DE19921667A1 - Device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine - Google Patents

Device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine

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Abstract

The invention relates to a device, especially a blade-type adjuster (1), for adjusting the camshaft in relation to the crankshaft of a reciprocating internal combustion engine, comprising a stator (3) and a blade-type rotor (4) which is arranged in a coaxial position thereto and which can be pivoted around an axis (5), in addition to blades (10) which, under the effect of oil pressure, can be pivoted in working chambers (8) which are formed by the radial walls (7) of the stator (3). The rollers are allowed to free-wheel in two directions on the periphery of at least one of the blades (10) in order to counteract any inconvenience caused by slow adjustment speed when the blade-type rotor (4) moves backwards under the effect of the high torque of the camshaft acting in the opposite direction.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Noc­ kenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere ein Drehflügelversteller, mit einem Stator und mit einem koaxial zu diesem angeordneten um eine Achse schwenkbaren Flügelrotor mit Dreh­ flügeln, die in von radialen Wänden des Stators gebildeten Arbeitskammern durch Öldruck geschwenkt werden.The invention relates to a device for adjusting the angle of rotation of a Noc kenwelle against the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a rotary vane adjuster, with a stator and with a coaxial to this arranged wing rotor rotatable about an axis with rotation wing, in the working chambers formed by radial walls of the stator be pivoted by oil pressure.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Derartige hydraulische Nockenwellenversteller werden durch den Schmieröl­ druck des Motors verstellt. Durch die Vielzahl der Drehflügel wird ein Verstell­ moment erreicht, das die Nockenwellenreibung überwindet. Das Antriebsmo­ ment der Nockenwelle ist großen Schwankungen unterworfen, bedingt durch die auf die unterschiedlichen Nockenflanken wirkenden Ventilkräfte. Die Spit­ zen des Antriebsmoments übersteigen das Verstellmoment bei weitem. Da­ durch führt die Nockenwellen beim Verstellvorgang asymmetrische Dreh­ schwingungen aus, bei denen längere periodische Vorwärtsbewegungen von kürzeren periodischen Rückwärtsbewegungen gefolgt sind. Auf diese Weise wird die mittlere Verstellgeschwindigkeit deutlich herabgesetzt. Außerdem kommt es beim Motorstart eines Öldrucks zu unkontrollierten Schwingungen der Nockenwelle, die zu starke Geräuschentwicklung und zu Startproblemen führen.Such hydraulic camshaft adjusters are caused by the lubricating oil engine pressure adjusted. Due to the large number of rotating blades, adjustment reached torque that overcomes the camshaft friction. The drive motor The camshaft element is subject to large fluctuations due to the valve forces acting on the different cam flanks. The Spit zen of the drive torque far exceed the adjustment torque. There the camshafts perform asymmetrical rotation during the adjustment process vibrations in which longer periodic forward movements of  shorter periodic backward movements have followed. In this way the average adjustment speed is significantly reduced. Moreover There are uncontrolled vibrations when the engine starts an oil pressure the camshaft, the excessive noise and starting problems to lead.

In der gattungsbildenden DE 196 23 818 A1 ist eine Vorrichtung mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Sinkt bei dieser Vorrichtung der Öldruck unter einen Mindestwert (z. B. beim Motorstart oder bei niedriger Motordrehzahl), so wird ein Verriegelungselement, das in einem Drehflügel des Rotors axial verschiebbar gelagert ist, durch Federkraft in eine Öffnung eines Seitenteils geschoben. Auf diese Weise sind Flügelrotor und Startor starr ge­ koppelt. Dadurch werden Klappergeräusche vermieden und die für den Motor­ start optimale Stellung der Einlaßnockenwelle sichergestellt. Mit steigender Motordrehzahl und damit steigendem Öldruck wird die Verriegelung durch eben diesen Öldruck aufgehoben, so daß die Drehwinkelverstellung wieder wirksam wird. Der Nachteil der asymmetrischen Drehschwingungen bei der Drehwinkel­ verstellvorrichtung gemäß DE 196 23 818 A1 mit der daraus folgenden Absen­ kung der Verstellgeschwindigkeit bleibt jedoch erhalten.In the generic DE 196 23 818 A1 is a device with the Merk paint the preamble of claim 1 known. Sinks with this device the oil pressure is below a minimum value (e.g. when starting the engine or when it is lower Engine speed), so a locking element, which is in a rotary wing of the Is axially displaceably supported by spring force in an opening of a rotor Slid sideways. In this way, the vane rotor and starter are rigidly ge couples. This prevents rattling noises and that for the engine start ensures optimal position of the intake camshaft. With increasing Engine speed and thus increasing oil pressure, the locking becomes even canceled this oil pressure, so that the rotation angle adjustment is effective again becomes. The disadvantage of asymmetrical torsional vibrations in the angle of rotation Adjustment device according to DE 196 23 818 A1 with the resulting abs However, the adjustment speed remains unchanged.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dreh­ winkelverstellung einer Nockenwelle zu schaffen, die eine erhöhte Verstellges­ schwindigkeit aufweist.The invention is therefore based on the object of a device for rotation to create angle adjustment of a camshaft, which is an increased adjustment shows speed.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß am Umfang mindestens eines der Drehflü­ gel ein in zwei Richtungen wirkender Rollenfreilauf vorgesehen ist. Der Rollen­ freilauf verhindert eine Rückwärtsbewegung des Flügelrotors entgegen das entgegenwirkende Spitzendrehmoment der Nockenwelle. Er bewirkt einen Still­ stand des Flügelrotors solange das entgegengerichtete Spitzendrehmoment größer als das Verstellmoment ist. Dies gilt aufgrund der doppelten Ausführung des Rollenfreilaufs für beide Verstellrichtungen. Dadurch wird die Verstellzeit der Nockenwelle deutlich verringert.According to the invention, the object in a device according to the preamble of claim 1 solved such that at least one of the rotary flue on the circumference gel a two-way roller freewheel is provided. The roles freewheel prevents backward movement of the vane rotor against that counteracting peak torque of the camshaft. It causes breastfeeding  the vane rotor stood as long as the opposite peak torque is greater than the adjustment torque. This applies due to the double version of the roller freewheel for both adjustment directions. This will change the adjustment time the camshaft significantly reduced.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung besteht darin, daß der Rollenfreilauf zwei durch Druckfedern beaufschlagte, parallel zu der Achse angeordnete Rollen aufweist, die sich am Umfang der Drehflügel auf zwei gegenläufigen Rampen und am Startor auf einen zylindrischen Innenumfang von dessen Außenring abstützen. Durch die Druckfedern liegen die Rollen an den Rampen an, so daß der Rollenfreilauf bei der kleinsten Rückwärtsbewegung des Flügelrotors die­ sen festsetzt und dadurch eine entschiedene Verlangsamung der Verstellbe­ wegung verhindert.An advantageous further development is that the roller freewheel two Rollers loaded by compression springs, arranged parallel to the axis has, which is on the circumference of the rotating wing on two opposing ramps and at the start on a cylindrical inner circumference of its outer ring support. Due to the compression springs, the rollers rest on the ramps, so that the roller freewheel at the smallest backward movement of the vane rotor sen and thereby a definite slowdown of the Verstellbe prevents movement.

Es ist von Vorteil, das die Rollen gegenüber Seitenwänden des Drehflügelver­ stellers Dichtspiel aufweisen. Auf diese Weise wirken die Rollen als Dichtele­ mente für die Arbeitskammern.It is advantageous that the rollers opposite side walls of the rotary wing have stellers seal play. In this way, the rollers act as seals elements for the working chambers.

Vorteilhaft ist auch, daß die Drehflügel eine radiale, vorzugsweise in deren Symmetriebenen angeordnete Drainagebohrung für den Raum zwischen den Rollen aufweisen. Durch die Drainagebohrung kommt es zu einer Druckentla­ stung des Raumes zwischen den Rollen, die diesen die erforderliche Bewe­ gungsfreiheit gewährt. Damit der Ölverlust durch die Drainagebohrung nicht zu hoch wird, ist diese als Drossel ausgebildet.It is also advantageous that the rotary wing has a radial, preferably in its Symmetrical drainage hole arranged for the space between the Have roles. The drainage hole releases pressure Space between the roles, which this the required movement freedom of movement granted. So that the oil loss through the drainage hole does not increase is high, this is designed as a throttle.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung der Zeichnungen sowie aus den Zeichnungen selbst, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.Further features of the invention result from the following description writing of the drawings as well as from the drawings themselves, in which a Embodiment of the invention is shown schematically.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment purifies. The accompanying drawings show:  

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindundungsgemäßen Drehflü­ gelversteller bei abgenommener Seitenwand, mit Rollen­ freiläufen an allen Drehflügelenden; Figure 1 is a plan view of a rotary wing gel adjuster according to the invention with the side wall removed, with rollers idling at all ends of the rotary wing.

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Drehflügelversteller von Fig. 1. FIG. 2 shows a cross section through the rotary leaf adjuster from FIG. 1.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Drehflügelversteller 1 mit abgenomme­ ner Seitenwand 2 dargestellt. Dieser weist einen Startor 3 und einen Flügelro­ tor 4 auf, die koaxial mit gemeinsamer Achse 5 angeordnet sind.In Fig. 1 is a plan view of a rotary wing adjuster 1 with abgenomme ner side wall 2 is shown. This has a starter 3 and a Flügelro gate 4 , which are arranged coaxially with a common axis 5 .

Der Startor 3 besitzt einen Außenring 6 mit vier radial in Richtung Achse 5 ste­ henden, konischen Wänden 7. Zwischen diesen befinden sich Arbeitskammern 8, die zur Achse 5 hin von einer Nabe 9 des Flügelrotors 4 durch Spaltdichtun­ gen abgedichtet sind.The starter 3 has an outer ring 6 with four conical walls 7 standing radially in the direction of the axis 5 . Between these there are working chambers 8 , which are sealed to the axis 5 by a hub 9 of the vane rotor 4 by means of gap seals.

Mit der Nabe 9 des Flügelrotors 4 sind vier Drehflügel 10 fest verbunden, die umgekehrt konisch wie die Wände 7 ausgebildet sind. Am Umfang der Drehflü­ gel 10 befindet sich ein Rollenfreilauf mit einer ersten Rampe 11 und einer ersten Rolle 12 sowie eine zweite Rampe 13 mit einer zweiten Rolle 14. Die Rollen 12, 14 werden durch Druckfedern 15 gegen die Rampen 11, 13 sowie gegen die Innenfläche des Außenrings 5 gedrückt. Der Raum 16 zwischen den Rollen 12, 14 wird über eine radiale Drainagebohrung 17 entlastet, die durch ihren kleinen Querschnitt als Drossel wirkt.With the hub 9 of the vane rotor 4 , four rotary vanes 10 are fixedly connected, which are conically shaped like the walls 7 . On the circumference of the rotary wing 10 there is a roller freewheel with a first ramp 11 and a first roller 12 and a second ramp 13 with a second roller 14 . The rollers 12 , 14 are pressed by compression springs 15 against the ramps 11 , 13 and against the inner surface of the outer ring 5 . The space 16 between the rollers 12 , 14 is relieved via a radial drain hole 17 , which acts as a throttle due to its small cross section.

Die Drehflügel 10 teilen die Arbeitskammern 8 in eine erste Hydraulikkammer 19 und eine zweite Hydraulikkammer 20, die durch Ölkanäle 18 bzw. 18' mit Drucköl beaufschlagbar sind.The rotary vanes 10 divide the working chambers 8 into a first hydraulic chamber 19 and a second hydraulic chamber 20 which can be acted upon by pressure oil through oil channels 18 and 18 '.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß der Startor 3 und der Flügelrotor 4 durch die Wand 7 und ein als andere Wand wirkendes Antriebsrad 21 seitlich abge­ schlossen sind. Wand 2, Antriebsrad 21 und Startor 3 sind durch Schrauben 22 fest verspannt, während der Flügelrotor 4 seitlich Dichtspiel aufweist.From Fig. 2 it can be seen that the starter 3 and the vane rotor 4 are laterally closed abge through the wall 7 and a drive wheel 21 acting as another wall. Wall 2 , drive wheel 21 and starter 3 are firmly clamped by screws 22 , while the vane rotor 4 has sealing play on the side.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:
Zur Verstellung des Flügelrotors 4 im Uhrzeigersinn gelangt Drucköl durch die Ölkanäle 18 in die ersten Hydraulikkammern 19 und beaufschlagt die Drehflü­ gel 10 und ihre ersten Rollen 12. Diese bewegen sich auf den ersten Rampen 11 und lösen dadurch die Rollenfreiläufe 23. Dadurch können sich die Drehflü­ gel im Uhrzeigersinn bewegen. Dabei lösen sich auch die zweiten Rollen 14. Wenn das Nockenwellenmoment im Uhrzeigersinn wirkt, treibt es den Flügel­ rotor 4 im gewünschten Sinn an. Bei entgegengesetzm wirkenden Nockenwel­ lenmoment kommt sofort die zweite Rolle 14 auf der zweiten Rampe 13 zum Eingriff und verhindert so eine Drehbewegung des Flügelrotors 4 entgegen dem Uhrzeigersinn. Dadurch wird dessen Bewegung solange unterbrochen, bis das Antriebsmoment auf der Seite der ersten Hydraulikkammer 19 wieder die Oberhand erhält und die Verstellung im Uhrzeigersinn fortsetzt. Bei einer ge­ wünschten Verstellung des Flügelrotors entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen die Vorgänge analog. Auf diese Weise verläuft die Verstellung des Flügelrotors 4 im Uhrzeiger- und gegen Uhrzeigersinn zwar mit kurzen Unterbrechungen, aber ohne Rückwärtsbewegung und somit zügig. The device according to the invention functions as follows:
To adjust the vane rotor 4 clockwise, pressure oil passes through the oil channels 18 into the first hydraulic chambers 19 and acts on the rotary wing 10 and its first rollers 12 . These move on the first ramps 11 and thereby release the roller freewheels 23 . This allows the rotary wing to move clockwise. The second rollers 14 also come loose. If the camshaft torque acts clockwise, it drives the wing rotor 4 in the desired sense. With counteracting Nockenwel len moment comes immediately the second roller 14 on the second ramp 13 for engagement and thus prevents rotation of the vane rotor 4 counterclockwise. As a result, its movement is interrupted until the drive torque on the side of the first hydraulic chamber 19 again has the upper hand and the adjustment continues in the clockwise direction. With a desired adjustment of the vane rotor counterclockwise, the processes proceed analogously. In this way, the adjustment of the vane rotor 4 runs clockwise and counterclockwise with short interruptions, but without backward movement and thus quickly.

BezugszeichenReference numerals

11

Drehflügelversteller
Rotary wing adjuster

22nd

Seitenwand
Side wall

33rd

Startor
Startor

44th

Flügelrotor
Vane rotor

55

Achse
axis

66

Außenring
Outer ring

77

Wand
wall

88th

Arbeitskammer
Chamber of Labor

99

Nabe
hub

1010th

Drehflügel
Rotary wing

1111

erste Rampe
first ramp

1212th

erste Rolle
first role

1313

zweite Rampe
second ramp

1414

zweite Rolle
second role

1515

Druckfeder
Compression spring

1616

Raum
room

1717th

Drainagebohrung
Drainage hole

1818th

Ölkanal
Oil channel

1818th

' anderer Ölkanal
'other oil channel

1919th

erste Hydraulikkammer
first hydraulic chamber

2020th

zweite Hydraulikkammer
second hydraulic chamber

2121

Antriebsrad, als Seitenwand ausgebildet
Drive wheel, designed as a side wall

2222

Schraube
screw

2323

Rollenfreilauf
Roller freewheel

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere ein Dreh­ flügelversteller (1), mit einem Startor (3) und mit einem koaxial zu diesem angeordneten, um eine Achse (5) schwenkbaren Flügelrotor (4), mit Dreh­ flügeln (10), die im von radialen Wänden (7) des Startors (3) gebildeten Ar­ beitskammer (8) durch Öldruck geschwenkt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Umfang mindestens eines der Drehflügel (10) ein in zwei Richtungen wirkender Rollenfreilauf (23) vorgesehen ist.1. Device for adjusting the angle of rotation of a camshaft relative to the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a rotary vane adjuster ( 1 ), with a starter ( 3 ) and with a vane rotor ( 4 ) arranged coaxially with it about an axis ( 5 ) which can be pivoted Rotary wings ( 10 ), the beitskammer ( 8 ) formed by radial walls ( 7 ) of the starter ( 3 ) Ar are pivoted by oil pressure, characterized in that on the circumference at least one of the rotary vanes ( 10 ) acts in two directions roller freewheel ( 23 ) is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollen­ freilauf (23) zwei durch Druckfedern (15) beaufschlagte, parallel zu der Achse (5) angeordnete Rollen (12, 14) aufweist, die sich am Außenumfang der Drehflügel (10) auf zwei gegenläufigen Rampen (11, 13) und am Startor (3) auf einem zylindrischen Innenumfang von dessen Außenring (6) abstüt­ zen.2. Device according to claim 1, characterized in that the rollers freewheel ( 23 ) has two rollers ( 12 , 14 ), which are acted upon by compression springs ( 15 ) and are arranged parallel to the axis ( 5 ) and which are located on the outer circumference of the rotary blades ( 10 ). on two opposing ramps ( 11 , 13 ) and on the starter ( 3 ) on a cylindrical inner circumference from the outer ring ( 6 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (12, 14) gegenüber Seitenwänden (2, 23) des Drehflügelverstellers (1) Dichtspiel aufweisen.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the rollers ( 12 , 14 ) opposite side walls ( 2 , 23 ) of the rotary leaf adjuster ( 1 ) have sealing play. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehflü­ gel (10) eine radiale, vorzugsweise in deren Symmetrieebenen angeordnete Drainagebohrung (17) für einen Raum (16) zwischen den Rollen (12, 14) aufweisen. 4. The device according to claim 3, characterized in that the rotary wing gel ( 10 ) have a radial, preferably arranged in their planes of symmetry drainage hole ( 17 ) for a space ( 16 ) between the rollers ( 12 , 14 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainage­ bohrung (17) als Drossel ausgebildet ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the drainage bore ( 17 ) is designed as a throttle.
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