DE102019131752A1 - Camshaft adjustment system with different damping characteristics - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem (1) mit einem, zumindest eine Arbeitskammer (2) aufweisenden, hydraulischen Nockenwellenversteller (3), wobei die zumindest eine Arbeitskammer (2) eine erste Teilkammer (4a) und eine entgegen der ersten Teilkammer (4a) wirkende zweite Teilkammer (4b) aufweist, sowie mit einem mit dem Nockenwellenversteller (3) wirkverbundenen Steuerventil (5), wobei das Steuerventil (5) derart ausgebildet ist, dass in seiner ersten Schaltstellung die erste Teilkammer (4a) mit einem Pumpenanschluss (6) verbunden ist, während die zweite Teilkammer (4b) mit einem Tankanschluss (7) verbunden ist, in seiner zweiten Schaltstellung die zweite Teilkammer (4b) mit dem Pumpenanschluss (6) verbunden ist, während die erste Teilkammer (4a) mit dem Tankanschluss (7) verbunden ist, sowie in seiner Haltestellung sowohl die erste Teilkammer (4a) als auch die zweite Teilkammer (4b) mit dem Pumpenanschluss (6) verbunden sind, wobei das Steuerventil (5) ferner derart ausgebildet ist, dass es eine unabhängig wählbare Dämpfungsstellung aufweist, in welcher Dämpfungsstellung die beiden Teilkammern (4a, 4b) miteinander verbunden sind sowie zum Ausgleich von Hydraulikmittelverlusten mit dem Pumpenanschluss (6) verbindbar sind.The invention relates to a camshaft adjustment system (1) with a hydraulic camshaft adjuster (3) having at least one working chamber (2), the at least one working chamber (2) having a first partial chamber (4a) and a second partial chamber (4a) acting against the first partial chamber (4a) Partial chamber (4b) and with a control valve (5) operatively connected to the camshaft adjuster (3), the control valve (5) being designed such that in its first switching position the first partial chamber (4a) is connected to a pump connection (6) , while the second sub-chamber (4b) is connected to a tank connection (7), in its second switching position the second sub-chamber (4b) is connected to the pump connection (6), while the first sub-chamber (4a) is connected to the tank connection (7) is, and in its holding position both the first sub-chamber (4a) and the second sub-chamber (4b) are connected to the pump connection (6), wherein the control valve (5) further a It is designed that it has an independently selectable damping position, in which damping position the two sub-chambers (4a, 4b) are connected to one another and can be connected to the pump connection (6) to compensate for hydraulic fluid losses.
Description
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem, vorzugsweise für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, mit einem, zumindest eine Arbeitskammer aufweisenden, hydraulischen Nockenwellenversteller, wobei die zumindest eine Arbeitskammer eine erste Teilkammer und eine entgegen der ersten Teilkammer wirkende zweite Teilkammer aufweist, sowie mit einem mit dem Nockenwellenversteller wirkverbundenen Steuerventil, wobei das Steuerventil derart ausgebildet ist, dass in seiner ersten Schaltstellung die erste Teilkammer mit einem Pumpenanschluss (des Steuerventils) verbunden ist, während die zweite Teilkammer mit einem Tankanschluss (des Steuerventils) verbunden ist, in seiner zweiten Schaltstellung die zweite Teilkammer mit dem Pumpenanschluss verbunden ist, während die erste Teilkammer mit dem Tankanschluss verbunden ist, sowie in seiner Haltestellung sowohl die erste Teilkammer als auch die zweite Teilkammer mit dem Pumpenanschluss verbunden sind (sowie von dem Tankanschluss abgetrennt sind).The invention relates to a camshaft adjustment system, preferably for an internal combustion engine of a motor vehicle, with a hydraulic camshaft adjuster having at least one working chamber, the at least one working chamber having a first sub-chamber and a second sub-chamber acting against the first sub-chamber, as well as one that is operatively connected to the camshaft adjuster Control valve, the control valve being designed in such a way that in its first switching position the first sub-chamber is connected to a pump connection (of the control valve), while the second sub-chamber is connected to a tank connection (of the control valve), and in its second switching position the second sub-chamber is connected to the Pump connection is connected, while the first subchamber is connected to the tank connection, and in its holding position both the first subchamber and the second subchamber are connected to the pump connection (as well as from the tank connection are separated).
Gattungsgemäße Nockenwellenverstellsysteme sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Diesbezüglich offenbart die
Es ist somit bereits bekannt, kinetische Energie des Steuertriebs durch Dämpfarbeit in Wärmeenergie zu wandeln, um eine ausreichende Dämpfung zu gewährleisten. Ein grundlegendes Problem besteht jedoch prinzipiell darin, dass die vorhandenen Dämpfeinheiten nicht direkt mit der schwingfähigen Masse gekoppelt sind, sondern über ein Endloszugmittel mit der Masse verbunden sind. Die Dämpfeinheit ist somit in Reihe nach einer elastischen Komponente in Form des Endloszugmittels geschaltet, wodurch zwangsläufig eine Phasenverschiebung zwischen der Bewegung der Masse und der inneren Relativbewegung der Dämpfeinheit entsteht. Zudem entzieht der hydraulische Nockenwellenversteller dem System kinetische Energie, welche Energieentnahme jedoch mit steigender Drehzahl abnimmt. Somit steht der Nockenwellenversteller bei den signifikanten Resonanzbereichen weniger als Dämpfungskomponente zur Verfügung.It is therefore already known to convert kinetic energy of the control drive into thermal energy by damping work in order to ensure sufficient damping. A fundamental problem, however, is in principle that the existing damping units are not directly coupled to the oscillatable mass, but are connected to the mass via an endless traction device. The damping unit is thus connected in series with an elastic component in the form of the endless traction means, which inevitably results in a phase shift between the movement of the mass and the internal relative movement of the damping unit. In addition, the hydraulic camshaft adjuster withdraws kinetic energy from the system, which, however, decreases with increasing speed. The camshaft adjuster is therefore less available as a damping component in the significant resonance ranges.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und ein Nockenwellenverstellsystem zur Verfügung zu stellen, durch das in einem erhöhten Drehzahlbereich verstärkt kinetische Energie entzogen werden soll, ohne dabei im niedrigeren Drehzahlbereich einen Schwingwinkel unzulässig zu erhöhen. Es soll folglich eine drehzahlabhängige Regelung durchgeführt werden, wobei die Motorlast unberücksichtigt bleibt.It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and to provide a camshaft adjustment system by means of which more kinetic energy is to be extracted in an increased speed range without inadmissibly increasing an oscillation angle in the lower speed range. A speed-dependent regulation should therefore be carried out, whereby the engine load is not taken into account.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Steuerventil ferner derart ausgebildet ist, dass es eine unabhängig wählbare Dämpfungsstellung aufweist, in welcher Dämpfungsstellung die beiden Teilkammern miteinander verbunden sind sowie zum Ausgleich von Hydraulikmittelverlusten mit dem Pumpenanschluss verbindbar sind.This is achieved according to the invention in that the control valve is also designed such that it has an independently selectable damping position, in which damping position the two sub-chambers are connected to one another and can be connected to the pump connection to compensate for hydraulic fluid losses.
Somit wird eine von der Haltestellung und den beiden ersten und zweiten Schaltstellungen unabhängige vierte Stellung geschaffen, in der der Nockenwellenversteller bei Bedarf als Dämpfungselement dient. Neben der Reduzierung der Belastungen im Steuertrieb wird durch die Verlagerung der Dämpfungsfunktion von der Spanneinheit des Steuertriebs in den Nockenwellenversteller die Möglichkeit geschaffen, die Spanneinheit vereinfachter, vorzugsweise als reiner (mechanischer) Federspanner, zu gestalten. Somit ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich des Herstellungsaufwands des Steuertriebs.A fourth position is thus created which is independent of the holding position and the two first and second switching positions, in which the camshaft adjuster serves as a damping element if required. In addition to reducing the loads in the timing gear, relocating the damping function from the tensioning unit of the timing gear to the camshaft adjuster makes it possible to design the tensioning unit in a more simplified manner, preferably as a pure (mechanical) spring tensioner. This also results in advantages with regard to the cost of manufacturing the timing drive.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous designs are claimed with the subclaims and explained in more detail below.
Demnach ist es vorteilhaft, wenn in der Dämpfungsstellung ein Rückschlagventil (innerhalb des Steuerventils) derart zwischen dem Pumpenanschluss und zwei mit den beiden Teilkammern verbundenen Arbeitsanschlüssen (des Steuerventils) eingesetzt ist, dass ein Rückfluss an Hydraulikmittel von der jeweiligen Teilkammer zu dem Pumpenanschluss / über den Pumpenanschluss hinaus gesperrt ist. Dadurch wird der Aufbau des Steuerventils möglichst einfach gehalten.Accordingly, it is advantageous if, in the damping position, a check valve (within the control valve) is inserted between the pump connection and two working connections (of the control valve) connected to the two sub-chambers that a return flow of hydraulic medium from the respective sub-chamber to the pump connection / via the Pump connection is blocked. This keeps the structure of the control valve as simple as possible.
Die hydraulische Dämpfung wird möglichst effektiv ausgebildet, wenn in einer die Teilkammern in der Dämpfungsstellung verbindenden Verbindungskanal (des Steuerventils) zumindest eine Drosseleinrichtung eingesetzt ist.The hydraulic damping is designed as effectively as possible if at least one throttle device is used in a connecting channel (of the control valve) connecting the sub-chambers in the damping position.
In diesem Zusammenhang hat es sich auch als zweckmäßig herausgestellt, wenn gar zwei Drosseleinrichtungen in dem Verbindungskanal eingesetzt sind.In this context, it has also been found to be expedient if two throttle devices are used in the connecting channel.
Weiter bevorzugt unterscheiden sich die Drosseleinrichtungen in ihrem Querschnitt / Durchlaufquerschnitt voneinander.More preferably, the throttle devices differ from one another in terms of their cross-section / flow cross-section.
Dabei ist in einer bevorzugten Ausführung eine erste Drosseleinrichtung zwischen einem mit der ersten Teilkammer verbundenen ersten Arbeitsanschluss (des Steuerventils) und dem Pumpenanschluss und eine zweite Drosseleinrichtung zwischen einem mit der zweiten Teilkammer verbundenen zweiten Arbeitsanschluss und dem Pumpenanschluss eingesetzt.In a preferred embodiment, there is a first throttle device between a first working connection (of the control valve) connected to the first subchamber and the pump connection, and a second throttle device inserted between a second working connection connected to the second partial chamber and the pump connection.
Auch ist es zweckmäßig, vorzugsweise bei Vorsehen nur einer Drosseleinrichtung in der Dämpfungsstellung, wenn die beiden Teilkammern / Arbeitsanschlüsse in der Dämpfungsstellung von dem Tankanschluss permanent abgetrennt sind.It is also expedient, preferably when only one throttle device is provided in the damping position, if the two sub-chambers / working connections are permanently separated from the tank connection in the damping position.
Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, vorzugsweise bei Vorsehen beider Drosseleinrichtungen in der Dämpfungsstellung, wenn die beiden Teilkammern / Arbeitsanschlüsse mit dem Tankanschluss verbunden sind.As an alternative to this, it is also advantageous, preferably when both throttle devices are provided in the damping position, when the two sub-chambers / working connections are connected to the tank connection.
Die Dämpfungsstellung ist auch möglichst einfach ansteuerbar, wenn diese durch Anlage eines Ventilkolbens des Steuerventils an einem Endanschlag (vorzugsweise entgegen der den Ventilkolben abstützenden Federkraft einer Feder) abgestützt ist. Dadurch ist es möglich weitere Einflüsse, wie die Reibung im Magneten oder die Schwankungen der Magnetfeldstärke oder der Spannungsversorgung, von der Dämpfungsfunktion zu entkoppeln.The damping position can also be controlled as simply as possible if it is supported by a valve piston of the control valve resting against an end stop (preferably against the spring force of a spring supporting the valve piston). This makes it possible to decouple other influences, such as the friction in the magnet or the fluctuations in the magnetic field strength or the voltage supply, from the damping function.
Bevorzugt ist das Steuerventil als ein 4/4-Wegeventil umgesetzt.The control valve is preferably implemented as a 4/4 way valve.
In anderen Worten ausgedrückt, wird somit ein Nockenwellenversteller mit unterschiedlichen Dämpfungscharakteristiken realisiert.In other words, a camshaft adjuster with different damping characteristics is thus implemented.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures, in which context various exemplary embodiments are also shown.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei neben einem stark vereinfacht dargestellten Nockenwellenversteller ein Steuerventil hinsichtlich seiner unterschiedlichen Schaltstellungen detailliert zu erkennen ist, sowie -
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, in dem eine Dämpfungsstellung des Steuerventils im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel nicht nur mit einer, sondern mit zwei Drosseleinrichtungen ausgestattet ist.
-
1 a schematic representation of a camshaft adjustment system according to the invention according to a first embodiment, in addition to a greatly simplified camshaft adjuster, a control valve can be seen in detail with regard to its different switching positions, and -
2 a schematic representation of a camshaft adjustment system according to the invention according to a second embodiment, in which a damping position of the control valve, in contrast to the first embodiment, is equipped not only with one, but with two throttle devices.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely of a schematic nature and serve exclusively for the understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference symbols.
In
Das Nockenwellenverstellsystem
Das zentrale Steuerventil
Axial versetzt zu der ersten Schaltstellung bildet das Steuerventil
Zwischen den beiden Schaltstellungen befindet sich eine Haltestellung des Steuerventils
Das Steuerventil
Erfindungsgemäß ist in einer vierten Stellung, einer so genannten Dämpfungsstellung, des Steuerventils
Zugleich ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel der Tankanschluss
Mit
Zudem ist eine weitere (zweite) Abzweigung
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß ein 4/4-Wegeventil 5 umgesetzt, welches folgende Schaltstellung umfasst: 1. Befüllung Kammer A; Abfluss aus Kammer B; 2. Befüllung Kammer B; Abfluss aus Kammer A; 3. Halteposition: Befüllung Kammer A und B, um Leckage auszugleichen; 4. Dämpfungsstellung: In einer 4. Schaltstellung wird gezielt eine Dämpfungsfunktion integriert. Durch diese zusätzliche Dämpfwirkung des Nockenwellenverstellers
In dem ersten Ausführungsbeispiel nach
Vorteilhafterweise hat die 4. Schaltstellung einen Endlagenanschlag, wodurch das Toleranzband um die Positioniertoleranzen mindestens des Magneten reduziert wir. Somit kann die Dämpfungsfunktion, ohne Einflüsse der Reibung im Magneten, der Magnetfeldstärke oder der Spannungsversorgung, optimal auf dem Motor abgestimmt werden. Wenn sich die 4. Schaltstellung in der Endanschlagsposition befindet, ist die Rückstellfeder
Da die zu dämpfenden wirkenden Momente unterschiedlich sein können, kann es vorteilhaft sein, die Querschnitte der Leckageöffnungen der Kammern A (
Die 4. Schaltstellung / Dämpfungsschaltstellung wird in Abhängigkeit der Motorlast und der Motordrehzahl angefahren. Zusätzlich kann noch das Signal einer Pumpe, welche Effekte auf die Dynamik des Steuertriebs und / oder des Ventiltriebs hat, verwendet werden. Sollte eine aktive Ventilhubänderung am Motor verbaut sein, können die Informationen aus dieser Variationsmöglichkeit zum Anfahren der Dämpfungsschaltstellung zusätzlich verwendet werden.The 4th switch position / damping switch position is approached depending on the engine load and the engine speed. In addition, the signal from a pump, which has an effect on the dynamics of the control drive and / or the valve drive, can be used. If an active valve lift change is installed on the engine, the information from this variation option can also be used to approach the damping switch position.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- NockenwellenverstellsystemCamshaft adjustment system
- 22
- ArbeitskammerWork chamber
- 33
- NockenwellenverstellerCamshaft adjuster
- 4a4a
- erste Teilkammerfirst subchamber
- 4b4b
- zweite Teilkammersecond sub-chamber
- 55
- SteuerventilControl valve
- 66th
- PumpenanschlussPump connection
- 77th
- TankanschlussTank connection
- 88th
- Rückschlagventilcheck valve
- 99
- VerbindungskanalConnection channel
- 10a10a
- erste Drosseleinrichtungfirst throttle device
- 10b10b
- zweite Drosseleinrichtungsecond throttle device
- 10c10c
- dritte Drosseleinrichtungthird throttle device
- 10d10d
- vierte Drosseleinrichtungfourth throttle device
- 1111
- VentilkolbenValve piston
- 1212th
- EndanschlagEnd stop
- 13a13a
- erster Arbeitsanschlussfirst working connection
- 13b13b
- zweiter Arbeitsanschlusssecond working connection
- 1414th
- erste Abzweigungfirst junction
- 1515th
- RückstellfederReturn spring
- 1616
- zweite Abzweigungsecond junction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |