DE102012218802B4

DE102012218802B4 - Steuerventil für ein Nockenwellenverstellersystem

Info

Publication number: DE102012218802B4
Application number: DE102012218802.9A
Authority: DE
Inventors: David Köhler; Jens Hoppe; Ali BAYRAKDAR
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: WO2014059975A1; DE102012218802A1; US9422838B2; CN104718353A; CN104718353B; US20150267571A1

Abstract

Zentralventil für ein Nockenwellenverstellersystem für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einer Ventilhülse (1), die in einen Hohlraum einer Nockenwelle (8) ragt, wobei in der Ventilhülse (1) ein verschiebbarer Steuerkolben (3) angeordnet ist, der an einer Seite mittels einer Feder (4) belastet ist, an die sich eine Druckmittelleitung anschließt, wobei der Hohlraum der Nockenwelle (8) mittels zumindest einer Zufuhrleitung (16) in der Nockenwelle (8) und mittels eines Lagers mit einem Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine in Verbindung steht und dass die Druckmittelleitung als Druckmittelzuflussleitung ausgebildet ist und die Druckmittelzuflussleitung mittels einer Druckleitung (12) in der Nockenwelle (8) und mittels des Lagers mit dem Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, wobei die zumindest eine Zufuhrleitung (16) und die zumindest eine Druckleitung (12) nebeneinander innerhalb des Lagerbereichs in der Nockenwelle (8) angeordnet sind, wobei die Ventilhülse (1) innerhalb der Nockenwelle (8) zumindest bis zur Zufuhrleitung (16) reicht und wobei die Druckmittelzuflussleitung eine Sackbohrung (10) und radiale Bohrungen aufweist, die getrennt von der Zufuhrleitung (16) mit der Druckleitung (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung mittels eines O-Ringes (18) erfolgt, der die Ventilhülse (1) gegenüber der Innenwand der hohlen Nockenwelle (8) dichtend verschließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Steuerventil für eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere Zentralventil eines Nockenwellenverstellersystems für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einer Ventilhülse, die in einen Hohlraum einer Nockenwelle ragt, wobei in der Ventilhülse ein verschiebbarer Steuerkolben angeordnet ist, der an einer Seite mittels einer Feder belastet ist, an die sich eine Druckmittelleitung anschließt.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Steuerventil mit einer Ventilhülse ist aus der DE 10 2007 058 491 A1 bekannt. Das Steuerventil ist Bestandteil einer Vorrichtung zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen an Hubkolbenbrennkraftmaschinen. Es ist in einer am Ende hohl ausgebildeten Nockenwelle eingeschraubt und steuert in Verbindung mit dem Steuerkolben den Druckmittelzufluss, die Steuerleitungen, die zu einer Nockenwellenverstellereinheit führen, und den Druckmittelabfluss, der mit einer Druckmittelleitung in Verbindung steht. Bei diesem Steuerventil erfolgt der Druckmittelzufluss im Bereich des äußeren Endes der Ventilhülse durch ein feststehendes Gehäuseteil der Brennkraftmaschine, so dass der Einbau und die Ausgestaltung des Verstellersystems baulich stark beschränkt sind.
Des Weiteren besteht das Problem, dass aus dem Steuerventil bzw. dem Nockenwellenversteller beim Stillstand der Hubkolbenbrennkraftmaschine ungewollt Druckmittel zurückströmen kann und ein Leerlaufen der Leitungen und der Verstellkammern ein ungewolltes Verstellen der Steuerzeiten verursacht.
Die DE 10 2009 052 841 A1 zeigt ein Steuerventil eines Nockenwellenverstellers mit einem Steuerkolben, der in einer Ventilhülse geführt ist. Ferner wird eine Anbindung an die Druckmittelzufuhr über einen Druckmitteldrehübertrager offenbart. Eine Verzweigung der Druckmittelversorgung erfolgt innerhalb der Ventilhülse, sodass zwei Teilräume der Ventilhülse mit Druckmittel versorgt werden können.
Die DE 10 2008 036 182 A1 offenbart ein weiteres Steuerventil für einen Nockenwellenversteller. Das als Druckmittelverteiler gestaltete Zentralventil umfasst einen Steuerkolben und eine Ventilhülse. Im Inneren der Ventilhülse ist ein erster, in axialer Richtung verlaufender Druckmittelkanal vorgesehen, der einerseits über Radialöffnungen und über einen ersten Druckmittelkanal mit Öffnungen und andererseits mit einem Hohlraum einer hohl ausgebildeten Nockenwelle kommuniziert.
Es ist weiterhin allgemein bekannt, eine hohle Nockenwelle durch ein an einem Druckmittelzufuhrkanal angeschlossenes Lager zu versorgen, wobei von der Lagerfläche aus zumindest eine radiale Zufuhrleitung vorgesehen ist.
Dabei ist es für die Dauerhaltbarkeit der Nockenwellenlagerung wichtig, dass in kürzester Zeit nach dem Motorstart Öldruck an den Lagern anliegt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil und insbesondere eine Ventilhülse so zu verbessern, dass einerseits die Nockenwellenlagerung schnell genug mit Druck-/ Schmiermittel versorgt wird und andererseits das Steuerventil und damit der Nockenwellenversteller mit einfachen Mitteln ebenfalls mit Druckmittel versorgt werden. Dabei soll auch das Ölvolumen des Nockenwellenverstellersystems und des Steuerventils von der Ölversorgung der Nockenwelle getrennt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
Der Hohlraum der Nockenwelle steht mittels zumindest einer Zufuhrleitung in der Nockenwelle und mittels eines Lagers mit einem Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine in Verbindung, wobei die Druckmittelleitung als Druckmittelzuflussleitung ausgebildet ist und diese mittels einer Druckleitung in der Nockenwelle und mittels des Lagers mit dem Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass auch das Steuerventil und der Nockenwellenversteller über das Lager und den Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Druckmittel versorgt werden, unabhängig von der Druckmittelversorgung der Nockenwelle. Es handelt sich dabei um eine wesentliche Vereinfachung, da die Druckmittelversorgung über einen einzigen Druckmittelzufuhrkanal und ein Lager erfolgt, wobei vom Lager zu der Druckmittelzuflussleitung eine Druckleitung und zur Nockenwelle eine Zufuhrleitung vorgesehen sind. Es sei aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch getrennte Druckmittelzuführungen zur Lagerstelle vorgesehen werden können. Bei dem Lager handelt es sich vorzugsweise um das dem Nockenwellenversteller benachbarte Endlager der Nockenwelle.
Die zumindest eine Zufuhrleitung und zumindest eine Druckleitung sind nebeneinander innerhalb des Lagers radial in der Nockenwelle angeordnet. Dadurch erfolgt gleichzeitig die Versorgung der Nockenwelle und des Nockenwellenverstellers über den Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine und ein Lager.
Üblicherweise sind nicht nur eine Zufuhrleitung und eine Druckleitung an Nuten an der Lagerstelle der Nockenwelle angebracht, sondern mehrere, so dass kontinuierlich Druckmittel zu der Nockenwelle und dem Nockenwellenversteller gelangen kann.
Die Ventilhülse reicht innerhalb der Nockenwelle zumindest bis zur Zufuhrleitung, wobei die Ventilhülse die Zufuhrleitungen von den Druckleitungen trennt. Dies erfolgt mittels eines O-Ringes, der die Ventilhülse gegenüber der Innenwand der hohlen Nockenwelle dichtend verschließt.
Der O-Ring ist dabei zu leichteren Montage in einer Nut der Ventilhülse angeordnet. Durch die Entkoppelung der Druckmittelzufuhr zu dem Steuerventil und dem Nockenwellenversteller und der Nockenwelle wird sichergestellt, dass der Nockenwellenversteller und das Steuerventil nicht leerlaufen und dass weiterhin in kürzester Zeit nach dem Start der Hubkolbenbrennkraftmaschine Druckmittel an den Lagern der Nockenwelle anliegt.
Die Druckmittelversorgung der Nockenwelle und deren Lager erfolgt in vorteilhafter Weise über zumindest eine Radial- und eine Axialbohrung in der Ventilhülse, die die Zufuhrleitung oder Zufuhrleitungen mit dem Hohlraum der Nockenwelle verbinden. Die Druckmittelversorgung des Steuerventils und des Nockenwellenverstellers weist eine Sackbohrung (10) an der Druckmittelzuflussleitung und radiale Bohrungen auf.
Figurenliste
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:

1: einen Schnitt durch ein Steuerventil mit Ventilhülse, einen Nockenwellenversteller und eine Nockenwelle und
2: einen Schnitt durch das Steuerventil mit Ventilhülse.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Ventilhülse bezeichnet, in der eine Steuerhülse 2 eingefügt ist, in der ihrerseits ein Steuerkolben 3 angeordnet und axial verschiebbar gelagert ist. Der Steuerkolben 3 steht mit einer Feder 4 in Wirkverbindung, die sich an einem Federlager 5 abstützt. Das Federlager 5 ist an der Steuerhülse 2 abgestützt.
Der Steuerkolben 3 hat einen Kopf 6, mit dem, nicht dargestellt, ein Aktuator korrespondiert, der den Steuerkolben 3 gegen die Kraft der Feder 4 verschieben kann und damit Querschnitte des Druckmittelzuflusses, der Steuerleitungen und dem Druckmittelabfluss beherrscht. Die Ventilhülse 1 weist einen Verlängerungshals 7 auf, an dessen innerem Ende ein Gewinde eingearbeitet ist, mit dem die Ventilhülse 1 in eine Nockenwelle 8 eingeschraubt werden kann. Die Nockenwelle 8 ist hohl ausgeführt. Die Ventilhülse 1 trägt weiter einen nicht näher beschriebenen Nockenwellenversteller 9, der hydraulisch mit der Ventilhülse 1 in Wirkverbindung steht. Die Ventilhülse 1 weist weiterhin in ihrem Inneren eine Sackbohrung 10 auf, die mit dem Innenraum der Ventilhülse verbunden ist. An die Sackbohrung 10 sind radiale Bohrungen angeschlossen, die zu einem Ringraum 11 führen, an dem zwei Druckleitungen 12 in der Nockenwelle 8 angeschlossen sind, die zu einer Nut 13 in der Nockenwelle 8 führen. Weiterhin weist die Ventilhülse 1 eine Axialbohrung 14 auf, an die sich eine Radialbohrung 15 anschließt, die ebenfalls zu einem Ringraum führt, an den sich Zufuhrleitungen 16 in der Nockenwelle 8 anschließen, die bis zu einer Umfangsnut 17 in der Nockenwelle 8 reichen. Zwischen der Radialbohrung 15 und den Bohrungen an der Sackbohrung 10 ist an der Ventilhülse ein O-Ring 18 eingebaut, der mit der Innenwand der Nockenwelle dichtend abschließt. Der O-Ring 18 ist seinerseits in einer Führungsnut 19 eingesetzt, um eine sichere Führung des O-Ringes 18 bei der Montage sicherzustellen.
Durch diese Ausgestaltung der Ventilhülse 1 und der Nockenwelle 8 wird sichergestellt, dass ein Druckmittelzu- und -abfluss aus dem Druckmittelzufuhrkanal der Brennkraftmaschine über das Lager und die Druckleitungen 12 und Zufuhrleitungen 16 entkoppelt wird.
Bezugszeichenliste

1: Ventilhülse
2: Steuerhülse
3: Steuerkolben
4: Feder
5: Federlager
6: Kopf
7: Verlängerungshals
8: Nockenwelle
9: Nockenwellenversteller
10: Sackbohrung
11: Ringraum
12: Druckleitungen
13: Nut
14: Axialbohrung
15: Radialbohrung
16: Zufuhrleitungen
17: Umfangsnut
18: O-Ring
19: Führungsnut

Claims

Zentralventil für ein Nockenwellenverstellersystem für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit einer Ventilhülse (1), die in einen Hohlraum einer Nockenwelle (8) ragt, wobei in der Ventilhülse (1) ein verschiebbarer Steuerkolben (3) angeordnet ist, der an einer Seite mittels einer Feder (4) belastet ist, an die sich eine Druckmittelleitung anschließt, wobei der Hohlraum der Nockenwelle (8) mittels zumindest einer Zufuhrleitung (16) in der Nockenwelle (8) und mittels eines Lagers mit einem Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine in Verbindung steht und dass die Druckmittelleitung als Druckmittelzuflussleitung ausgebildet ist und die Druckmittelzuflussleitung mittels einer Druckleitung (12) in der Nockenwelle (8) und mittels des Lagers mit dem Druckmittelzufuhrkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist, wobei die zumindest eine Zufuhrleitung (16) und die zumindest eine Druckleitung (12) nebeneinander innerhalb des Lagerbereichs in der Nockenwelle (8) angeordnet sind, wobei die Ventilhülse (1) innerhalb der Nockenwelle (8) zumindest bis zur Zufuhrleitung (16) reicht und wobei die Druckmittelzuflussleitung eine Sackbohrung (10) und radiale Bohrungen aufweist, die getrennt von der Zufuhrleitung (16) mit der Druckleitung (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung mittels eines O-Ringes (18) erfolgt, der die Ventilhülse (1) gegenüber der Innenwand der hohlen Nockenwelle (8) dichtend verschließt.
Zentralventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ventilhülse (1) zumindest eine Radialbohrung (15) und eine Axialbohrung (14) vorgesehen sind, die die Zufuhrleitungen (16) mit dem Hohlraum der Nockenwelle (8) verbinden.