DE102010015716A1

DE102010015716A1 - Integriertes Innennockenwellenschieberventil

Info

Publication number: DE102010015716A1
Application number: DE201010015716
Authority: DE
Inventors: Roger Brighton Meyer; Jesse Waterford Myers
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2010-10-28

Abstract

Ein Schieberventil für eine konzentrische Nockenwellenphasenstelleranordnung für einen Verbrennungsmotor. Das Schieberventil besitzt eine hohle innere Nockenwelle, die sich durch eine Nockenwellenphasenstelleranordnung erstreckt und als Schieberventilgehäuse wirkt, einen hohlen Schieber, ein Rückschlagventil, ein Unterteilungselement und eine Feder. Das in die hohle innere Nockenwelle integrierte Schieberventil ermöglicht eine einheitliche Anordnung und einen kompakten Betrieb des Nockenphasensteuersystems durch selektives Ausrichten von Öldurchgängen in den und aus dem Nockenwellenphasensteller.

Description

Hierin eingeschlossene Beispielausführungsformen beziehen sich auf einen Nockenwellenversteller oder Nockenwellenphasensteller zum Einstellen und Festlegen der Phasenposition einer konzentrischen Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors.
Nockenwellen werden in Verbrennungsmotoren verwendet, um Gasaustauschventile zu betätigen. Die Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor weist mehrere Nocken auf, die mit Nockenstößeln (d. h. Tassenstößeln, Fingerhebeln oder Schwinghebeln) in Eingriff kommen. Wenn sich die Nockenwelle dreht, heben die Nocken die Nockenstößel an, die wiederum Gasaustauschventile (Einlass, Auslass) betätigen. Die Position und Form der Nocken geben die Öffnungsperiode und Öffnungsamplitude sowie den Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gasaustauschventile vor.
Es sind auch konzentrische Nockenwellenanordnungen bekannt, bei denen separate Einlass- und Auslassnockenwellen konzentrisch angeordnet sind, indem eine hohle äußere Nockenwelle vorgesehen ist, in der sich eine innere Nockenwelle befindet, wobei die Nockennasen der inneren Nockenwelle an der äußeren Nockenwelle drehbar sind und über Schlitze in der hohlen äußeren Nockenwelle mit der inneren Nockenwelle verbunden sind. Dies ermöglicht die Verwendung von separaten Nockenwellen für die Einlass- und Auslassventilbetätigung innerhalb im Allgemeinen desselben Raums, der für eine einzelne Nockenwelle erforderlich ist.
Nockenwellenphasensteller werden verwendet, um die Öffnungs- oder Schließperiode vorzuverstellen oder zu verzögern, wobei die Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwellendrehung phasengesteuert wird. Nockenwellenphasensteller weisen im Allgemeinen einen Nockenwellenantrieb auf, der eine Kette, ein Riemen oder ein Zahnrad sein kann, die bzw. der bzw. das in fester Drehung mit einer Kurbelwelle durch eine Kette, einen Riemen bzw. einen Zahnradantrieb verbunden ist, die bzw. der jeweils als Eingang in den Phasensteller wirkt. Der Phasensteller besitzt eine Ausgangsverbindung mit der inneren oder äußeren Nockenwelle in einer konzentrischen Nockenwellenanordnung, die nachstehend beschrieben werden soll. Ein Phasenstelleingang ist auch in Form eines hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antriebs vorgesehen, um die Ausgangsdrehung der Nockenwelle relativ zur Eingangsdrehung der Kurbelwelle phasenzusteuern oder einzustellen.
Nockenwellenphasensteller sind im Allgemeinen in zwei Formen bekannt, einem Phasensteller vom Kolbentyp mit einem axial verlagerbaren Kolben und einem Phasensteller vom Flügeltyp mit Flügeln, auf die in der Umfangsrichtung eingewirkt werden kann und die in dieser geschwenkt werden können. Bei beiden Typen ist der Nockenwellenphasensteller fest am Ende einer Nockenwelle montiert. Eine Beispielmontage kann durchgeführt werden, wie im US-Patent Nr. 6 363 896 mit dem Titel ”Camshaft Adjuster for Internal Combustion Engines”, von Wolfgang Seeier, ausgegeben am 2. April 2002, offenbart, unter Verwendung einer Klemmschraube, die das Element des Nockenwellenphasenstellers bildet, das eine Zentrierung relativ zur Nockenwelle bewirkt. Das US-Patent Nr. 6 363 896 wird durch den Hinweis in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen, als ob es hierin vollständig dargelegt wäre.
Nockenwellephasensteller, die gemäß dem Flügel-Zellen-Prinzip arbeiten, für die Verwendung an einzelnen Nockenwellen sind auf dem Fachgebiet bekannt. Das US-Patent Nr. 6 805 080 mit dem Titel ”Device for changing the control times of gas exchange valves of internal combustion engines, particularly rotarg piston adjustment device for rotation angle adjustment of a camshaft relative to a crankshaft” von Eduard Golovatai-Schmidt et al., ausgegeben am 19. Okt. 2004, zeigt im Allgemeinen eine Konstruktion eines Nockenwellenphasenstellers vom Flügel-Zellen-Typ für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor. Das US-Patent Nr. 6 805 080 wird durch den Hinweis in seiner Gesamtheit hier in aufgenommen, als ob es vollständig hierin dargelegt wäre. Diese Einzelnockenwellenphasensteller werden üblicherweise an Motoren mit doppelten obenliegenden Nockenwellen (DOHC-Motoren) verwendet, bei denen Einlass- und Auslassnockennasen an separaten Einlass- und Auslassnockenwellen angeordnet sind.
Es ist auch bekannt, Nockenwellenphasensteller in Verbindung mit konzentrischen Nockenwellenanordnungen zum Steuern der Phasenposition der inneren Nockenwelle, der äußeren Nockenwelle oder beider relativ zueinander zu verwenden. Die gleichzeitig anhängige vorläufige US-Anmeldung Nr. 61/104 051 mit dem Titel ”Camshaft Phaser for the Inner Camshaft of a Concentric Camshaft Assembly” von Jesse Myers, eingereicht am 10. Sept. 2008, zeigt im Allgemeinen die Konstruktion und das Betriebsverfahren eines Phasenstellers für konzentrische Nockenwellen für einen Verbrennungsmotor, wobei die innere Nockenwelle relativ zur äußeren Nockenwelle phasengesteuert wird. Die vorläufige US-Anmeldung Nr. 61/104 051 wird durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen, als ob sie hierin vollständig dargelegt wäre.
Um einen dieser Typen von Phasenstellern zu betreiben, kann es nützlich sein, selektiv ein Eingangsmedium zuzuführen. Ein Verfahren besteht darin, Hydraulikfluid zu Öffnungen zuzuführen, um eine Bewegung einzuleiten. Der Phasensteller vom Flügel-Zellen-Typ verwendet insbesondere eine Zufuhr von Hydraulikfluid, normalerweise Motoröl, zu gegenüberliegenden Kammern im Phasensteller, um die Flügel innerhalb des Phasenstellers auf dem Umfang zu verschieben und folglich selektiv die Nockensteuerung phasenzusteuern. Um dies zu bewerkstelligen, werden Schieberventile entweder außerhalb des Nockenwellenphasenstellers oder im Phasensteller montiert verwendet.
Schieberventile führen die Aufgabe der Zufuhr und Abführung von Hydraulikfluid von den erforderlichen Hohlräumen des Nockenwellenphasenstellers durch. Ein Beispielschieberventil, das auf dem Fachgebiet bekannt ist, kann ein Gehäuse, mehrere Rückschlagventile, um eine Ölabführung zu verhindern, einen perforierten hohlen Schieber, eine Feder und verschiedene Öffnungen, die Öl zum Ventil bringen und Öl abführen, wie erforderlich, aufweisen. Eine externe Kraft, die häufig durch ein elektromagnetisches Solenoid geliefert wird, das am Ende des Schieberventils montiert ist, bewegt den Schieber der Länge nach. Wenn der Schieber relativ zum Gehäuse verlagert wird, richten sich ringförmige Räume auf Löcher im Gehäuse aus, um einen Ölausgang oder -eingang zu ermöglichen. Auf dem Fachgebiet bekannte Schieberventile sind häufig separate einheitliche Anordnungen, die später am Nockenwellenphasenstellersystem montiert werden.
Die gleichzeitig anhängige vorläufige US-Anmeldung Nr. 61/121 314 mit dem Titel ”Control Valve for a Device for Variably Adjusting the Control Times of Gas-Exchange Valves of an Internal Combustion Engine” von Xuewei Chen et al., eingereicht am 12. Okt. 2008, zeigt einen Schieberventiltyp, bei dem eine Hydraulikkammertrennung durch ein separat hergestelltes Unterteilungselement bewirkt ist, das in einem Steuerventilgehäuse montiert ist, was die maschinelle Bearbeitung des Gehäuses vereinfacht. Die vorläufige US-Anmeldung Nr. 61/121 314 wird durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen, als ob sie vollständig hierin dargelegt wäre.
Zusammenfassung
Wie bei vielen Komponenten in dem modernen Verbrennungsmotor und Kraftfahrzeug kann es nützlich sein, das Gewicht und die Größe zu verringern, was die maschinelle Bearbeitung und die Anzahl von Komponenten minimiert und im Allgemeinen einheitliche Anordnungen schafft.
Ein Beispielaspekt der Erfindung besitzt eine ausgedehnte hohle innere Nockenwelle, die einen Teil einer konzentrischen Nockenwellenanordnung bildet, wobei die innere Nockenwelle das Gehäuse für ein Schieberventil bildet, das in die innere Nockenwelle integriert ist. In einer weiteren Beispielausführungsform der Erfindung erstreckt sich die innere hohle Nockenwelle zur Vorderseite des Nockenwellenphasenstellers, was zusätzlich ein Rückhaltemedium für das System in Form einer Gewindemutter schafft. In einer Beispielausführungsform der Erfindung weist die Anordnung eine ausgedehnte hohle innere Nockenwelle, eine Gewindemutter, ein Rückschlagventil, einen hohlen Schieber, ein Unterteilungselement und eine Feder, die in ein Federrückhaltefach innerhalb des Schiebers eingesetzt ist, auf.
Ein Verfahren zum Betreiben des Nockenwellenphasenstellers wird auch geschaffen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsformen und die Weise, um sie zu erreichen, werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von mindestens einer Beispielausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich und sind besser verständlich. Eine Kurzbeschreibung dieser Zeichnungen folgt nun.
1 ist eine Ansicht eines auf dem Fachgebiet bekannten Nockenwellenphasenstellers in auseinandergezogener Anordnung.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Nockenwellenphasenstellers und einer konzentrischen Nockenwellenanordnung gemäß einer Beispielausführungsform.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Schieberventils und einer konzentrischen Nockenwelle von 2 gemäß einer Beispielausführungsform.
Identisch bezeichnete Elemente, die in verschiedenen der Fig. erscheinen, beziehen sich auf dieselben Elemente, können jedoch in der Beschreibung nicht für alle Fig. angeführt sein. Die hierin dargelegte Veranschaulichung stellt mindestens eine Beispielausführungsform in mindestens einer Form dar und eine solche Veranschaulichung soll nicht als Begrenzung des Schutzbereichs der Ansprüche in irgendeiner Weise aufgefasst werden.
Ausführliche Beschreibung
Eine bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur der Bequemlichkeit halber und für Beschreibungszwecke verwendet und soll den Schutzbereich der Ansprüche nicht begrenzen. Die Begriffe Nockenwellen-”Phasensteller” und -”Versteller” werden austauschbar verwendet. Die Terminologie schließt die speziell angegebenen Worte, Ableitungen davon und Worte mit ähnlicher Bedeutung ein.
Um den möglichst wirksamen und kraftstoffsparsamen Betrieb für einen Verbrennungsmotor zu erhalten, kann es nützlich sein, die Nockennasenzeitsteuerung (Hubereigniszeitsteuerung) auf die Kurbelwellenzeitsteuerung zu ändern, während der Motor arbeitet. Nockenwellenphasensteller ersetzen Kettenräder oder Riemenscheiben an Nockenwellen. Die Nockennasen-Winkelposition oder -Phasenbeziehung wird durch den internen Flügelmechanismus des Nockenphasenstellers gesteuert. Diese Flügel werden auf dem Umfang um den Nockenphasensteller unter Verwendung von Öl, das zu einer Seite des Flügels zugeführt wird, bewegt, wobei die Nockenwellenposition vorverstellt oder verzögert wird. Befehle vom Motorsteuermodul (oder zentralen Motorcomputer) stellen die Position eines Schiebers im Ölsteuerventil ein, was wiederum die Ölströmung steuert. Der Erfinder hat erkannt, dass diese Funktion in einem kleinen Raum unter Verwendung von weniger Material und weniger Komponenten und durch Verringern der Masse des Systems mit verbesserter leichter Montage im Vergleich zu bekannten Systemen erreicht werden kann, indem ein Schieberventil in eine hohle Nockenwelle eingebaut wird, wobei die hohle Nockenwelle das Gehäuse des Ventils bildet, was existierende separate Ventilanordnungen ersetzt.
1 zeigt eine Ansicht eines Nockenwellenphasenstellers 1 in auseinandergezogener Anordnung, der gemäß einer Beispielausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Nockenwellenphasensteller 1 besitzt eine Kettenradabdeckung 2, Nockenwellenphasensteller-Montageschrauben 3, einen Verriegelungsstift 4, eine Verriegelungsstiftfeder 5, einen Verriegelungsstifteinsatz 6, einen Rotor 7, Dichtungslippen 8, eine Dichtungslippenblattfeder 9, ein Gehäuse 10, eine Vorderseitenabdeckung 11, ein Sensorrad 12 und Druckschrauben 13. In dieser Beispielausführungsform des Nockenwellenphasenstellers 1 wirkt die Kettenradabdeckung 2 sowohl als Eingangsantrieb von einer Kette (nicht dargestellt), die mit der Motorkurbelwelle (nicht dargestellt) verbunden ist, als auch als Rückseitenabdeckung für die Anordnung des Nockenwellenphasenstellers 1. Der Verriegelungsstifteinsatz 6, der mit der Kettenradabdeckung 2 in Eingriff steht, ist in die Rotorverriegelungsstiftbohrung 15 im Rotor 7 eingepresst und ist mit der Verriegelungsstiftfeder 5 und dem Verriegelungsstift 4 zusammengefügt, um durch die Verriegelungsstiftbohrung 15 im Rotor 7 und die Vorderabdeckungs-Verriegelungsstiftschnittstelle 16 in der Vorderabdeckung 11 eingesetzt zu werden. In einer anderen Beispielausführungsform (nicht dargestellt) kann diese Anordnung umgekehrt werden, so dass die Verriegelung in der Kettenradabdeckung 2 stattfindet. Der Verriegelungsstifteinsatz 6 hält nur eine gleitende oder lockere Schnittstelle mit der Verriegelungsstiftschnittstelle 14 an der Kettenradabdeckung 2 aufrecht, da während des Betriebs und der Drehung des Rotors 7 eine relative Bewegung zwischen der Kettenradabdeckung 2 und dem Verriegelungsstifteinsatz 6 besteht. In dieser Beispielausführungsform wird der Verriegelungsstift 4 durch den Rotor 7 eingesetzt, um die Position des Rotors 7 relativ zum Gehäuse 10 insbesondere während des Motorstarts, wenn der Nockenphasensteller 1 keine Öldruckzuführung aufweist, damit er arbeitet, zu fixieren.
Blattfedern 9 werden in Dichtungslippen 8 eingesetzt, die dann in entsprechende Dichtungslippennuten 17 in entsprechenden Flügeln 19 des Rotors 7 eingesetzt werden. Wenn der Rotor 7 im Gehäuse 10 montiert wird, berühren die Dichtungslippen 8 die innere Gehäuseoberflächenwand 18 des Gehäuses 10, was verhindert, dass sich Druckfluid wie z. B. Motoröl zwischen Druckkammern bewegt, die durch den Raum zwischen den Flügeln 19 und entsprechenden Gehäusevorsprüngen 20 gebildet sind. Die Kettenradabdeckung 2 und die Vor derseitenabdeckung 11 werden dann mit beiden Seiten des zusammengefügten Rotors 7 und Gehäuses 10 in Kontakt gebracht und Montageschrauben 3 werden durch Kettenradabdeckungslöcher 21 in der Kettenradabdeckung 2, Gehäuselöcher 22 im Gehäuse 10 und Seitenabdeckungslöcher 23 in der Vorderseitenabdeckung 11 fest montiert. Druckschrauben 13 werden nacheinander durch das Sensorrad 12 und in Druckschraubenbohrungen 54 im Rotor 7 eingesetzt, um die Position des Sensorrades 12 relativ zum Rotor 7 zumindest während des Transports des Nockenphasenstellers 1 zu fixieren. Außennockenmontageschrauben 29 (siehe 2) werden durch Sensorradlöcher 24 im Sensorrad 12, Außennockenmontagelöcher 25 der Seitenabdeckung in der Vorderseitenabdeckung 11, Außennockenmontagelöcher 26 des Rotors im Rotor 7 eingesetzt und setzen sich in Senkbohrungen 27 in der Kettenradabdeckung 2, wobei die Kettenradabdeckung 2 an der äußeren Nockenwelle 28 axial befestigt wird (siehe 2), wenn Außennockenmontageschrauben 29 fest in der äußeren Nockenwelle 28 montiert werden (siehe 2). In dieser Beispielausführungsform ermöglicht die Montage der Kettenradabdeckung 2 und der äußeren Nockenwelle 28 eine Dreheingabe, die von der Kurbelwelle (nicht dargestellt) über die Antriebskette (nicht dargestellt) geliefert wird, um die äußere Nockenwelle 28 direkt zu drehen und Gasaustauschventile (nicht dargestellt) in Kontakt mit Nockennasen (nicht dargestellt) an der äußeren Nockenwelle 28 zu betätigen. Ein weiteres beachtenswertes Merkmal in 1 sind Rotorölöffnungen 30, durch die Druckfluid wie z. B. Motoröl eine Druckkammer des Nockenwellenphasenstellers 1 mit Druck beaufschlagt, was eine Drehung des Rotors 7 und der zugehörigen inneren Nockenwelle 31 bewirkt, was nachstehend erörtert werden soll.
2 zeigt einen Querschnitt einer konzentrischen Nockenwellenanordnung 53, die gemäß einer Beispielausführungsform konstruiert ist. Die innere Nockenwelle 31 weist einen hohlen Abschnitt 55 auf, der sich in dieser Beispielausführungsform von der Vorderseite der inneren Nockenwelle zu einer Tiefe erstreckt, die erforderlich ist, um alle Ventilkomponenten und Funktionen, die nachstehend beschrieben werden, aufzunehmen. Ferner besitzt in dieser Beispielausführungsform der hohle Abschnitt 55 eine Verringerung im Durchmes ser, die eine Stufe 57 bildet, an der Ventilkomponenten sitzen können. Die Komponenten eines Ölsteuerventils werden direkt im hohlen Abschnitt 55 der inneren Nockenwelle 31 montiert. Anfänglich werden eine Filter- und Rahmenanordnung 32 in den hohlen Abschnitt der inneren Nockenwelle 31 eingesetzt, gefolgt von einem Rückschlagventil-Schließkörper 33, in dieser Beispielausführungsform einer Metallkugel, obwohl andere geeignete Komponenten stattdessen verwendet werden können. Ein Federelement 34 wird dann eingesetzt, gefolgt von einem Unterteilungselement 35. Das Unterteilungselement 35 unterteilt den hohlen Abschnitt 55 der inneren Nockenwelle 31 in einen vorderen Hohlraum 56 und einen hinteren Hohlraum 37. Das Federelement 34 drängt gegen das Unterteilungselement 35 und den Rückschlagventil-Schließkörper 33, was den Rückschlagventil-Schließkörper 33 gegen den Rückschlagventilsitz 36 in der Filter- und Rahmenanordnung 32 drängt, was eine Fluidrückströmung in den hinteren Hohlraum 37 verhindert, wenn der Fluiddruck, der aus der Richtung des hinteren Hohlraums 37 kommt, gegen den Rückschlagventil-Schließkörper 33 relativ zum Druck von der zweiten Öffnung 47 verringert ist. Das Unterteilungselement 35 kann an die Stufe 57 an der inneren Nockenwelle 31 gepresst werden oder durch andere Mittel räumlich fixiert werden. Die Feder 38 wird dann in den vorderen Hohlraum 56 der inneren Nockenwelle 31 eingesetzt und in dieser Beispielausführungsform an das Unterteilungselement 35 gesetzt. Der Schieber 39 wird dann in die hohle innere Nockenwelle 31 eingesetzt, wobei er die Feder 38 an einer hinteren Kontaktoberfläche 40 berührt, die in dieser Beispielausführungsform als vertieftes Fach im Schieber 39 gezeigt ist. Ein Schieberanschlag 41 kann beispielsweise in eine Passnut (nicht dargestellt) in der inneren Nockenwelle 31 gepresst oder eingesetzt werden, um den Schieber 39 in der Nockenwelle 31 festzuhalten. In einer anderen Beispielausführungsform kann der Schieberanschlag 41 eingeschraubt werden oder ein anderes Befestigungsmittel kann verwendet werden, um den Schieber 39 in der inneren Nockenwelle 31 festzuhalten. Der Schieberanschlag 41 hält den Schieber 39 und die vorher eingesetzten Zusammenfügungskomponenten (vorstehend beschrieben) innerhalb der hohlen inneren Nockenwelle 31 fest. In dieser Beispielausführungsform wird eine separate Hülse 44 auf die innere Nockenwelle 31 gepresst, um die maschinelle Bearbeitung der inneren Nockenwelle 31 zu vereinfachen, während ein Zugang zu den verschiedenen Stufen und Bohrungen, die von der inneren Nockenwelle 31 integral im Ölsteuerventilbetrieb verwendet werden, berücksichtigt und/oder geschaffen wird. Andere Verfahren oder eine andere maschinelle Bearbeitung können verwendet werden, um Material in diesem Bereich festzuhalten.
In einer Beispielausführungsform wird die Kettenradabdeckung 2 an der äußeren Nockenwelle 28 unter Verwendung eines Befestigungsverfahrens wie z. B. jenes unter Verwendung von Außennockenmontagebolzen 29 montiert. Das Sensorrad 12 wird (beispielsweise wie vorstehend beschrieben) unter Verwendung von Druckschrauben 13 befestigt und in einer festen Position in Bezug auf den Rotor 7 des Nockenwellenphasenstellers 1 gehalten. Der Nockenwellenphasensteller 1 (mit beispielsweise den Komponenten von 1) wird dann über der inneren Nockenwelle 31 eingesetzt (siehe 2). Eine Beilagscheibe 42 wird auch über der inneren Nockenwelle 31 montiert, bis sie das Sensorrad 12 berührt, und eine Mutter 43 wird eingesenkt, um das Sensorrad 12 und den Rotor 7 axial an der inneren Nockenwelle 31 zu befestigen. Obwohl in dieser Ausführungsform eine Mutter verwendet wird, können andere Befestigungsmittel verwendet werden, um sicherzustellen, dass sich der Rotor 7, die innere Nockenwelle 31 und das Sensorrad 12 gemeinsam drehen. Ein externer Sensor (nicht dargestellt) kann verwendet werden, um die Winkelposition des Sensorrades 12 zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt zu bestimmen und somit auch die Position des Rotors 7 und der inneren Nockenwelle 31 zu bestimmen. Obwohl das in dieser Ausführungsform gezeigte Sensorrad 12 ein axiales Sensorrad ist, können andere Formen von Winkelpositions-Erfassungskomponenten verwendet werden, beispielsweise ein radiales Sensorrad.
Die innere Nockenwelle 31 enthält Bohrungen in verschiedenen Positionen, um einer Fluidströmung durch die hohle innere Nockenwelle 31 und in die vorstehend beschriebenen Ölsteuerventilkomponenten Rechnung zu tragen. Eine erste Öffnung 45 ist als radiale Bohrung in der inneren Nockenwelle 31 gezeigt, die auf den Fluiddurchgang 46 in der äußeren Nockenwelle 28 axial ausgerichtet ist. Eine zweite Öffnung 47 ist eine radiale Bohrung, die im Wesentli chen axial auf zumindest einen Teil der Filter- und Rahmenanordnung 32 ausgerichtet ist. Eine Zufuhrverbindungsöffnung 60 (3) ist als radiale Bohrung in der inneren Nockenwelle 31 gezeigt, die die Zufuhrverbindung zum Schieber 39 bildet. Eine erste Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 59 (2) ist eine radiale Bohrung in der inneren Nockenwelle 31, die einen Öleingang und Ölausgang in oder aus Druckkammern B (nicht dargestellt) des Nockenwellenphasenstellers 1 auf einer Seite der Flügel 19 ermöglicht, und eine zweite Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 58 ermöglicht einen Öleingang und Ölausgang in oder aus Druckkammern A (nicht dargestellt) des Nockenwellenphasenstellers 1 auf der anderen Seite der Flügel 19. Der Schieber 39 bildet einen hinteren Ring 48 und einen vorderen Ring 49 am Außendurchmesser des Schiebers 39 und ein Ölaustrittsdurchgang 50 ist durch einen Innendurchmesser des Schiebers 39 gebildet, um zu ermöglichen, dass Öl von der ersten Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 59 und der zweiten Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 60 die konzentrische Nockenwellenanordnung 32 an der Ölaustrittsöffnung 61 verlässt.
3 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Teils der Anordnung 53 von 2, der die innere Nockenwelle 31 und Ölsteuerventilkomponenten, die in 2 gezeigt sind, die Filter- und Rahmenanordnung 32, den Rückschlagventil-Schließkörper 33, das Unterteilungselement 35, den Rückschlagventilsitz 36, den hinteren Hohlraum 37, die Feder 38, den Schieber 39, die Kontaktoberfläche 40, den Schieberanschlag 41, die Beilagscheibe 42, die Mutter 43, die Hülse 44, die erste Öffnung 45, den Fluiddurchgang 46 in der äußeren Nockenwelle 28, die zweite Öffnung 47, den hinteren Ring 48, den vorderen Ring 49, den Ölaustrittsdurchgang 50, den Rotor 7, die Kettenradabdeckung 2, das Sensorrad 12 und die Außennockenmontageschraube 29, die in die Senkbohrung 27 versenkt ist, zeigt. Es sind auch erste und zweite Öleingangsöffnungen/Ölausgangsöffnungen 58 und 59, die Zufuhrverbindungsöffnung 60 und die Ölaustrittsöffnung 61 sowie eine Rotorölaussparung 51 und ein Öldurchgang 52 zwischen den Nockenwellen gezeigt.
Die Weise, in der Hydraulikfluid für eine Nockenwellenphasensteueroperation gemäß einer Beispielausführungsform zugeführt wird, wird nun mit Bezug auf 1–3 beschrieben. Öl mit einem typischen Systemdruck wird durch den Fluiddurchgang 46 in der äußeren Nockenwelle 28 zugeführt, wobei es in den ersten Hohlraum 37 durch die erste Öffnung 45 in der inneren Nockenwelle 31 eintritt. Öl tritt dann in die Filter- und Rahmenanordnung 32 ein, wobei es gegen den Rückschlagventil-Schließkörper 33 schiebt und diesen Körper 33 gegen das Federelement 34 verlagert, bis es eine Federkraft vom Federelement 34 überwindet, die gegen den Systemöldruck wirkt. Irgendein Partikelstoff oder eine Verunreinigung wird durch einen ringförmigen Filter 32A an der Filter- und Rahmenanordnung 32 im Wesentlichen daran gehindert, die weiteren Komponenten des vorstehend beschriebenen Ölsteuerventils in der Nockenwelle 31 zu erreichen. Öl vom hinteren Hohlraum 37 strömt dann durch die und aus der zweiten Öffnung 47 in der inneren Nockenwelle 31 und um die Hülse 44, wobei es in den Öldurchgang 52 zwischen den Nockenwellen strömt, bevor es in die Rotorölaussparung 51 und dann in die Zufuhrverbindungsöffnung 60 eintritt. Öl tritt durch die Zufuhrverbindungsöffnung 60 in den hinteren Ring 48 ein. Der Schieber 39 kann durch eine externe Kraft, wie beispielsweise eine Betätigung durch ein elektromagnetisches Solenoid (nicht dargestellt), die durch das Motorsteuermodul (ECM, nicht dargestellt) oder einen anderen Betätigungsmechanismus gesteuert wird, der Länge nach verlagert werden. Die Druckkammern A und B (nicht dargestellt) sind in dem Raum zwischen einer Seite des Flügels (der Flügel) 19 und dem Gehäusevorsprung (den Gehäusevorsprüngen) 20 ausgebildet. Wenn Drucköl in eine der Kammern A oder B eintritt und die gegenüberliegende Kammer verlässt (d. h. tritt in A ein und verlässt B oder tritt in B ein und verlässt A), wird ein Druck über die Oberfläche des Flügels (der Flügel) 19 ausgeübt, was den Rotor 7 relativ zum Gehäuse 10 dreht, was die zugehörige innere Nockenwelle 31 phasensteuert.
Wenn der Schieber 39 vorwärts geschoben wird, wie in 2 und 3 gezeigt (d. h. nach links in diesen Fig.), kann Öl vom hinteren Hohlraum 37 in die erste Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 59 eintreten, um die Nockenwelle durch den Eingang in die Druckkammern B (nicht dargestellt) des Nockenwellenpha senstellers 1 abzuschalten, und die Druckkammern A (nicht dargestellt) durch die zweite Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 58 verlassen, wobei es durch den Ölaustrittsdurchgang 50 und durch die Ölaustrittsöffnung 61 zurück zum Motorölsystem (nicht dargestellt) strömt.
Wenn der Schieber 39 alternativ mittels einer externen Kraft F nach hinten, vom Schieberanschlag 41 weg, geschoben wird, richtet sich der vordere Ring 49 auf die erste Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 59 aus und Öl von der Druckkammer B wird durch die erste Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 59 in den vorderen Ring 49, dann durch einen Spalt, der zwischen dem Schieber 39 und dem Schieberanschlag 41 gebildet wird, wenn der Schieber 39 nach hinten geschoben wird, und durch die Ölaustrittsöffnung 61 zurück in das Motorölsystem (nicht dargestellt) strömen lassen. Wenn der Schieber 39 nach hinten geschoben wird, richtet sich der hintere Ring 48 auf die zweite Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 58 aus, was ermöglicht, dass Öl in die Druckkammer A strömt, wobei somit der Nockenwellenphasensteller 1 erregt wird. Wenn die externe Kraft F entfernt wird, übt die Feder 38 eine Kraft auf den Schieber 39 aus, was den Schieber 39 in einer solchen Weise verlagert, dass sich die erste Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung 59 in der abgeschalteten Position auf die Zufuhrverbindungsöffnung 60 ausrichtet, wie vorher beschrieben.
Ein Ergebnis des obigen Verfahrens besteht darin, die Nockennasenzeitsteuerung (Hubereigniszeitsteuerung) aktiv auf die Kurbelwellenzeitsteuerung zu ändern, während der Motor arbeitet, wobei somit der Wirkungsgrad und die Leistung eines Verbrennungsmotors verbessert werden.
In der vorangehenden Beschreibung sind Beispielausführungsformen beschrieben. Die Patentbeschreibung und die Zeichnungen sollen folglich vielmehr in einer erläuternden als in einer einschränkenden Hinsicht betrachtet werden. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom breiteren Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Selbstverständlich sind außerdem die in den Anhängen dargestellten Fig., die die Funktionalität und die Vorteile der Beispielausführungsformen hervorheben, nur für Beispielzwecke dargestellt. Der Aufbau oder die Konstruktion von hierin beschriebenen Beispielausführungsformen ist ausreichend flexibel und konfigurierbar, so dass er bzw. sie in anderen Weisen als der in den begleitenden Fig. gezeigten verwendet (und gesteuert) werden kann.
Obwohl Beispielausführungsformen hierin beschrieben wurden, wären viele zusätzliche Modifikationen und Variationen für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich. Selbstverständlich kann daher diese Erfindung anders als speziell beschrieben ausgeführt werden. Folglich sollten die vorliegenden Beispielausführungsformen in jeglicher Hinsicht als erläuternd und nicht einschränkend betrachtet werden.

1: Nockenwellenphasensteller
2: Kettenradabdeckung
3: Montageschrauben
4: Verriegelungsstift
5: Verriegelungsstiftfeder
6: Verriegelungsstifteinsatz
7: Rotor
8: Dichtungslippen
9: Blattfedern
10: Gehäuse
11: Vorderseitenabdeckung
12: Sensorrad
13: Druckschrauben
14: Kettenradabdeckungs-Verriegelungsstiftschnittstelle
15: Verriegelungsstiftbohrung
16: Vorderabdeckungs-Verriegelungsstiftschnittstelle
17: Dichtungslippennut
18: Innere Gehäuseoberflächenwand
19: Flügel
20: Gehäusevorsprünge
21: Kettenradabdeckungsloch
22: Gehäuseloch
23: Seitenabdeckungsloch
24: Sensorradloch
25: Außennockenmontageloch der Seitenabdeckung
26: Außennockenmontageloch des Rotors
27: Senkbohrung
28: Äußere Nockenwelle
29: Außennockenmontageschraube
30: Rotorölöffnungen
31: Innere Nockenwelle
32: Filter- und Rahmenanordnung
33: Rückschlagventil-Schließkörper
34: Federelement
35: Unterteilungselement
36: Rückschlagventilsitz
37: Hinterer Hohlraum
38: Feder
39: Schieber
40: Kontaktoberfläche
41: Schieberanschlag
42: Beilagscheibe
43: Mutter
44: Hülse
45: Erste Öffnung
46: Fluiddurchgang
47: Zweite Öffnung
48: Hinterer Ring
49: Vorderer Ring
50: Ölaustrittsdurchgang
51: Rotorölaussparung
52: Öldurchgang zwischen Nockenwellen
53: Konzentrische Nockenwellenanordnung
54: Druckschraubenbohrungen
55: Hohler Abschnitt der inneren Nockenwelle
56: Vorderer Hohlraum
57: Stufe des hohlen Abschnitts
58: Zweite Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung
59: Erste Öleingangsöffnung/Ölausgangsöffnung
60: Zuführungsverbindungsöffnung
61: Ölaustrittsöffnung
F: Externe Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6363896 [0005, 0005]
- US 6805080 [0006, 0006]

Claims

Schieberventil für eine konzentrische Nockenwellenanordnung, die aufweist: eine innere Nockenwelle, die als Ölsteuerventilgehäuse wirkt, wobei die innere Nockenwelle ein hohles Inneres und mindestens einen Verbindungsweg in Fluidverbindung zwischen einer Außenseite der Nockenwelle und dem hohlen Inneren aufweist; einen axial verlagerbaren, perforierten, hohlen Schieber, der innerhalb der inneren Nockenwelle beweglich ist; ein Unterteilungselement, das in der inneren Nockenwelle räumlich fixiert ist; mindestens eine Feder, die zwischen dem Schieber und dem Unterteilungselement angeordnet ist; und mindestens ein Rückschlagventil, um durch das Ventil über den mindestens einen Weg einen selektiven Eingang eines Hydraulikfluids zu ermöglichen oder einen Ausgang von Hydraulikfluid zu verhindern.
Schieberventil nach Anspruch 1, wobei sich die innere Nockenwelle entlang einer Länge der Nockenwellenanordnung erstreckt.
Schieberventil nach Anspruch 1, wobei die innere Nockenwelle mehrere Zugangsöffnungen entlang ihrer Länge aufweist, die Perforationen bilden, von denen mindestens eine in den mindestens einen Verbindungsweg mündet.
Schieberventil nach Anspruch 1, das ferner eine Hülse aufweist, die fest zwischen der inneren Nockenwelle und der Nockenwellenanordnung angeordnet ist.
Schieberventil nach Anspruch 1, wobei der hohle Schieber mehrere ringförmige Leisten aufweist, die zwischen sich ringförmige Räume bilden.
Schieberventil nach Anspruch 1, wobei das Unterteilungselement gegen einen Innendurchmesser der inneren Nockenwelle presst.
Schieberventil nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil einen Rahmen aufweist, der als Ventilsitz für einen Schließkörper wirkt.
Schieberventil nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil einen ringförmigen Filter aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Nockenwellenphasenstellers einer konzentrischen Nockenwellenanordnung, wobei das Verfahren aufweist: steuerbares Verlagern eines Schiebers der Anordnung, um selektiv einen oder mehrere Öldurchgänge durch die Anordnung zu schaffen, in Reaktion darauf, dass eine Kraft auf den Schieber ausgeübt wird, wobei die Anordnung auch eine innere Nockenwelle, die den Schieber in einer inneren Kammer der inneren Nockenwelle aufnimmt, ein Unterteilungselement, eine Feder zwischen dem Schieber und dem Unterteilungselement und ein Rückschlagventil, das in der Kammer angeordnet ist, aufweist; und Ausüben eines Drucks gegen Flügel, die sich von einem mit der inneren Nockenwelle verbundenen Rotor radial nach außen erstrecken, um zumindest einen des Rotors und der inneren Nockenwelle zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verlagern das Verlagern des Schiebers in Bezug auf die innere Nockenwelle aufweist, um selektiv mindestens einen ringförmigen Raum im Schieber auf mindestens eine Öffnung in der inneren Nockenwelle auszurichten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die auf den Schieber ausgeübte Kraft durch einen Aktuator eines elektromagnetischen Solenoids bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das selektive Schaffen von einem oder mehreren Öldurchgängen ermöglicht, dass Öl durch diese ausgebreitet wird.