DE102009054050A1

DE102009054050A1 - Schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung

Info

Publication number: DE102009054050A1
Application number: DE200910054050
Authority: DE
Inventors: Mathias Boegershausen; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckversorgung mindestens eines Verbrauchers einer Brennkraftmaschine, welche umfasst: ein in einem Hohlraum einer Nockenwelle angeordnetes Verlagerungselement, das mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist, wobei das Verlagerungselement eine Druckfläche aufweist, die gemeinsam mit einer Hohlraumwand einen Vorratsraum zumindest teilweise begrenzt, wobei das Verlagerungselement durch Druckbeaufschlagung des Vorratsraums im Hohlraum in die eine Richtung axial verlagerbar ist; eine zumindest abschnittsweise im Hohlraum angeordnete Gewindespindel, die in Gewindeeingriff mit dem Verlagerungselement ist, wobei die Gewindespindel drehbar zur Nockenwelle gelagert ist; sowie eine mit der Gewindespindel wirkverbundene Bremseinrichtung, die wahlfrei in einen eingeschalteten Zustand, in dem eine Drehbewegung der Gewindespindel so gehemmt wird, dass das Verlagerungselement in die andere Richtung axial verlagert wird, oder einen eine solche Drehbewegung nicht hemmenden, ausgeschalteten Zustand schaltbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Brennkraftmaschinen und betrifft eine in eine Nockenwelle integrierte, schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung von zumindest einem Verbraucher einer Brennkraftmaschine.
Stand der Technik
Aus der Patentschrift EP 1 197 641 A2 ist ein Druckspeicher zum Unterstützen einer hydraulisch verstellbaren Nockenwelle bekannt, bei der ein Druckmittelfluss in oder aus dem Druckspeicher durch Verwendung unterschiedlicher Magnetventile gesteuert wird.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 056 684 A1 der Anmelderin zeigt einen Druckspeicher mit einem eigenem Gehäuse.
Weiterhin beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 228 354 A1 einen in einen inneren Hohlraum einer Nockenwelle integrierten Druckspeicher, wodurch Bauraum in der Brennkraftmaschine eingespart werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen in eine Nockenwelle integrierten Druckspeicher zur Druckversorgung von Verbrauchern in einer Brennkraftmaschine in vorteilhafter Weise weiterzubilden.
Lösung der Aufgabe
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine schaltbare Vorrichtung zur Druckversorgung (”Druckspeicher”) mindestens eines Verbrauchers einer Brennkraftmaschine gezeigt. Bei dem Verbraucher handelt es beispielsweise um einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Verstellung der Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle. Denkbar ist jedoch auch, dass die Vorrichtung beispielsweise bei einer elektrohydraulischen Ventilbetätigungsvorrichtung der Brennkraftmaschine eingesetzt wird.
Die schaltbare (aktive) Vorrichtung zur Druckversorgung ist in einen inneren Hohlraum einer um eine Drehachse drehbaren Nockenwelle integriert. Die Vorrichtung umfasst ein im Hohlraum der Nockenwelle angeordnetes Verlagerungselement, das mit der Nockenwelle drehfest verbunden, aber axial verlagerbar ist. Das Verlagerungselement ist mit einer Druckfläche versehen, die gemeinsam mit einer Hohlraumwand des Nockenwellenhohlraums einen Vorratsraum für Druckmittel zumindest teilweise begrenzt. Das Verlagerungselement kann durch Druckbeaufschlagung des Vorratsraums in die eine bzw. erste Richtung axial verlagert werden, wodurch das Volumen des Vorratsraums vergrößert wird. Das Verlagerungselement kann zu diesem Zweck beispielsweise in Form eines Kolbens mit einer stirnseitigen Druckfläche ausgebildet sein. Der Vorratsraum ist mit zumindest einem Verbraucher der Brennkraftmaschine fluidleitend verbindbar bzw. verbunden. Weiterhin ist der Vorratsraum mit einer Druck- bzw. Druckmittelquelle fluidleitend verbindbar bzw. verbunden. Beispielsweise ist der Vorratsraum an den Schmierölkreis der Brennkraftmaschine angeschlossen, wobei eine Ölpumpe als Druckquelle dient und Drucköl des Schmierölkreises als Druckmittel verwendet werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckversorgung umfasst weiterhin eine zumindest abschnittsweise im Hohlraum angeordnete, relativ zur Nockenwelle drehbar gelagerte Gewindespindel, die in Gewindeeingriff mit dem Verlagerungselement ist. Zu diesem Zweck kann die Gewindespindel beispielsweise mit einem Außengewinde versehen sein, das mit einem Innengewinde des Verlagerungselements in Eingriff ist. Eine axiale Verlagerung des Verlagerungselements geht somit mit einer relativen Verdrehung zwischen Verlagerungselement und Gewindespindel einher, wobei die Gewindespindel bei einer axialen Verlagerung des Verlagerungselements ohne Selbsthemmung verdreht werden kann. Die Nockenwelle, das Verlagerungselement und die Gewindespindel sind konzentrisch um eine gemeinsame Drehachse angeordnet.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckversorgung eine mit der Gewindespindel in Wirkverbindung stehende, schaltbare Bremseinrichtung, die wahlfrei zwischen zwei Zuständen, einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand, geschaltet werden kann. Dabei ist die Bremseinrichtung so mit der Gewindespindel gekoppelt, dass sie im eingeschalteten Zustand eine Drehbewegung der Gewindespindel hemmt, so dass eine Drehzahl der Gewindespindel verringert und die Gewindespindel relativ zur Nockenwelle verdreht wird. Durch die drehfeste Kopplung zwischen Nockenwelle und Verlagerungselement wird dabei gleichzeitig das Verlagerungselement in die andere Richtung, d. h. einer zur ersten Richtung entgegen gesetzten, zweiten Richtung, axial verlagert, wodurch das Volumen des Vorratsraums verkleinert und Druckmittel aus dem Vorratsraum gepresst wird.
Im Gegensatz hierzu ist die die Bremseinrichtung im ausgeschalteten Zustand so mit der Gewindespindel gekoppelt, dass sie eine Drehbewegung der Gewindespindel nicht hemmt und somit der Gewindespindel keine Relativdrehung zur Nockenwelle aufgezwungen wird. Im ausgeschalteten Zustand der Bremseinrichtung kann das Verlagerungselement in die erste Richtung axial verschoben werden. Wenn das Verlagerungselement dabei seine durch einen Anschlag definierte Endlage erreicht hat, dreht die Gewindespindel mit der Nockenwelle synchron mit, d. h. hat die gleiche Drehzahl wie die Nockenwelle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit bei vergleichsweise geringem Bauraumbedarf eine zuverlässige und sichere Druckversorgung von Verbrauchern einer Brennkraftmaschine, die unabhängig vom Druck im Schmierkreislauf der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht. Ein Entladen des Vorratsraums erfolgt in einfacher Weise durch Bremsen der Gewindespindel, d. h. durch Verdrehen der Gewindespindel relativ zur Nockenwelle, wobei das drehfest mit der Nockenwelle verbundene Verlagerungselement axial verlagert wird. In vorteilhafter Weise kann die Motorkraft zum Entladen des Vorratsraums ausgenutzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckversorgung ist das Verlagerungselement durch ein Federelement mit der Nockenwelle drehfest verbunden. Die Torsionssteifigkeit des Federelements ist dabei so gewählt, dass die Feder den beim Bremsen der Gewindespindel auftretenden mechanischen Kräften ohne wesentliche Verformung standhält. Hierdurch wird eine technisch einfach zu realisierende Möglichkeit zur drehfesten aber axial verschiebbaren Verbindung des Verlagerungselements mit der Nockenwelle geschaffen.
Dabei kann es von besonderem Vorteil sein, wenn die Federkraft des Federelements das Verlagerungselement in der einen, d. h. ersten Richtung, beaufschlagt, so dass die axiale Verlagerung des Verlagerungselements beim Befüllen des Vorratsraums unterstützt wird. Dabei kann das Federelement so ausgebildet sein, dass die Federkraft eine beim axialen Verlagern des Verlagerungselements auftretende Reibungskraft zumindest ausgleicht, um somit eine axiale Verlagerung des Verlagerungselements bei gleichzeitiger relativer Verdrehung zwischen Gewindespindel und Nockenwelle zuverlässig und sicher zu ermöglichen. Insbesondere kann das Federelement dabei auch so ausgebildet sein, dass das Verlagerungselement durch die Federkraft axial in die erste Richtung verlagert wird, diese also als Kraftspeicher wirkt, um ein aktives Ansaugen von Druckmittel in den Vorratsraum zu bewirken. Eine Regelung des Ansaugvorgangs kann durch die Bremseinrichtung erfolgen.
Das Federelement kann beispielsweise in Form einer Druckfeder, insbesondere Schraubendruckfeder, ausgebildet sein. Dabei kann die (komprimierte) Druckfeder insbesondere als Endanschlag für das Verlagerungselement bei einer axialen Verlagerung in die zweite Richtung dienen.
Für eine drehfeste Verbindung zwischen Verlagerungselement und Nockenwelle kann beispielsweise das Federelement mit dem Verlagerungselement formschlüssig verbunden sein. Ebenso kann das Federelement mit der Nockenwelle formschlüssig verbunden sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckversorgung ist die Bremseinrichtung in Form einer elektromagnetischen Wirbelstrombremse ausgebildet. Dem Fachmann ist der einer Wirbelstrombremse zugrunde liegende, physikalische Mechanismus an sich wohlbekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Es sei lediglich darauf hingewiesen, dass bei einer Wirbelstrombremse ein elektrisch leitfähiges Material in einem Magnetfeld bewegt wird, um durch induktive Erzeugung elektrischer Wirbelströme Bewegungsenergie letztendlich in Wärme umzusetzen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckversorgung formt die Gewindespindel einen Endanschlag für die axiale Verlagerung des Verlagerungselements in der ersten Richtung. Gleichermaßen kann es von Vorteil sein, wenn die Gewindespindel im Hohlraum der Nockenwelle drehbar gelagert ist, um so eine einfache technische Realisierung zu ermöglichen.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Brennkraftmaschine, die mit zumindest einer wie oben beschriebenen schaltbaren Vorrichtung zur Druckversorgung mindestens eines Verbrauchers ausgerüstet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
1 eine schematische Übersichtsdarstellung, anhand derer der Anschluss der Vorrichtung zur Druckversorgung an den Schmierölkreis einer Brennkraftmaschine veranschaulicht ist;
2 eine schematische Axialschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckversorgung;
3 eine vergrößerte Radialschnittdarstellung des Kolbens der Vorrichtung von 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Druckversorgung von Verbrauchern einer Brennkraftmaschine veranschaulicht. Die insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Vorrichtung umfasst eine hier beispielsweise gebaute, hohle Nockenwelle 2, welche eine Mehrzahl Nocken 3 aufweist und an den Lagerstellen 4 um eine zentrale Drehachse 5 drehbar gelagert ist. Gleichermaßen wäre jedoch auch denkbar, dass die Nockenwelle 2 im Schmiedeverfahren hergestellt ist.
Die Nockenwelle 2 formt einen inneren Hohlraum 6, in dem ein in Form eines hohlzylindrischen Kolbens 7 mit einer Stirnwand 16 ausgebildetes Verlagerungselement axial verlagerbar aufgenommen ist. Zu diesem Zweck ist eine zur Nockenwelle 2 konzentrische, axiale Gewindespindel 11 abschnittsweise im Hohlraum 6 aufgenommen. Die Gewindespindel 11 setzt sich aus einem Gewindeabschnitt 17, der ein Außengewinde 12 trägt, und einem teilweise aus dem Hohlraum 6 ragenden, gewindefreien Lagerabschnitt 18 zusammen. An einem im Hohlraum 6 der Nockenwelle 2 beispielsweise durch Einpressen befestigten Drehlager 13 (kombiniertes Axial- und Radial-Drehlager) ist die Gewindespindel 11 mit ihrem Lagerabschnitt 18 relativ zur Nockenwelle 2 um die gemeinsame Drehachse 5 drehbar gelagert. Dem Fachmann ist der Aufbau eines solchen Drehlagers geläufig, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. In axialer Richtung ist die Gewindespindel 11 durch einen Wellensicherungsring 14 gesichert.
Der Kolben 7 ist in Art einer Umlaufmutter mit der Gewindespindel 11 verbunden. Zu diesem Zweck ist an die Stirnwand 16 des Kolbens 7 eine zentrale Gewindehülse 9 mit einem Innengewinde 10 angeformt, das in Gewindeeingriff mit dem Außengewinde 12 der Gewindespindel 11 ist. Der Kolben 7 kann somit durch ein relatives Verdrehen von Kolben 7 und Gewindespindel 11 in axialer Richtung verlagert werden.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Schraubendruckfeder 15, die sich mit einem ersten, kolbenseitigen Federende 20 an der Stirnwand 16 des Kolbens 7 und mit einem zweiten, halterseitigen Federende 22 an einem hülsenförmigen Halter 21 abstützt. Der Halter 21 ist beispielsweise durch Einpressen drehfest mit der Nockenwelle 2 verbunden und stützt sich in axialer Richtung an einem ringförmigen Absatz 23 ab.
Hierzu ist in eine vom Drehlager 13 abgewandte Druckfläche 8 der Stirnwand 16 eine sich in etwa über einen Dreiviertelkreis erstreckende Ringnut 19 (siehe 3) eingearbeitet, in der das eine, erste Federende 20 der Schraubendruckfeder 15 in Umfangsrichtung formschlüssig aufgenommen ist. An ihrem anderen, zweiten Ende 22 ist die Schraubendruckfeder 15 in einer in entsprechender Weise in eine axiale Stirnfläche 24 des Halters 21 eingearbeitete Ringnut in Umfangsrichtung formschlüssig aufgenommen, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Durch die jeweils in Umfangs- bzw. Drehrichtung formschlüssige Verbindung zwischen Schraubendruckfeder 15 und Kolben 7 bzw. Halter 21 ist der Kolben 7 drehfest mit der Nockenwelle 2 verbunden.
Die dem Drehlager 13 abgewandte Druckfläche 8 des Kolbens 7 formt gemeinsam mit einer Hohlraumwand 25 des Hohlraums 6 einen Vorratsraum 26 für Druckmittel. Durch eine Ringdichtung 34 ist der Vorratsraum 26 zu einem Drehlager 13-seitig des Kolbens 7 angeordneten Kolbenhubraum 35 hin öldicht verschlossen. Der Vorratsraum 26 kommuniziert über in den Hohlraum 6 mündende Radialöffnungen 27 der Nockenwelle 2 mit einer Druckleitung 28, die mit einer Ölpumpe 30 des Schmierölkreises der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden ist. Ein in der Druckleitung 28 angeordnetes Rückschlagventil 29, das in Richtung zur Ölpumpe 30 sperrt, verhindert ein Rücklaufen von Drucköl bei verminderter bzw. fehlender Förderleistung der Ölpumpe 22. Stromaufwärts des Rückschlagventils 29 sind weitere Verbraucher an die Druckleitung 28 angeschlossen, wie Abstützelemente 33 und die Lagerstellen 4 der Nockenwelle 2, welche mit Drucköl versorgt werden müssen.
Der Vorratsraum 26 kommuniziert weiterhin mit einem Steuerventil (nicht gezeigt) eines hydraulischen Nockenwellenverstellers 32, der beispielsweise mittels einer Zentralschraube (nicht-gezeigt) stirnseitig an der Nockenwelle 2 befestigt ist. Wie üblich umfasst der hydraulische Nockenwellenversteller 32 ein über ein Antriebsrad mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil und ein nockenwellenfestes Abtriebsteil, sowie einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten hydraulischen Stellantrieb, welcher das Drehmoment vom An- auf das Abtriebsteil überträgt und eine Verstellung und Fixierung der Drehlage zwischen diesen ermöglicht. Der hydraulische Stellantrieb ist mit wenigstens einem gegeneinander wirkenden Druckkammerpaar versehen, das gezielt mit Drucköl beaufschlagbar ist, um durch Erzeugen eines Druckgefälles über die beiden Druckkammern eine Änderung der Drehlage zwischen An- und Abtriebsteil herbeizuführen. Hydraulische Nockenwellenversteller als solche sind dem Fachmann wohlbekannt und beispielsweise in den Druckschriften DE 20 2005 008 264 U1 , EP 1 596 040 A2 , DE 10 2005 013 141 A1 , DE 19 908 934 A1 und WO 2006/039966 der Anmelderin eingehend beschrieben, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Das bereits erwähnte Steuerventil ist beispielsweise in der Zentralschraube zur Befestigung des Nockenwellenverstellers 32 an der Nockenwelle 2 angeordnet. Es dient zur Steuerung von Ölströmen, wobei die Druckkammern des Nockenwellenverstellers 32 wahlfrei mit der Ölpumpe 30 oder einem Öltank 31 fluidleitend verbunden werden können. Derartige Steuerventile sind dem Fachmann als solche wohlbekannt und beispielsweise in dem deutschen Patent DE 19 727 180 C2 , dem deutschen Patent DE 19 616 973 C2 , der europäischen Patentanmeldung EP 1 596 041 A2 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 39 207 A1 der Anmelderin eingehend beschrieben, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Auf der dem Nockenwellenversteller 32 gegenüber liegenden Stirnseite der Nockenwelle 2 ist eine Wirbelstrombremse 36 zum Bremsen der Gewindespindel 11 angeordnet. Die Wirbelstrombremse 36 umfasst eine mit dem Lagerabschnitt 18 der Gewindespindel 11 beispielsweise durch Aufpressen drehfest verbundenes, erste Bremsscheibe 37, das mit einer radial entkoppelten zweiten Bremsscheibe 38, so in Wirkverbindung steht, dass eine Relativdrehung der beiden Bremsscheiben durch Bestromen einer der beiden Bremsscheiben und induktivem Erzeugen von Wirbelströmen in der jeweils anderen Bremsscheibe gehemmt wird. Dem Fachmann ist der grundsätzliche Aufbau einer solchen Wirbelstrombremse 36 geläufig, so dass es sich erübrigt hier näher darauf einzugehen.
Wird bei gelöster (nicht bestromter) Wirbelstrombremse 36 der Vorratsraum 26 über die Druckleitung 28 und die Radialöffnungen 27 mit Drucköl aus der Ölpumpe 30 beaufschlagt, wird der Kolben 7 unter Vergrößerung des Volumens des Vorratsraums 26 axial verlagert (in 2 nach links), wobei die Gewindespindel 11 relativ zur Nockenwelle 2 durch den beaufschlagten Kolben 7 verdreht wird. Dabei kann der Kolben 7 von einer in 2 gezeigten, ersten Endlage bis zu einer zweiten Endlage, in der er gegen einen im Bereich des Lagerabschnitts 18 an die Gewindespindel 11 angeformten Ringbund 39 zur Anlage gelangt, axial verlagert werden. Der maximale Kolbenhub ist in 2 durch den Doppelpfeil kenntlich gemacht. Die Vorrichtung 1 ist dabei so ausgebildet, dass eine Selbsthemmung der Gewindespindel 11 beim Verlagern des Kolbens 7 vermieden wird. Durch die Federkraft der in erster Endstellung komprimierten Schraubendruckfeder 15 wird die beim axialen Verlagern des Kolbens 7 auftretende Reibung bzw. Reibungskraft kompensiert. In der zweiten Endlage des Kolbens 7, das heißt, wenn der Vorratsraum 26 voll befüllt ist, dreht die Gewindespindel 11 synchron bzw. mit der gleichen Drehzahl wie die von der Kurbelwelle angetriebene Nockenwelle 2.
Wird die Wirbelstrombremse 36 bestromt, so wird die Drehzahl der Gewindespindel 11 gegenüber der Drehzahl der Nockenwelle 2 verringert, was zur Folge hat, dass der Kolben 7 unter Verringerung des Volumens des Vorratsraums 26 axial verlagert wird (in 2 nach rechts). Die Torsionssteifigkeit der Schraubendruckfeder 15 ist so ausgelegt, dass die dem übertragenen Bremsmoment ohne wesentliche Verformung standhält. Dabei wird die Schraubendruckfeder 15 immer stärker komprimiert, bis schließlich die Windungen aufeinander zu liegen kommen und einen Endanschlag für den Kolben 7 bilden. Durch den maximalen Kolbenhub ist das aus dem Vorratsraum 26 ausgepresste Druckölvolumen definiert. Wird anschließend die Wirbelstrombremse 36 wieder gelöst, kann der Kolben 7 durch Beaufschlagen des Vorratsraum 26 mit Drucköl aus der Ölpumpe 30 unter Vergrößerung des Volumens des Vorratsraums 26 axial verlagert werden. Die Schraubendruckfeder 15 kann beispielsweise aus Flachdraht gefertigt sein, um einen relativ großen maximalen Kolbenhub bei einem geringen axialen Bauraum zu realisieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht somit eine zuverlässige Druckversorgung von Verbrauchern einer Brennkraftmaschine, wobei durch den in die Nockenwelle 2 integrierten aktiven (schaltbaren) Druckspeicher Drucköl unabhängig von der Ölversorgung der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht. So können Verbraucher, wie der im Ausführungsbeispiel gezeigte hydraulische Nockenwellenversteller 32, auch dann mit Drucköl versorgt werden, wenn die motorseitige Ölversorgung hierzu nicht ausreicht, beispielsweise im Zustand des Heißleerlaufs, bei dem sehr heißes Drucköl in Verbindung mit einer geringen Fördermenge der Ölpumpe zu einem Absinken des Öldrucks führt. Da die Ölpumpe 30 andererseits nach dem Start der Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit braucht um den erforderlichen Öldruck aufzubauen, kann durch den geladenen aktiven Druckspeicher sofort nach dem Start der Brennkraftmaschine eine Verstellung des Nockenwellenverstellers in Basisposition (Spät-, Mitten-, Frühstellung) erfolgen, was besonders geeignet in Verbindung mit Start/Stopp-Systemen ist. Auf diese Weise kann das Zeitintervall bis zur Verstellung des Nockenwellenverstellers durch die Ölpumpe verkürzt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung:
Ein in die Nockenwelle integrierter Kolben, der gegen Verdrehung gesichert und axial verschiebbar ist, wird durch den Motoröldruck entlang der Federkraftwirkung verschoben. Die Verdrehsicherung des Kolbens ist mittels einer formschlüssigen Anbindung der Feder an den Kolben und der Feder an die Nockenwelle sichergestellt. Die Federkraft selbst dient zum Überwinden der systembedingten Reibung beim Ladevorgang des Druckspeichers. Zusätzlich wird der Kolben auf einer freidrehbar gelagerten und axial geführten Spindel geführt. Verschiebt der Motoröldruck den Kolben axial, verdreht sich aufgrund des Spindelgewindes, welches so ausgelegt ist, dass keine Selbsthemmung auftritt, die Spindel relativ zu Nockenwelle und Kolben. Ist der Druckspeicher befüllt, rotieren die Nockenwelle und die Spindel mit gleicher Drehzahl. Soll der Druckspeicher entladen werden, wird über das Motorsteuergerät eine elektrische Bremse aktiviert, welche die Spindeldrehzahl gegenüber der Nockenwellendrehzahl reduziert. Dadurch dreht sich der axial geführte Kolben über das Spindelgewinde nach vorne und drückt Motoröl in die zu versorgenden Komponenten (Nockenwellenversteller...). Über das Bremsmoment wird der Öldruck motordrehzahlunabhängig bestimmt. Außerdem lässt sich eine Drucküberhöhung, d. h. der erzeugte Druck im Druckspeicher ist größer als der vorliegende Motoröldruck, erzeugen. Das maximale Bremsmoment ist abhängig von der Torsionssteifigkeit der Feder (Kolbenverdrehsicherung). Der Entladevorgang ist beendet, sobald die Druckfeder auf Blocklänge geht. Dies ist möglich, da bei der Feder ein Flachdraht verwendet wird.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Nockenwelle
3: Nocke
4: Lagerstelle
5: Drehachse
6: Hohlraum
7: Kolben
8: Druckfläche
9: Gewindehülse
10: Innengewinde
11: Gewindespindel
12: Außengewinde
13: Drehlager
14: Wellensicherungsring
15: Schraubendruckfeder
16: Stirnwand
17: Gewindeabschnitt
18: Lagerabschnitt
19: Ringnut
20: erstes Federende
21: Halter
22: zweites Federende
23: Absatz
24: Stirnfläche
25: Hohlraumwand
26: Vorratsraum
27: Radialöffnungen
28: Druckleitung
29: Rückschlagventil
30: Ölpumpe
31: Öltank
32: Nockenwellenversteller
33: Abstützelement
34: Ringdichtung
35: Kolbenhubraum
36: Wirbelstrombremse
37: erste Bremsscheibe
38: zweite Bremsscheibe
39: Ringbund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1197641 A2 [0002]
DE 102007056684 A1 [0003]
DE 10228354 A1 [0004]
DE 202005008264 U1 [0030]
EP 1596040 A2 [0030]
DE 102005013141 A1 [0030]
DE 19908934 A1 [0030]
WO 2006/039966 [0030]
DE 19727180 C2 [0031]
DE 19616973 C2 [0031]
EP 1596041 A2 [0031]
DE 10239207 A1 [0031]

Claims

Schaltbare Vorrichtung (1) zur Druckversorgung mindestes eines Verbrauchers einer Brennkraftmaschine, umfassend: ein in einem Hohlraum (6) einer Nockenwelle (2) angeordnetes Verlagerungselement (7), das mit der Nockenwelle (2) drehfest verbunden ist, wobei das Verlagerungselement (7) eine Druckfläche (8) aufweist, die gemeinsam mit einer Hohlraumwand (25) einen Vorratsraum (26) zumindest teilweise begrenzt, wobei das Verlagerungselement (7) durch Druckbeaufschlagung des Vorratsraums (26) in die eine Richtung axial verlagerbar ist, eine zumindest abschnittsweise im Hohlraum (6) angeordnete Gewindespindel (11), die in Gewindeeingriff mit dem Verlagerungselement (7) ist, wobei die Gewindespindel (11) drehbar zur Nockenwelle (2) gelagert ist, eine mit der Gewindespindel (11) wirkverbundene Bremseinrichtung (36), die wahlfrei in einen eingeschalteten Zustand, in dem sie eine Drehbewegung der Gewindespindel (11) hemmt oder einen eine solche Drehbewegung der Gewindespindel (11) nicht hemmenden, ausgeschalteten Zustand schaltbar ist.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlagerungselement (7) durch ein Federelement (15) mit der Nockenwelle (2) drehfest verbunden ist.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (15) das Verlagerungselement (7) in der einen Richtung beaufschlagt.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) so ausgebildet ist, dass die Federkraft eine beim axialen Verlagern des Verlagerungselements (7) auftretende Reibungskraft zumindest ausgleicht.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) so ausgebildet ist, dass durch die Federkraft ein Ansaugen von Druckmittel in den Vorratsraum (26) bewirkt wird.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement in Form einer Druckfeder, beispielsweise Schraubendruckfeder (15), ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (15) als Endanschlag für die axiale Verlagerung des Verlagerungselements (7) in der anderen Richtung dient.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) mit dem Verlagerungselement (7) formschlüssig verbunden ist.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) mit der Nockenwelle (2) formschlüssig verbunden ist.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung in Form einer elektromagnetischen Wirbelstrombremse (36) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zur Druckversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (11) einen Endanschlag (39) für die axiale Verlagerung des Verlagerungselements (7) in der einen Richtung formt.
Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Vorrichtung (1) zur Druckversorgung eines Verbrauchers nach einem der Ansprüche 1 bis 11.