DE102014220579A1 - Phaser - Google Patents
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- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
- F16D3/10—Couplings with means for varying the angular relationship of two coaxial shafts during motion
Abstract
Vorgeschlagen ist ein hydraulisches Nockenwellenverstellsystem (1) mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller (2), einem Steuerventil (3) und zumindest zwei Regelventilen (4, 5), wobei der Nockenwellenversteller (2) ein Abtriebselement (7) und ein Antriebselement (6) aufweist, wobei das Antriebselement (6) und das Abtriebselement (7) hydraulische Druckkammern (A, B) definieren, die eine Winkelverstellung zwischen den beiden Elementen (6, 7) bewirken, wobei die Regelventile (4, 5) im Leitungssystem (8) angeordnet sind, wobei das eine Regelventil (4, 5) von der einen Druckkammer (A, B) betätigbar ist und das andere Regelventil (4, 5) von der anderen Druckkammer (A, B) betätigbar ist, um einen hydraulischen Kurzschluss zwischen den beiden Druckkammern (A, B) ausbilden zu können, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Abschaltventile (15, 16) im Leitungssystem angeordnet sind, welche die hydraulische Verbindung im jeweiligen Zufuhr-/Abfuhrstrang zwischen einer Druckkammer (A, B) und dem Steuerventil (3) trennen können.Proposed is a hydraulic camshaft adjusting system (1) with a hydraulic camshaft adjuster (2), a control valve (3) and at least two control valves (4, 5), the camshaft adjuster (2) having an output element (7) and a drive element (6), wherein the drive element (6) and the output element (7) hydraulic pressure chambers (A, B) define, which cause an angular displacement between the two elements (6, 7), wherein the control valves (4, 5) in the conduit system (8) are arranged wherein one control valve (4, 5) is operable by one pressure chamber (A, B) and the other control valve (4, 5) is operable by the other pressure chamber (A, B) to provide a hydraulic short circuit between the two pressure chambers (A, B) can be formed, characterized in that two shut-off valves (15, 16) are arranged in the line system, the hydraulic connection in the respective supply / Abfuhrstrang between a pressure chamber (A, B) and the Control valve (3) can separate.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.The invention relates to a camshaft adjuster.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.Camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves in order to make the phase relation between a crankshaft and a camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position, variable. Adjusting the timing to the current load and speed reduces fuel consumption and emissions. For this purpose, camshaft adjuster are integrated into a drive train, via which a torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft. This drive train may be formed for example as a belt, chain or gear drive.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.In a hydraulic camshaft adjuster, the output element and the drive element form one or more pairs of mutually acting pressure chambers, which can be acted upon by hydraulic fluid. The drive element and the output element are arranged coaxially. By filling and emptying individual pressure chambers, a relative movement between the drive element and the output element is generated. The rotationally acting on between the drive element and the output element spring urges the drive element relative to the output element in an advantageous direction. This advantage direction can be the same or opposite to the direction of rotation.
Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert. One type of hydraulic phaser is the vane phaser. The vane cell adjuster comprises a stator, a rotor and a drive wheel with an external toothing. The rotor is designed as a driven element usually rotatably connected to the camshaft. The drive element includes the stator and the drive wheel. The stator and the drive wheel are rotatably connected to each other or alternatively formed integrally with each other. The rotor is coaxial with the stator and located inside the stator. The rotor and the stator are characterized by their, radially extending wings, oppositely acting oil chambers, which are acted upon by oil pressure and allow relative rotation between the stator and the rotor. The wings are either formed integrally with the rotor or the stator or arranged as "inserted wings" in designated grooves of the rotor or the stator. Furthermore, the vane cell adjusters have various sealing lids. The stator and the sealing lids are secured together via several screw connections.
Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt. Another type of hydraulic phaser is the axial piston phaser. Here, a displacement element is axially displaced via oil pressure, which generates a helical gear teeth relative rotation between a drive element and an output element.
Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.Another design of a camshaft adjuster is the electromechanical camshaft adjuster having a three-shaft gear (for example, a planetary gear). One of the shafts forms the drive element and a second shaft forms the output element. About the third wave, the system by means of an adjusting device, such as an electric motor or a brake, rotational energy supplied or removed from the system. A spring may additionally be arranged, which supports or returns the relative rotation between the drive element and output element.
Solche Nockenwellenversteller werden in Ventiltrieben von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, wie sie bspw. aus der
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine besonders zuverlässige Betriebsweise und eine hohe Verstellgeschwindigkeit aufweist.The object of the invention is to provide a camshaft adjuster, which has a particularly reliable mode of operation and a high adjustment speed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.
Hierdurch wird erreicht, dass im Fall eines in einer der Druckkammern durch ein Nockenwellenwechselmoment erzeugten Unterdrucks ein Regelventil in seiner Position verschoben wird und einen Kurzschluss zwischen den beiden Druckkammern zulässt, damit das Öl aus der Kammer mit dem Überdruck in die Kammer mit dem Unterdruck abfließen kann. Vorteilhafterweise kann so das Öl aus der Kammer mit dem durch ein Nockenwellenwechselmoment erzeugten Überdruck in die Kammer mit dem Unterdruck geleitet werden, welche zugleich mit der Druckmittelpumpe verbunden ist, um vergrößert zu werden, damit eine Verstellung erfolgen kann. Die aus dem Stand der Technik bekannte OPA-Verstellung wird somit unterstützt und in ihrer Leistungsfähigkeit, insbesondere Verstellgeschwindigkeit, verbessert. Zudem ist vorteilhafterweise gemäß den erfindungsgemäßen Abschaltventilen vermieden, dass das Druckmittel aus der zu verkleinernden Druckkammer zum Tank abfließen kann und so für die Verstellung nicht genutzt werden kann.This ensures that in the case of a negative pressure generated in one of the pressure chambers by a camshaft alternating torque, a control valve is moved in its position and allows a short circuit between the two pressure chambers, so that the oil from the chamber with the positive pressure in the chamber with the negative pressure can drain away. Advantageously, so the oil from the chamber can be passed with the generated by a camshaft alternating torque pressure in the chamber with the negative pressure, which is also connected to the pressure medium pump to be increased, so that an adjustment can be made. The known from the prior art OPA adjustment is thus supported and improved in their performance, in particular adjustment speed. In addition, it is advantageously avoided according to the shut-off valves according to the invention that the pressure medium can flow out of the pressure chamber to be reduced to the tank and can not be used for the adjustment.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eines der Regelventile und/oder eines der Abschaltventile mittels eines in einer der Druckkammern vorhandenen Unterdrucks entgegen seiner Feder in seiner Position verschiebbar.In one embodiment of the invention, at least one of the control valves and / or one of the shut-off valves by means of a vacuum present in one of the pressure chambers against its spring in position displaceable.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ruhepositionen der Regelventile die zu vergrößernde Druckkammer mit der Druckmittelquelle verbunden und die dementsprechend zu verkleinernde Druckkammer mit dem Tank verbunden und in den Ruhepositionen der Abschaltventile eine fluidleitende Verbindung durch die Abschaltventile hindurch ausgebildet.In a further embodiment of the invention is in the rest positions of the control valves to be enlarged pressure chamber connected to the pressure medium source and the correspondingly reduced pressure chamber connected to the tank and formed in the rest positions of the shut-off valves a fluid-conducting connection through the shut-off valves.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Regelventilen im Leitungssystem des Nockenwellenverstellers wird eine höhere Verstellgeschwindigkeit und eine geringerer Öldurchsatz erreicht.The inventive arrangement of control valves in the line system of the camshaft adjuster a higher adjustment speed and a lower oil flow rate is achieved.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.Embodiments of the invention are illustrated in the figures.
Es zeigen:Show it:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Der OPA-Betriebsmodus ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Der hydraulische Nockenwellenversteller
Gemäß der Erfindung ist in dieser Ausführungsform das Leitungssystem
Die Regelventile
In der Ruheposition des Regelventils
Im Fall gemäß
Der Fall gemäß
Im Fall gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nockenwellenverstellsystem Cam Phaser System
- 22
- Nockenwellenversteller Phaser
- 33
- Steuerventil control valve
- 44
- Regelventil control valve
- 55
- Regelventil control valve
- 66
- Antriebselement driving element
- 77
- Abtriebselement output element
- 88th
- Leitungssystem line system
- 99
- Feder feather
- 1010
- Verstellrichtungadjustment
- 1111
- Steuerkolbenspool
- 1212
- Elektromagnetelectromagnet
- 1313
- Federfeather
- 1414
- Rückschlagventilcheck valve
- 1515
- Abschaltventilshut-off valve
- 1616
- Abschaltventilshut-off valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10239748 A1 [0007] DE 10239748 A1 [0007]
- US 2008/0173267 A1 [0007] US 2008/0173267 A1 [0007]
- US 7182052 B2 [0007] US 7182052 B2 [0007]
- DE 102008000083 A1 [0007] DE 102008000083 A1 [0007]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |