereich ist das Ventilgehäuse aus Vollmaterial gebildet.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Nockenwellenstellventilvorrichtung mit reduziertem Fertigungsaufwand bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem als Zentralschraube ausgebildeten Ventilgehäuse.

Es wird vorgeschlagen, dass das Ventilgehäuse einen zentralen Durchgangskanal aufweist. Eine entsprechende Ausgestaltung ermöglicht eine Herstellung auf einer Bearbeitungsmaschine mit wenigen Aufspannungen, wodurch das Ventilgehäuse besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Es können Rohlinge verwendet werden, die einer späteren Endkontur sehr nahe kommen, wie vorzugsweise hohle Fließpressrohlinge oder Rundknetrohlinge, und zwar insbesondere, wenn der Durchgangskanal einen zumindest im Wesentlichen gleich bleibenden Durchmesser aufweist und/oder das Ventilgehäuse zumindest in einem Teilgewindebereich und in zumindest einem Teilführungsbereich eine im Wesentlichen gleich bleibende Wandstärke aufweist. Ferner kann infolge des zentralen Durchgangskanals eine vorteilhafte Späneabfuhr und Kühlung von Werkzeugschneiden erreicht werden, und aufwendige Entgradungen von Sacklochbohrungen am Auslauf einer Führungspassung für einen Steuerkolben können vermieden werden. Unter „im Wesentlichen gleich" soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass geringfügige Abweichungen vom Schutzbereich mit umfasst sein sollen, wobei die Abweichungen vorzugsweise kleiner als 15% und besonders vorteilhaft kleiner als 10% sind bzw. im Bereich von maximal einer Stufe einer gängigen Gewindeabstufung nach DIN liegen. Unter „zentral" soll insbesondere verstanden werden, dass sich der Durchgangskanal konzentrisch durch das Ventilgehäuse erstreckt. Ferner soll unter einem Teilführungsbereich ein Axialabschnitt des Ventilgehäuses verstanden werden, in welchem während des Betriebs ein Steuerkolben, insbesondere innerhalb des Durchgangskanals, geführt ist.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Ventilgehäuse zumindest in einem Teilgewindebereich und in zumindest einem Teilführungsbereich im Wesentlichen einen gleichen Außendurchmesser aufweist, wodurch eine vorteilhafter Kraftleitung erzielt werden kann und eine elastische Querkontraktion eines Führungsbereichs bzw. einer Passung für den Steuerkolben beim Anziehen der Zentralschraube und ein dadurch bedingtes Verklemmen des Steuerkolbens, insbesondere in vollausgelenkter Stellung bei grenzlagigen Toleranzen, weitgehend vermieden werden kann.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenstellventilvorrichtung wenigstens ein im Ventilgehäuse befestigtes Trennwandmittel aufweist, wodurch konstruktiv einfach mit geringem Fertigungswand eine Abstützfläche für ein Federmittel und insbesondere eine abdichtende Trennwand geschaffen werden können.

Ferner können vorteilhafte Auslegungen des Ventilgehäuses und/oder des Steuerkolbens erzielt werden, wenn in dem Ventilgehäuse ein Rückschlagventil befestigt ist. Das Rückschlagventil kann dabei getrennt von dem Trennwandmittel oder vorteilhaft zumindest teilweise einstückig mit demselben ausgebildet sein, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können, und zwar insbesondere, wenn das Rückschlagventil und das Trennwandmittel als eine in dem Ventilgehäuse montierbare Baueinheit ausgeführt sind.

Im Ventilgehäuse können Bauteile, wie insbesondere das Trennwandmittel und/oder das Rückschlagventil, über verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende kraftschlüssige, formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindungen befestigt sein, wie beispielsweise über Klebeverbindungen, Schraubverbindungen, Klemmverbindungen und/oder vorteilhaft über Pressverbindungen usw. Insbesondere bei einer Befestigung mittels einer Pressverbindung ist das im Ventilgehäuse befestigte Bauteil vorzugsweise von einer, im Einbauzustand betrachtet, einer Nockenwelle zugewandten Seite her in das Ventilgehäuse eingepresst, wodurch unerwünschte Auswirkungen des Befestigungsvorgangs auf Führungsflächen des Steuerkolbens innerhalb des Ventilgehäuses vermieden werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Ventilgehäuse wenigstens ein angeformtes Sicherungselement zur Sicherung eines Steuerkolbens aufweist, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können.

Weist das Ventilgehäuse an einem Innenumfang ein Profil auf, das zur Einleitung eines Drehmoments vorgesehen ist, wie insbesondere ein Mehreckprofil, ein Polygonprofil usw., kann an einem Außenumfang des Ventilgehäuses ein vorteilhafter, vorzugsweise ein zylindrischer Spannbereich ausgeführt werden, so dass das Ventilgehäuse bei dessen Herstellung einfach und vorteilhaft gespannt werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:
1 eine Schnittdarstellung durch einen Nockenwellensteller mit einer Nockenwellenstellventilvorrichtung, montiert an einer Nockenwelle,
2 eine Vorderansicht eines Ventilgehäuses aus 1 in Alleinstellung,
3 eine alternative Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem Innensechskant,
4 eine Vorderansicht eines Ventilgehäuses aus 3 in Alleinstellung und
5 eine alternative Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem Rückschlagventil und einem Trennwandmittel, die als Baueinheit ausgeführt sind.
1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Nockenwellensteller 22a mit einer erfindungsgemäßen Nockenwellenstellventilvorrichtung, montiert an einer Nockenwelle 23a. Die Nockenwellenstellventilvorrichtung weist ein als Zentralschraube ausgebildetes Ventilgehäuse 10a auf, das einen in einem Gehäuse 25a angeordneten Flügelkolben 24a zentral durchsetzt, mit einem Außengewinde 30a in ein Innengewinde 31a der Nockenwelle eingeschraubt ist und mit einem angeformten Radialflansch 32a unmittelbar an einer der Nockenwelle 23a abgewandten Stirnseite des Flügelkolbens 24a anliegt und denselben gegen eine Stirnseite der Nockenwelle 23a drückt, so dass dieser drehfest mit der Nockenwelle 23a gekoppelt ist. Im radial inneren Bereich des Flügelkolbens 24a ist das Ventilgehäuse 10a über eine Dichtbuchse 40a mit dem Flügelkolben 24a gekoppelt.
Das Ventilgehäuse 10a weist auf der der Nockenwelle 23a abgewandten Seite des Radialflansches 32a einen Außensechskant 34a auf, um dasselbe in das Innengewinde 31a der Nockenwelle 23a ein- und ausschrauben zu können (1 und 2). Alternativ wären auch andere, für eine Verschraubung geeignete Profile denkbar.
Zu einer der Nockenwelle 23a zugewandten Seite schließen das Gehäuse 25a und der Flügelkolben 24a an ein Kettenrad 26a an und sind auf einer der Nockenwelle 23a abgewandten Seite mit einem Deckel 27a verschlossen, auf dessen wiederum der Nockenwelle 23a abgewandten Seite ein Federdeckel 28a mit einer Schraubendruckfeder 29a angeordnet ist.
Das als Rundknetrohteil ausgeführte Ventilgehäuse 10a weist einen zentralen Durchgangskanal 11a mit einem gleich bleibenden Durchmesser 12a auf. Alternativ zu einem Rundknetrohteil könnte das Ventilgehäuse 10a auch vorteilhaft von einem Fließpressrohteil gebildet sein. Ferner weist das Ventilgehäuse 10a in seinem Gewindebereich 13a und in seinem Führungsbereich 14a bis auf den Radialflansch 32a eine im Wesentlichen gleich bleibende Wandstärke 15a und einen im Wesentlichen gleich bleibenden Außendurchmesser 16a auf. Ein unwesentlicher Unterschied in der Wandstärke 15a und im Außendurchmesser 16a ergibt sich durch eine kleine Abstufung 33a, die in der Größenordnung einer gängigen Gewindeabstufung nach DIN (Deutsches Institut für Normung) liegt.
Im Führungsbereich 14a ist innerhalb des Durchgangskanals 11a ein im Wesentlichen topfförmiger Steuerkolben 19a geführt, der auch vollständig rohrförmig ausgebildet sein könnte. Der Steuerkolben 19a ist auf einer der Nockenwelle 23a abgewandten Seite über einen nicht näher dargestellten elektromagnetischen Aktuator in axialer Richtung verstellbar ausgeführt. Auf der der Nockenwelle 23a zugewandten Seite des Steuerkolbens 19a ist eine Schraubendruckfeder 35a angeordnet, die in Richtung der Nockenwelle 23a an einem ein Schott bildenden, im Ventilgehäuse 10a befestigten Trennwandmittel 17a abgestützt ist und den Steuerkolben 19a in Richtung des nicht näher dargestellten elektromagnetischen Aktuators belastet. Das Trennwandmittel 17a ist von der, im Einbauzustand betrachtet, der Nockenwelle 23a zugewandten Seite her in das Ventilgehäuse 10a eingepresst. Das Trennwandmittel 17a ist zudem teilweise einstückig mit einem im Ventilgehäuse 10a befestigten Rückschlagventil 18a ausgeführt, und zwar ist an einer der Nockenwelle 23a zugewandten Seite des Trennwandmittels 17a ein Sitz 36a für eine Ventilkugel 37a des Rückschlagventils 18a angeformt. Das Rückschlagventil 18a umfasst neben der Ventilkugel 37a eine Buchse 38a, die ebenfalls von der, im Einbauzustand betrachtet, der Nockenwelle 23a zugewandten Seite her in das Ventilgehäuse 10a eingepresst ist. Durch die Abstufung 33a kann eine unerwünschte Ausformung im Bereich der Buchse 38a sowie des Trennwandmittels 17a vermieden werden.
Zur Sicherung des Steuerkolbens 19a innerhalb des Ventilgehäuses 10a bzw. innerhalb des Durchgangkanals 11a weist das Ventilgehäuse 10a an seiner der Nockenwelle 23a abgewandten Stirnseite im Bereich des Durchgangkanals 11a drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, angeformte, von Stempeleindrücken gebildete Sicherungselemente 20a auf, die radial nach innen in den Durchgangskanal 11a ragen (2).
In den 3 bis 5 sind weitere Ausführungsbeispiele dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele den Bezugszeichen die Buchstaben a–c hinzugefügt sind. Ferner kann bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 verwiesen werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den 1 und 2.
3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem Ventilgehäuse 10b. Das Ventilgehäuse 10b weist anstatt eines Außensechskants an einem Innenumfang ein von einem Innensechskant gebildetes Profil 21b auf (3 und 4). Im Bereich des Innensechskants weist das Ventilgehäuse 10b an einem Außenumfang eine zylindrische Kontur auf, die als Spann- und Anlagefläche bei der Herstellung des Ventilgehäuses 10b dient.
5 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem dem Ausführungsbeispiel in 3 entsprechenden Ventilgehäuse 10c. In einem Durchgangskanal 11c des Ventilgehäuses 10c ist wiederum ein Steuerkolben 19c geführt. Ferner sind in dem Durchgangskanal 11c ein Trennwandmittel 17c und ein Rückschlagventil 18c befestigt. Das Trennwandmittel 17c und das Rückschlagventil 18c sind teilweise einstückig und als eine in dem Ventilgehäuse 10c montierbare Baueinheit ausgeführt. Das Trennwandmittel 17c weist, in der Einbaulage betrachtet, auf der dem Steuerkolben 19c abgewandten Seite einen angeformten rohrförmigen Fortsatz 39c auf, in den eine eine Ventilkugel 37c des Rückschlagventils 18c sichernde Buchse 38c eingepresst ist.

10: Ventilgehäuse
11: Durchgangskanal
12: Durchmesser
13: Teilgewindebereich
14: Teilführungsbereich
15: Wandstärke
16: Außendurchmesser
17: Trennwandmittel
18: Rückschlagventil
19: Steuerkolben
20: Sicherungselement
21: Profil
22: Nockenwellensteller
23: Nockenwelle
24: Flügelkolben
25: Gehäuse
26: Kettenrad
27: Deckel
28: Federdeckel
29: Schraubendruckfe
: der
30: Außengewinde
31: Innengewinde
32: Radialflansch
33: Abstufung
34: Außensechskant
35: Schraubendruckfeder
36: Sitz
37: Ventilkugel
38: Buchse
39: Fortsatz
40: Dichtbuchse

Claims

Nockenwellenstellventilvorrichtung mit einem als Zentralschraube ausgebildeten Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c), dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) einen zentralen Durchgangskanal (11a, 11b, 11c) aufweist.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (11a, 11b, 11c) einen zumindest im Wesentlichen gleich bleibenden Durchmesser (12a, 12b, 12c) aufweist.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) zumindest in einem Teilgewindebereich (13a, 13b, 13c) und in zumindest einem Teilführungsbereich (14a, 14b, 14c) eine im Wesentlichen gleich bleibende Wandstärke (15a, 15b, 15c) aufweist.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) in zumindest einem Teilgewindebereich (13a, 13b, 13c) und in zumindest einem Teilführungsbereich (14a, 14b, 14c) im Wesentlichen einen gleichen Außendurchmesser (16a, 16b, 16c) aufweist.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein im Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) befestigtes Trennwandmittel (17a, 17b, 17c).
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein im Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) befestigtes Rückschlagventil (18a, 18b, 18c).
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwandmittel (17a, 17b, 17c) und das Rückschlagventil (18a, 18b, 18c) zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind.
Nockenwellenstellventilvorrichtung zumindest nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwandmittel (17c) und das Rückschlagventil (18c) als eine in dem Ventilgehäuse (10c) montierbare Baueinheit ausgeführt sind.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Bauteil, das von einer, im Einbauzustand betrachtet, einer Nockenwelle (23a) zugewandten Seite her in das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) eingepresst ist.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) wenigstens ein angeformtes Sicherungselement (20a, 20b, 20c) zur Sicherung eines Steuerkolbens (19a, 19b, 19c) aufweist.
Nockenwellenstellventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (10a, 10b, 10c) an einem Innenumfang ein Profil (21b, 21c) aufweist, das zur Einleitung eines Drehmoments vorgesehen ist.