DE102008017455A1

DE102008017455A1 - Nockenwellenverstelleinrichtung

Info

Publication number: DE102008017455A1
Application number: DE102008017455A
Authority: DE
Inventors: Viktor Lichtenwald
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2008-04-05
Publication date: 2009-10-08
Also published as: US20090250029A1; US8176886B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit folgenden Bauteilen: - einem über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbaren Stator (1), - einem mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor (2), wobei vorgeschlagen wird, dass - die Drehwinkelstellung des Rotors (2) gegenüber dem Stator (1) mit einem in Radialrichtung verschiebbaren Kolben (3) veränderbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Nockenwellenverstelleinrichtungen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einem über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbaren Stator, und einem mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor sind im Stand der Technik hinreichend bekannt.
Eine Ausführungsform der Nockenwellenverstelleinrichtungen ist beispielsweise aus der EP 0 806 550 A1 bekannt. Diese besteht darin, dass der Rotor einen Drehflügelkolben aufweist, der einen Hohlraum in dem Stator in verschiedene Arbeitskammern unterteilt. Die Arbeitskammern weisen eine Druckmittelzufuhr auf, über die die Arbeitskammern druckmittelbeaufschlagt werden können, so dass der Rotor eine rotatorische Verstellbewegung gegenüber dem Stator ausführt.
Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist der verhältnismäßig aufwendig gestaltet Drehkolben, die hohen Leckageverluste, die erhöhten Reibmomente zwischen Rotor und Stator, der erhöhte Bauraumbedarf und schließlich eine aufwendigen Zusammenbaumontage mit den damit verbundenen hohen Kosten.
Des Weiteren wird, auf Grund der kleinen Fläche auf der das Druckmittel wirken kann, ein hoher Systemdruck benötigt.
Alternativ kann der Rotor auch einen Axialkolbenantrieb aufweisen, dessen Verstellbewegung über eine aufwendig herzustellende Schrägverzahnung in eine Rotationsbewegung des Rotors gegenüber dem Stator umgewandelt wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 42 18 082 A1 bekannt.
Nachteilig bei dieser Verstelleinrichtung sind ebenfalls die hohe Anzahl von Einzelteilen und die damit verbundenen hohen Montagekosten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller zu schaffen, der einen möglichst einfachen Aufbau mit möglichst wenigen Einzelteilen aufweisen soll.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Drehwinkelstellung des Rotors gegenüber dem Stator mit einem in Radialrichtung verschiebbaren Kolben veränderbar ist.
Damit wird ein Nockenwellenversteller geschaffen, der eine einfach abzudichtende lineare Verstellbewegung des Kolbens aufweist, wobei die radialgerichtete Verstellbewegung kostengünstig ohne die Verwendung einer Schrägverzahnung in eine rotatorische Verstellbewegung des Rotors umwandelbar ist. Unter Radialrichtung wird hier im Allgemeinen jede Verschieberichtung verstanden, welche einen translatorischen Anteil umfasst und dabei auch mit einem rotatorischen Anteil zu einer bogenförmigen Verschiebebewegung kombiniert werden kann. Dabei liegt der Verschiebeweg vorteilhafterweise vollständig in einer Ebene, die von der Drehachse des Verstellers senkrecht durch stoßen wird.
Ferner wird der konstruktive Aufbau weiter vereinfacht, indem die Verschiebebewegung des Kolbens mittels eines exzentrisch an dem Rotor eingreifenden Eingriffsmittels in eine rotatorische Verstellbewegung des Rotors umformbar ist.
Damit die Verstellbewegung nicht unkontrolliert erfolgt und der Kolben die Rückstellbewegung ohne zusätzliche Hilfsmittel ausführt, wird vorgeschlagen, dass der Kolben gegenüber dem Stator durch wenigstens ein Federmittel federbelastet ist. Die Federbelastung ist dabei so ausgelegt, dass der Kolben in eine Sollposition vorgespannt ist, in welche dieser nach Beendigung der Verstellbewegung durch die Federmittel wieder zurückbewegt wird.
Damit der Kolben in beide Richtungen verstellt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Federmittel zwei oder mehrere gegeneinander wirkende Federn umfassen.
Ein weiter vereinfachter Aufbau des Nockenwellenverstellers ergibt sich dadurch, dass der Kolben einen Hohlraum aufweist, in dem der Rotor angeordnet ist. Dadurch kann der Stator mit dem Kolben vormontiert werden und anschließend auf den Rotor aufgeschoben werden.
Ferner kann der Rotor den Hohlraum des Kolbens in zwei Arbeitskammern unterteilen, so dass ein und derselbe Kolben mit einem einfachen Aufbau für die Verstellbewegung des Rotors in beide Richtungen verwendet werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Kolben in einem Hohlraum des Stators angeordnet ist und den Hohlraum des Stators in wenigstens zwei Arbeitskammern unterteilt. Damit kann der Kolben auch gegenüber dem Stator eine Verstellbewegung in zwei Richtungen ausführen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass jeweils eine Arbeitskammer zwischen dem Kolben und dem Rotor und eine Arbeitskammer zwischen dem Kolben und dem Stator eine gemeinsame Druck mittelzufuhr aufweisen. Damit wird erstens der Vorteil geschaffen, dass die Verstellbewegung in eine Richtung durch die Druckmittelbeaufschlagung von zwei Kammern erfolgt, so dass auch bei einer möglichen Funktionsunfähigkeit einer der Kammern die Verstellbewegung immer noch durch die jeweils andere Kammer gewährleistet ist. Zweitens sind trotz der vier Arbeitskammern nur zwei Druckmittelzufuhrleitungen erforderlich. Des Weiteren erhöht sich durch diese Ausbildung die Fläche auf den das Druckmittel wirken kann und somit die Druckübersetzung. Als Folge kann der Versteller bei geringeren Systemdrücken funktionssicher und mit hohen Verstellgeschwindigkeiten betrieben werden.
Vorzugsweise kann der Kolben in einem Hohlraum des Stators angeordnet sein und der Hohlraum zwei gegenüberliegende parallel zueinander angeordnete Führungsflächen aufweisen an denen der Kolben geführt ist. Damit ergibt sich eine konstruktiv einfach ausgestaltete Führung des Kolbens, welche auch in einem gemeinsamen Verfahren hergestellt bzw. abschließend bearbeitet werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der einzigen Figur ist im Einzelnen zu erkennen:
1: Nockenwellenverstelleinrichtung mit Stator und Rotor und in dem Stator in Radialrichtung geführtem Kolben.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstelleinrichtung zu erkennen, bei der ein Stator 1 vorgesehen ist, der über eine nicht dargestellte Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetrieben wird. Ferner ist ein Rotor 2 zu erkennen, der drehfest mit einer nicht dargestellten Nockenwelle zur Verstellung der Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine verbunden ist. In dem Stator 1 ist ein Hohlraum 9 vorgesehen, der seitlich von den parallel zueinander angeordneten Führungsflächen 6 und 7 begrenzt ist. In dem Hohlraum 9 des Stators 1 ist ein Kolben 3 vorgesehen, der ebenfalls einen Hohlraum 8 aufweist und in dem der Rotor 2 angeordnet ist. Der Rotor 2 unterteilt den Hohlraum 8 des Kolbens 3 in die Arbeitskammern A' und B, und der Kolben 3 unterteilt wiederum den Hohlraum 9 des Stators in die Arbeitskammern A und B'. Der Kolben 3 ist gegenüber dem Stator 1 mittels der als Spiralfedern ausgebildeten Federmittel 4 und 10 in eine Sollposition vorgespannt. Ferner ist der Kolben 3 mittels eines exzentrisch in den Rotor 2 eingreifenden Eingriffsmittels 5 mit diesem verbunden. Wird nun der Stator 1 in bekannter Weise über die Kurbelwelle von der Brennkraftmaschine in Drehung versetzt, so wird die Drehbewegung über die Führungsflächen 6 und 7 auf den Kolben 3 übertragen, der schließlich die Drehung über das Eingriffsmittel 5 auf den Rotor 2 überträgt. Wenn der Drehwinkel des Rotors 2 und damit der Nockenwelle gegenüber dem Stator 1 verändert werden soll, so werden z. B. die Arbeitskammern A und A' gemeinsam mit Druck beaufschlagt, wodurch sich diese vergrößern und den Kolben 3 in der in 1 gezeigten Stellung nach unten bewegen. Wichtig ist hierbei, dass die druckbeaufschlagten Arbeitskammern A und A' den Kolben 3 in dieselbe Richtung mit einer Kraft beaufschlagen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Arbeitskammer A außen zwischen Kolben 3 und Stator 1 angeordnet ist, während die jeweils andere Arbeitskammer A' auf der anderen Seite des Rotors 2 zwischen dem Rotor 2 und dem Kolben 3 innerhalb des Kolbens 3 angeordnet ist. Der Kolben 3 verdreht bei dessen linearer Verschiebung durch das exzentrisch an dem Rotor 2 eingreifende Eingriffsmittel 5 den Rotor 2 entgegen dem Uhrzeigersinn. Für die Verstellbewegung des Rotors 2 durch den linear bewegten Kolben 3 können sowohl der Stator 1 als auch der Rotor 2 als radial feststehend angesehen werden, so dass die Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitskammern A und A' zwangsläufig zu einer linearen Verstellbewegung des Kolbens 3 führt. Für die Dauer der Verstellbewegung wird das Federmittel 4 zusammengedrückt und das Federmittel 10 gedehnt, so dass der Kolben 3 mit Beendigung der Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern A und A' in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Die entgegen gesetzte Verstellbewegung des Rotors 2 wird analog zu dem oben beschriebenen Bewegungsablauf durch die Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern B und B' erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0806550 A1 [0003]
- DE 4218082 A1 [0006]

Claims

Nockenwellenverstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit folgenden Bauteilen: – einem über eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbaren Stator (1), – einem mit der Nockenwelle drehfest verbundenen Rotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass – die Drehwinkelstellung des Rotors (2) gegenüber dem Stator (1) mit einem in Radialrichtung verschiebbaren Kolben (3) veränderbar ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebebewegung des Kolbens (3) mit einem exzentrisch an dem Rotor (2) eingreifenden Eingriffsmittel (5) in eine rotatorische Verstellbewegung des Rotors (2) umformbar ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) gegenüber dem Stator (1) durch wenigstens ein Federmittel (4, 10) federbelastet ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (4, 10) zwei oder mehrere gegeneinander wirkende Federn umfassen.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) einen Hohlraum (8) aufweist, in dem der Rotor (2) angeordnet ist.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) den Hohlraum (8) des Kolbens (3) in zwei Arbeitskammern (A', B) unterteilt.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) in einem Hohlraum (9) des Stators (1) angeordnet ist und den Hohlraum (9) des Stators (1) in wenigstens zwei Arbeitskammern (A, B') unterteilt.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Arbeitskammer (A', B) zwischen dem Kolben (3) und dem Rotor (2) und eine Arbeitskammer (A, B) zwischen dem Kolben (3) und dem Stator (1) eine gemeinsame Druckmittelzufuhr aufweisen.
Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) in einem Hohlraum (9) des Stators (1) angeordnet ist, und der Hohlraum (9) zwei gegenüberliegende parallel zueinander angeordnete Führungsflächen (6, 7) aufweist an denen der Kolben (3) geführt ist.