EP1281839B1 - Walzenschieber-Anordnung, insbesondere zur Ladungssteuerung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Walzenschieber-Anordnung, insbesondere zur Ladungssteuerung einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1281839B1
EP1281839B1 EP20020013352 EP02013352A EP1281839B1 EP 1281839 B1 EP1281839 B1 EP 1281839B1 EP 20020013352 EP20020013352 EP 20020013352 EP 02013352 A EP02013352 A EP 02013352A EP 1281839 B1 EP1281839 B1 EP 1281839B1
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EP
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rotary valve
ring
slide
recess
slide ring
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EP20020013352
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Manfred Holzmann
Bernd Carolin
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/16Sealing or packing arrangements specially therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/44Multiple-valve gear or arrangements, not provided for in preceding subgroups, e.g. with lift and different valves
    • F01L1/443Multiple-valve gear or arrangements, not provided for in preceding subgroups, e.g. with lift and different valves comprising a lift valve and at least one rotary valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/12Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit
    • F02D9/16Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit the members being rotatable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits

Definitions

  • the invention relates to the preamble of claim 1 to a roller slide arrangement, in particular for charge control of an internal combustion engine, which comprises a play in a housing rotatably mounted roller slide with a transverse axis of rotation substantially averaged arranged passageway, and an upstream of the passageway in a channel Recess of the housing arranged, an inflow channel sections limiting sliding ring for slidingly dense support on the outer contour of the roller slide, wherein the sliding ring is movably disposed in the recess with the interposition of a sealing element.
  • Such a roller slide arrangement is known for example from DE 198 15 739 A1, wherein the sliding ring is movably arranged in the recess of the housing with the interposition of an O-ring as a sealing element.
  • the suction negative pressure acting on the latter acts via the running clearance or circumferential gap between the roller slide and the housing. The thus under suction pressure of an overpressure in the inflow channel piston-like acted upon slip ring is thereby pressed in a disadvantageous manner over each rotation of the roller slide against the outer periphery sealingly.
  • roller and seal ring leads to increased adjustment forces and to a strong wear.
  • the invention has for its object to improve the roller slide arrangement to the effect that the sliding ring rests tightly against the inflow channel substantially only in the blocking position of the roller slide.
  • a structurally advantageous embodiment of the arrangement is achieved in that the recess in the housing is designed as a stepped bore with a roller slide facing bore portion of small diameter and that the sliding ring in the region of the bore portion of large diameter has a radial flange, wherein between the shoulder of the stepped bore and the radial flange means for controlled lifting of the slide ring is arranged by the roller slide.
  • the above-described embodiment is further supported with respect to structural simplicity that serves as a spring element.
  • This may be a ring-wave spring or a plate spring or an annular spring made of an elastomer.
  • the sealing element is a lip sealing ring, on whose in the bore portion of large diameter of the housing recess press-fitting retaining ring a radially inwardly directed sealing lip is arranged, which cooperates closely with the inflow-side end face of the seal ring.
  • this lip sealing ring is that the annular sealing lip follows during movements of the sliding ring by bending deformation of the moving seal ring with the least possible friction of the sealing lip on the end face of the seal ring.
  • a roller slide arrangement 1 for charge control of an internal combustion engine 2 not shown comprises a play in a housing 3 rotatably mounted roller slide with a transverse axis of rotation 5 is substantially averaged arranged passage 6. Upstream of the passage 6 is in a recess 7 of the housing 3 a Inflow channel 8 sections of limiting sliding ring 9 for slidably sealed support on the outer contour 10 of the roller slide 4, wherein the sliding ring 9 is movably disposed in the recess 7 with the interposition of a sealing element 11.
  • the invention proposes that the slide ring 9 at the inflow channel open-controlling passage 6 by means of a device of the outer contour 10 of the roller slide 4 removed or is lifted off.
  • the recess 7 in the housing 3 is designed as a stepped bore with a roller slide 4 facing bore portion 7 'of small diameter, wherein the sliding ring 9 in the region of the bore portion 7 "of a large diameter has a radial flange 13. Furthermore, it can be seen from the drawing that between the shoulder 14 of the stepped bore 7 and the radial flange 13 a device 12 for the controlled lifting of the slide ring 9 from the roller slide 4 is arranged.
  • a small-sized device 12 is achieved by means of a spring element. This may be formed as a ring-wave spring or as a plate spring. Further, the device or the spring element 12 may also be designed as an annular spring made of an elastomer.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Walzenschieber-Anordnung, insbesondere zur Ladungssteuerung einer Brennkraftmaschine, die einen in einem Gehäuse spielbehaftet drehbeweglich angeordneten Walzenschieber umfasst mit einem quer zur Drehachse im wesentlichen gemittelt angeordneten Durchgangskanal, und einem stromauf des Durchgangskanals in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordneten, einen Zuströmkanal abschnittsweise begrenzenden Gleitring zur gleitbeweglich dichten Auflage auf der Außenkontur des Walzenschiebers, wobei der Gleitring in der Ausnehmung unter Zwischenschaltung eines Dichtelementes beweglich angeordnet ist.
  • Eine derartige Walzenschieber-Anordnung ist beispielsweise aus der DE 198 15 739 A1 bekannt, wobei der Gleitring in der Ausnehmung des Gehäuses unter Zwischenschaltung eines O-Ringes als Dichtelement beweglich angeordnet ist. An diesem gegenüber dem Zuströmkanal abgedichteten Gleitring wirkt insbesondere in einer den Zuströmkanal verschließenden Stellung des Walzenschiebers der auf diesen stromab wirkende Ansaug-Unterdruck über das Laufspiel bzw. den Umfangsspalt zwischen Walzenschieber und Gehäuse. Der somit bei Ansaug-Unterdruck von einem Überdruck im Zuströmkanal kolbenartig beaufschlagte Gleitring wird dadurch in nachteiliger Weise über jede Drehung des Walzenschiebers gegen dessen Außenumfang dichtend angepresst.
  • Die damit erhöhte Reibung zwischen Walze und Gleitring führt zu erhöhten Verstellkräften sowie zu einem starken Verschleiß.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Walzenschieber-Anordnung dahingehend zu verbessern, dass der Gleitring im wesentlichen lediglich in Sperrstellung des Walzenschiebers gegenüber dem Zuströmkanal dicht anliegt.
  • Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass der Gleitring bei den Zuströmkanal offen steuernden Durchgangskanal mittels einer Einrichtung von der Außenkontur des Walzenschiebers entfernt bzw. abgehoben angeordnet ist.
  • Damit sind in vorteilhafter Weise aufgrund der verringerten Reibung reduzierte Verstellkräfte erreicht und außerdem der Verschleiß zwischen Walzenschieber und Gleitring verringert.
  • Eine baulich vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung ist dadurch erreicht, dass die Ausnehmung im Gehäuse als eine Stufenbohrung gestaltet ist mit einem dem Walzenschieber zugewandten Bohrungsabschnitt von kleinem Durchmesser und dass der Gleitring im Bereich des Bohrungsabschnittes von großem Durchmesser einen Radialflansch aufweist, wobei zwischen dem Absatz der Stufenbohrung und dem Radialflansch eine Einrichtung zum gesteuerten Abheben des Gleitringes vom Walzenschieber angeordnet ist.
  • Die vorbeschriebene Ausgestaltung ist bezüglich baulicher Einfachheit weiter dahin unterstützt, dass als Einrichtung ein Federelement dient. Dieses kann eine Ring-Wellfeder oder eine Tellerfeder sein oder auch eine Ringfeder aus einem Elastomer.
  • Wesentlich für ein sicheres Ansprechen auf Druckunterschiede des Gleitringes ist die Gestaltung des reibungsarmen Dichtelementes. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird hierfür vorgeschlagen, dass das Dichtelement ein Lippen-Dichtring ist, an dessen in den Bohrungsabschnitt von großem Durchmesser der Gehäuse-Ausnehmung einpressbaren Haltering eine radial einwärts gerichtete Dichtlippe angeordnet ist, die mit der zuströmseitigen Stirnseite des Gleitringes dicht zusammenwirkt.
  • Der Vorteil dieses Lippen-Dichtringes ist, dass die ringförmige Dichtlippe bei Bewegungen des Gleitringes durch Biegeverformung dem bewegten Gleitring folgt bei kleinstmöglicher Reibung der Dichtlippe auf der Stirnseite des Gleitringes.
  • Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
  • Fig. 1
    eine Walzenschieber-Anordung zur Ladungssteuerung einer Brennkraftmaschine mit einem vom Walzenschieber mittels Federkraft abgehobenen Gleitring,
    Fig. 2
    die Anordnung nach Fig. 1 in Sperrstellung des Walzenschiebers mit an dessen Außenumfang angeschlagenem Gleitring.
  • Eine Walzenschieber-Anordnung 1 zur Ladungssteuerung einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine 2 umfasst einen in einem Gehäuse 3 spielbehaftet drehbeweglich angeordneten Walzenschieber mit einem quer zur Drehachse 5 im wesentlichen gemittelt angeordneten Durchgangskanal 6. Stromauf des Durchgangskanals 6 ist in einer Ausnehmung 7 des Gehäuses 3 ein einen Zuströmkanal 8 abschnittsweise begrenzender Gleitring 9 zur gleitbeweglich dichten Auflage auf der Außenkontur 10 des Walzenschiebers 4 angeordnet, wobei der Gleitring 9 in der Ausnehmung 7 unter Zwischenschaltung eines Dichtelementes 11 beweglich angeordnet ist.
  • Zur Erzielung einer dichten Anlage des Gleitringes 9 auf dem Walzenschieber 4 im wesentlichen lediglich in dessen Sperrstellung gegenüber dem Zuströmkanal 8 wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Gleitring 9 bei den Zuströmkanal offen steuernden Durchgangskanal 6 mittels einer Einrichtung von der Außenkontur 10 des Walzenschiebers 4 entfernt bzw. abgehoben angeordnet ist.
  • Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Ausnehmung 7 im Gehäuse 3 als eine Stufenbohrung gestaltet mit einem den Walzenschieber 4 zugewandten Bohrungsabschnitt 7' von kleinem Durchmesser, wobei der Gleitring 9 im Bereich des Bohrungsabschnittes 7" von großem Durchmesser einen Radialflansch 13 aufweist. Weiter ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass zwischen dem Absatz 14 der Stufenbohrung 7 und dem Radialflansch 13 eine Einrichtung 12 zum gesteuerten Abheben des Gleitringes 9 vom Walzenschieber 4 angeordnet ist.
  • Eine kleinbauende Einrichtung 12 ist mittels eines Federelementes erzielt. Dieses kann als eine Ring-Wellfeder oder als eine Tellerfeder ausgebildet sein. Weiter kann die Einrichtung bzw. das Federelement 12 auch als eine Ringfeder aus einem Elastomer gestaltet sein.
  • Zur Erzielung eines auf geringe Druckunterschiede zwischen der Abströmseite und der Zuströmseite des Walzenschiebers 4 in Sperrstellung ist als Dichtelement 11 ein Lippen-Dichtring vorgesehen, an dessen in den Bohrungsabschnitt 7" von großem Durchmesser der Gehäuse-Ausnehmung 7 einpressbaren Haltering 15 eine radial einwärts gerichtete Dichtlippe 16 angeordnet ist, die mit der zuströmseitigen Stirnseite 17 des Gleitringes 9 über eine biegeelastische Verformung mit geringer Reibung dicht zusammenwirkt.
  • Mit der Erfindung wird somit in vorteilhafter Weise erreicht, dass der Gleitring 9 bei offen gesteuertem Zuströmkanal 8 durch den Durchgangskanal 6 mittels der Feder-Einrichtung 12 vom Walzenschieber 4 abgehoben ist und beim Schließen des Zuströmkanals 8 mittels des Walzenschiebers 4 der Gleitring 9 durch den sich aufbauenden Unterdruck stromab des Walzenschiebers 4 der Gleitring 9 zur Anlage am Walzenschieber 4 gebracht ist.

Claims (6)

  1. Walzenschieber-Anordnung, insbesondere zur Ladungssteuerung einer Brennkraftmaschine,
    - umfassend einen in einem Gehäuse (3) spielbehaftet drehbeweglich angeordneten Walzenschieber (4) mit einem quer zur Drehachse (5) im wesentlichen gemittelt angeordneten Durchgangskanal (6), und
    - einen stromauf des Durchgangskanals (6) in einer Ausnehmung (7) des Gehäuses (3) angeordneten, einen Zuströmkanal (8) abschnittsweise begrenzenden Gleitring (9) zur gleitbeweglich dichten Auflage auf der Außenkontur (10) des Walzenschiebers (4), wobei
    - der Gleitring (9) in der Ausnehmung (7) unter Zwischenschaltung eines Dichtelementes (11) beweglich angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Gleitring (9) mittels einer Einrichtung (12) von der Außenkontur (10) des Walzenschiebers (4) entfernt bzw. abgehoben angeordnet ist, wenn der Durchgangskanal (6) den Zuströmkanal (8) offen steuert.
  2. Walzenschieber-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Ausnehmung (7) im Gehäuse (3) als eine Stufenbohrung gestaltet ist mit einem dem Walzenschieber (4) zugewandten Bohrungsabschnitt (7') von kleinem Durchmesser, und
    - dass der Gleitring (9) im Bereich des Bohrungsabschnittes (7") von großem Durchmesser einen Radialflansch (13) aufweist, wobei
    - zwischen dem Absatz (14) der Stufenbohrung (7) und dem Radialflansch (13) eine Einrichtung (12) zum gesteuerten Abheben des Gleitringes (9) vom Walzenschieber (4) angeordnet ist.
  3. Walzenschieber-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtung (12) ein Federelement dient.
  4. Walzenschieber-Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelement (12) eine Ring-Wellfeder oder eine Tellerfeder dient.
  5. Walzenschieber-Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) eine Ringfeder aus einem Elastomer ist.
  6. Walzenschieber-Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Dichtelement (11) ein Lippen-Dichtring ist, an
    - dessen in den Bohrungsabschnitt (7") von großem Durchmesser der Gehäuse-Ausnehmung (7) einpressbaren Haltering (15) eine radial einwärts gerichtete Dichtlippe (16) angeordnet ist, die
    - mit der zuströmseitigen Stirnseite (17) des Gleitringes (9) dicht zusammenwirkt.
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