DE4037089C2 - Hydraulische Einrichtung zum Verdrehen der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Einrichtung zum Verdrehen der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einer derartigen bekannten hydraulischen Einrichtung sind inbesondere die Pumpe und das Magnetventil extern angeordnet, was verhältnismäßig umständlich ist; überdies verhindern die notwendigen Druckmittelverbindungen eine kompakte Bauweise (DE 32 47 916 A1).

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße hydraulische Einrichtung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie sehr kompakt baut und sehr einfach an der Brennkraftmaschine bzw. im Motorraum zu installieren ist. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt einer hydraulischen Einrichtung zum Verdrehen der Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, in Fig. 2 einen Schnitt längs II-II nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den beiden Figuren ist mit 10 ein Kettenrad bezeichnet, das als Hohlzylinder ausgebildet ist und von der einen Stirnseite her eine verhältnismäßig tiefe zylindrische Eindrehung 11 aufweist. In diese Eindrehung ist passend das topfförmige Ende 12 einer Nockenwelle 13 leicht drehbar eingesetzt. Sie ist im Zylinderkopfteil 14 der Brenn­ kraftmaschine gelagert, von welchem nur ein Teil dargestellt ist. Das Kettenrad hat an seinem Innenumfang eine sich über seine gesamte Länge erstreckende Geradverzahnung 15. Diese kämmt mit der Gerad­ verzahnung 16 am Außenumfang eines Zylinders 17, der sich innerhalb des Kettenrads befindet und einen zylindrischen Fortsatz 18 mit geringerem Durchmesser hat an dessen Außenumfang eine Schrägver­ zahnung 19 ausgebildet ist. Diese kämmt mit einer entsprechenden Innenverzahnung 20, die in einem Bohrungsteil 21 der Nockenwelle 13 ausgebildet ist.

Im Inneren des Zylinders ist ein Kolben 23 angeordnet von dem sich ein Kolbenstangenteil 23A durch eine Bohrung 24 des Fortsatzes 18 des Zylinders erstreckt und mit einem Gewindeteil in einer Sack­ bohrung 25 der Nockenwelle fest verschraubt ist, d. h. der Kolben 23 ist samt Kolbenstange fest mit der Nockenwelle verbunden. Das entgegengesetzte Kolbenstangenteil 23B durchdringt eine Scheibe 25, welche den Zylinderraum 26 dicht verschließt. Das Kettenrad 10 ist mit Hilfe eines Rings 27, welcher sich an der freien Stirnseite des Kettenrades 10 befindet und an einer Schulter der Nockenwelle anliegt, gegen Verschieben gegenüber letzterer gesichert.

Das Kolbenstangenteil 23B dringt in eine Sackbohrung 28 einer Steuerscheibe 29 ein, deren Außendurchmesser gegenüber der Gerad­ verzahnung 15 am Kettenrad reichlich Spiel hat. Zwischen dem Zylinder 17 und der Steuerscheibe 29 ist ein etwa topfförmiger Dichtkörper 30 angeordnet, der an seinem Außenumfang eine Gerad­ verzahnung aufweist, die etwa der Geradverzahnung 15 entspricht, jedoch ein gewisses Übermaß hat, so daß sie mit Überschußmaß in dieser Geradverzahnung sitzt und damit eine gute Dichtwirkung zwischen dem Zylinder 17 und den dahinterliegenden Teilen bildet. Mit einer Zentrumsbohrung liegt der Dichtkörper 30 dichtend am Kolbenstangenteil 23B an. In der Kolbenstange sind zwei längsver­ laufende Kanäle 31, 32 ausgebildet, von denen der eine Verbindung zu einem Druckraum 33 des Zylinders 17 hat, der andere Verbindung zu einem Druckraum 34 auf der anderen Seite des Kolbens, d. h. dieser unterteilt den Innenraum des Zylinders in diese beiden Druckräume. Die Kanäle 31, 32 sind mit entsprechenden Kanälen 35, 36 in der Steuerscheibe 29 verbunden.

In das linke Endteil des Kettenrads 10 bzw. an dieses ist ein Pumpengehäuse 38 angeschlossen, das mit einem ringförmigen Fortsatz 39 in eine entsprechende Nut 40 am Kettenrad eingreift. Es wird dort festgehalten durch einen Sprengring und Axiallagerungsscheiben 41. Das Pumpengehäuse hat einen zur Kolbenstange gerichteten exzen­ trischen Innenraum 42, in dem das Innenzahnrad 44 der Innenzahnradpumpe 45 angeordnet ist, das mit seiner Außenverzahnung in die Innenver­ zahnung 15 des Kettenrades greift. Die Welle des Innenzahnrads 44 ist in einer Bohrung 46 im Pumpengehäuse 38 gelagert. Dieses hat an seinem Außenumfang mehrere sich radial nach außen erstreckende Fort­ sätze 47, welche in U-förmigen Gummiplatten 48 liegen, die selbst wiederum am Zylinderkopffrontdeckel 49 angeordnet sind. Die Steuer­ scheibe 29 ist mit Hilfe von Schrauben 51 und Stiften 52 fest mit dem Pumpengehäuse 38 verbunden. Pumpengehäuse und Steuerscheibe 29 rotieren nicht.

Zwischen der Stirnseite des Innenzahnrads 44 und der Stirnseite des Innenraums 42 des Pumpengehäuses 38 sind ein Saugschlitz 53 und ein Druckschlitz 54 ausgebildet - siehe hierzu auch Fig. 2. Im oberen Teil des Ventilgehäuses 38 ist ein Magnetventil 56 angeordnet. Dieses weist einen in einer Bohrung 57 gleitend angeordneten Steuer­ schieber 58 auf, welcher durch einen Flachanker 59 mit Spule 60 gegen Federn 58A (Schraubenfeder + Tellerfeder) betätigbar ist. Das Magnetventilgehäuse ist nach außen durch eine Scheibe 61 abgedeckt. Vom Magnetventil bestehen Leitungs- bzw. Bohrungsverbindungen zur Zahnradpumpe bzw. zu einer externen Ölpumpe (Motorölpumpe) 62, welche Leitungsverbindungen der Einfachheit halber im Ventilgehäuse als gestrichelte bzw. strichpunktierte Linien dargestellt sind.

Von der externen Pumpe 62 führt eine Leitung 63 zum Saugschlitz 53. Daraus ist zu erkennen, daß die Innenzahnradpumpe von der Ölpumpe 62 der Brennkraftmaschine vorgefüllt wird. Vom Druckschlitz 54 geht eine Leitung 64 aus, in welcher ein Druckbegrenzungsventil 65 angeordnet ist. Außerdem geht von der Leitung 64 eine Leitung 66 aus, die in die Ringnut P an der Steuerschieberbohrung 57 mündet. In dieser herrscht somit der Förderdruck der Innenzahnradpumpe. Eine ebenfalls von der Leitung 64 abzweigende Leitung 67 führt an den Außenumfang des Ventilgehäuses und dient dort zur Schmierung gegen­ über dem Kettenrad. An die Ringnuten A und B an der Steuerschieber­ bohrung ist je ein Kanal 70 bzw. 71 angeschlossen, welche Kanäle zu den Kanälen 36, 35 der Steuerscheibe führen, d. h. über diese Kanäle und natürlich die Kanäle 31, 32 werden die Druckräume 33, 34 am Zylinder 17 mit Druckmittel versorgt bzw. entlastet, gesteuert durch das Elektromagnetventil 56. Die eben erwähnten Kanäle 31, 32 sowie 35 und 36 sind nach außen durch nicht näher bezeichnete Stopfen dicht verschlossen. Von einer Ringnut R an der Steuerschieberbohrung 57 führt eine Leitung 72 zur Leitung 63, welche mit der Ölpumpe 62 des Motors verbunden ist.

Weiter nicht bezeichnete Bohrungen insbesondere im Stirnteil der Nockenwelle 13 dienen der Schmierung bzw. Leckölabfuhr. Diese Teile sind nicht erfindungswesentlich.

Die Nockenwelle 13 betätigt in nicht näher dargestellter Weise über Nocken die Einlaß- und/oder Auslaßventile der Brennkraftmaschine. Zur getrennten Steuerung der Ein- und Auslaßventile können auch mehrere Nockenwellen vorgesehen werden. Zur Veränderung der Ventil­ betätigung wird die Nockenwelle winkelmäßig gegenüber dem Kettenrad 10 durch eine Axialbewegung des Zylinders 17 und der auf diesem befindlichen Gerad-/und Schrägverzahnung 16, 19 verdreht. Daraus ist zu erkennen, daß der Kolben 23 fest steht und sich nur der Zylinder 17 bei entsprechender Beaufschlagung der Druckräume 33 und 34 bewegt. Die Beaufschlagung der Druckräume wird durch das Magnet­ ventil 56 gesteuert, der hierfür notwendige Druck wird durch die Innenzahnradpumpe 45 erzeugt, die - wie bereits erwähnt - durch die Motorölpumpe 62 vorgefüllt wird. Die Beaufschlagung bzw. Entlastung der Druckräume 33, 34 geschieht über die Kanäle 31, 32, 35, 36 sowie 70, 71 und natürlich das Magnetventil 56. Der Steigungswinkel der Schrägverzahnung auf dem Fortsatz 19 des Zylinders 17 ist derart, daß bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes 34 eine Verstellung der Nockenwelle nach "Früh" erfolgt und bei entsprechender Beauf­ schlagung des Druckraums 33 eine Verstellung nach "Spät". Der Schrägungs- bzw. Steigungswinkel der Schrägverzahnung könnte beispielsweise etwa 25° betragen und damit knapp unter der Selbst­ hemmung liegen. Er ist so ausgelegt, daß sich, wenn die gesamte Einrichtung sich selbst überlassen bleibt (Drehung der Brennkraft­ maschine noch vorhanden, Magnetventil in Ruhestellung), bei geringem Pumpenstrom z. B. beim Ausschaltvorgang, der Zylinder 17 sich von selbst nach Richtung "Spät" verstellt bzw. sich so bewegt, daß die Nockenwelle 13 die Position "Spät" einnimmt. Für die Ausbildung des Magnetventils sind verschiedene Versionen denkbar, die jedoch im einzelnen weiter nicht beschrieben und dargestellt sind.

Claims (4)

1. Hydraulische Steuereinrichtung zum Verdrehen der Nockenwelle (13) einer Brennkraftmaschine mittels eines von einer Pumpe (45) mit einem Druckmittel beaufschlagten Stellglieds (Stellzylinder 17), das an einer ersten Stelle (18) an seinem Außenumfang eine Schrägverzahnung (19) aufweist, die mit einer ebensolchen (20) am Innenumfang der Nockenwelle (13) in Eingriff steht, welche mit einem Ende in einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, hohlzylindrischen Kettenrad (10) gelagert ist, das an seinem Innenumfang eine Geradverzahnung (15) aufweist, die mit einer ebensolchen (16) an einer zweiten Stelle des Außenumfangs des Stellzylinders (17) in Eingriff steht, wobei in dem Stellglied ein von Druckmittel beaufschlagter Kolben (23) angeordnet ist und das von der Pumpe (45) geförderte Druckmittel über ein Elektromagnetventil (56) dem Stellglied (Stellzylinder 17) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (17) doppelwirkend ausgebildet ist und der Kolben (23) zwei Druckräume (33, 34) begrenzt, die über in der Kolbenstange (23A, 23B) ausgebildete Kanäle (32, 33), über in einer Steuerscheibe (29) vorhandene Kanäle (35, 36) und über weitere Kanäle (70, 71) in dem von dem Kettenrad (10) teilweise umfaßten Pumpengehäuse (38) der Pumpe (45) mit entsprechenden Steuernuten des Elektromagnetventils (56) in Verbindung stehen, daß die Pumpe (45) eine im Pumpengehäuse (38) angeordnete Innenzahnradpumpe (45) ist, die durch die Motorpumpe (62) vorgefüllt wird, daß um einen Teil der Steuerscheibe (29) herum ein elastischer, etwa topfförmiger Dichtkörper (30) angeordnet ist, der an seinem Außenumfang eine Geradverzahnung aufweist, die mit geringem Übermaß zwecks Dichtwirkung in die Geradverzahnung (15) am Innenumfang des Kettenrades (10) paßt und der (30) mit einer mittigen Bohrung dicht an der Kolbenstange (23A, 23B) anliegt, und daß das Innenzahnrad (44) der Innenzahnradpumpe (45) von der Geradverzahnung (15) am Innenumfang des Kettenrades (10) angetrieben ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (38) über mindestens ein an seinem Außenumfang sich radial nach außen erstreckendes, bolzenartiges Teil (47) elastisch mit einem stationären Teil (48) des Zylinderkopfdeckels der Brennkraftmaschine verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (38) mit einem ringförmigen Fortsatz (39) passend in eine stirnseitige Ringnut (40) des Kettenrads (10) eingesteckt ist, daß das Elektromagnetventil (56) einen Steuerschieber (58) in einer Schieberbohrung (57) aufweist, wobei die Schieberbohrung (57) parallel zur Achse des Innenzahnrades (44) verläuft, und daß der Steuerschieber (58) mit einem Flachankermagneten (59) versehen ist und gegen die Kraft zweier Federn (58A) wirkt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Innenzahnrad (44) zugewandten Stirnseite des Pumpengehäuse (38) ein Saugschlitz (53) und ein Druckschlitz (54) ausgebildet sind, welche Schlitze über im Pumpengehäuse (38) verlaufende Steuerbohrungen (66, 72) mit der Steuerschieberbohrung (57) in Verbindung stehen.