EP1170465A2 - Nockenwelle zur Betätigung von Ventilen einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
Definitions
- the invention relates to a camshaft for actuating valves Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
- the locking device comprises a between the cell wheel and Impeller coaxially arranged movable locking sleeve, which in a first Position the said wheels rotatably connected, and them in a second Position separates from each other.
- DE 1 96 23 818 A1 is between a wing-like extension of the impeller and a cover of the cellular wheel a corresponding locking device intended.
- the locking device is axially movable with a spring-loaded Piston equipped, which - only - in the starting phase of the internal combustion engine in one The cover engages.
- the object of the invention is to provide a locking device for a device Adjust the relative rotational position of a camshaft so that it improves the one hand can be easily integrated into the interior and secondly, it functions well distinguished.
- the main advantages achieved with the invention are the fact that the Piston and the actuator cooperating with it, which by separate Pressure rooms can be acted upon, a safe and immediate effect of the Locking device of the device for adjusting the relative rotational position of the Ensure camshaft.
- the actuator designed as a bolt and the Pistons can be placed in the wing of the impeller in a simple and space-saving manner integrate the facility.
- the piston and the pin are components that come with reasonable effort to produce and are also easy to assemble.
- An internal combustion engine 1 of the Otto type shown only in principle comprises several cylinders 2, 3 and 4 and two camshafts 5,6 as well as per cylinder e.g. two Inlet valves 7,8 and two exhaust valves 9.10 - Fig. 1 -.
- the intake valves 7,8 and Exhaust valves 9,10 are V-shaped in a cylinder head, not shown Internal combustion engine 1 housed.
- Both camshafts 5,6 are over one corresponding drive wheels looping endless drive 11 - belt, chain or the like-together connected, the adjacent end faces 12, 13 of said Camshafts is effective.
- coaxial connected devices 14,15 for hydraulic adjustment of the relative Rotational position of these camshafts.
- the timing of the valves 7,8 are influenced, and for the operation of the internal combustion engine, etc. regarding exhaust emissions optimize.
- the device 14 having a circular cylindrical configuration - it corresponds structurally of the device 15 - comprises a drive wheel 16 designed as a chain wheel the camshaft 5, a cellular wheel 17 and an impeller provided with radial vanes 18 19.
- the drive wheel 16, the cellular wheel 17 and the impeller 19 are coaxial with Camshaft 5 arranged, the drive wheel 16 and the cellular wheel one fixed interconnected unit 20 - Fig. 4 - form.
- the cell 22 is still delimited by a circular area 27 to which one Circular surface 28 of the wing 18 is brought up. Both circular areas 27 and 28 are as Sealing surfaces effective; at 29 are comparable between impeller and cellular wheel 17 Circular surfaces 30, 31 forming sealing surfaces are provided.
- the stop surfaces 23, 24 are adjacent to the circular surfaces 27 and 30 with chamber-shaped recesses 32, 33 and 34,35 provided, via which to act on the stop surfaces 25,26 of the wing 18th of the impeller 18 hydraulic medium is introduced.
- the impeller 19 is on the by Drive wheel 16 and the cellular wheel 17 unit 20 formed, for which a Locking device 36 is provided.
- the locking device 36 comprises a piston 37 which in a guide bore 38 of the wing 18 of the impeller 19 in Axial direction of the axis of rotation 21 displaceable and with a locking portion 39 a corresponding receptacle 40 in a hub body 41 of the assembly 20 cooperates.
- the piston 37 which is integral with the locking portion 39 is produced, is acted upon by a first pressure channel 42 which is connected to a first pressure chamber 43 is connected.
- the actuating element 44 is formed by a bolt 47 - FIG. 4 - which is connected to a Stop 48 of the piston 37 is brought up.
- the one in a guide bore 49 arranged bolt 47 runs parallel to the piston 37 and is supported on the Stop 48 representing annular surface 50 which on a blocking portion 39th opposite side 51 is provided on a piston head 52.
- the Indian Guide bore 38 guided locking section 39 is provided with a diameter, which is smaller than the diameter of the piston head 52.
- the guide bores 38 and 49 of the piston 37 or of the bolt 47 run with the smallest possible distance to each other, and they lie on a common radial plane A-A - Fig. 3-.
- the piston 37 and the pin 47 have end faces 53 and 54 on pressure chambers 55 and 56 connected, which are remote from the annular surface 50.
- the pressure chamber 55 communicates with the first pressure channel 42; the pressure chamber 56 with the second pressure channel 45.
- a compression spring 59 effective between a free side 57 of the Piston head 52 and a support member 58 of the wing 18, a compression spring 59 effective.
- the Compression spring 59 rests on the one hand in sections in a recess 60 of the piston head 52, and on the other hand it surrounds a pin 61 of the spring plate Support part 58.
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Abstract
Diese Nockenwelle umfasst eine Einrichtung zum hydraulische Verstellen der relativen Drehlage der Nockenwelle zwecks Beeinflussung der Steuerzeiten der Ventile, welche Einrichtung ein Antriebsrad, ein Zellenrad und ein Flügelrad aufweist. Das Flügelrad ist mit Flügeln innerhalb von Zellen des Zellenrads relativbeweglich gelagert. Zwischen Zellenrad und Flügelrad ist eine in der Startphase der Brennkraftmaschine wirksame Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Die Verriegelungseinrichtung wird durch einen axial federbelasteten, hydraulisch betätigten sowie in einer der Flügel des Flügels untergebrachten Kolben und eine korrespondierende in einer zu einer aus Antriebsrad und Zellenrad bestehenden Baueinheit vorgesehenen Aufnahme für den Kolben gebildet. Zur Optimierung der Verriegelungseinrichtung arbeitet der mit einem Sperrabschnitt in die Aufnahme hineinragende und im Flügel geführte Kolben mit einem Betätigungselement zusammen, wobei der Kolben von einem ersten Druckraum und das Betätigungselement von einem zweiten Druckraum aus beaufschlagt wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockenwelle zur Betätigung von Ventilen einer
Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten Nockenwelle, DE 39 37 644 A1, der eingangs beschriebenen
Gattung ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, die in der Startphase der
Brennkraftmaschine das Flügelrad relativ zum Zellenrad festsetzt, damit unkontrollierte
u.a. störende Geräusche verursachende Bewegungen der beiden Räder zueinander
vermieden werden. Die Verriegelungseinrichtung umfasst eine zwischen Zellenrad und
Flügelrad koaxial angeordnete verschiebebewegliche Sperrhülse, die in einer ersten
Stellung die besagten Räder drehfest miteinander verbindet, und sie in einer zweiten
Stellung voneinander trennt.
In der DE 1 96 23 818 A1 ist zwischen einer flügelartigen Verlängerung des Flügelrads
und einem Deckel des Zellenrads eine entsprechende Verriegelungsvorrichtung
vorgesehen. Die Verriegelungsvorrichtung ist mit einem federbelasteten axialbeweglichen
Kolben ausgestattet, der - nur - in der Startphase der Brennkraftmaschine in eine
Aufnahme des Deckels eingreift.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verriegelungsvorrichtung einer Einrichtung zum
Verstellen der relativen Drehlage einer Nockenwelle so zu verbessern, dass sie zum einen
sich leicht in die Einrichtung integrieren lässt und zum anderen sich durch gute Funktion
auszeichnet.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass der
Kolben und das mit ihm zusammenarbeitende Betätigungselement, die von getrennten
Druckräumen aus beaufschlagbar sind, eine sichere und unmittelbare Wirkung der
Verriegelungsvorrichtung der Einrichtung zum Verstellen der relativen Drehlage der
Nockenwelle sicherstellen. Das als Bolzen ausgebildete Betätigungselement und der
Kolben lassen sich auf einfache und räumlich günstige Weise in den Flügel des Flügelrads
der Einrichtung integrieren. Außerdem sind der Kolben und der Bolzen Bauteile, die mit
vertretbarem Aufwand herstellbar und auch leicht montierbar sind.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend
näher beschrieben ist.
- Fig. 1
- eine Ansicht von oben auf eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine mit Nockenwellen zur Betätigung von Ventilen;
- Fig. 2
- einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in größerem Maßstab;
- Fig. 3
- eine Einzelheit X der Fig. 2 in größerem Maßstab;
- Fig. 4.
- einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Eine lediglich prinzipiell dargestellte Brennkraftmaschine 1 der Otto-Gattung umfasst
mehrere Zylinder 2,3 und 4 und zwei Nockenwellen 5,6 sowie pro Zylinder z.B. zwei
Einlassventile 7,8 und zwei Auslassventile 9.10 - Fig. 1 -. Die Einlassventile 7,8 und die
Auslassventile 9,10 sind V-förmig in einem nicht gezeigten Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine 1 untergebracht. Beide Nockenwellen 5,6 sind über einen
entsprechende Antriebsräder umschlingenden Endlostrieb 11 - Riemen, Kette oder dgl.-miteinander
verbunden, der benachbart von Stirnseiten 12,13 der besagten
Nockenwellen wirksam ist. An die Stirnseiten 12,13 der Nockenwellen 5,6 koaxial
angeschlossen sind Einrichtungen 14,15 zum hydraulischen Verstellen der relativen
Drehlage dieser Nockenwellen. Mit jeder Einrichtung bspw. 14, die nach Art einer
Flügelzellenpumpe aufgebaut ist, werden die Steuerzeiten der Ventile 7,8 beeinflusst, und
zwar um den Betrieb der Brennkraftmaschine u.a. bezüglich Abgasemission zu
optimieren.
Die eine kreiszylindrische Konfiguration aufweisende Einrichtung 14 - sie entspricht
baulich der Einrichtung 15 - umfasst ein als Kettenrad ausgebildetes Antriebsrad 16 für
die Nockenwelle 5, ein Zellenrad 17 und ein mit radialen Flügeln 18 versehenes Flügelrad
19. Das Antriebsrad 16, das Zellenrad 17 und das Flügelrad 19 sind koaxial zur
Nockenwelle 5 angeordnet, wobei das Antriebsrad 16 und das Zellenrad eine fest
miteinander verbundene Baueinheit 20 - Fig. 4 - bilden. Dagegen ist das um eine
Drehachse 21 verschwenkbare Flügelrad 19 unter Zwischenschaltung der Flügel 18 in
kammerartigen Zellen 22 des Zellenrads 17 untergebracht. Jede Zelle 22 - es sind
insgesamt fünf Zellen vorgesehen - ist mit einer ersten Anschlagfläche 23 und einer
zweiten Anschlagfläche 24 für korrespondierende erste und zweite Anschlagflächen
25,26 des Flügels 18 ausgestattet. Sämtliche Anschlagflächen 23,24 und 25,26
verlaufen radial zur Drehachse 21, jedoch ist der Winkel α, den die Anschlagflächen
23,24 einschließen, größer als der entsprechende Winkel β der Anschlagflächen 25,26
des Flügels 18.
Darüber hinaus wird die Zelle 22 noch von einer Kreisfläche 27 begrenzt, an die eine
Kreisfläche 28 des Flügels 18 herangeführt ist. Beide Kreisflächen 27 und 28 sind als
Dichtflächen wirksam; bei 29 sind zwischen Flügelrad und Zellenrad 17 vergleichbare
Dichtflächen bildende Kreisflächen 30,31 vorgesehen. Die Anschlagflächen 23,24 sind
benachbart den Kreisflächen 27 und 30 mit kammerförmigen Ausnehmungen 32,33 und
34,35 versehen, über die zur Beaufschlagung der Anschlagflächen 25,26 des Flügels 18
des Flügelrads 18 Hydraulikmedium eingebracht wird.
In der Startphase der Brennkraftmaschine 1 ist das Flügelrad 19 an der durch das
Antriebsrad 16 und das Zellenrad 17 gebildeten Baueinheit 20 festgesetzt, wofür eine
Verriegelungseinrichtung 36 vorgesehen ist. Die Verriegelungseinrichtung 36 umfasst
einen Kolben 37, der in einer Führungsbohrung 38 des Flügels 18 des Flügelrads 19 in
axialer Richtung der Drehachse 21 verschiebbar und über einen Sperrabschnitt 39 mit
einer korrespondierenden Aufnahme 40 in einem Nabenkörper 41 der Baueinheit 20
zusammenarbeitet. Der Kolben 37, der aus einem Stück mit dem Sperrabschnitt 39
hergestellt ist, wird von einem ersten Druckkanal 42 aus beaufschlagt, der an einen
ersten Druckraum 43 angeschlossen ist. Mit dem Kolben 37 in Wirkverbindung steht ein
Betätigungselement 44, das über einen zweiten Druckkanal 45 betätigt wird; der zweite
Druckkanal 45 ist mit einem zweiten Druckraum 46 verbunden. Beide Druckräume 43
und 46, die voneinander getrennt sind, sind an das Hydrauliksystem der Einrichtung 14
angeschlossen.
Das Betätigungselement 44 wird durch einen Bolzen 47 - Fig. 4 - gebildet, der an einen
Anschlag 48 des Kolbens 37 herangeführt ist. Der in einer Führungsbohrung 49
angeordnete Bolzen 47 verläuft parallel zum Kolben 37 und stützt sich an einer den
Anschlag 48 darstellenden Ringfläche 50 ab, die auf einer dem Sperrabschnitt 39
abgekehrten Seite 51 an einem Kolbenkopf 52 vorgesehen ist. Der in der
Führungsbohrung 38 geführte Sperrabschnitt 39 ist mit einem Durchmesser versehen,
der kleiner ist als der Durchmesser des Kolbenkopfs 52. Die Führungsbohrungen 38 und
49 des Kolbens 37 bzw. des Bolzens 47 verlaufen mit möglichst geringem Abstand
zueinander, und sie liegen auf einer gemeinsamen radialen Ebene A-A - Fig. 3-.
Der Kolben 37 und der Bolzen 47 sind mit Stirnflächen 53 und 54 an Druckkammern 55
und 56 angeschlossen, die entfernt von der Ringfläche 50 liegen. Die Druckkammer 55
steht mit dem ersten Druckkanal 42 in Verbindung; die Druckkammer 56 mit dem
zweiten Druckkanal 45. Darüber hinaus ist zwischen einer freien Seite 57 des
Kolbenkopfs 52 und einem Stützteil 58 des Flügels 18 eine Druckfeder 59 wirksam. Die
Druckfeder 59 ruht einerseits abschnittsweise in einer Ausnehmung 60 des Kolbenkopfs
52, und anderseits umgibt sie einen Zapfen 61 des als Federteller ausgebildeten
Stützteils 58.
Ist die Brennkraftmaschine 1 außer Betrieb, so ist ihr Hydrauliksystem einschließlich der
Einrichtung 14 drucklos, wodurch die Druckfeder 59 den Sperrabschnitt 39 des Kolbens
37 in der Aufnahme 40 in Lage hält und eine Relativbewegung des Flügelrads 19 im
Zellenrad zur Verstellung der Nockenwelle 5 ausgeschlossen ist. Dieser Zustand wird in
der Startphase der Brennkraftmaschine 1 mit definiertem Druckniveau im
Hydrauliksystem zunächst beibehalten. Nach Überschreiten des besagten Druckniveaus
werden der Kolben 37 und der Bolzen 47 über die Stirnflächen 53 bzw. 54 mit
Hydraulikmedium beaufschlagt und der Sperrabschnitt 39 entgegen der Wirkung der
Druckfeder 59 aus der Aufnahme 40 herausgeführt. Das Flügelrad bzw. die Nockenwelle
5 kann jetzt in Abhängigkeit von Parametern (Drehzahl, Last) der Brennkraftmaschine
verstellt werden.
Claims (7)
- Nockenwelle zur Betätigung von Ventilen einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Einrichtung zum hydraulischen Verstellen der relativen Drehlage der Nockenwelle zwecks Beeinflussung der Steuerzeiten der Ventile, welche Einrichtung ein Antriebsrad für die Nockenwelle, ein Zellenrad und ein Flügelrad aufweist, das mit radialen Flügeln innerhalb von Zellen des Zellenrads relativbeweglich gelagert ist und wobei zwischen Zellenrad und Flügelrad eine in der Startphase der Brennkraftmaschine wirksame Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, die durch einen axial federbelasteten, hydraulisch betätigten sowie in einer der Flügel des Flügelrads untergebrachten Kolben und eine korrespondierende in einer aus Antriebsrad und Zellenrad bestehenden Baueinheit vorgesehenen Aufnahme für den Kolben gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einem Sperrabschnitt (39) in die Aufnahme (40) hineinragende und im Flügel (18) der Einrichtung (14) geführte Kolben (37) mit einem Betätigungselement (44) zusammenarbeitet, wobei der Kolben (37) von einem ersten Druckraum (43) und das Betätigungselement (44) von einem zweiten Druckraum (46) aus beaufschlagt werden.
- Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (44) durch einen Bolzen (47) gebildet wird, der an einen Anschlag (48) des Kolbens (37) herangeführt ist.
- Nockenwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (47) parallel zum Kolben (37) verläuft, und der Anschlag (48) des Kolbens (37) eine Ringfläche (50) ist, die auf einer dem Sperrabschnitt (39) abgekehrten Seite (51) durch einen Kolbenkopf (52) gebildet wird.
- Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (37) und der Bolzen (47) in Führungsbohrungen (38,49) des Flügels (18) angeordnet sind, die auf einer gemeinsamen radialen Ebene (A-A) der Einrichtung (14) liegen
- Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (37) und der Bolzen (47) mit Stirnflächen (53,54) an Druckkammern (55,56) angeschlossen sind, die beide entfernt von der Ringfläche (50) liegen
- Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer freien Seite (57) des Kolbenkopfs (52) und einem Stützteil (58) des Flügels (18) eine Druckfeder (59) wirksam ist.
- Nockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (59) abschnittsweise einerseits in einer Ausnehmung (60) des Kolbenkopfs (52) und andererseits einen Zapfen (61) des als Federteller ausgebildeten Stützteils (58) umgibt.
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