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Vorrichtung zur hydraulischen drehwinkelverstellung einer welle relativ zu einem antriebsrad, insbesondere nockenwelle fuer brennkraftmaschinen
DE3937644A1
Germany
- Other languages
English - Inventor
Christian Huber - Current Assignee
- Bayerische Motoren Werke AG
Description
translated from
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
hydraulischen Drehwinkelverstellung einer Welle relativ
zu einem Antriebsrad, insbesondere Nockenwelle für
Brennkraftmaschinen gemäß den im Oberbegriff des Patent
anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
US-A-31 09 417 bekannt. Bei dieser und anderen bekannten
Vorrichtungen unterteilt jeder Flügel des Flügelrades
eine Zelle im Zellenrad in zwei gegeneinander relativ
abgedichtete Kammern, von denen zumindest eine druck
beaufschlagt ist. Bei Stillsetzung der Maschine fließt
das Druckmedium aus den Kammern über vorgesehene Versor
gungsleitungen und/oder Entleerungsleitungen sowie über
Leckspalte ab.
Mit den im wesentlichen vom Druckmedium entleerten
Kammern ergeben sich beim Ingangsetzen der Maschine und
hierbei insbesondere bei maschineninterner Versorgung
der Vorrichtung mit dem Druckmedium unerwünschte Rela
tivdrehbewegungen zwischen Flügelrad und Zellenrad mit
nachteilig hohen mechanischen Belastungen. Das Leer
laufen der Kammern mittels Ventilen in den weiter o. g.
Leitungen zu vermeiden, erfordert die Beseitigung
sämtlicher Leckspalte in der Vorrichtung, wodurch für
diese in nachteiliger Weise ein erheblicher zusätzlicher
Bauaufwand anfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine
gattungsgemäß ausgebildete Vorrichtung eine Maßnahme
aufzuzeigen, durch die nachteilige Relativdrehbewegungen
zwischen Flügelrad und Zellenrad beim Starten der
Maschine mit einfachen Mitteln sicher vermieden sind.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des
Patentanspruches 1 dadurch, daß eine Sperreinrichtung
zur Verriegelung des Flügelrades in der Ausgangsstellung
mit dem Zellenrad vorgesehen ist.
Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise mit
einfachen Mitteln beim Ingangsetzen bzw. Starten der
Maschine eine Relativdrehung zwischen Flügelrad und
Zellenrad der Vorrichtung zu vermeiden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben. So ist ein Vorschlag darauf
gerichtet, die Sperreinrichtung als eine in der Vor
richtung zentrisch angeordnete und verschiebebewegliche
Sperrhülse auszubilden. Mit dieser Ausbildung verbindet
sich neben hoher Festigkeit ein einfacher Aufbau,
insbesondere in Verbindung mit der Betätigung für die
Sperrfunktion. Eine platzsparende, einfache Anordnung
der Sperrhülse ist mit Vorteil in der Nabe eines Flügel
rades erzielt. Diese Kombination ist weiter vorteilhaft
bei einem auf der Flügelrad-Nabe zentrierten Zellenrad
für die kompakte Anordnung einer Hydraulik-Steuerein
richtung in der Flügelrad-Nabe, wobei mit der Verwendung
eines axial verschiebebeweglichen Steuerschiebers diesem
zumindest für eine Richtung die Betätigung der Sperr
hülse zugeordnet werden kann. In die Gegenrichtung
können Sperrhülse und Steuerschieber nach einem weiteren
Vorschlag jeweils gesondert federbeaufschlagt sein für
den Fall eines einfachen, kostengünstigen Stellmotors
für den Stellschieber.
Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine zweiseitig beaufschlagte Vorrichtung im
Längsschnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 2,
Fig. 2 die Vorrichtung im Querschnitt gemäß der
Linie I-I in Fig. 1,
Fig. 3 eine einseitig beaufschlagte Vorrichtung im
Längsschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 4
und
Fig. 4 die Vorrichtung im Querschnitt gemäß der
Linie III-III in Fig. 3.
Eine lediglich abschnittsweise gezeigte Nockenwelle 1
einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist mit
einer Vorrichtung 2 zur hydraulischen Drehwinkelverstel
lung der Nockenwelle 1 gegenüber einem Antriebsrad 3
ausgerüstet. Die hydraulisch zweiseitig beaufschlagbare
Vorrichtung 2 umfaßt ein nockenwellenseitig angeordne
tes, radiale Flügel 4 tragendes Flügelrad 5 und ein mit
dem Antriebsrad 3 drehfest verbundenes, die Flügel 4 in
umfänglich verteilt angeordneten Zellen 6 aufnehmendes
Zellenrad 7. Das Flügelrad 5 weist ferner eine die
Flügel 4 tragende Nabe 8 auf, über die das Flügelrad 5
mit der Nockenwelle 1 drehfest verbunden ist. Wie ferner
aus den Fig. 2 und 4 hervorgeht, ist das jeweilige
Zellenrad 7 auf der Nabe 8 des Flügelrades 5 zentriert
und drehwinkelbeweglich gelagert.
Eine Drehwinkelverstellung der Nockenwelle 1 relativ zum
Antriebsrad 3 erfolgt über die Vorrichtung 2, indem
Drucköl aus einem Schmierölkreislauf der Brennkraftma
schine über ein Lager 9 der Nockenwelle 1 und einer in
der Flügelrad-Nabe 8 angeordneten Hydraulik-Steuerein
richtung 10 in von den Flügeln 4 in den Zellen 6 gebil
deten Kammern 11 oder 12 geleitet wird. Um bei fehlendem
Drucköl, insbesondere in der Startphase der Brennkraft
maschine eine Relativdrehung zwischen Flügelrad 4 bzw.
Nockenwelle 1 und dem Zellenrad 7 bzw. dem Antriebsrad 3
zu vermeiden, ist die Vorrichtung 2 mit einer Sperrein
richtung 13 zur Verriegelung des Flügelrades 5 in der
Ausgangsstellung "A" mit dem Zellenrad 7 ausgerüstet.
Die Sperreinrichtung 13 umfaßt eine im Zellenrad 7
koaxial und über ein Sperrprofil 14 drehfest angeordne
te, verschiebebewegliche Sperrhülse 15, die in Ausgangs
stellung "A" des Flügelrades 5 in eine mit dem Sperr
profil 14 fluchtende Sperrnut 16 des Flügelrades 5
einrastet. Das Einrasten der Sperrhülse 15 zur gegen
seitigen Dreh-Verriegelung von Flügelrad 5 und Zellen
rad 7 wird mittels einer vorgespannt angeordneten
Feder 17 bewirkt. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß
ein in der Flügelrad-Nabe 8 koaxial angeordneter Steuer
schieber 18 der Hydraulik-Steuereinrichtung 10 in einer
das Füllen mit Drucköl der Kammern 11 für eine Drehwin
kelverstellung in Drehrichtung gemäß Pfeil "B" unter
bindenden Endposition angeordnet ist. Diese Positionie
rung des Steuerschiebers 18 wird bei einem lediglich in
einer Richtung wirkenden Hubmagneten 19 als Stellmo
tor 20 mittels einer weiteren, vorgespannt angeordneten
Feder 21 bewirkt.
Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, sind Sperrhülse 15
und Steuerschieber 18 zueinander koaxial angeordnet. Der
Steuerschieber 18 ist mit einem Bund 22 ausgebildet,
gegen den die Sperrhülse 15 beim Verriegeln von Flügel
rad 5 und Zellenrad 7 anschlägt.
Hat sich nach dem Start der Brennkraftmaschine in deren
Schmierölkreislauf ein ausreichender Druck aufgebaut,
erfolgt lastpunktabhängig eine Entriegelung von Flügel
rad 5 und Zellenrad 7 zur Einleitung einer gewünschten
Drehwinkelverstellung der Nockenwelle 1 gegenüber dem
Antriebsrad 3. Hierfür wird der Steuerschieber 18 über
den Stellmotor 20 in die entgegengesetzte Endposition
verlagert, wobei mit dieser Verlagerung die Sperrhül
se 15 mittels des Bundes 22 aus der Sperrstellung in das
Zellenrad 7 mitgenommen ist.
Das Sperrprofil 14 der Sperrhülse 15 ist vorzugsweise
eine Geradverzahnung mit einer Zahnteilung, die eine
Zahn-Gegen-Zahn-Anordnung außerhalb der Sperrstellung
bewirkt.
Schließlich umfaßt der als Stellmotor 20 für den Steuer
schieber 18 vorgesehene Hubmagnet 19 eine gehäusefest
angeordnete Ringspule 23, in die ein mit dem Steuer
schieber 18 mitdrehender Tauchkolben 24 bei Anliegen
einer signalgesteuerten Spannung eintaucht.
Die Vorrichtung der Fig. 3 und 4 weist gegenüber der
Vorrichtung der Fig. 1 und 2 eine ungesteuerte Ent
leerung der Kammern 12 auf.
Claims (8)
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Claims (8)
Hide Dependent
translated from
1. Vorrichtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung
einer Welle relativ zu einem Antriebsrad, insbeson
dere Nockenwelle für Brennkraftmaschinen,
- - bei der ein vorzugsweise wellenseitig angeordnetes, radiale Flügel (4) tragendes Flügelrad (5) und ein antriebsradseitiges, die Flügel (4) in umfänglich verteilt angeordneten Zellen (6) aufnehmendes Zellenrad (7) relativ zueinander druckgesteuert drehwinkelverstellbar angeordnet sind, und
- - das Flügelrad (5) bei Betriebsbeginn eine Ausgangs stellung (A) einnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine Sperreinrichtung (13) zur Verriegelung des Flügelrades (5) in der Ausgangsstellung (A) mit dem Zellenrad (7) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Sperreinrichtung (13) eine im Zellenrad (7) oder Flügelrad (5) koaxial und über ein Sperrpro fil (14) drehfest angeordnete, verschiebebewegliche Sperrhülse (15) sowie
- - im jeweiligen Gegenrad (Flügelrad 5, Zellenrad 7) angeordnete, in Ausgangsstellung (A) des Flügelra des (5) mit dem Sperrprofil fluchtende Sperrnu ten (16) umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhülse (15) in
einem auf einer Nabe (8) des Flügelrades (5)
zentrierten und drehwinkelbeweglich angeordneten
Zellenrad (7) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Sperrhülse (15) im Zellenrad (7) in Rich tung Sperrstellung mit dem Flügelrad (5) von einer vorgespannt angeordneten Feder (17) beaufschlagt ist, und
- - aus der Sperrstellung über einen in der Flügelrad- Nabe (8) verschiebebeweglich angeordneten Steuer schieber (18) einer Hydraulik-Steuereinrich tung (10) in das Zellenrad (7) verlagerbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß als Sperrprofil (14) der Sperrhülse (15) eine Geradverzahnung vorgesehen ist mit einer Zahntei lung, die
- - eine Zahn-Gegen-Zahn-Anordnung außerhalb der Sperrstellung bewirkt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Sperrhülse (15) in Sperrstellung gegen einen Bund (22) des in eine Endposition verlagerten Steuerschiebers (18) anschlägt und
- - daß der Bund (22) ferner bei Verlagerung des Steuerschiebers (18) in die entgegengesetzte Endposition als Mitnehmer der Sperrhülse (15) dient.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß Steuerschieber (18) und Sperrhülse (15) in Sperrichtung gleichgerichtet federbeaufschlagt (Federn 17, 21) sind, und
- - in Entriegelungsrichtung von einem als Hubmagne ten (19) gestalteten Stellmotor (20) betätigt sind, wobei
- - der Hubmagnet eine gehäusefest angeordnete Ring spule (23) mit einem darin drehbar angeordneten, mit dem Steuerschieber (18) verbundenen Anker bzw. Tauchkolben (24) umfaßt.