EP2470757A1 - Steuerventil - Google Patents

Steuerventil

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EP2470757A1
EP2470757A1 EP10742794A EP10742794A EP2470757A1 EP 2470757 A1 EP2470757 A1 EP 2470757A1 EP 10742794 A EP10742794 A EP 10742794A EP 10742794 A EP10742794 A EP 10742794A EP 2470757 A1 EP2470757 A1 EP 2470757A1
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EP
European Patent Office
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valve housing
valve
ring
control
control valve
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EP10742794A
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Ali Bayrakdar
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a control valve for a device for variably adjusting the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a substantially hollow cylindrical valve housing a control piston and a retaining ring, wherein the valve housing is arranged in a receptacle within the device, wherein the retaining ring, the valve housing Projected in the radial direction and wherein the control piston is slidably disposed within the valve housing.
  • devices for variably adjusting the timing of gas exchange valves are used to make the phase relation between crankshaft and camshaft variable within a defined angular range, between a maximum early and a maximum retarded position.
  • the device is non-rotatably connected to a camshaft and has a plurality of pressure chambers by means of which by pressure medium supply, or -abschreib a phase relation between the crankshaft and the camshaft can be selectively changed.
  • the pressure medium supply to and the pressure medium discharge from the pressure chambers is controlled by means of a control valve.
  • a device and a control valve are known for example from DE 102 11 468 A1.
  • the device comprises an output element, which is arranged rotatably to a drive element and rotatably connected to a camshaft.
  • the drive element is in drive connection with a crankshaft.
  • a plurality of oppositely acting pressure chambers are provided by means of which the phase position of the output element relative to the drive element can be selectively adjusted within a defined angular range.
  • a targeted rotation of the camshaft can be effected relative to the crankshaft.
  • the device is designed in vane type. But other types are known, such as Axialkolbenversteller from DE 42 18 082 A1.
  • the camshaft is supported by a plurality of camshaft bearing in a cylinder head of the internal combustion engine. Via one of the camshaft bearing, a pressure medium channel formed in the camshaft pressure medium is supplied, which can be passed via a control valve which is arranged in a receptacle of the camshaft in the pressure chambers.
  • the control valve consists of a valve housing and an axially slidably received in the valve housing control piston.
  • the control piston can be positioned by means of an electromagnetic actuator against the force of a spring element in the axial direction relative to the valve housing and thus the pressure medium flows are controlled.
  • the present invention has for its object to provide a control valve, the assembly cost to be reduced. Summary of the invention
  • the object is achieved in that on an inner circumferential surface of the receptacle an annular groove is formed, into which the retaining ring can engage, wherein the retaining ring rests against an axial side surface of the valve housing and wherein at least a positive locking element is formed on the valve housing, by means of which the retaining ring is attached to the valve housing.
  • the molding Closing element on the axial side surface of the valve housing, against which the retaining ring is formed.
  • the circlip is used to attach the control valve in the receptacle, which may be formed for example within the camshaft or the inner rotor.
  • the control valve is thus positioned radially inside the device.
  • the locking ring is designed as an elastically deformable component, which can be elastically compressed and enlarged in the radial direction, so that its diameter can be reduced and increased under the action of force from the idle state. If the force fails, the retaining ring returns to its original state.
  • the diameter of the securing ring is compressed when entering the receptacle by the wall in the radial direction. If the circlip arrives in the region of the annular groove of the receptacle, it engages in the annular groove. At the same time, this is in the axial direction of the valve housing, for example on an axial side surface of the valve housing, so that the axial position of the valve housing and thus of the control valve is fixed in the receptacle.
  • control valve including retaining ring can be delivered as an assembly to the assembly line.
  • assembly of the control valve in the receptacle only one assembly must be mounted and not two separate components. In addition, it is ensured that the circlip is installed during assembly.
  • the mounting of the locking ring on the valve housing is effected in that the securing ring is first bent elastically in the radial direction enlarging the diameter and inserted into the hook. Subsequently, the force, which has led to the increase in the diameter, terminated and the retaining ring returns to its original state, so that it is captive absorbed in the hook.
  • the retaining ring has a radially inwardly extending portion which serves as an axial stop for the control piston.
  • FIG. 1 shows very schematically an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a device for the variable adjustment of the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a control valve according to the invention
  • Figure 3 shows a cross section through the device of Figure 2 along the
  • FIG. 4 shows an enlarged view of FIG. 2, with only the camshaft and the control valve being shown, and the sectional plane being tilted by 45 ° in the circumferential direction,
  • FIG. 5 the control valve from FIG. 4 in an exploded view
  • Figure 6 is a plan view of the control valve along the arrow VI in FIG.
  • FIG. 7 shows a further embodiment according to the invention of a control valve in a representation analogous to FIG. 4.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 is sketched, wherein a seated on a crankshaft 2 piston 3 is indicated in a cylinder 4.
  • the crankshaft 2 is in the illustrated embodiment via a respective traction drive 5 with an intake camshaft 6 and exhaust camshaft 7 in combination, with a first and a second device 11 for variably setting the timing of gas exchange valves 9, 10 of an internal combustion engine 1 for a relative rotation between the crankshaft 2 and the camshafts 6, 7 can provide.
  • Cams 8 of the camshafts 6, 7 actuate one or more Abgasgas crisp- valves 9 or one or more Auslassgas cateringventile 10.
  • FIGS 2 and 3 show a device 11 in the longitudinal or in the cross section, in Figure 2 in addition a camshaft 6, 7 and a control valve 12 according to the invention are shown.
  • the device 11 comprises a drive element 14 and an output element 16.
  • the drive element 14 consists of a housing 15 and two lateral drive elements. Deckein 17, 18, which are arranged on the axial side surfaces of the housing 15 and secured by screws thereto.
  • the driven element 16 is designed in the form of an impeller and has a substantially cylindrical hub element 19, from the outer cylindrical surface of which, in the illustrated embodiment, five vanes 20 extend outward in the radial direction.
  • projections 22 extend radially inwardly.
  • the projections 22 and the wings 20 are integrally formed with the peripheral wall 21 and the hub member 19, respectively.
  • the wings 20 and / or the projections 22 are formed as separately manufactured components, which are subsequently mounted on the corresponding component.
  • the drive element 14 is mounted by means of radially inner circumferential walls of the projections 22 relative to the output member 16 rotatably mounted thereon.
  • a sprocket 23 is formed, via which by means of a chain drive, not shown, torque can be transmitted from the crankshaft 2 to the drive member 14.
  • the output member 16 has a central opening 13 which is penetrated by the camshaft 6,7. In this case, the output element 16 by means of a press fit rotationally fixed to the camshaft 6, 7 attached.
  • a pressure space 28 is formed between two respective circumferentially adjacent projections 22.
  • Each of the pressure chambers 28 is circumferentially bounded by opposing, substantially radially extending boundary walls of adjacent projections 22, in the axial direction of the side covers 17, 18, radially inwardly of the hub member 19 and radially outwardly of the peripheral wall 21.
  • a wing 20 In each of the pressure chambers 28 projects a wing 20, wherein the wings 20 are formed such that they rest against both the side covers 17, 18, and on the peripheral wall 21.
  • Each wing 20 thus divides the respective pressure chamber 28 into two counteracting pressure chambers 29, 30th
  • the phase position of the drive element 14 to the output element 16 and thus the phase angle of the camshaft 6, 7 to the crankshaft 2 can be varied.
  • the phase position can be kept constant.
  • FIG. 4 shows the control valve 12 within the camshaft 6, 7 in an enlarged view.
  • the control valve 12 has a substantially hollow-cylindrical valve housing 34, a cylindrical sleeve 35 and a substantially hollow cylindrical control piston 36.
  • a radial inlet port P On the valve housing 34, a radial inlet port P, two radial working ports A, B and an axial discharge port T are formed.
  • the drain port T is formed as an axial opening on the valve housing 34.
  • the working ports A, B are formed as radial openings on the lateral surface of the valve housing 34, wherein each of the working ports A, B communicates via formed in the driven element 16 pressure fluid channels 46 with a group of pressure chambers 29, 30.
  • the inlet port P is also formed as a radial opening on the lateral surface of the valve housing 34, which is arranged in the circumferential direction offset from the working ports A, B and formed as a slot ( Figure 5).
  • the inlet port P extends in the axial direction up to a check valve receptacle 32, which communicates via an axial opening, not shown, with the interior of the camshaft 6, 7.
  • a spring plate 33 is arranged, which is biased against the axial opening, not shown, so that a check valve is realized, which allows a flow of pressure medium from the camshaft 6, 7 to the inlet port P and a contrary set pressure means uss locks.
  • a cup-shaped filter element 47 is attached to the valve housing 34.
  • the valve housing 34 is disposed within the camshaft 6, 7, wherein its axial position is determined by a formed on the inner circumferential surface of the camshaft 6, 7 and the outer circumferential surface of the valve housing 34 shoulder and a locking ring 42.
  • the locking ring 42 projects beyond the valve housing 34 in the radial direction, is arranged in an annular groove 44, which is formed on the inner lateral surface of the camshaft 6, 7, and bears against an axial side surface 43 of the valve housing 34.
  • the sleeve 35 is arranged, whose outer diameter is adapted to the inner diameter of the valve housing 34.
  • the sleeve 35 has a plurality of openings 37, each of the openings 37 communicating with one of the working ports A, B or the inlet port P.
  • control piston 36 Within the sleeve 35, the control piston 36 is received axially displaceable.
  • the control piston 36 has two control sections 38 whose outer diameter is adapted to the inner diameter of the sleeve 35. Between the control sections 38 there is provided a groove 39 running around the control piston 36 in a ring shape.
  • the control piston 36 can be positioned against the force of a spring element 40 in the axial direction relative to the valve housing 34 by means of an electromagnetic actuating unit, not shown, which acts on the end of the control piston 36 facing away from the camshaft 6, 7.
  • the spring element 40 is arranged in a spring receptacle 41 formed on the valve housing 34 and is supported on the spring receptacle 41 on the one hand and on the control piston 36 on the other hand.
  • the path of the control piston 36 in the axial direction on the one hand by the spring seat 41 and on the other hand by radially inwardly extending portions 45 of the securing ring 42 is limited ( Figure 4-6).
  • control edges are formed on the control sections 38 of the control piston 36 and the openings 37 of the sleeve 35, by means of which the pressure medium flows are controlled.
  • pressure medium is supplied to the interior of the camshaft 6, 7 via camshaft openings 48 by a pressure medium pump, not shown.
  • the pressure medium passes through the filter element 47, via the axial opening, not shown, in the valve housing 34 and the spring plate 33 to the inlet port P and from there into an annular space bounded by the formed on the control piston 36 groove 39 and the sleeve 35.
  • the pressure medium to the first or the second pressure chambers 29, 30 is passed.
  • pressure medium from the other pressure chambers 29, 30 via the drain port T to a pressure fluid reservoir of the internal combustion engine, not shown 1.
  • the electromagnetic actuating unit displaces the control piston 36 into a neutral position in which pressure medium is supplied to both groups of pressure chambers 29, 30 so that the relative phase position is kept constant.
  • each of the interlocking elements 49 On the axial side surface 43 on which the locking ring 42 abuts two circumferentially spaced hook-shaped form-locking elements 49 are formed, which are designed to be open radially outward.
  • Each of the interlocking elements 49 starting from the side surface 43, initially extends in the axial direction and has an adjoining radial section 50.
  • the interlocking elements 49 engage behind the locking ring 42 in the axial direction, so that it is captively received between the axial side surface 43 and the radial portions 50.
  • the slotted securing ring 42 is elastically bent by means of a force directed in the circumferential direction and positioned on the side surface 43. Subsequently, the force is terminated, so that the retaining ring 42 assumes its original shape of smaller diameter again and thus fixed to the valve housing 34. Due to the radially inwardly extending portions 45, both the sleeve 35 and the control piston 36 and thus the spring element 40 are captively received in the valve housing 34, so that the entire control valve 12 can be delivered as an assembly to the assembly line without a Loss of components is to be feared.
  • the control valve 12 is inserted into this until the shoulder of the valve housing 34 on the shoulder of the camshaft 6, 7 comes to rest.
  • the securing ring 42 is elastically compressed when it enters the camshaft 6, 7.
  • the securing ring 42 widens and engages automatically in this, so that the axial position of the control valve 12 is fixed within the camshaft 6, 7.
  • an advantage of the invention in the plug-in construction control valve 12 is that this can be delivered as a module to the assembly line without loss of any of the components control piston 36, spring element 40, retaining ring 42, Sleeve 35 is to be feared.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a control valve 12 according to the invention analogous to the representation in FIG. 4.
  • the fastening of the securing ring 42 to the valve housing 34 is realized by means of a clip connection.
  • the securing ring 42 has a passage opening 51, which is penetrated by an axially extending, barbed positive-locking element 49, which is formed on the valve housing 34.
  • valve housing 34 may be formed in one or more parts.
  • valve housings 34 which consist of several axially extending- the subsections are formed with open ends facing each other in the circumferential direction, a positive locking element 49 is preferably formed on each of the subsections, so that the subsections are likewise secured relative to one another by the securing ring 42.
  • the valve housing 34 may be made for example of steel, aluminum or plastic.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil (12) für eine Vorrichtung (11) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1) mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilgehäuse (34) einem Steuerkolben (36) und einem Sicherungsring (42), wobei das Ventilgehäuse (34) in einer Aufnahme (31) innerhalb der Vorrichtung (11) angeordnet ist, wobei der Sicherungsring (42) das Ventilgehäuse (34) in radialer Richtung überragt und wobei der Steuerkolben (36) innerhalb des Ventilgehäuses (34) verschiebbar angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Steuerventil Beschreibung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilgehäuse einem Steuerkolben und einem Sicherungsring, wobei das Ventilgehäuse in einer Aufnahme innerhalb der Vorrichtung angeordnet ist, wobei der Sicherungsring das Ventilgehäuse in radialer Richtung überragt und wobei der Steuerkolben innerhalb des Ventilgehäuses verschiebbar angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung In modernen Brennkraftmaschinen werden Vorrichtungen zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Vorrichtung ist drehfest mit einer Nockenwelle verbunden und weist mehrer Druckkammern auf mittels derer durch Druckmittelzufuhr, bzw. -abfuhr eine Phasenrelation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle gezielt verändert werden kann. Die Druckmittelzufuhr zu und die Druckmittelabfuhr von den Druckkammern wird mittels eines Steuerventils gesteuert.
Eine Vorrichtung und ein Steuerventil sind beispielsweise aus der DE 102 11 468 A1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein Abtriebselement, welches drehbar zu einem Antriebselement angeordnet und drehfest mit einer Nockenwelle verbunden ist. Das Antriebselement steht in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle. Innerhalb der Vorrichtung sind mehrere gegeneinander wirkende Druckkammern vorgesehen mittels derer die Phasenlage des Abtriebselements relativ zu dem Antriebselement innerhalb eines definierten Winkelbereichs gezielt eingestellt werden kann. Somit kann eine gezielte Verdrehung der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle bewirkt werden. In der DE 102 11 468 A1 ist die Vorrichtung in Flügelzellenbauart ausgebildet. Bekannt sind aber auch andere Bauformen, wie beispielsweise Axialkolbenversteller aus der DE 42 18 082 A1.
Die Nockenwelle ist mittels mehrerer Nockenwellenlager in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert. Über eines der Nockenwellenlager wird einem in der Nockenwelle ausgebildeten Druckmittelkanal Druckmittel zugeführt, welches über ein Steuerventil, das in einer Aufnahme der Nockenwelle angeordnet ist, in die Druckkammern geleitet werden kann.
Das Steuerventil besteht aus einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventil- gehäuse axial verschiebbar aufgenommenen Steuerkolben. Der Steuerkolben kann mittels einer elektromagnetischen Stelleinheit gegen die Kraft eines Federelements in axialer Richtung relativ zu dem Ventilgehäuse positioniert und somit die Druckmittelströme gesteuert werden. Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil anzugeben, wobei dessen Montageaufwand verringert werden soll. Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer Innenmantelfläche der Aufnahme eine Ringnut ausgebildet ist, in die der Sicherungsring eingreifen kann, wobei der Sicherungsring an einer axialen Seitenfläche des Ventilgehäuses anliegt und wobei an dem Ventilgehäuse zumindest ein Formschlusselement ausgebildet ist, mittels dem der Sicherungsring an dem Ventilgehäuse befestigt ist. Drüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Form- schlusselement an der axialen Seitenfläche des Ventilgehäuses, an der der Sicherungsring anliegt, ausgebildet ist.
Der Sicherungsring dient zur Befestigung des Steuerventils in der Aufnahme, die beispielsweise innerhalb der Nockenwelle oder des Innenrotors ausgebildet sein kann. Das Steuerventil ist somit radial innerhalb der Vorrichtung positioniert. Der Sicherungsring ist als elastisch verformbares Bauteil ausgeführt, welches in radialer Richtung elastisch gestaucht und vergrößert werden kann, so dass dessen Durchmesser unter Krafteinwirkung aus dem Ruhezustand verkleinert und vergrößert werden kann. Entfällt die Kraft kehrt der Sicherungsring in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Während der Montage des Steuerventils in der Aufnahme wird der Durchmesser des Sicherungsrings bei Eintritt in die Aufnahme durch deren Wandung in radialer Richtung gestaucht. Gelangt der Sicherungsring in den Bereich der Ringnut der Aufnahme rastet dieser in die Ringnut ein. Gleichzeitig liegt dieser in axialer Richtung an dem Ventilgehäuse, beispielsweise an einer axialen Seitenfläche des Ventilgehäuses, an, so dass die axiale Position des Ventilgehäuses und damit des Steuerventils in der Aufnahme festgelegt ist.
Durch die formschlüssige Verbindung des Sicherungsrings mit dem Ventilgehäuse kann das Steuerventil inklusive Sicherungsring als Baugruppe an die Montagelinie geliefert werden. Während der Montage des Steuerventils in der Aufnahme muss nur noch eine Baugruppe montiert werden und nicht zwei separate Bauteile. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass bei der Montage der Sicherungsring verbaut wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Seitenfläche des Ventilgehäuses, an der der Sicherungsring anliegt, zwei in Umfangsrichtung beabstandete, hakenförmige Formschlusselemente ausgebildet sind, die radial nach außen offen ausgebildet sind und den Sicherungsring in axialer Richtung hintergreifen, so dass der Sicherungsring sowohl an der axialen Seitenfläche des Ventilgehäuses als auch an sich radial erstre- ckenden Abschnitten der hakenförmigen Formschlusselemente anliegt. Somit ist die radiale Beweglichkeit des Sicherungsrings sichergestellt, wodurch die Montage weiter vereinfacht wird. Die hakenförmigen Strukturen halten den Sicherungsring an dessen vorbestimmter Position, wobei ein radiales Einfedern während der Montage ermöglicht wird. Die Montage des Sicherungsrings an dem Ventilgehäuse erfolgt dadurch, dass der Sicherungsring zunächst in radialer Richtung unter Vergrößerung dessen Durchmessers elastisch aufgebogen und in die Haken eingelegt wird. Anschließend wird die Krafteinwirkung, die zu der Vergrößerung des Durchmessers geführt hat, beendet und der Sicherungsring kehrt in seinen Ursprungszustand zurück, so dass dieser verliersicher in den Haken aufgenommen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sicherungsring einen sich radial nach innen erstreckenden Abschnitt aufweist, der als Axialanschlag für den Steuerkolben dient. Dadurch werden die innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Bauteile, wie Steuerkolben, Federelement und gegebenenfalls zwischen dem Ventilgehäuse und dem Steuerkolben angeordnete Hülsen, gegen Verlieren gesichert, so dass das gesamte Steuer- ventil als eine Baugruppe an die Montagelinie geliefert und verbaut werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
Figur 2 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur variablen Einstellung der der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil, Figur 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus Figur 2 entlang der
Linie MI-III, Figur 4 eine vergrößerte Ansicht der Figur 2, wobei nur die Nockenwelle und das Steuerventil dargestellt sind und die Schnittebene um 45° in Umfangsrichtung gekippt wurde,
Figur 5 das Steuerventil aus Figur 4 in einer Explosionsdarstellung,
Figur 6 eine Draufsicht auf das Steuerventil entlang des Pfeils VI in Figur
4,
Figur 7 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Steuerventils in einer Darstellung analog zu Figur 4.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 2 sitzender Kolben 3 in einem Zylinder 4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 2 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 5 mit einer Einlassnockenwelle 6 bzw. Auslassnockenwelle 7 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 11 zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen 9, 10 einer Brennkraftmaschine 1 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 2 und den Nockenwellen 6, 7 sorgen können. Nocken 8 der Nockenwellen 6, 7 betätigen ein oder mehrere Einlassgaswech- selventile 9 bzw. ein oder mehrere Auslassgaswechselventile 10. Ebenso kann vorgesehen sein nur eine der Nockenwellen 6, 7 mit einer Vorrichtung 11 auszustatten, oder nur eine Nockenwelle 6, 7 vorzusehen, welche mit einer Vorrichtung 11 versehen ist.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung 11 im Längs- bzw. im Querschnitt, wobei in Figur 2 zusätzlich eine Nockenwelle 6, 7 und ein erfindungsgemäßes Steuerventil 12 dargestellt sind.
Die Vorrichtung 11 umfasst ein Antriebselement 14 und ein Abtriebselement 16. Das Antriebselement 14 besteht aus einem Gehäuse 15 und zwei Seiten- deckein 17, 18, die an den axialen Seitenflächen des Gehäuses 15 angeordnet und mittels Schrauben an diesem befestigt sind. Das Abtriebselement 16 ist in Form eines Flügelrades ausgeführt und weist ein im Wesentlichen zylindrisch ausgeführtes Nabenelement 19 auf, von dessen äußerer zylindrischer Mantel- fläche sich in der dargestellten Ausführungsform fünf Flügel 20 in radialer Richtung nach außen erstrecken.
Ausgehend von einer äußeren Umfangswand 21 des Gehäuses 15 erstrecken sich fünf Vorsprünge 22 radial nach innen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorsprünge 22 und die Flügel 20 einteilig mit der Umfangswand 21 bzw. dem Nabenelement 19 ausgebildet. Ebenso denkbar sind Ausführungsformen, in denen die Flügel 20 und oder die Vorsprünge 22 als separat gefertigte Bauteile ausgebildet sind, die nachträglich an dem entsprechenden Bauteil montiert sind. Das Antriebselement 14 ist mittels radial innen liegender Umfangswände der Vorsprünge 22 relativ zu dem Abtriebselement 16 drehbar auf diesem gelagert.
An einer äußeren Mantelfläche des ersten Gehäuses 15 ist ein Kettenrad 23 ausgebildet, über das mittels eines nicht dargestellten Kettentriebs Drehmoment von der Kurbelwelle 2 auf das Antriebselement 14 übertragen werden kann. Das Abtriebselement 16 weist eine Zentralöffnung 13 auf, die von der Nockenwelle 6,7 durchgriffen wird. Dabei ist das Abtriebselement 16 mittels einer Presspassung drehfest an der Nockenwelle 6, 7 befestigt.
Innerhalb der Vorrichtung 11 ist zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung be- nachbarten Vorsprüngen 22 ein Druckraum 28 ausgebildet. Jeder der Druckräume 28 wird in Umfangsrichtung von gegenüberliegenden, im Wesentlichen radial verlaufenden Begrenzungswänden benachbarter Vorsprünge 22, in axialer Richtung von den Seitendeckeln 17, 18, radial nach innen von dem Nabenelement 19 und radial nach außen von der Umfangswand 21 begrenzt. In jeden der Druckräume 28 ragt ein Flügel 20, wobei die Flügel 20 derart ausgebildet sind, dass diese sowohl an den Seitendeckeln 17, 18, als auch an der Umfangswand 21 anliegen. Jeder Flügel 20 teilt somit den jeweiligen Druckraum 28 in zwei gegeneinander wirkende Druckkammern 29, 30. Durch Druckbeaufschlagung einer Gruppe von Druckkammern 29, 30 und Druckentlastung der anderen Gruppe kann die Phasenlage des Antriebselements 14 zum Abtriebselement 16 und damit die Phasenlage der Nockenwelle 6, 7 zur Kurbelwelle 2 variiert werden. Durch Druckbeaufschlagung beider Gruppen von Druckkammern 29, 30 kann die Phasenlage konstant gehalten werden.
Die Druckmittelversorgung der Vorrichtung 11 erfolgt über das Innere der No- ckenwelle 6, 7, die in der dargestellten Ausführungsform hohl ausgeführt ist, und ein in einer Aufnahme 31 der Nockenwelle 6, 7 angeordnetes Steuerventil 12.
Figur 4 zeigt das Steuerventil 12 innerhalb der Nockenwelle 6, 7 in einer vergrößerten Darstellung. Das Steuerventil 12, weist ein im Wesentlichen hohlzy- lindrisch ausgeführtes Ventilgehäuse 34, eine zylindrische Hülse 35 und einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Steuerkolben 36 auf.
An dem Ventilgehäuse 34 sind ein radialer Zulaufanschluss P, zwei radiale Arbeitsanschlüsse A, B und ein axialer Ablaufanschluss T ausgebildet. Der Ablaufanschluss T ist als axiale Öffnung an dem Ventilgehäuse 34 ausgebildet. Die Arbeitsanschlüsse A, B sind als radiale Öffnungen an der Mantelfläche des Ventilgehäuses 34 ausgebildet, wobei jeder der Arbeitsanschlüsse A, B über in dem Abtriebselement 16 ausgebildete Druckmittelkanäle 46 mit einer Gruppe von Druckkammern 29, 30 kommuniziert. Der Zulaufanschluss P ist ebenfalls als radiale Öffnung an der Mantelfläche des Ventilgehäuses 34 ausgebildet, wobei dieser in Umfangsrichtung versetzt zu den Arbeitsanschlüssen A, B angeordnet und als Langloch ausgebildet ist (Figur 5). Der Zulaufanschluss P erstreckt sich in axialer Richtung bis zu einer Rückschlagventilaufnahme 32, die über eine nicht dargestellte Axialöffnung mit dem Inneren der Nockenwelle 6, 7 kommuniziert. In der Rückschlagventilaufnahme 32 ist ein Federblech 33 angeordnet, welches gegen die nicht dargestellte Axialöffnung vorgespannt ist, so dass ein Rückschlagventil realisiert ist, welches einen Druckmittelfluss von der Nockenwelle 6, 7 zu dem Zulaufanschluss P zulässt und einen entgegen- gesetzten Druckmitteln uss sperrt. Stromaufwärts des Rückschlagventils ist ein topfförmiges Filterelement 47 an dem Ventilgehäuse 34 befestigt.
Das Ventilgehäuse 34 ist innerhalb der Nockenwelle 6, 7 angeordnet, wobei dessen axiale Position durch eine an der Innenmantelfläche der Nockenwelle 6, 7 und der Außenmantelfläche des Ventilgehäuses 34 ausgebildeten Schulter und einen Sicherungsring 42 festgelegt wird. Der Sicherungsring 42 überragt das Ventilgehäuse 34 in radialer Richtung, ist in einer Ringnut 44, die an der Innenmantelfläche der Nockenwelle 6, 7 ausgebildet ist, angeordnet und liegt an einer axialen Seitenfläche 43 des Ventilgehäuses 34 an.
Innerhalb des Ventilgehäuses 34 ist die Hülse 35 angeordnet, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Ventilgehäuses 34 angepasst ist. Die Hülse 35 weist mehrere Öffnungen 37 auf, wobei jede der Öffnungen 37 mit einem der Arbeitsanschlüsse A, B oder dem Zulaufanschluss P kommuniziert.
Innerhalb der Hülse 35 ist der Steuerkolben 36 axial verschiebbar aufgenommen. Der Steuerkolben 36 weist zwei Steuerabschnitte 38 auf, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Hülse 35 angepasst sind. Zwischen den Steuerabschnitten 38 ist eine ringförmig um den Steuerkolben 36 umlau- fende Nut 39 vorgesehen.
Der Steuerkolben 36 kann mittels einer nicht dargestellten elektromagnetischen Stelleinheit, welche auf das der Nockenwelle 6, 7 abgewandte Ende des Steuerkolbens 36 wirkt, gegen die Kraft eines Federelements 40 in axialer Richtung relativ zu dem Ventilgehäuse 34 positioniert werden. Das Federele- ment 40 ist in einer an dem Ventilgehäuse 34 ausgebildeten Federaufnahme 41 angeordnet und stützt sich einerseits an der Federaufnahme 41 und andererseits an Steuerkolben 36 ab. Dabei wird der Weg des Steuerkolbens 36 in axialer Richtung einerseits durch die Federaufnahme 41 und andererseits durch sich radial nach innen erstreckende Abschnitte 45 des Sicherungsrings 42 begrenzt (Figur 4-6).
Abhängig von der Stellung des Steuerkolbens 36 relativ zu dem Ventilgehäuse 34 ist einer der Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Zulaufanschluss P verbunden, wobei gleichzeitig der andere Arbeitsanschluss A, B direkt oder über das Inne- re des Steuerkolbens 36 mit dem Ablaufanschluss T verbunden ist. Dabei sind an den Steuerabschnitten 38 des Steuerkolbens 36 und den Öffnungen 37 der Hülse 35 Steuerkanten ausgebildet, mittels derer die Druckmittelströme gesteuert werden.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 wird von einer nicht dargestellten Druckmittelpumpe dem Inneren der Nockenwelle 6, 7 über Nockenwellenöffnungen 48 Druckmittel zugeführt. Das Druckmittel gelangt durch das Filterelement 47, über die nicht dargestellte Axialöffnung in dem Ventilgehäuse 34 und das Federblech 33 zu dem Zulaufanschluss P und von dort in einen ringförmigen Raum, der von der an dem Steuerkolben 36 ausgebildeten Nut 39 und der Hülse 35 begrenzt wird.
Abhängig von der Stellung des Steuerkolbens 36 relativ zu dem Ventilgehäuse 34 wird das Druckmittel zu den ersten oder den zweiten Druckkammern 29, 30 geleitet. Gleichzeitig gelangt Druckmittel von den anderen Druckkammern 29, 30 über den Ablaufanschluss T zu einem nicht dargestellten Druckmittelreservoir der Brennkraftmaschine 1. Dadurch erfolgt eine Veränderung der Phasenlage des Abtriebselements 16 relativ zu dem Antriebselement 14 und damit der Nockenwelle 6, 7 relativ zur Kurbelwelle 2. Ist die gewünschte Phasenlage er- reicht verschiebt die nicht dargestellte elektromagnetische Stelleinheit den Steuerkolben 36 in eine Neutralstellung, in der beiden Gruppen von Druckkammern 29, 30 Druckmittel zugeführt wird, so dass die relative Phasenlage konstant gehalten wird. An der axialen Seitenfläche 43 an der der Sicherungsring 42 anliegt sind zwei in Umfangsrichtung beabstandete hakenförmige Formschlusselemente 49 ausgebildet, die radial nach außen offen ausgeführt sind. Jedes der Formschlusselemente 49 erstreckt sich ausgehend von der Seitenfläche 43 zunächst in axialer Richtung und weist einen sich daran anschließenden radialen Abschnitt 50 auf. Die Formschlusselemente 49 hintergreifen den Sicherungsring 42 in axialer Richtung, so dass dieser zwischen der axialen Seitenfläche 43 und den radialen Abschnitten 50 verliersicher aufgenommen wird. Während der Montage des Steuerventils 12 wird zunächst die Hülse 35, das Federelement 40 und der Steuerkolben 36 innerhalb des Ventilgehäuses 34 positioniert. Anschließend wird der geschlitzte Sicherungsring 42 mittels einer in Umfangsrichtung gerichteten Kraft elastisch aufgebogen und an der Seitenfläche 43 positioniert. Anschließend wird die Krafteinwirkung beendet, so dass der Sicherungsring 42 seine ursprüngliche Form kleineren Durchmessers wieder einnimmt und somit an dem Ventilgehäuse 34 befestigt ist. Auf Grund der sich radial nach innen erstreckenden Abschnitte 45 sind sowohl die Hülse 35 als auch der Steuerkolben 36 und damit das Federelement 40 verliersicher in dem Ventilgehäuse 34 aufgenommen, so dass das gesamte Steuerventil 12 als Baugruppe an die Montagelinie geliefert werden kann, ohne dass ein Verlust von Bauteilen zu befürchten ist.
Während der Montage des Steuerventils 12 in der Nockenwelle 6, 7 wird das Steuerventil 12 in diese eingeschoben, bis die Schulter des Ventilgehäuses 34 an der Schulter der Nockenwelle 6, 7 zur Anlage kommt. Dabei wird der Siche- rungsring 42 beim Eintritt in die Nockenwelle 6, 7 elastisch gestaucht. Im Bereich der Ringnut 44 weitet sich der Sicherungsring 42 auf und greift selbsttätig in diese ein, so dass die axiale Position des Steuerventils 12 innerhalb der Nockenwelle 6, 7 festgelegt ist. Neben der einfachen Montage des Steuerventils 12 in der Nockenwelle 6, 7 besteht ein Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerventils 12 in Einsteckbauweise darin, dass dieses als Modul an die Montagelinie geliefert werden kann ohne dass ein Verlust eines der Bauteile Steuerkolben 36, Federelement 40, Sicherungsring 42, Hülse 35 zu befürchten ist.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuer- ventils 12 analog zu der Darstellung in Figur 4. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist die Befestigung des Sicherungsrings 42 an dem Ventilgehäuse 34 mittels einer Clipsverbindung realisiert. Zu diesem Zweck weist der Sicherungsring 42 eine Durchgangsöffnung 51 auf, die von einem sich axial erstreckenden, mit Widerhaken versehenen Formschlusselement 49 durchgrif- fen wird, welches an dem Ventilgehäuse 34 ausgebildet ist.
Die vorgestellten Ventilgehäuse 34 können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Im Fall von Ventilgehäusen 34, die aus mehreren sich axial erstrecken- den Teilabschnitten mit sich in Umfangshchtung gegenüberstehenden offenen Enden ausgebildet sind, ist vorzugsweise an jedem der Teilabschnitte ein Formschlusselement 49 ausgebildet, so dass die Teilabschnitte ebenfalls durch den Sicherungsring 42 relativ zueinander gesichert werden.
Die Ventilgehäuse 34 können beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt sein.
Bezugszeichen
1 Brennkraftmaschine
2 Kurbelwelle
3 Kolben
4 Zylinder
5 Zugmitteltrieb
6 Einlassnockenwelle
7 Auslassnockenwelle
8 Nocken
9 Einlassgaswechselventil
10 Auslassgaswechselventil
11 Vorrichtung
12 Steuerventil
13 Zentralöffnung
14 Antriebselement
15 Gehäuse
16 Abtriebselement
17 Seitendeckel
18 Seitendeckel
19 Nabenelement
20 Flügel
21 Umfangswand
22 Vorsprung
23 Kettenrad
24 -
25 -
26 -
27 -
28 Druckraum
29 erste Druckkammer
30 zweite Druckkammer 31 Aufnahme
32 Rückschlagventilaufnahme
33 Federblech
34 Ventilgehäuse
35 Hülse
36 Steuerkolben
37 Öffnung
38 Steuerabschnitt
39 Nut
40 Federelement
41 Federaufnahme
42 Sicherungsring
43 Seitenfläche
44 Ringnut
45 Abschnitt
46 Druckmittelkanal
47 Filterelement
48 Nockenwelleöffnungen
49 Formschlusselement
50 radialer Abschnitt
51 Durchgangsöffnung
A erster Arbeitsanschluss
B zweiter Arbeitsanschluss P Zulaufanschluss
T Ablaufanschluss

Claims

Patentansprüche
1. Steuerventil (12) für eine Vorrichtung (11 ) zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen (9, 10) einer Brennkraftmaschine (1 ) mit
- einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilgehäuse (34) einem Steuerkolben (36) und einem Sicherungsring (42),
- wobei das Ventilgehäuse (34) in einer Aufnahme (31 ) innerhalb der Vorrich- tung (11 ) angeordnet ist,
- wobei der Sicherungsring (42) das Ventilgehäuse (34) in radialer Richtung überragt und
- wobei der Steuerkolben (36) innerhalb des Ventilgehäuses (34) verschiebbar angeordnet ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenmantelfläche der Aufnahme (31 ) eine Ringnut (44) ausgebildet ist, in die der Sicherungsring (42) eingreifen kann,
- wobei der Sicherungsring (42) an einer axialen Seitenfläche (43) des Ventilgehäuses (34) anliegt und
- wobei an dem Ventilgehäuse (34) zumindest ein Formschlusselement (49) ausgebildet ist, mittels dem der Sicherungsring (42) an dem Ventilgehäuse (34) befestigt ist.
2. Steuerventil (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement (49) an der axialen Seitenfläche (43) des Ventilgehäuses (34), an der der Sicherungsring (42) anliegt, ausgebildet ist.
3. Steuerventil (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Seitenfläche (43) des Ventilgehäuses (34), an der der Sicherungs- ring (42) anliegt, zwei in Umfangshchtung beabstandete, hakenförmige Formschlusselemente (49) ausgebildet sind, die radial nach außen offen ausgebildet sind und den Sicherungsring (42) in axialer Richtung hintergreifen, so dass der Sicherungsring (42) sowohl an der axialen Seitenfläche (43) des Ventilgehäuses (34) als auch an sich radial erstreckenden Abschnitten (50) der hakenförmigen Formschlusselemente (49) anliegt.
4. Steuerventil (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (42) einen sich radial nach innen erstreckenden Abschnitt (45) aufweist, der als Axialanschlag für den Steuerkolben (36) dient.
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