DE102010022896B4 - Camshaft adjusting device for an internal combustion engine that can be actuated by pressure medium - Google Patents
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- F01L2001/34426—Oil control valves
Abstract
Druckmittelbetätigbare Nockenwellenverstelleinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei entgegengesetzt wirkenden Arbeitskammern (4a, 4b), einer Druckmittelpumpe (110), einem Druckmittelreservoir (100) und einem Mehrwegeventil (7) umfassend ein Gehäuse (12) mit mehreren den Arbeitskammern (4a, 4b), der Druckmittelpumpe (110) und dem Druckmittelreservoir (100) zugeordneten Öffnungen (18, 19, 20, 21, 22), durch die eine Zu- und/oder Abströmung eines Druckmittels ermöglicht ist, einem Ventilkörper (11), der in Abhängigkeit von der Stellung mit an dem Gehäuse (12) anliegenden Steuerkanten (23, 24, 25, 26) den Durchfluss des Druckmittels durch die Öffnungen (18, 19, 20, 21, 22) in dem Gehäuse (12) sperrt oder ermöglicht, und einer dem Ventilkörper (11) zugeordneten eine Strömung (5, 27) des Druckmittels von einer Arbeitskammer (4a, 4b) in die jeweils andere Arbeitskammer (4a, 4b) und umgekehrt ermöglichenden Rückschlagventileinrichtung (9), wobei der Ventilkörper (11) wenigstens zwei Druckmittelleitungen (13, 15) aufweist, welche strömungstechnisch jeweils mit einer der Arbeitskammern (4a, 4b) verbindbar sind, und die Rückschlagventileinrichtung (9) durch die Druckmittelleitungen (13, 15) verschließende Federbleche (9a, 9b) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (11) eine Bohrung (16) aufweist, in die die Druckmittelleitungen (13, 15) münden, und die Federbleche (9a, 9b) jeweils auf einem in die Bohrung (16) hineinragenden Zapfen (30, 31) angeordnet sind, und jeweils die in die Bohrung (16) mündende Öffnung (32, 33) der Druckmittelleitungen (13, 15) verschließen.Pressure medium-actuated camshaft adjusting device (1) for an internal combustion engine with at least two oppositely acting working chambers (4a, 4b), a pressure medium pump (110), a pressure medium reservoir (100) and a multi-way valve (7) comprising a housing (12) with several of the working chambers (4a, 4b), the pressure medium pump (110) and the pressure medium reservoir (100) associated openings (18, 19, 20, 21, 22) through which an inflow and / or outflow of a pressure medium is enabled, a valve body (11), which in Depending on the position with the control edges (23, 24, 25, 26) resting on the housing (12), blocks or enables the flow of the pressure medium through the openings (18, 19, 20, 21, 22) in the housing (12), and one of the valve body (11) associated with a flow (5, 27) of the pressure medium from one working chamber (4a, 4b) in the respective other working chamber (4a, 4b) and vice versa enabling check valve device (9), the valve body (11) wen has at least two pressure medium lines (13, 15) which can be fluidically connected to one of the working chambers (4a, 4b), and the check valve device (9) is formed by spring plates (9a, 9b) closing the pressure medium lines (13, 15), thereby characterized in that the valve body (11) has a bore (16) into which the pressure medium lines (13, 15) open, and the spring steel sheets (9a, 9b) each on a pin (30, 31) protruding into the bore (16) are arranged, and in each case close the opening (32, 33) of the pressure medium lines (13, 15) opening into the bore (16).
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Nockenwellenverstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a pressure-medium-actuated camshaft adjusting device for an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
Grundsätzlich gibt es verschiedene Systeme zur Verstellung des Winkels einer Nockenwelle von einer Brennkraftmaschine. Ein bewährtes System basiert auf dem Flügelzellenprinzip, bei dem ein Rotor mit radial sich erstreckenden Flügeln in einem Stator angeordnet ist und mit den Flügeln vorhandene Kammern in dem Stator in jeweils zwei gegenüberliegende Arbeitskammern unterteilt. Die Arbeitskammern sind über ein Hydrauliksystem mit einem Druckmittel beaufschlagbar, wobei bei einer Druckbeaufschlagung einer Arbeitskammer das Druckmittel aus der gegenüberliegenden Arbeitskammer verdrängt wird. In Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern wird der Rotor dann gegenüber dem Stator in eine Drehrichtung verstellt. Da der Rotor mit der Nockenwelle und der Stator mit der Kurbelwelle verbunden ist, ändert sich dabei auch der Drehwinkel der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Zur Verstellung des Drehwinkels der Nockenwelle können entweder die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente genutzt werden, wobei das Druckmittel aus einer Arbeitskammer durch die auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomente in die jeweils andere Arbeitskammer verdrängt wird, dieser Vorgang wird auch als CTA-Camshaft Torque Actuated bezeichnet, oder die Arbeitskammern können durch eine externe Druckmittelzufuhr mit einem Druck beaufschlagt und das Druckmittel aus der gegenüberliegenden Arbeitskammer in ein Druckmittelreservoir abgeführt werden, dieser Vorgang wird auch als OPA-Oil Pressure Actuated bezeichnet. Der Vorteil des CTA ist darin zu sehen, dass zur Verstellung der Nockenwelle nur ein sehr geringer von extern zugeführter Druckmittelstrom benötigt wird, während das OPA einen verhältnismäßig großen über eine Druckmittelpumpe extern zugeführten Druckmittelstrom erfordert. Der wesentlich geringere von extern zugeführte Druckmittelstrom bei der Verstellung nach dem CTA-Prinzip wird ausschließlich zum Ausgleich der Leckageverluste des Verstellers benötigt, da zur Volumenvergrößerung und Verkleinerung der Arbeitskammern das Druckmittel aus einer Arbeitskammer in die jeweils andere Arbeitskammer verdrängt wird. Außerdem können mittels einer Verstellung nach dem CTA-Prinzip bei großen auf die Nockenwelle wirkenden Wechselmomenten wesentlich höhere Verstellgeschwindigkeiten erzielt werden, als dies mit einer Verstellung nach dem OPA-Prinzip möglich ist. Ein geringer Druckmittelstrom ist im Allgemeinen erstrebenswert, da das Hydrauliksystem damit insgesamt kleiner ausgeführt werden kann.There are basically different systems for adjusting the angle of a camshaft of an internal combustion engine. A proven system is based on the vane principle, in which a rotor with radially extending vanes is arranged in a stator and with the vanes existing chambers in the stator are divided into two opposite working chambers. A pressure medium can be applied to the working chambers via a hydraulic system, the pressure medium being displaced from the opposite working chamber when one working chamber is pressurized. Depending on the pressurization of the working chambers, the rotor is then adjusted in one direction of rotation relative to the stator. Since the rotor is connected to the camshaft and the stator is connected to the crankshaft, the angle of rotation of the camshaft with respect to the crankshaft also changes. To adjust the angle of rotation of the camshaft, either the alternating torques acting on the camshaft can be used, whereby the pressure medium is displaced from one working chamber into the other working chamber by the alternating torques acting on the camshaft, this process is also referred to as CTA-Camshaft Torque Actuated, or the working chambers can be pressurized by an external pressure medium supply and the pressure medium can be discharged from the opposite working chamber into a pressure medium reservoir; this process is also referred to as OPA-Oil Pressure Actuated. The advantage of the CTA can be seen in the fact that only a very small externally supplied pressure medium flow is required to adjust the camshaft, while the OPA requires a relatively large pressure medium flow supplied externally via a pressure medium pump. The significantly lower externally supplied pressure medium flow when adjusting according to the CTA principle is only required to compensate for the leakage losses of the adjuster, since the pressure medium is displaced from one working chamber into the other working chamber in order to increase and decrease the volume of the working chambers. In addition, by means of an adjustment according to the CTA principle, with large alternating torques acting on the camshaft, significantly higher adjustment speeds can be achieved than is possible with an adjustment according to the OPA principle. A low pressure medium flow is generally desirable, since the hydraulic system can thus be made smaller overall.
Aus der
Die
Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße druckmittelbetätigbare Nockenwellenverstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche möglichst einfach aufgebaut und zu montieren sein soll.The object of the invention is therefore to create a generic camshaft adjusting device for an internal combustion engine which can be actuated by pressure medium and which should be constructed and assembled as simply as possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine druckmittelbetätigbare Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.The object is achieved by a pressure-medium-actuated camshaft adjusting device with the features according to claim 1. Further preferred embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the description and the associated figures.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass der Ventilkörper wenigstens zwei Druckmittelleitungen aufweist, welche strömungstechnisch jeweils mit einer der Arbeitskammern verbindbar sind, und die Rückschlagventileinrichtung durch die Druckmittelleitungen verschließende Federbleche gebildet ist. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass die Rückschlagventileinrichtung selbst wesentlich einfacher aufgebaut ist, da durch die Federbleche sowohl die Funktion des bisher vorgesehenen Ventilkörpers, nämlich die Druckmittelleitungen zu verschließen, als auch die Funktion der Aufbringung der Federkraft verwirklicht ist, so dass insgesamt weniger Teile erforderlich sind. Ferner sind die Federbleche selbst kostengünstig zu fertigen und einfach zu montieren. Außerdem stellen die Federbleche jeweils für sich ein Rückschlagventil für eine Durchströmungsrichtung dar, welche in ihrer Funktion unabhängig voneinander sind.According to the invention, to achieve the object, it is proposed that the valve body has at least two pressure medium lines which can be fluidically connected to one of the working chambers, and the check valve device is formed by spring steel sheets closing the pressure medium lines. The advantage of the proposed solution is to be seen in the fact that the non-return valve device itself is of a much simpler construction, since both the function of the previously provided valve body, namely to close the pressure medium lines, and the function of applying the spring force is realized by the spring steel sheets, so that fewer parts are required overall. Furthermore, the spring steel sheets themselves are inexpensive to manufacture and easy to assemble. In addition, the spring steel sheets each represent a check valve for a flow direction, which are independent of one another in terms of their function.
Der Ventilkörper weist eine Bohrung auf, in die die Druckmittelleitungen münden, wobei die Federbleche jeweils auf einem in die Bohrung hineinragenden Zapfen angeordnet sind und jeweils die in die Bohrung mündende Öffnung der Druckmittelleitungen verschließen. Die Zapfen dienen dazu, die von dem jeweiligen Federblech auf den Rand der Öffnung der Druckmittelleitung ausgeübte Federkraft abzustützen. Die Federbleche werden dadurch praktisch zwischen den Zapfen und der Öffnung eingespannt, wodurch sie sich einerseits selbst fixieren und andererseits die zum Verschließen der Druckmittelleitungen erforderliche Druckkraft aufbringen. Die vorgeschlagene Anordnung der Federbleche auf den Zapfen ist dabei insofern von Vorteil, da die Zapfen die Reaktionskräfte richtungsunabhängig aufnehmen können, so dass die Federbleche die Öffnung oder die Öffnungen der Druckmittelleitungen über den gesamten inneren Umfang der Bohrung verschließen können.The valve body has a bore into which the pressure medium lines open, the spring steel sheets being arranged in each case on a pin protruding into the hole and each closing the opening of the pressure medium lines opening into the bore. The pins serve to support the spring force exerted by the respective spring plate on the edge of the opening of the pressure medium line. The spring steel sheets are thereby practically clamped between the pin and the opening, whereby on the one hand they fix themselves and on the other hand they apply the compressive force required to close the pressure medium lines. The proposed arrangement of the spring steel sheets on the peg is advantageous in that the pegs can absorb the reaction forces in any direction, so that the spring steel sheets can close the opening or openings of the pressure medium lines over the entire inner circumference of the bore.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zapfen jeweils einen verdickten Kopf aufweisen, welche die Federbleche in Abzugsrichtung sichern. Durch den verdickten Kopf werden die Federbleche im montierten Zustand lagegesichert, so dass sie auch unter dem Einfluss von Vibrationen oder sonstigen mechanischen Einflüssen nicht verrutschen können und die Öffnung/Öffnungen sicher verschließen.It is also proposed that the pins each have a thickened head, which secure the spring steel sheets in the withdrawal direction. Due to the thickened head, the spring steel sheets are secured in position in the assembled state, so that they cannot slip even under the influence of vibrations or other mechanical influences and the opening / openings are securely closed.
Alternativ oder zusätzlich können die Federbleche auf den Zapfen dadurch gesichert werden, indem sie auf die Zapfen aufgepresst sind.Alternatively or additionally, the spring steel sheets can be secured on the pegs by being pressed onto the pegs.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Zapfen jeweils an einem verschiebefest in der Bohrung angeordneten Grundkörper angeordnet sind. Durch die Anordnung an dem verschiebefesten Grundkörper können die Zapfen mit den Federblechen in dem Ventilkörper ebenfalls als verschiebefest angesehen werden und befinden sich dadurch in einer festen Lagezuordnung zu den Öffnungen der Druckmittelleitungen, so dass sie diese unabhängig von der Stellung des Ventilkörpers bei fehlender Druckbeaufschlagung verschließen.It is further proposed that the pins are each arranged on a base body which is arranged in the bore so as to be non-displaceable. Due to the arrangement on the non-displaceable base body, the pins with the spring steel sheets in the valve body can also be regarded as non-displaceable and are therefore in a fixed position assignment to the openings of the pressure medium lines, so that they close them regardless of the position of the valve body in the absence of pressure.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Grundkörper die Bohrung in dem Ventilkörper druckmitteldicht verschließen. Dadurch wird in dem Ventilkörper ein Druckraum geschaffen, in den verschiedene Druckmittelleitungen münden und durch den eine Strömung des Druckmittels zwischen den Arbeitskammern und eine Zuströmung des Druckmittels aus einem Druckmittelreservoir ermöglicht ist. Der Druckraum wirkt als Verteilkammer, durch den eine Druckmittelströmung in verschiedene Richtungen zwischen den Druckmittelleitungen ermöglicht ist. Außerdem ermöglicht der Druckraum eine Zusammenführung eines von einer Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir zugeführten Druckmittelstromes (Verstellung nach dem OPA-Prinzip) mit einem aus der sich verkleinernden Arbeitskammer in die sich vergrößernde Arbeitskammer zurückgeführten Druckmittelstrom (Verstellung nach dem CTA-Prinzip).Another preferred embodiment of the invention consists in that the base bodies close the bore in the valve body in a pressure-medium-tight manner. As a result, a pressure chamber is created in the valve body, into which various pressure medium lines open and through which the pressure medium can flow between the working chambers and the pressure medium can flow in from a pressure medium reservoir. The pressure chamber acts as a distribution chamber, through which a pressure medium flow is made possible in different directions between the pressure medium lines. In addition, the pressure chamber enables a pressure medium flow supplied by a pressure medium pump from a pressure medium reservoir (adjustment according to the OPA principle) to be combined with a pressure medium flow returned from the decreasing working chamber to the expanding working chamber (adjustment according to the CTA principle).
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Federbleche spiralförmig sind. Durch die Spiralform der Federbleche können die Federbleche bei einer entsprechenden Bemessung der Steigung der letzten radial äußeren Windung mehrere über den Umfang verteilte Öffnungen oder auch eine umlaufende Nut verschließen und sich gleichzeitig auf einem radial inneren Absatz, wie z.B. den Zapfen, abstützen.It is also proposed that the spring steel sheets are spiral-shaped. Due to the spiral shape of the spring steel sheets, the spring steel sheets can close several openings distributed over the circumference or a circumferential groove and at the same time be supported on a radially inner shoulder, such as the pin, with a corresponding dimensioning of the gradient of the last radially outer turn.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:
-
1 : Mehrwegeventil mit verschiedenen Schaltstellungen; -
2 : Mehrwegeventil in Schaltstellung S1; -
3 : Mehrwegeventil in Schaltstellung S2; -
4 : Mehrwegeventil in Schaltstellung S3; -
5 : Mehrwegeventil in Schaltstellung S4; -
6 : Mehrwegeventil in Schaltstellung S5; -
7 : Volumenstrom des in die Arbeitskammern zugeführten Druckmittelstroms über dem Verschiebeweg des Ventilkörpers.
-
1 : Multi-way valve with different switching positions; -
2 : Multi-way valve in switch position S1; -
3 : Multi-way valve in switch position S2; -
4th : Multi-way valve in switch position S3; -
5 : Multi-way valve in switching position S4; -
6th : Multi-way valve in switch position S5; -
7th : Volume flow of the pressure medium flow fed into the working chambers over the displacement path of the valve body.
In der
Der Stator stützt sich über nach innen gerichtete Absätze auf einem inneren Durchmesser des Flügelzellenrotors ab und unterteilt dadurch den Ringraum zwischen dem Stator und dem Flügelzellenrotor in mehrere voneinander getrennte Hohlräume, die wiederum durch die Flügel des Flügelzellenrotors in jeweils zwei Arbeitskammern getrennt werden. Jeweils ein Flügel des Flügelzellenrotors entspricht dem in
Das Mehrwegeventil
In der
Der Ventilköper
Von den Grundkörpern
Bei einer Aktivierung der Druckmittelpumpe 110 zur Verstellung des Winkels der Nockenwelle wird das Druckmittel in der Schaltstellung
In
In der
In der
In der
Die Rückschlagventileinrichtung
In der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- NockenwellenverstelleinrichtungCamshaft adjustment device
- 22
- KolbenPistons
- 33
- Gehäusecasing
- 4a4a
- ArbeitskammerWork chamber
- 4b4b
- ArbeitskammerWork chamber
- 55
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 66th
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 77th
- MehrwegeventilMulti-way valve
- 88th
- AktuatorActuator
- 99
- RückschlagventileinrichtungCheck valve device
- 9a9a
- FederblechSpring plate
- 9b9b
- FederblechSpring plate
- 1010
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 1111
- VentilkörperValve body
- 1212th
- Gehäusecasing
- 1313th
- DruckmittelleitungPressure medium line
- 1414th
- DruckmittelleitungPressure medium line
- 1515th
- DruckmittelleitungPressure medium line
- 1616
- Bohrungdrilling
- 1717th
- SicherungsringCirclip
- 1818th
- Öffnungopening
- 1919th
- Öffnungopening
- 2020th
- Öffnungopening
- 2121
- Öffnungopening
- 2222nd
- Öffnungopening
- 2323
- SteuerkanteControl edge
- 2424
- SteuerkanteControl edge
- 2525th
- SteuerkanteControl edge
- 2626th
- SteuerkanteControl edge
- 2727
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 2828
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 2929
- DruckfederCompression spring
- 3030th
- ZapfenCones
- 3131
- ZapfenCones
- 3232
- Öffnungopening
- 3333
- Öffnungopening
- 3434
- GrundkörperBase body
- 3535
- GrundkörperBase body
- 3636
- Kopfhead
- 3737
- Kopf head
- AA.
- DruckmittelleitungPressure medium line
- BB.
- DruckmittelleitungPressure medium line
- CC.
- DruckmittelleitungPressure medium line
- TT
- DruckmittelleitungPressure medium line
- T1T1
- DruckmittelleitungPressure medium line
- T2T2
- DruckmittelleitungPressure medium line
- S1-S5S1-S5
- SchaltstellungenSwitch positions
Claims (6)
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US20090133652A1 (en) | 2007-11-28 | 2009-05-28 | Denso Corporation | Valve timing control apparatus |
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2010
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