EP1216345B1 - Brennkraftmaschine mit hydraulischem nockenwellenversteller zur nockenwellenverstellung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit hydraulischem nockenwellenversteller zur nockenwellenverstellung Download PDF

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EP1216345B1
EP1216345B1 EP00974375A EP00974375A EP1216345B1 EP 1216345 B1 EP1216345 B1 EP 1216345B1 EP 00974375 A EP00974375 A EP 00974375A EP 00974375 A EP00974375 A EP 00974375A EP 1216345 B1 EP1216345 B1 EP 1216345B1
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EP
European Patent Office
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hydraulic pressure
camshaft
ring
cylinder head
internal combustion
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Ernst-Andreas Kunne
Andreas Knecht
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Volkswagen AG
Hilite Germany GmbH
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Hydraulik Ring GmbH
Volkswagen AG
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    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a cylinder head and at least a mounted on this camshaft, which is driven by a Crankshaft corresponding gas exchange valves actuated on the cylinder head, where the camshaft, a camshaft adjuster is provided, which is for changing of control times of the gas exchange valves by means of hydraulic pressure, the camshaft rotated relative to the crankshaft, wherein a supply device for hydraulic pressure provided on the camshaft adjuster and as separate from the cylinder head Component is formed and has a ring for each camshaft, wherein each ring has two grooves, which via respective hydraulic pressure channels in the Supply device are connected to a hydraulic pressure valve, according to the preamble of claim 1.
  • From DE 197 45 670 A1 is a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, wherein at one front end of the gas exchange valves actuated camshaft Camshaft adjuster is arranged.
  • Pressure medium channels is the camshaft adjuster with hydraulic pressure for pivoting the camshaft relative to a camshaft driving Supplied crankshaft. The manufacture and installation of the housing cover is but consuming and expensive.
  • US 5 540 197 describes a camshaft adjuster with hydraulic pressure supply, which is designed as a separate component and wherein a ring of Hydraulic pressure supply engages around a sleeve attached to the camshaft. In Ring and sleeve are correspondingly communicating grooves for Hydraulic pressure provided. About Hydarulik horritze in the sleeve is a Hydraulic pressure supply of the camshaft adjuster. About appropriate Hydraulic pressure channels in the hydraulic pressure supply is connected to a hydraulic pressure valve.
  • the present invention is based on the object, an internal combustion engine to improve the above-mentioned type such that a structurally simple and functionally reliable camshaft adjustment is available.
  • each ring engages around a portion of the camshaft and each embraced Section of the camshaft has two annular grooves, which each with a groove of the corresponding ring are aligned, wherein each groove / Ringnutconcentr a Ringes via respective hydraulic pressure channels in the camshaft with a Hydraulic pressure chamber of the camshaft adjuster arranged on this camshaft connected is.
  • the supply device for hydraulic pressure in the separate component in one piece following, at least one Hydraulic pressure connection, at least one hydraulic tank connection, at least a receptacle for a hydraulic pressure valve and corresponding hydraulic pressure channels, which are designed such that they each have a hydraulic pressure connection with the receptacle for a hydraulic pressure valve, each hydraulic pressure valve with a groove / Ringnutcru a ring and each receptacle for a Connect hydraulic pressure valve to a hydraulic tank connection.
  • the Recording for a hydraulic pressure valve for example, axially parallel or perpendicular arranged to the ring.
  • the feeding device is designed such that it Cylinder head is fastened.
  • FIG. 1 to 13 For a better illustration of the relationship of the individual views according to FIG. 3 to 8 and 13 to each other in these figures is a "x" marked, dashed Line drawn as reference.
  • the rings 12 engage around a respective, not shown, camshaft in one predetermined section and serve as a transition interface for hydraulic fluid in the Camshaft and the camshaft adjuster connected to the camshaft, what will be explained in more detail below.
  • the separate component is by means of holes 16 through cross-bolts (not shown) attachable to a cylinder head, not shown.
  • a cylinder head not shown.
  • the form in Fig. 2 hatched or dashed areas shown corresponding contact surfaces on Cylinder head.
  • a holder 18 for a slide not shown for one between a crankshaft (not shown) and that of the rings 12, 13 enclosed camshaft arranged chain or belt drive (not shown) attached.
  • the component 10 has a system of hydraulic pressure channels, which will be explained in more detail below.
  • This system of hydraulic pressure channels is after the production of the component 10, for example by means of casting introduce appropriate blind and through holes in the component 10th educated. This results for all blind or through holes Of necessity appropriate openings to the environment. Unless these openings for the Operation of the component 10 are not required, they are pressed with balls or bolt pressure-tight.
  • balls 112 are indicated in FIG. 15.
  • the component 10 is at the back or cylinder side two separate hydraulic pressure ports 20 and 22, which from hydraulic pressure is applied to the cylinder head.
  • the first Hydraulic pressure port 20 is, as shown in particular in FIG. 10, over a first hydraulic pressure channel 24 connected to the first receptacle 14 and the second Hydraulic pressure port 22 is, as shown particularly in FIGS. 7 and 10, over a second hydraulic pressure channel 26 connected to the second receptacle 15.
  • the first hydraulic pressure channel 24 is thereby starting from the holder 18 through the first Receiving 14 driven through to the first hydraulic pressure port 20 and sealed on the holder side pressure-tight.
  • the second hydraulic pressure passage 26 is laterally (in Figs. 7 and 10 from the left) through the second hydraulic pressure port 22 through to second intake 15 propelled and also externally borehole pressure-tight locked.
  • the first receptacle 14 is, as shown in particular in FIGS. 8, 9 and 12, over a third hydraulic pressure channel 28, a fourth hydraulic pressure channel 30, a fifth Hydraulic pressure channel 32, a sixth hydraulic pressure channel 34 and a seventh Hydraulic pressure channel 36 connected to a first groove 38 in the first ring 12.
  • the first Recording is further, as can be seen in particular from FIGS. 11 and 12, via an eighth Hydraulic pressure channel 40 connected to a second groove 42 of the first ring 12.
  • the second receptacle 15 is, as shown in particular in FIGS. 9, 11, 12 and 13, over a ninth hydraulic pressure passage 44, a tenth hydraulic pressure passage 46, a eleventh hydraulic pressure channel 48 and a twelfth hydraulic pressure channel 50 having a first groove 52 of the second ring 13 connected.
  • the second receptacle 15 is further, like in particular from FIGS. 7, 11 and 12, over a thirteenth Hydraulic pressure channel 54, a fourteenth hydraulic pressure channel 56 and a fifteenth hydraulic pressure channel 58 with a second groove 60 of the second ring thirteenth connected.
  • the camshaft not shown in FIGS. 1 to 13 points in the of the rings 12th and 13 encompassed portions corresponding annular grooves, which with the grooves 38 and 42 of the first ring 12 and with the grooves 52 and 60 of the second ring 13th aligned. These annular grooves are in turn with hydraulic pressure channels in the camshaft connected, which with appropriate Hydraulik horrkammem one at this Camshaft arranged camshaft adjuster are connected. This leads a Hydraulic pressurization via the respective first grooves 38, 52 of the rings 12, 13 above the respective o.g.
  • Hydraulic pressure channels to pivot the corresponding Camshaft with respect to the crankshaft in one direction and a Hydraulic pressurization via the respective second grooves 42, 60 of the rings 12, 13 on the respective o.g. Hydraulic pressure channels to pivot the corresponding camshaft with respect to the crankshaft in a corresponding opposite direction.
  • One direction leads to an "early position”, i. the Valve operation takes place earlier or the crankshaft movement leading, and the correspondingly different direction leads to a "late position", i. the valve actuation takes place later or the crankshaft movement below.
  • proportional directional valves is also an intermediate position between the two extreme “early position” and “late position” stable adjustable. Conveniently, in the extreme "late position” of Camshaft adjuster locked, so this position even without pressurization Constantly maintained and not from on the camshaft through the Valve actuation acting forces is affected.
  • FIG. 14 schematically illustrates one in the separate component 10
  • the invention provided hydraulic pressure circuit with the hydraulic pressure connections 20, 22 of hydraulic pressure valves 62 and 64, wherein each hydraulic pressure port 20, 22 a check valve 66, 68 and is connected to a hydraulic pump 70.
  • the Hydraulic pressure valves 62, 64 are either 4/2-way valves S / W or 4/2 proportional directional control valves educated.
  • Each hydraulic pressure valve 62, 64 is also with a hydraulic tank connection 72 connected.
  • Fig. 15 illustrates the function of the hydraulic pressure valves 62, 64 and the functional Cooperation of component 10, the camshaft 74 and the Camshaft adjuster 76.
  • This illustration in Fig. 15 is merely schematic to do not understand and give the exact spatial arrangement of the hydraulic pressure valves 62, 64 again; as shown in Figs. 1 to 13 in the receptacles 14, 15 inserted Hydraulic pressure valves would be.
  • the arrangement of the hydraulic pressure channels corresponds not completely that of FIG. 1 to 13.
  • the hydraulic pressure valve 64 is arranged, which has a piston 78.
  • This Piston 78 connects via the receptacle 15 depending on its position one Hydraulic pressure supply via the hydraulic pressure port 22 and the hydraulic pressure channel 26 optionally with the hydraulic pressure channels 44, 46 and 48 or with the Hydraulic pressure channel 56.
  • the hydraulic pressure valve 64 has the Hydraulic tank connection 72 on.
  • the means of a screw 80 with the component 10 and the camshaft adjuster 76 connected camshaft 74 has two annular grooves 82nd and 84, wherein within the ring 13, a portion of the cam shaft 74th engages around the circumference, the first annular groove 82 with the hydraulic pressure channel 48 and in the second annular groove 84 is in fluid communication with the hydraulic pressure passage 56.
  • the Grooves 52 and 60 of the second ring 13 are not shown in Fig. 15.
  • the first Ring groove 82 is connected via a hydraulic pressure channel 86 which in the camshaft 74 to the Screw 80 is formed around, with a first hydraulic pressure chamber 88 of the Camshaft adjuster 76 connected.
  • the second annular groove 84 is over a Hydraulic pressure channel 90 connected to a second hydraulic pressure chamber 92.
  • the camshaft adjuster 76 rotates the camshaft 74 with respect to a wheel 94, which via a drive, not shown (toothed or belt drive) with a not connected crankshaft is connected, in one or the other direction.
  • the system is depressurized and the phaser 76 is locked by a bolt 96 in late position.
  • the camshaft 74 is pivoted to an early position relative to the crankshaft when the second hydraulic pressure chamber 92 is pressurized via the hydraulic pressure passages 24, 56, 84, and 90.
  • the pin 96 is hereby out of engagement with the wheel 94.
  • the camshaft 74 is pivoted back into late position when the first hydraulic pressure chamber 88 is pressurized via the hydraulic pressure channels 24, 44, 46, 48, 82 and 86.
  • the bolt 96 engages again in the wheel 94 and the system can be made depressurized again.
  • FIG. 16 schematically illustrates such a control system.
  • a central processing unit (CPU) 98 receives data from a throttle valve 100, an oil temperature sensor 102, which senses the temperature of oil in the region of an engine oil pump 104, from a crankshaft sensor 106 and a camshaft sensor 108 used to determine a position of the camshaft 76 interacts with a signal generator 110. Based on these data, the CPU 98 correspondingly controls the hydraulic pressure valve 64 to set a desired pivot angle of the camshaft 74 between extreme early position and extreme late position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und wenigstens einer an diesem gelagerten Nockenwelle, welche angetrieben von einer Kurbelwelle entsprechende Gaswechselventile am Zylinderkopf betätigt, wobei an der Nockenwelle ein Nockenwellenversteller vorgesehen ist, der zum Verändern von Steuerzeiten der Gaswechselventile mittels Hydraulikdruck die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verdreht, wobei eine Zuführungsvorrichtung für Hydraulikdruck an den Nockenwellenversteller vorgesehen und als vom Zylinderkopf separates Bauteil ausgebildet ist und für jede Nockenwelle einen Ring aufweist, wobei jeder Ring zwei Nuten aufweist, die über jeweilige Hydraulikdruckkanäle in der Zuführungsvorrichtung mit einem Hydraulikdruckventil verbunden sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 45 670 A1 ist ein Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei an einem stirnseitigen Ende einer die Gaswechselventile betätigenden Nockenwelle ein Nockenwellenversteller angeordnet ist. Mittels in einem Gehäusedeckel vorgesehener Druckmittelkanäle wird der Nockenwellenversteller mit Hydraulikdruck zum Verschwenken der Nockenwelle relativ zu einer die Nockenwelle antreibenden Kurbelwelle versorgt. Die Herstellung und Montage des Gehäusedeckels ist jedoch aufwendig und kostenintensiv.
Aus der DE 197 47 244 A1 ist es bekannt, an einem Ende einer Nockenwelle in einem Lagerbereich derselben im Zylinderkopf Ringnuten vorzusehen und über diese Ringnuten Hydraulikmittel einem an der Nockenwelle angeordneten Nokkenwellenversteller zuzuführen. Um Verluste beim Hydraulikmittelabgriff im Bereich des Lagers der Nockenwelle zu vermeiden, ist in einer Halbschale des Lagers ein diese überdeckender Gleitlagerring eingelegt. Diese Integration der Hydraulikmittelversorgung in den Zylinderkopf selbst macht diesen jedoch aufwendig und Kostenintensiv bei der Herstellung. Ferner wird durch die Zuführung des Hydraulikmittels über eine Lagerschale eines Lagers der Nockenwelle in dem Zylinderkopf dieses Lager entsprechend geschwächt.
Die US 5 540 197 beschreibt einen Nockenwellenversteller mit Hydraulikdruckzuführung, welche als separates Bauteil ausgebildet ist und wobei ein Ring der Hydraulikdruckzuführung eine an der Nockenwelle befestigte Hülse umgreift. In Ring und Hülse sind entsprechend miteinander kommunizierende Nuten für Hydraulikdruxck vorgesehen. Über Hydarulikdruckkanäle in der Hülse erfolgt eine Hydraulikdruckversorgung des Nockenwellenverstellers. Über entsprechende Hydraulikdruckkanäle in der Hydraulikdruckzuführung erfolgt eine Verbindung mit einem Hydraulikdruckventil.
Der vorliegeden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der obengenannten Art derart zu verbessern, daß eine baulich einfache und funktionssichere Nockenwellenverstellung zur Verfügung steht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einer Brennkraftmaschine der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß jeder Ring einen Abschnitt der Nockenwelle umgreift und der jeweils umgriffene Abschnitt der Nockenwelle zwei Ringnuten aufweist, welche jemeils mit einer Nut des entsprechenden Ringes fluchten, wobei jedes Nut/Ringnutpaar eines Ringes über jeweilige Hydraulikdruckkanäle in der Nockenwelle mit einer Hydraulikdruckkammer des an dieser Nockenwelle angeordneten Nockenwellenverstellers verbunden ist.
Dies hat den Vorteil, daß eine in Herstellung und Montage einfache Hydraulikmittelzuführung für Nockenwellenversteller einer Nockenwelle zur Verfügung steht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zuführungsvorrichtung für Hydrautikdruck in dem separaten Bauteil einstückig folgendes auf, wenigstens einen Hydraulikdruckanschluß, wenigstens einen Hydrauliktankanschluß, wenigstens eine Aufnahme für ein Hydraulikdruckventil sowie entsprechende Hydraulikdruckkanäle, welche derart ausgebildet sind, daß sie jeweils einen Hydraulikdruckanschluß mit der Aufnahme für ein Hydraulikdruckventil, jedes Hydraulikdruckventil mit einem Nut/Ringnutpaar eines Ringes und jede Aufnahme für ein Hydraulikdruckventil mit einem Hydrauliktankanschluß verbinden. Hierbei ist die Aufnahme für ein Hydraulikdruckventil beispielsweise achsparallel oder senkrecht zum Ring angeordnet.
Eine Verschwenkbarkeit der Nockenwelle mit beliebigen Zwischenpositionen der Stellung der Nockenwelle zwischen entsprechenden Endstellungen bei gleichzeitig großer Verschwenkbarkeit mit Schwenkwinkeln von beispielsweise größer sechzig Grad erzielt man dadurch, daß das Hydraulikdruckventil ein 4/2 Proportional-Wegeventil ist.
Zweckmäßigerweise ist die Zuführungsvorrichtung derart ausgebildet, daß sie am Zylinderkopf befestigbar ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1
eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung in Vorderansicht,
Fig. 2
in Rückansicht,
Fig. 3
in einer Seitenansicht in Richtung Pfeil III von Fig. 1,
Fig. 4
in einer Ansicht von unten in Richtung Pfeil IV von Fig. 1,
Fig. 5
in einer Seitenansicht in Richtung Pfeil V von Fig. 1,
Fig. 6
in einer Ansicht von oben in Richtung Pfeil VI von Fig. 1,
Fig. 7
in einer Schnittansicht entlang Linie A-A von Fig. 1,
Fig. 8
in einer Schnittansicht entlang Linie B-B von Fig. 1,
Fig. 9
in einer Schnittansicht entlang Linie C-C von Fig. 6,
Fig. 10
in einer Schnittansicht entlang Linie D-D von Fig. 5,
Fig. 11
in einer Schnittansicht entlang Linie E-E von Fig. 6,
Fig. 12
in einer Schnittansicht entlang Linie H-H von Fig. 1,
Fig. 13
in einer Schnittansicht entlang Linie J-J von Fig. 1,
Fig. 14
ein schematisches Blockschaltbild eines Hydraulikkreises der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung,
Fig. 15
eine schematische Schnittansicht einer montierten Zuführungsvorrichtung im Betrieb und
Fig. 16
ein schematisches Schaltbild eines Regelsystems.
Zur besseren Veranschaulichung der Beziehung der einzelnen Ansichten gemäß Fig. 3 bis 8 und 13 zueinander ist in diesen Figuren eine mit "x" gekennzeichnete, gestrichelte Linie als Bezug eingezeichnet. Die in den Fig. 1 bis 13 veranschaulichte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung für Hydraulikmittel an einen nicht dargestellten Nockenwellenversteller ist als separates Bauteil 10 mit zwei Ringen 12 und Aufnahmen 14 für nicht dargestellte Hydraulikdruckventile ausgebildet. Die Ringe 12 umgreifen eine jeweilige, nicht dargestellte Nockenwelle in einem vorbestimmten Abschnitt und dienen als Übergangsschnittstelle für Hydraulikmittel in die Nockenwelle und an den mit der Nockenwelle verbundenen Nockenwellenversteller, was nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das separate Bauteil ist mittels durch Löcher 16 greifenden Schrauben (nicht dargestellt) an einem nicht dargestellten Zylinderkopf befestigbar. Hierbei bilden die in Fig. 2 schraffiert bzw. gestrichelt dargestellten Flächen entsprechende Anlageflächen am Zylinderkopf. Auf dem Bauteil 10 ist ein Halter 18 für eine nicht dargestellte Gleitschiene für einen zwischen einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) und den von den Ringen 12, 13 umschlossenen Nockenwellen angeordneter Ketten- oder Riementrieb (nicht dargestellt) befestigt.
Erfindungsgemäß weist das Bauteil 10 ein System aus Hydraulikdruckkanälen auf, welches nachfolgend näher erläutert wird. Dieses System aus Hydraulikdruckkanälen wird nach der Herstellung des Bauteils 10, beispielsweise mittels Gießen, durch einbringen entsprechender Sack- und Durchgangsbohrungen in dem Bauteil 10 ausgebildet. Hierbei ergeben sich für alle Sack- bzw. Durchgangsbohrungen notgedrungen entsprechende Öffnungen zur Umgebung. Sofern diese Öffnungen für den Betrieb des Bauteils 10 nicht erforderlich sind, werden diese mit eingepressten Kugeln oder Bolzen druckdicht verschlossen. Beispielhaft sind in Fig. 15 Kugeln 112 angedeutet.
Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, weist das Bauteil 10 rückseitig bzw. zylinderkopfseitig zwei getrennte Hydraulikdruckanschlüsse 20 und 22 auf, welche aus dem Zylinderkopf mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden. Der erste Hydraulikdruckanschluß 20 ist, wie insbesondere aus Fig. 10 ersichtlich, über einen ersten Hydraulikdruckkanal 24 mit der ersten Aufnahme 14 verbunden und der zweite Hydraulikdruckanschluß 22 ist, wie insbesondere aus Fig. 7 und 10 ersichtlich, über einen zweiten Hydraulikdruckkanal 26 mit der zweiten Aufnahme 15 verbunden. Der erste Hydraulikdruckkanal 24 ist dabei von dem Halter 18 ausgehend durch die erste Aufnahme 14 hindurch bis zum ersten Hydraulikdruckanschluß 20 vorgetrieben und halterseitig druckdicht verschlossen. Der zweite Hydraulikdruckkanal 26 ist seitlich (in Fig. 7 und 10 von links) durch den zweiten Hydraulikdruckanschluß 22 hindurch bis zur zweiten Aufnahme 15 vorgetrieben und am außenliegend Bohrloch ebenfalls druckdicht verschlossen.
Die erste Aufnahme 14 ist, wie insbesondere aus Fig. 8, 9 und 12 ersichtlich, über einen dritten Hydraulikdruckkanal 28, einen vierten Hydraulikdruckkanal 30, einen fünften Hydraulikdruckkanal 32, einen sechsten Hydraulikdruckkanal 34 und einen siebten Hydraulikdruckkanal 36 mit einer ersten Nut 38 im ersten Ring 12 verbunden. Die erste Aufnahme ist femer, wie insbesondere aus Fig. 11 und 12 ersichtlich, über einen achten Hydraulikdruckkanal 40 mit einer zweiten Nut 42 des ersten Ringes 12 verbunden.
Die zweite Aufnahme 15 ist, wie insbesondere aus Fig. 9, 11, 12 und 13 ersichtlich, über einen neunten Hydraulikdruckkanal 44, einen zehnten Hydraulikdruckkanal 46, einen elften Hydraulikdruckkanal 48 und einen zwölften Hydraulikdruckkanal 50 mit einer ersten Nut 52 des zweiten Ringes 13 verbunden. Die zweite Aufnahme 15 ist femer, wie insbesondere aus Fig. 7, 11 und 12 ersichtlich, über einen dreizehnten Hydraulikdruckkanal 54, einen vierzehnten Hydraulikdruckkanal 56 und einen fünfzehnten Hydraulikdruckkanal 58 mit einer zweiten Nut 60 des zweiten Ringes 13 verbunden.
Die in den Fig. 1 bis 13 nicht dargestellte Nockenwelle weist in den von den Ringen 12 und 13 umgriffenen Abschnitten entsprechende Ringnuten auf, welche mit den Nuten 38 und 42 des ersten Ringes 12 bzw. mit den Nuten 52 und 60 des zweiten Ringes 13 fluchten. Diese Ringnuten sind wiederum mit Hydraulikdruckkanälen in der Nockenwelle verbunden, welche mit entsprechenden Hydraulikdruckkammem eines an dieser Nockenwelle angeordneten Nockenwellenverstellers verbunden sind. Hierbei führt eine Hydraulikdruckbeaufschlagung über die jeweiligen ersten Nuten 38, 52 der Ringe 12, 13 über die jeweils o.g. Hydraulikdruckkanäle zu einer Verschwenkung der entsprechenden Nockenwelle bzgl. der Kurbelwelle in eine Richtung und eine Hydraulikdruckbeaufschlagung über die jeweiligen zweiten Nuten 42, 60 der Ringe 12, 13 über die jeweils o.g. Hydraulikdruckkanäle zu einer Verschwenkung der entsprechenden Nockenwelle bzgl. der Kurbelwelle in eine entsprechend entgegengesetzte Richtung. Eine Richtung führt zu einer "Früh-Stellung", d.h. die Ventilbetätigung erfolgt früher bzw. der Kurbelwellenbewegung voreilend, und die entsprechend andere Richtung führt zu einer "Spät-Stellung", d.h. die Ventilbetätigung erfolgt später bzw. der Kurbelwellenbewegung nachfolgend.
Durch in den Aufnahmen 14, 15 vorgesehenen 4/2 Proportional-Wegeventile ist auch eine Zwischenstellung zwischen den beiden extremen "Früh-Stellung" und "Spät-Stellung" stabil einstellbar. Zweckmäßigerweise wird in der äußersten "Spät-Stellung" der Nockenwellenversteller verriegelt, damit diese Stellung auch ohne Druckbeaufschlagung konstant aufrechterhalten bleibt und auch nicht von auf die Nockenwelle durch die Ventilbetätigung wirkende Kräfte beeinflußt wird.
Zum Verschwenken der in den Ringen 12 und 13 drehenden Nockenwellen beaufschlagen die in den Aufnahmen 14, 15 angeordneten Hydraulikdruckventile gesteuert von einer nicht dargestellten Steuerung, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert wird, entsprechende, von den Aufnahmen 14 und 15 weg verlaufende Hydraulikdruckkanäle. Soll beispielsweise die in dem ersten Ring 12 drehende Nockenwelle in eine Richtung (beispielsweise Früh-Stellung) verschwenkt werden, so setzt das in der Aufnahme 14 angeordnete Hydraulikdruckventil die Hydraulikdruckkanäle 28, 30, 32, 34 und 36 (vgl. Fig. 8 und 9 in dieser Reihenfolge) unter Druck, welcher dann über die erste Nut 38 im ersten Ring 12 in die Nockenwelle und damit an eine entsprechende Hydraulikdruckkammer des Nockenwellenverstellers weiter geleitet wird. Soll die in dem ersten Ring 12 drehende Nockenwelle in die andere Richtung (beispielsweise Spät-Stellung) verschwenkt werden, so setzt das in der Aufnahme 14 angeordnete Hydraulikdruckventil den Hydraulikdruckkanal 40 (vgl. Fig. 11 und 12) unter Druck, welcher dann über die zweite Nut 42 im ersten Ring 12 in die Nockenwelle und damit an eine entsprechende Hydraulikdruckkammer des Nockenwellenverstellers weiter geleitet wird. Soll eine Zwischenstellung zwischen Frühund Spätstellung eingestellt werden, so setzt das in der Aufnahme 14 angeordnete Hydraulikdruckventil sowohl die Hydraulikdruckkanäle 28, 30, 32, 34 und 36 als auch den Hydraulikdruckkanal 40 unter Druck und regelt beide Drücke derart, daß sich eine gewünschte Verschwenkung bzw. Verstellung der Nockenwelle ergibt.
Soll die in dem zweiten Ring 13 drehende Nockenwelle in eine Richtung (beispielsweise Früh-Stellung) verschwenkt werden, so setzt das in der Aufnahme 15 angeordnete Hydraulikdruckventil die Hydraulikdruckkanäle 44, 46, 48 und 50 (vgl. Fig. 13 und 9 in dieser Reihenfolge) unter Druck, welcher dann über die erste Nut 52 im zweiten Ring 13 in die Nockenwelle und damit an eine entsprechende Hydraulikdruckkammer des Nockenwellenverstellers weiter geleitet wird. Soll die in dem zweiten Ring 13 drehende Nockenwelle in die andere Richtung (beispielsweise Spät-Stellung) verschwenkt werden, so setzt das in der Aufnahme 15 angeordnete Hydraulikdruckventil die Hydraulikdruckkanäle 54, 56 und 58 (vgl. Fig. 7 und 11 in dieser Reihenfolge) unter Druck, welcher dann über die zweite Nut 60 im zweiten Ring 13 in die Nockenwelle und damit an eine entsprechende Hydraulikdruckkammer des Nockenwellenverstellers weiter geleitet wird. Soll eine Zwischenstellung zwischen Früh- und Spätstellung eingestellt werden, so setzt das in der Aufnahme 15 angeordnete Hydraulikdruckventil sowohl die Hydraulikdruckkanäle 44, 46, 48 und 50 als auch die Hydraulikdruckkanäle 54, 56 und 58 unter Druck und regelt beide Drücke derart, daß sich eine gewünschte Verschwenkung bzw. Verstellung der Nockenwelle ergibt.
Fig. 14 veranschaulicht schematisch einen in dem separaten Bauteil 10 erfindungsgemäß vorgesehenen Hydraulikdruckkreis mit den Hydraulikdruckanschlüssen 20, 22 von Hydraulikdruckventilen 62 und 64, wobei jeder Hydraulikdruckanschluß 20, 22 ein Rückschlagventil 66, 68 aufweist und mit einer Hydraulikpumpe 70 verbunden ist. Die Hydraulikdruckventile 62, 64 sind entweder als 4/2-Wegeventile S/W oder als 4/2-Porportionalwegeventile ausgebildet. Jedes Hydraulikdruckventil 62, 64 ist femer mit einem Hydrauliktankanschluß 72 verbunden.
Fig. 15 illustriert die Funktion der Hydraulikdruckventile 62, 64 und das funktionelle Zusammenwirken von Bauteil 10, der Nockenwelle 74 sowie des Nockenwellenverstellers 76. Diese Darstellung in Fig. 15 ist lediglich schematisch zu verstehen und gibt nicht die exakte räumliche Anordnung der Hydraulikdruckventile 62, 64 wieder; wie sie in den Fig. 1 bis 13 bei in die Aufnahmen 14, 15 eingesteckten Hydraulikdruckventile wäre. Auch die Anordnung der Hydraulikdruckkanäle entspricht nicht vollständig derjenigen gemäß der Fig. 1 bis 13. In der Aufnahme 15 des Bauteils 10 ist das Hydraulikdruckventil 64 angeordnet, welches einen Kolben 78 aufweist. Dieser Kolben 78 verbindet über die Aufnahme 15 je nach dessen Stellung eine Hydraulikdruckzufuhr über den Hydraulikdruckanschluß 22 und den Hydraulikdruckkanal 26 wahlweise mit den Hydraulikdruckkanälen 44, 46 und 48 oder mit dem Hydraulikdruckkanal 56. Femer weist das Hydraulikdruckventil 64 den Hydrauliktankanschluß 72 auf. Die mittels einer Schraube 80 mit dem Bauteil 10 und dem Nockenwellenversteller 76 verbundene Nockenwelle 74 weist zwei Ringnuten 82 und 84 auf, wobei innerhalb des Ringes 13, der einen Abschnitt der Nockenwelle 74 vollumfänglich umgreift, die erste Ringnut 82 mit dem Hydraulikdruckkanal 48 und in die zweite Ringnut 84 mit dem Hydraulikdruckkanal 56 in fluidleitender Verbindung steht. Die Nuten 52 und 60 des zweiten Ringes 13 sind in Fig. 15 nicht dargestellt. Die erste Ringnut 82 ist über einen Hydraulikdruckkanal 86, welcher in der Nockenwelle 74 um die Schraube 80 herum ausgebildet ist, mit einer ersten Hydraulikdruckkammer 88 des Nockenwellenverstellers 76 verbunden. Die zweite Ringnut 84 ist über einen Hydraulikdruckkanal 90 mit einer zweiten Hydraulikdruckkammer 92 verbunden. Je nach dem, welche der beiden Hydraulikdruckkammem 88, 90 unter Druck gesetzt wird, verdreht der Nockenwellenversteller 76 die Nockenwelle 74 bzgl. eines Rades 94, welches über einen nicht dargestellten Antrieb (Zahn- oder Riementrieb) mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden ist, in die eine oder andere Richtung. In der Darstellung gemäß Fig. 15 ist das System drucklos und der Nockenwellenversteller 76 ist mittels eines Bolzens 96 in Spät-Stellung verriegelt.
Die Nockenwelle wird 74 relativ zu Kurbelwelle in eine Früh-Stellung verschwenkt, wenn über die Hydraulikdruckkanäle 24, 56, 84 und 90 die zweite Hydraulikdruckkammer 92 unter Druck gesetzt wird. Der Bolzen 96 ist herbei außer Eingriff mit dem Rad 94. Dagegen wird die Nockenwelle 74 wieder in Spät-Stellung verschwenkt, wenn über die Hydraulikdruckkanäle 24, 44, 46, 48, 82 und 86 die erste Hydraulikdruckkammer 88 unter Druck gesetzt wird. Der Bolzen 96 rastet wieder in dem Rad 94 ein und das System kann wieder drucklos gemacht werden. Sofern sowohl über die Hydraulikdruckkanäle 24, 56, 84 und 90 die zweite Hydraulikdruckkammer 92 als auch über die Hydraulikdruckkanäle 24, 44, 46, 48, 82 und 86 die erste Hydraulikdruckkammer 88 unter Druck gesetzt werden, befindet sich das System in Regelstellung und es wird eine Zwischenstellung zwischen den extremen Früh- und Spät-Stellung gemäß der Vorgabe einer Regelung eingeregelt.
Fig. 16 veranschaulicht schematisch ein derartiges Regelsystem. Eine CPU 98 (Central Processing Unit - Zentralrechner) erhält Daten von einer Drosselklappe 100, einem Öltemperatursensor 102, welcher die Temperatur von Öl im Bereich einer Motorölpumpe 104 erfaßt, von einem Kurbelwellensensor 106 und einem Nockenwellensensor 108, welcher zum Bestimmen einer Stellung der Nockenwelle 76 mit einem Signalgeber 110 zusammen wirkt. Auf der Basis dieser Daten steuert die CPU 98 das Hydraulikdruckventil 64 entsprechend an, um einen gewünschten Verschwenkwinkel der Nockenwelle 74 zwischen extremer Früh-Stellung und extremer Spät-Stellung einzustellen.
BEZUGSZEICHENLISTE
10
separates Bauteil
12
Ring
13
Ring
14
erste Aufnahme für Hydraulikdruckventile
15
zweite Aufnahme für Hydraulikdruckventile
16
Löcher
18
Halter für eine Gleitschiene
20
erster Hydraulikdruckanschluß
22
zweiter Hydraulikdruckanschluß
24
erster Hydraulikdruckkanal
26
zweiter Hydraulikdruckkanal
28
dritter Hydraulikdruckkanal
30
vierter Hydraulikdruckkanal
32
fünfter Hydraulikdruckkanal
34
sechster Hydraulikdruckkanal
36
siebter Hydraulikdruckkanal
38
erste Nut im ersten Ring
40
achter Hydraulikdruckkanal
42
zweiten Nut des ersten Ringes
44
neunter Hydraulikdruckkanal
46
zehnter Hydraulikdruckkanal
48
elfter Hydraulikdruckkanal
50
zwölfter Hydraulikdruckkanal
52
erste Nut des zweiten Ringes
54
dreizehnter Hydraulikdruckkanal
56
vierzehnter Hydraulikdruckkanal
58
fünfzehnter Hydraulikdruckkanal
60
zweite Nut des zweiten Ringes
62
Hydraulikdruckventil
64
Hydraulikdruckventil
66
Rückschlagventil
68
Rückschlagventil
70
Hydraulikpumpe
72
Hydrauliktankanschluß
74
Nockenwelle
76
Nockenwellenversteller
78
Kolben
80
Schraube
82
erste Ringnut
84
zweite Ringnut
86
Hydraulikdruckkanal
88
erste Hydraulikdruckkammer
90
Hydraulikdruckkanal
92
zweite Hydraulikdruckkammer
94
Rad
96
Bolzen
98
CPU
100
Drosselklappe
102
Öltemperatursensor
104
Motorölpumpe
106
Kurbelwellensensor
108
Nockenwellensensor
110
Signalgeber
112
Kugel

Claims (5)

  1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und wenigstens einer an diesem gelagerten Nockenwelle (74), welche angetrieben von einer Kurbelwelle entsprechende Gaswechselventile am Zylinderkopf betätigt, wobei an der Nockenwelle (74) ein Nockenwellenversteller (76) vorgesehen ist, der zum Verändern von Steuerzeiten der Gaswechselventile mittels Hydraulikdruck die Nockenwelle (74) relativ zur Kurbelwelle verdreht, wobei eine Zuführungsvorrichtung für Hydraulikdruck an den Nockenwellenversteller (76) vorgesehen und als vom Zylinderkopf separates Bauteil (10) ausgebildet ist und für jede Nockenwelle (74) einen Ring (12, 13) aufweist, wobei jeder Ring (12, 13) zwei Nuten (38, 42 bzw. 62, 60) aufweist, die über jeweilige Hydraulikdruckkanäle (28, 30, 32, 34, 36 bzw. 40 bzw. 44, 46, 48, 50 bzw. 54, 56, 58) in der Zuführungsvorrichtung (10) mit einem Hydraulikdruckventil (62, 64) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring (12, 13) einen Abschnitt der Nockenwelle (74) umgreift und der jeweils umgriffene Abschnitt der Nockenwelle (74) zwei Ringnuten (82, 84) aufweist, welche jeweils mit einer Nut (38, 42 bzw. 62, 60) des entsprechenden Ringes (12, 13) fluchten, wobei jedes Nut/Ringnutpaar (38/82, 42/84) eines Ringes (12, 13) über jeweilige Hydraulikdruckkanäle (86, 90) in der Nockenwelle (74) mit einer Hydraulikdruckkammer (88, 92) des an dieser Nockenwelle (74) angeordneten Nockenwellenverstellers (76) verbunden ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung für Hydraulikdruck in dem separaten Bauteil (10) einstückig folgendes aufweist, wenigstens einen Hydraulikdruckanschluß (20, 22), wenigstens einen Hydrauliktankanschluß (72), wenigstens eine Aufnahme (14, 15) für ein Hydraulikdruckventil (62, 64) sowie entsprechende Hydraulikdruckkanäle (24 bzw. 26 bzw. 28, 30, 32, 34, 36 bzw. 40 bzw. 44, 46, 48, 50 bzw. 54, 56, 58), welche derart ausgebildet sind, daß sie jeweils einen Hydraulikdruckanschluß (20, 22) mit der Aufnahme (14, 15) für ein Hydraulikdruckventil (62, 64), jedes Hydraulikdruckventil (62, 64) mit einem Nut/Ringnutpaar (38/82, 42/84) eines Ringes (12, 13) und jede Aufnahme (14, 15) für ein Hydraulikdruckventil (62, 64) mit einem Hydrauliktankanschluß (72) verbinden.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (14, 15) für ein Hydraulikdruckventil (62, 64) achsparallel oder senkrecht zum Ring (12, 13) angeordnet ist.
  4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikdruckventil (62, 64) ein 4/2 Proportional-Wegeventil ist.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie am Zylinderkopf befestigbar ist.
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