DE102016214502B4

DE102016214502B4 - Nockenwellenverstellvorrichtung

Info

Publication number: DE102016214502B4
Application number: DE102016214502.9A
Authority: DE
Inventors: Ali BAYRAKDAR
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2036-08-06
Also published as: US10480359B2; CN108350767A; DE102016214502A1; CN108350767B; WO2017071699A1; US20180245487A1; WO2017071698A1; WO2017071700A1; CN108350768B; DE102016214501B4; CN108350768A; DE102016214503B4; US20180283231A1; US10415437B2; DE102016214501A1; DE102016214503A1

Abstract

Nockenwellenverstellvorrichtung (1) mit einem Nockenwellenversteller (2, 3) und einer Nockenwelle (4) dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) ein Nockenwellenende (5) aufweist, dass sowohl für die Aufnahme eines ersten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellers (2) als auch für die Aufnahme eines zweiten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellers (3) ausgebildet ist, wobei das Nockenwellenende (5) zwei unterschiedliche Gewinde (11, 12) zur Aufnahme einer Zentralschraube (6) aufweist, wobei entweder eine Zentralschraube (6) ohne Ventilfunktion zum Befestigen des zweiten hydraulischen Nockenwellenverstellers (3) in Eingriff mit dem einen Gewinde (11) kommt oder eine Zentralschraube (6) mit Ventilfunktion zum Befestigen des ersten hydraulischen Nockenwellenverstellers (2) in Eingriff mit dem anderen Gewinde (12) zum Einsatz kommt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
Die EP 1 571 301 A2 zeigt eine Nockenwellenverstellanordnung, wobei für zwei Nockenwellen jeweils unterschiedliche Leistungsquellen zur Verstellung vorgesehen sind.
Die DE 10 2010 000 047 A1 zeigt eine Ventilsteuervorrichtung mit einem Antriebsrotor, der sich mit einer Kurbelwelle dreht, einem Abtriebsrotor, der sich mit einer Nockenwelle dreht, einem Planetenrad, das zur Verstellung der Drehphase zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle eine Planetenbewegung ausführt, einer Motorwelle, die sich zur Steuerung der Planetenbewegung dreht, einem zylindrischen Planetenradträger, der das Planetenrad trägt und mit der Motorwelle in der Weise verbunden ist, dass das Planetenrad eine Planetenbewegung ausführt, und einer Schmiereinrichtung. Die Schmiereinrichtung hat eine Einspeisemündung, die an einer dem Planetenradträger axial gegenüberliegenden Seitenfläche des zweiten Rotors austritt. Die Einspeisemündung erstreckt sich über eine äußere Lagerfläche und eine innere Verbindungsfläche hinweg. Schmiermittel wird über die Einspeiseöffnung in den ersten Rotor geleitet.
Die DE 10 2013 003 556 A1 zeigt ein Variable-Ventil-Zeit-Steuervorrichtung. Diese weist ein antriebseitiges Drehbauteil ein abtriebseitiges Drehbauteil, das koaxial mit einer Drehachse des antriebseitigen Drehbauteils positioniert ist, mindestens eine Platte, eine Mehrzahl von Trennbereichen, die eine Fluidkammer zwischen den Trennbereichen ausbilden, einen Schieberbereich, der in die Fluidkammer zum relativen Drehen des antriebseitigen Drehbauteils und des abtriebseitigen Drehbauteils innerhalb eines Bewegungsbereichs von ihm eingepasst ist, einen Begrenzungsmechanismus zum Begrenzen einer relativen Drehphase, ein Befestigungsbauteil, das die Platte und den Trennbereich des antriebseitigen Drehbauteils befestigt, und ein Verstärkungsbauteil, das mit dem von den Trennbereichen, der eine Berühroberfläche aufweist, im Eingriff ist, wobei die Berühroberfläche zum Aufnehmen einer Berührung des Schieberbereichs, wenn die relative Drehphase entweder eine am meisten Verzögerter-Winkel-Phase oder eine am meisten Vorgezogener-Winkel-Phase ist, ausgebildet ist, auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nockenwellenverstellvorrichtung anzugeben, die eine besonders einfach Montage des Nockenwellenverstellers mit einer Nockenwelle ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
So ist die Aufgabe durch eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Nockenwellenversteller und einer Nockenwelle, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Nockenwelle ein Nockenwellenende aufweist, das sowohl für die Aufnahme eines ersten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellers als auch für die Aufnahme eines zweiten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellers vorgesehen bzw. ausgebildet ist.
Hierdurch wird erreicht, dass ein einheitlich ausgebildetes Nockenwellenende bzw. eine einheitlich ausgebildete Anschlussstelle für einen Nockenwellenversteller sowohl für einen ersten hydraulischen als auch für einen zweiten hydraulischen Nockenwellenversteller geeignet ist und eine Fehlmontage eines Nockenwellenversteller an einer für diesen nicht vorgesehenen Nockenwelle vermieden wird.
Für einen ersten hydraulischen Nockenwellenversteller ist zum Betreiben ein Zentralmagnet für ein Zentralventil und für einen zweiten hydraulischen Nockenwellenversteller ein dezentral angeordnetes Steuerventil vorgesehen. Eine Fehlmontage eines Nockenwellenverstellers an einem falschen Nockenwellenende würde auch bedingen, dass eine falsche Ölschnittstelle dem falsch verbauten Nockenwellenversteller gegenübersteht. Eine aufwändige Demontage wäre die Folge. Dies wird erfindungsgemäß vermieden. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht deswegen vorteilhafterweise auch vor, dass die Anschlussstelle für zwei, vorzugsweise auf verschiedene Weise angesteuerte, hydraulische Nockenwellenversteller gleich ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß weist das Nockenwellenende zwei unterschiedliche Gewinde zur Aufnahme einer Schraube auf. Somit ist es unkritisch, ob als Befestigungsmittel eine einfache Zentralschraube ohne Ventilfunktion für das Befestigen eines zweiten hydraulischen Nockenwellenverstellers oder eine Zentralventilschraube / Zentralschraube für das Befestigen eines ersten hydraulischen Nockenwellenverstellers zum Einsatz kommt. Je ein Gewinde ist für den jeweiligen Anwendungsfall vorgesehen. Ist ein für die entsprechenden Einlass- oder Auslassnockenwelle vorgesehener Nockenwellenversteller bestimmungsgemäß montiert, so verbleibt das entsprechende nicht benutzte Gewinde ohne Funktion.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Nockenwellenende eine Ölführung auf, die für den ersten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenversteller ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Ölführung durch das Befestigungsmittel, bspw. eine Zentralschraube oder eine Zentralventilschraube, und einer Wandung der Nockenwelle ausgebildet. Alternativ können Bohrungen in der Nockenwelle und/oder in dem Befestigungsmittel zur axialen Leitung des Öls vorgesehen sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Nockenwellenende eine Ölführung auf, die für den zweiten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenversteller ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Ölführung durch das Befestigungsmittel, bspw. eine Zentralschraube, und einer Wandung der Nockenwelle ausgebildet. Alternativ können Bohrungen in der Nockenwelle und/oder in dem Befestigungsmittel zur axialen Leitung des Öls vorgesehen sein.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die Flexibilität der Montage eines Nockenwellenverstellers mit einer bestimmten Funktionsweise an einer von mehreren Nockenwellen erreicht.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:

1 eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem elektromechanischem Nockenwellenversteller und mit einer einheitlich ausgebildeten Nockenwelle und
2 eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller und mit der einheitlich ausgebildeten Nockenwelle nach 1.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Nockenwellenverstellvorrichtung 1 mit einem hydraulischen Nockenwellenversteller 3 und mit einer einheitlich ausgebildeten Nockenwellenende 5.
2 zeigt eine Nockenwellenverstellvorrichtung 1 mit einem anderen hydraulischen Nockenwellenversteller 2 und mit der einheitlich ausgebildeten Nockenwellenende 5 nach 1.
Der Unterschied der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 in 1 und 2 besteht darin, dass ein erster hydraulischer oder ein zweiter hydraulischer Nockenwellenversteller 2, 3 an dem Nockenwellenende 5 der Nockenwelle 4 befestigt ist. Das Nockenwellenende 5 ist in beiden Ausführungsformen erfindungsgemäß identisch ausgebildet und weist zwei voneinander verschiedene Gewinde 11, 12 auf, in die das als Schraube 6 ausgebildete Befestigungsmittel eingreift. Die Schraube 6 ist für den zweiten hydraulischen Nockenwellenversteller 3 als einfache Zentralschraube 14 ausgebildet. Für den ersten hydraulischen Nockenwellenversteller 2 ist die Schraube 6 mit einer Ventilfunktion versehen - also eine Zentralventilschraube 15. Die Zentralventilschraube 15 und die Zentralschraube 14 greifen in die jeweils für die jeweilige Schraubenausbildung vorgesehenen Gewinde 11, 12 ein. Die Zentralschraube 14 für den zweiten hydraulischen Nockenwellenversteller 3 bildet mit der Wandung der Hülse 17 eine Ölführung 7 in Form eines Spaltes aus, durch den eine der Arbeitskammern des zweiten hydraulischen Nockenwellenverstellers 3 bedruckt werden kann. Die radiale Bohrung 13, mit der das Öl in die Nockenwelle 4 befördert wird, ist in axialer Richtung entlang der Drehachse der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 zwischen dem Gewinde 11 und dem Nockenwellenversteller 3 angeordnet. Aufgrund der Einheitlichkeit des Nockenwellenendes 5 ist die Ölführung 7 auch von dem für die Zentralventilschraube 15 geeignete Gewinde 12 und der Hülse 17 ausgebildet, wodurch die andere Arbeitskammer des zweiten hydraulischen Nockenwellenverstellers 3 bedruckt werden kann.
Im Unterschied zur 1 ist die Nockenwellenverstellanordnung 1 nach 2 mit dem hydraulischen Nockenwellenversteller 2 mittels einer als Zentralventilschraube 15 ausgebildeten Schraube 6 an dem Nockenwellenende 5 befestigt. Das Öl wird zur Ölführung 8 wieder von der radialen Bohrung 13 in das Innere des Nockenwellenendes 5 geleitet mit dem Unterschied, dass aufgrund der fehlenden für den elektromechanischen Nockenwellenversteller 3 geeigneten Schraube 6, das Aufnahmevolumen deutlich größer ist und der Ölstrom der Zentralventilschraube 15 axial zugeführt wird. Das Gewinde 11 bleibt zwar begrenzender Teil der Ölführung 8, ist jedoch hinsichtlich einer Befestigung funktionslos.
In 1 ist zur Betätigung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 ein dezentral angeordnetes Steuerventil 9, beispielsweise als 4/3 Wegeventil vorhanden. Die Druckmittelquelle P liefert den zum Betreiben nötigen Öldruck. Das Reservoir T fängt das abfließende Öl auf. Ein verschiebbarer Steuerkolben des Steuerventils 9 wird mit einem Elektromagneten in die verschiedenen Anschlusskonfigurationen bewegt. Die Hülse 17 trennt zwei Ölversorgungen zum Betreiben des zweiten hydraulischen Nockenwellenverstellers 3.
In 2 ist zur Betätigung der Nockenwellenverstellvorrichtung 1 ein Zentralmagnet 10 axial benachbart zum hydraulischen Nockenwellenversteller 2 angeordnet. Der Zentralmagnet 10 ist von einem Gehäuseteil 16 aufgenommen.
Bezugszeichenliste

1): Nockenwellenverstellvorrichtung
2): erster Nockenwellenversteller (hydraulisch)
3): zweiter Nockenwellenversteller (hydraulisch)
4): Nockenwelle
5): Nockenwellenende
6): Schraube
7): Ölführung
8): Ölführung
9): Steuerventil
10): Zentralmagnet
11): Gewinde
12): Gewinde
13): radiale Bohrung
14): Zentralschraube
15): Zentralventilschraube
16): Gehäuseteil
17): Hülse

Claims

Nockenwellenverstellvorrichtung (1) mit einem Nockenwellenversteller (2, 3) und einer Nockenwelle (4) dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) ein Nockenwellenende (5) aufweist, dass sowohl für die Aufnahme eines ersten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellers (2) als auch für die Aufnahme eines zweiten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenverstellers (3) ausgebildet ist, wobei das Nockenwellenende (5) zwei unterschiedliche Gewinde (11, 12) zur Aufnahme einer Zentralschraube (6) aufweist, wobei entweder eine Zentralschraube (6) ohne Ventilfunktion zum Befestigen des zweiten hydraulischen Nockenwellenverstellers (3) in Eingriff mit dem einen Gewinde (11) kommt oder eine Zentralschraube (6) mit Ventilfunktion zum Befestigen des ersten hydraulischen Nockenwellenverstellers (2) in Eingriff mit dem anderen Gewinde (12) zum Einsatz kommt.
Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenende (5) eine Ölführung (7) aufweist, die für den ersten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenversteller (2) ausgebildet ist.
Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenende (5) eine Ölführung (8) aufweist, die für den zweiten hydraulisch betätigbaren Nockenwellenversteller (3) ausgebildet ist.