EP1277922A2 - Vorrichtung zur relativen Drehwinkeländerung einer Nockenwelle - Google Patents

Vorrichtung zur relativen Drehwinkeländerung einer Nockenwelle Download PDF

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EP1277922A2
EP1277922A2 EP02013367A EP02013367A EP1277922A2 EP 1277922 A2 EP1277922 A2 EP 1277922A2 EP 02013367 A EP02013367 A EP 02013367A EP 02013367 A EP02013367 A EP 02013367A EP 1277922 A2 EP1277922 A2 EP 1277922A2
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EP
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control sleeve
shaft
sleeve
camshaft
fastening screw
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EP02013367A
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Gerold Sluka
Andreas Knecht
Ralf Naumann
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Dr Ing HCF Porsche AG
Hilite Germany GmbH
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Hydraulik Ring GmbH
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    • 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
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    • F01L2301/00—Using particular materials

Definitions

  • the invention relates to a device for the relative rotation angle change Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • a device of the aforementioned type is known, DE 199 30 711 C1, in the pressure chambers between a cellular wheel and an impeller from axial Lines are acted upon, which are designed as bores or ring channels.
  • the holes are in hub sections of the device and the camshaft intended.
  • the ring channels surround a shaft of a fastening screw which is used for Holding the device on the camshaft is used.
  • the not yet published DE 100 02 512 shows one with pressure chambers comparable device connected lines formed by axial ring channels become.
  • the ring channels are on the one hand by an outside of a control sleeve and a bore in hub sections of the device and the camshaft and another by an inside of this control sleeve and a shaft of an axial Fastening screw formed, which connects the device to the camshaft.
  • the control sleeve is facing away from a screw head of the fastening screw Positioned from the side in their construction position and rests in bores of the hub sections.
  • the object of the invention is to connect the lines connected to the pressure chambers Form device by means of the control sleeve, and the assembly of the control sleeve too optimize.
  • Control sleeve and the fastening screw can be installed from one and the same side are what simplifies assembly itself and supports assembly security.
  • centering devices which are formed by radial support webs, for the intended use well suited and also easy to implement.
  • the Support bars can either be attached directly to the shaft or to the control sleeve. But it is also conceivable in terms of construction with an insert sleeve or a casing sleeve unite and manufacture from plastic. Finally, it is possible to use the control sleeve and prepare the mounting screw as a pre-assembled unit, which is then at the Connection of the device with the camshaft in the defined construction position brought.
  • An internal combustion engine 1 of the Otto type comprises several cylinders 2, 3, 4 and Camshafts 5,6 and per cylinder e.g. 2 two intake valves 7,8 and two Exhaust valves 9,10 Fig. 1 -.
  • the inlet valves 7, 8 and the outlet valves 9, 10 are V-shaped housed in a cylinder head, not shown, of the internal combustion engine.
  • Both camshafts 5,6 are wrapped around a corresponding drive wheel Endless drive 11 - belt or chain - connected to one another, not with one crankshaft shown is coupled and adjacent from end faces 12, 13 of the said camshafts 5,6 is effective.
  • Connected coaxially to the ends 12, 13 are devices 14, 15 for hydraulically adjusting the relative rotational position thereof Camshafts. With any device, for example in the manner of a vane pump is built, the control times of the valves 7,8 to the operation of the Internal combustion engine and others with regard to optimizing exhaust emissions.
  • the device 14 having a circular cylindrical configuration - it corresponds structurally of the device 15 - has a drive wheel 16 designed as a chain wheel for the Camshaft 5, a cellular wheel 17 and an impeller 19 provided with radial vanes 18 on - Fig. 3 -.
  • 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 17 a form interconnected unit 20. In contrast, this is about an axis of rotation 21 rotatable impeller 19 with the interposition of the blades 18 relatively movable in Pressure chambers 22,23 of the cellular wheel 17 housed.
  • Each pressure chamber 22.23 - each Device 14, five pressure chambers are provided - is with a first stop surface 24 and a second stop surface 25 for corresponding first and second Stop surfaces 26,27 of the wing 18 equipped. All stop surfaces 24.25 and 26, 27 run radially to the axis of rotation 21, but the angle ⁇ is the Include stop surfaces 24, 25, greater than the angle ⁇ of the stop surfaces 26, 27 of wing 18.
  • the pressure chambers 22, 23 are also surrounded by a circular area 28 limited to which a circular surface 29 of the wing 18 is brought up. Both circular areas 28,29 are effective as sealing surfaces; at 30 are between impeller 19 and cellular wheel Circular surfaces 31, 32 forming comparable sealing surfaces are provided.
  • the for adjustment of the impeller 19 serving pressure chambers 22, 23 are connected to axial lines 33, 34 - Fig. 2 - connected, which are designed for oil feed and adjacent one Fixing screw 35 are arranged. With the mounting screw 35 Device 14 held on the camshaft 5, the fastening screw 35 with a shaft 36 penetrates a hub 37 and with a threaded bolt 38 in a Threaded bore 39 of the camshaft 5 is screwed in.
  • the lines 33, 34 separated from each other.
  • The is connected to a radial feed line 35 annular line 33 between the shaft 36 and an inside 40 of a control sleeve 41 formed, which surrounds the shaft 36 and is arranged coaxially to the latter.
  • the Line 34 has an annular cross section, is to a radial feed line 42 connected and is from an outside 43 of the control sleeve 41 and one Line bore 44 of the hub 37 limited.
  • the control sleeve 41 is like that Fastening screw 35 from the same end face 12 in receiving bores 45, 46 of the hub portions 47,48 having hub 37 introduced.
  • the support elements 50 are either directly on the Control sleeve 41 or with an insert sleeve 51 - Fig. 4 - connected to a corresponding fit is introduced into the control sleeve 41.
  • the radial support elements 50 on the shaft 36 of the Fixing screw 35 attached directly.
  • a third Embodiment - FIG. 6 - support elements 50, which with a on the shaft 36th arranged casing sleeve 52 are connected.
  • the Support elements 50 and the insert sleeve 51 or sleeve 52 from one piece and suitable plastic.
  • the control sleeve 41 can either independent of the mounting screw 35 in the Receiving bores 45, 46 of the hub sections 47, 48 of the device 14 and the Camshaft 5 or be installed together with said fastening screw. In the latter case, it is conceivable as the control sleeve 41 and the mounting screw 35 summarize pre-assembled unit.

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Abstract

Diese Vorrichtung ist für eine Brennkraftmaschine geeignet und umfasst ein Zellenrad (17) und ein Flügelrad (14), das relativbeweglich im Zellenrad gelagert ist und über Druckkammern und mittels Öl hydraulisch betätigt wird, wobei das Öl durch axiale Leitungen in Druckkammern gelangt, die einerseits zwischen einem Schaft einer axialen von einer Stirnseite der Nockenwelle eingebrachten Befestigungsschraube und einer den Schaft umgebenden in wenigstens einer Aufnahmebohrung ruhenden Steuerhülse und andererseits zwischen der Steuerhülse und einer koaxial zu letzterer angeordneten Bohrung einer Nabe ausgebildet sind. Zur günstigen Gestaltung der Leitungen mittels der Steuerhülse und einfachen Montage der Steuerhülse sind letztere und die den Schaft aufweisende Befestigungsschraube von der gleichen Stirnseite aus eingeführt, welche Steuerhülse in entsprechenden Aufnahmebohrungen der Nabe ruht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Drehwinkeländerung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist ein Vorrichtung der vorstehend genannten Gattung bekannt, DE 199 30 711 C1, bei der Druckkammern zwischen einem Zellenrad und einem Flügelrad von axialen Leitungen aus beaufschlagt werden, die als Bohrungen bzw. Ringkanäle ausgeführt sind. Die Bohrungen sind in Nabenabschnitten der Vorrichtung und der Nockenwelle vorgesehen. Die Ringkanäle umgeben einen Schaft einer Befestigungsschraube, die zur Halterung der Vorrichtung an der Nockenwelle dient.
Die noch nicht veröffentlichte DE 100 02 512 zeigt mit Druckkammern einer vergleichbaren Vorrichtung verbundene Leitungen, die durch axiale Ringkanäle gebildet werden. Die Ringkanäle werden zum einen durch eine Außenseite einer Steuerhülse und eine Bohrung in Nabenabschnitten der Vorrichtung sowie der Nockenwelle und zum anderen durch eine Innenseite dieser Steuerhülse und einem Schaft einer axialen Befestigungsschraube gebildet, die die Vorrichtung mit der Nockenwelle verbindet. Die Steuerhülse ist von einer einem Schraubenkopf der Befestigungsschraube abgekehrten Seite aus in ihre Konstruktionslage gebracht und ruht in Bohrungen der Nabenabschnitte.
Aufgabe der Erfindung ist es, die mit den Druckkammern verbundenen Leitungen der Vorrichtung mittels der Steuerhülse zu bilden, und die Montage der Steuerhülse zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zusehen, dass die Steuerhülse und die Befestigungsschraube von ein und derselben Seite aus einbaubar sind, was die Montage selbst vereinfacht und die Montagesicherheit unterstützt. Dabei sind die Zentrierungseinrichtungen, die durch radiale Stützstege gebildet werden, für den angestrebten Verwendungszweck gut geeignet und auch leicht realisierbar. Die Stützstege können entweder direkt am Schaft oder an der Steuerhülse angebracht sein. Denkbar ist aber auch sie baulich mit einer Einsatzhülse oder einer Mantelhülse zu vereinen und aus Kunststoff herzustellen. Schließlich ist es möglich die Steuerhülse und die Befestigungsschraube als vormontierte Baueinheit vorzubereiten, die dann bei der Verbindung der Vorrichtung mit der Nockenwelle in die definierte Konstruktionslage gebracht wird.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben wird.
Es zeigen
Fig. 1
eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2
einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig.1 in größerem Maßstab,
Fig. 3
einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig.1,
Fig. 4
einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 in größerem Maßstab mit einer ersten Ausführungsform,
Fig. 5
eine Ansicht entsprechend Fig. 4 mit einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 6
eine Ansicht entsprechend Fig. 4 mit einer dritten Ausführungsform.
Eine Brennkraftmaschine 1 der Otto-Bauart umfasst mehrere Zylinder 2, 3, 4 sowie Nockenwellen 5,6 und pro Zylinder z.B. 2 zwei Einlassventile 7,8 sowie 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 untergebracht. > Beide Nockenwellen 5,6 sind über einen entsprechende Antriebsräder umschlingenden Endlostrieb 11 - Riemen oder Kette - miteinander verbunden, der mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle gekoppelt ist und benachbart von Stirnseiten 12,13 der besagten Nockenwellen 5,6 wirksam ist. An die Stirnseiten 12,13 koaxial angeschlossen sind Vorrichtungen 14,15 zum hydraulischen Verstellen der relativen Drehlage dieser Nockenwellen. Mit jeder Vorrichtung, die beispielsweise nach Art einer Flügelzellenpumpe aufgebaut ist, werden die Steuerzeiten der Ventile 7,8, um den Betrieb der Brennkraftmaschine u.a. bezüglich Abgasemission zu optimieren, beeinflusst.
Die eine kreiszylindrische Konfiguration aufweisende Vorrichtung 14 - sie entspricht baulich der Vorrichtung 15 - weist ein als Kettenrad ausgebildetes Antriebsrad 16 für die Nockenwelle 5, ein Zellenrad 17 und ein mit radialen Flügeln 18 versehenes Flügelrad 19 auf - Fig. 3 -. Das Antriebsrad 16, das Zellenrad 17 und das Flügelrad 19 sind koaxial zur Nockenwelle 5 angeordnet, wobei das Antriebsrad 16 und das Zellenrad 17 eine miteinander verbundene Baueinheit 20 bilden. Dagegen ist das um eine Drehachse 21 drehbare Flügelrad 19 unter Zwischenschaltung der Flügel 18 relativbeweglich in Druckkammern 22,23 des Zellenrades 17 untergebracht. Jede Druckkammer 22,23 - je Vorrichtung 14 sind fünf Druckkammern vorgesehen - ist mit einer ersten Anschlagfläche 24 und einer zweiten Anschlagfläche 25 für korrespondierende erste und zweite Anschlagflächen 26,27 des Flügels 18 ausgestattet. Sämtliche Anschlagflächen 24,25 und 26,27 verlaufen radial zur Drehachse 21, jedoch ist der Winkel α, den die Anschlagflächen 24,25 einschließen, größer als der Winkel β der Anschlagflächen 26,27 des Flügels 18.
Darüber hinaus werden die Druckkammern 22,23 noch von einer Kreisfläche 28 begrenzt, an die eine Kreisfläche 29 des Flügels 18 herangeführt ist. Beide Kreisflächen 28,29 sind als Dichtflächen wirksam; bei 30 sind zwischen Flügelrad 19 und Zellenrad vergleichbare Dichtflächen bildende Kreisflächen 31,32 vorgesehen. Die zur Verstellung des Flügelrades 19 dienenden Druckkammern 22,23 sind an axiale Leitungen 33,34 - Fig. 2 - angeschlossen, die zur Öleinspeisung ausgebildet und benachbart einer Befestigungsschraube 35 angeordnet sind. Mit der Befestigungsschraube 35 wird die Vorrichtung 14 an der Nockenwelle 5 gehalten, wobei die Befestigungsschraube 35 mit einem Schaft 36 eine Nabe 37 durchdringt und mit einem Gewindebolzen 38 in eine Gewindebohrung 39 der Nockenwelle 5 eingedreht ist. Um die wechselseitige Beaufschlagung der Druckkammern 22,23 sicherzustellen, sind die Leitungen 33,34 voneinander getrennt. Dabei ist die an eine radiale Zuführungsleitung 35 angeschlossene ringartige Leitung 33 zwischen dem Schaft 36 und einer Innenseite 40 einer Steuerhülse 41 ausgebildet, die den Schaft 36 umgibt und koaxial zu letzterem angeordnet ist. Die Leitung 34 weist einen ringförmigen Querschnitt auf, ist an eine radiale Zuführungsleitung 42 angeschlossen und wird von einer Außenseite 43 der Steuerhülse 41 und einer Leitungsbohrung 44 der Nabe 37 begrenzt. Die Steuerhülse 41 wird wie die Befestigungsschraube 35 von der gleichen Stirnseite 12 aus in Aufnahmebohrungen 45, 46 der Nabenabschnitte 47,48 aufweisenden Nabe 37 eingebracht. Hierzu ist die Steuerhülse 41 mittels Zentrierungseinrichtungen 49 auf dem Schaft 36 der Befestigungsschraube 35 festgelegt, wobei die Zentrierungseinrichtungen 49 durch radiale Stützelemente 50, gebildet werden, die sich sternförmig zwischen Innenseite 39 der Hülse und Schaft 36 erstrecken.
Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Stützelemente 50 entweder direkt an der Steuerhülse 41 oder mit einer Einsatzhülse 51 - Fig. 4 - verbunden, die mit einer entsprechenden Passung in die Steuerhülse 41 eingeführt ist. Dagegen sind nach einer zweiten Ausführungsform - Fig. 5 - die radialen Stützelemente 50 am Schaft 36 der Befestigungsschraube 35 direkt angebracht. Darüber hinaus weist eine dritte Ausführungsform - Fig. 6 - Stützelemente 50 auf, die mit einem auf dem Schaft 36 angeordneten Mantelhülse 52 verbunden sind. Zur Vereinfachung der Fertigung sind die Stützelemente 50 und die Einsatzhülse 51 bzw. Mantelhülse 52 aus einem Stück und geeignetem Kunststoff hergestellt.
Die Steuerhülse 41 kann entweder unabhängig von der Befestigungsschraube 35 in die Aufnahmebohrungen 45,46 der Nabenabschnitte 47, 48 der Vorrichtung 14 und der Nockenwelle 5 oder zusammen mit besagter Befestigungsschraube eingebaut sein. In letzterem Fall ist es denkbar die Steuerhülse 41 und die Befestigungsschraube 35 als vormontierte Baueinheit zusammenzufassen.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur relativen Drehwinkeländerung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Zellenrad und ein Flügelrad, das relativbeweglich im Zellenrad gelagert ist und über Druckkammern und mittels Öl hydraulisch betätigt wird, wobei das Öl durch axiale Leitungen in die Druckkammern gelangt, die einerseits zwischen einem Schaft einer axialen von einer Stirnseite der Nockenwelle eingebrachten Befestigungsschraube und einer den Schaft umgebenden in wenigstens einer Bohrung ruhenden Steuerhülse und andererseits zwischen der Steuerhülse und einer koaxial zu letzterer angeordneten Nabe ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (41) und die den Schaft (36) aufweisende Befestigungsschraube (35) von der gleichen Stirnseite (12) aus eingeführt sind, welche Steuerhülse (41) in entsprechende Aufnahmebohrungen (45) der Nabe (39) ruht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (41) mittels Zentrierungseinrichtungen (49) mit dem Schaft (36) der Befestigungsschraube (35) zusammenarbeitet.
  3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierungseinrichtungen (49) durch radiale Stützelemente (50) gebildet werden, die sich zwischen Schaft (36) und Steuerhülse (41) erstrecken.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (50) an der Steuerhülse (41) vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (50) an einer in die Steuerhülse (41) eingeführten Einsatzhülse (51) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (52) an einer auf dem Schaft (36) angeordneten Mantelhülse (52) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (50) und die Einsatzhülse (51) bzw. die Mantelhülse (52) aus einem Stück und bspw. Kunststoff hergestellt sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (50) der Zentrierungseinrichtungen (49) am Schaft (36) der Befestigungsschraube (35) angebracht sind.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube (35) und die Steuerhülse (41) zusammen montiert werden.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (35) und die Befestigungsschraube (35) getrennt voneinander montiert werden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrungen (45,46) der Nabe (37) sowohl in Nabenabschnitten (47 und 48) der Nockenwelle (5) wie auch der Vorrichtung (14) vorgesehen sind.
EP02013367A 2001-07-19 2002-06-19 Vorrichtung zur relativen Drehwinkeländerung einer Nockenwelle Withdrawn EP1277922A3 (de)

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