WO2009089983A1 - Nockenwellenverstellsystem - Google Patents

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Matthias Friedrichs
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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjusting system of an internal combustion engine having the features of claim 1.
  • Camshafts of internal combustion engines are usually driven by a chain or a toothed belt of crankshafts and thereby continuously adjusted in a closed loop, with typical adjustment ranges are 40 to 60 ° crank angle. To be set crank angle are stored in maps. Adjustments are made z. B. hydraulic, fed from the engine oil circuit via an electrically operated control valve and allow optimized valve timing on the parameters engine load and speed. Depending on the engine concept and the number of adjusters so a significant reduction in fuel consumption and exhaust emissions and an increase in power and torque can be achieved.
  • DE 42 26 798 A1 discloses an internal combustion engine having a camshaft adjusting system for rotating two concentrically arranged camshafts for changing phase angles of cams on the first of the concentrically arranged camshafts to the cams on the second of the concentrically arranged camshafts.
  • Both concentrically arranged camshafts each have an outer and inner shaft with cams having the same function, wherein the cams arranged on the inner shaft are mounted on the outer shaft and connected to the inner shaft by a driving element designed as a bolt connection.
  • camshaft adjusting systems with two concentrically arranged camshafts is the sophisticated design, if the control for the rotation of the camshaft is to take place by means of vane, which require close component tolerances and bearing clearance for high adjustment speeds.
  • vane the radial clearance between the rotor and stator is limited to a few hundredths of a millimeter.
  • the object of the invention is to provide a jam-free camshaft adjustment system in which the control for the rotation of camshafts connected to the rotor and stator takes place by means of vane cells.
  • a camshaft adjusting system of an internal combustion engine comprises a rotor and a stator in which the rotor is rotatably mounted and first and second concentrically arranged camshafts, one of which is driven by the stator and the other by the rotor, wherein the first and second camshafts are rotatable relative to one another for changing phase angles of cams on the first of these camshafts to cams on the second of these camshafts.
  • At least one wing cell is between the stator
  • the sum of the shape and position deviations of the first and second camshafts is smaller than bearing gaps of at least one bearing point between rotor and stator and adaptable to the bearing gaps between the rotor and the stator and sealing elements that can be adapted to the bearing gaps are provided in the bearing gaps between the rotor and the stator.
  • the sealing elements are designed as sealing strips, which are pressed by means of spring elements in the bearing gaps, so that bearing gaps can be compensated flexibly between 0 and 2 mm even with variable concentricity deviations of the first and second camshafts.
  • At least one wing element of the vane between the rotor and stator is resiliently mounted for advantages in terms of space and weight especially against camwellenwellenstellstellsystemen in which rotorcraft are used to control the rotation of the rotor relative to the stator.
  • Fig. 1 is a partially cut-away in the longitudinal direction Nockenwellenverstellsystem according to the invention.
  • a camshaft adjusting system 1 of an internal combustion engine includes a stator 2 and a rotor 3, which is rotatably supported in the stator 2.
  • the stator 2 is rotatably connected to a concentrically arranged first camshaft 4.
  • Camshaft 4 is provided with a cam 5.
  • Rotor 3 is non-rotatably connected to a concentrically arranged second camshaft 6, which drives a cam 8, which is mounted on the first camshaft 4, via a driving element 7 designed as a bolt connection.
  • Driving member 7 is rotatable in a radial groove (not shown) of the first camshaft 4, so that cam 8 is phase-adjustable to cam fifth
  • Fig. 2 Corresponding features are designated by the reference numerals of Fig. 1.
  • Stator 2 has a sprocket 9 for a chain (not shown) which is driven by a crankshaft of the internal combustion engine.
  • a rotor 3 In the stator 2, a rotor 3 is rotatably mounted, whereby bearing gaps 10 between the stator 2 and rotor 3 are conditional.
  • the coaxial rotation of the rotor 3 relative to the stator 2 is determined by vane 11.
  • the vane cells 11 are limited by chambers in the stator 2, rotor 3 and wing elements 12 and hydraulically controlled between EARLY and LATE attacks 13, 14 about the common axis of rotation 15 of the stator 2 and rotor 3 pivotally.
  • sealing elements 16 are held, which are flexible means of spring elements in the bearing gaps 10 between the stator 2 and rotor 3 can be pressed.
  • the wing elements 12 are radially mounted resiliently in rotor 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem (1) einer Brennkraftmaschine mit einem Rotor (3) und einem Stator (2) und ersten und zweiten konzentrisch angeordneten Nockenwellen (4, 6), von denen je eine vom Stator (2) und die andere vom Rotor (3) angetrieben sind. Die ersten und zweiten Nockenwellen (4, 6) sind zueinander drehbar zur Veränderung von Phasenwinkeln von mindestens einem Nocken (5) auf der ersten dieser Nockenwellen (4, 6) zu mindestens einer Nocke (8) auf der zweiten dieser Nockenwellen (4, 6). Hydraulische Flügelzellen (11) zwischen Stator (2) und Rotor (3) steuern die Drehung des Rotors (3) relativ zum Stator (2). Die Summe der Form- und Lageabweichungen der ersten und zweiten Nockenwellen (4, 6) ist kleiner als Lagerspalten (10) mindestens einer Lagerstelle zwischen Rotor (3) und Stator (2) und an die Lagerspalten (10) anpassbare Dichtelemente (16) sind in den Lagerspalten (10) zwischen Rotor (3) und Stator (2) vorgesehen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenverstellsystem
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem einer Brennkraftmaschi- ne mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Nockenwellen von Brennkraftmaschinen werden meistens über eine Kette oder einen Zahnriemen von Kurbelwellen angetrieben und dabei in einem geschlos- senen Regelkreis kontinuierlich verstellt, wobei typische Verstellbereiche bei 40 bis 60° Kurbelwinkel liegen. Einzustellende Kurbelwinkel sind in Kennfeldern hinterlegt. Verstellungen erfolgen z. B. hydraulisch, gespeist aus dem Motoröl kreis über ein elektrisch betätigtes Steuerventil und ermöglichen optimierte Ventilsteuerzeiten über die Parameter Motorlast und -drehzahl. Je nach Motorkonzept und Anzahl der Versteller ist so eine deutliche Absenkung von Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen sowie eine Steigerung von Leistung und Drehmoment erreichbar.
Bekannt ist aus der DE42 26 798 A1 eine Brennkraftmaschine mit einem No- ckenwellenverstellsystem für die Verdrehung zweier konzentrisch angeordneter Nockenwellen zur Veränderung von Phasenwinkeln von Nocken auf der ersten der konzentrisch angeordneten Nockenwellen zu den Nocken auf der zweiten der konzentrisch angeordneten Nockenwellen. Beide konzentrisch angeordneten Nockenwellen sind je eine Außen- und Innenwelle mit Nocken gleicher Funktion, wobei die auf der Innenwelle angeordneten Nocken auf der Außenwelle gelagert und durch ein als Bolzenverbindung ausgestaltetes Mitnahmeglied mit der Innenwelle verbunden sind. Mittels eines solchen Nockenwellen- verstellsystems ist es möglich, Einlass- relativ zu Auslassnocken zu verstellen ohne parallele Einlass- und Auslassnockenwellen wie z. B. bei DOHC-Motoren. Nachteilig bei Nockenwellenverstellsystemen mit zwei konzentrisch angeordneten Nockenwellen ist die anspruchsvolle Auslegung, wenn die Ansteuerung für die Drehung der Nockenwellen mittels Flügelzellen erfolgen soll, die für hohe Verstellgeschwindigkeiten enge Bauteiltoleranzen und Lagerspiele erfordern. Bei einer Flügelzelle ist das Radialspiel zwischen Rotor und Stator auf wenige hundertstel Millimeter beschränkt. Durch die Anbindung von Rotor und Stator an je eine der konzentrisch angeordneten Nockenwellen wird deren radiale Lage zueinander auch durch Form- und Lageabweichungen, insbesondere Rundlauffehler, Exzentrizitäten und Zusammenbau der konzentrisch angeordneten Nockenwellen bestimmt. Die Summe dieser Abweichungen können deutlich größer sein als das funktionsbestimmende, noch zulässige Radialspiel zwischen Rotor und Stator. Ein solches Nockenwellenverstellsystem könnte klemmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein klemmfreies Nockenwellenverstellsystem zu schaffen, bei dem die Ansteuerung für die Drehung von an Rotor und Stator angebundenen Nockenwellen mittels Flügelzellen erfolgt.
Die Lösung erfolgt mit einem Nockenwellenverstellsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Gemäß der Erfindung weist ein Nockenwellenverstellsystem einer Brennkraft- maschine einen Rotor und einen Stator auf, in dem der Rotor drehbar gelagert ist und erste und zweite konzentrisch angeordnete Nockenwellen, von denen je eine vom Stator und die andere vom Rotor angetrieben sind, wobei die ersten und zweiten Nockenwellen zueinander drehbar sind zur Veränderung von Phasenwinkeln von Nocken auf der ersten dieser Nockenwellen zu Nocken auf der zweiten dieser Nockenwellen. Mindestens eine Flügelzelle ist zwischen Stator
Stator vorgesehen. Die Summe der Form- und Lageabweichungen der ersten und zweiten Nockenwellen ist kleiner als Lagerspalten mindestens einer Lagerstelle zwischen Rotor und Stator und an die Lagerspalten anpassbare stelle zwischen Rotor und Stator und an die Lagerspalten anpassbare Dicht- elemente sind in den Lagerspalten zwischen Rotor und Stator vorgesehen. Mit dem erfindungsgemäß auf Maße größer als die Summe der ungünstigsten Form- und Lageabweichungen der ersten und zweiten Nockenwellen vergrö- ßerten Radialspiel zwischen Rotor und Stator ergibt sich vorteilhaft, dass das Nockenwellenverstellsystem nicht klemmt und dessen Funktion sicher gewährleistet ist. Durch das vergrößerte Radialspiel bedingte vergrößerte Lagerspalten werden durch Dichtelemente verschlossen, so dass aus vergrößerten Lagerspalten folgende Leistungseinbußen für die Verstellgeschwindigkeiten von Rotor zu Stator nicht auftreten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Dichtelemente als Dichtleisten ausgebildet, die mittels Federelementen in die Lagerspalten gedrückt sind, so dass Lagerspalte auch bei veränderlichen Rundlaufabwei- chungen der ersten und zweiten Nockenwellen flexibel zwischen 0 und 2 mm ausgleichbar sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Flügelelement der Flügelzelle zwischen Rotor und Stator federnd gelagert für Vorteile hinsichtlich Bauraum und Gewicht insbesondere gegenüber No- ckenwellenverstellsystemen, bei denen Drehflügler zur Steuerung der Drehung des Rotors relativ zum Stator verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele dargelegt. Es zeigen:
Fig. 1 ein in Längsrichtung teilweise freigeschnittenes Nockenwellenverstellsystem gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 einen Querschnitt durch Rotor und Stator eines Nockenwellen- Fig. 1 : Ein Nockenwellenverstellsystem 1 einer Brennkraftmaschine enthält einen Stator 2 und einen Rotor 3, der in dem Stator 2 drehbar gelagert ist. Der Stator 2 ist mit einer konzentrisch angeordneten ersten Nockenwelle 4 drehfest verbunden. Nockenwelle 4 ist mit einem Nocken 5 versehen. Rotor 3 ist mit einer konzentrisch angeordneten zweiten Nockenwelle 6 drehfest verbunden, die über ein als Bolzenverbindung ausgestaltetes Mitnahmeglied 7 einen Nocken 8 antreibt, der auf der ersten Nockenwelle 4 gelagert ist. Mitnahmeglied 7 ist in einer Radialnut (nicht dargestellt) der ersten Nockenwelle 4 drehbar, so dass Nocken 8 phasenverstellbar ist zu Nocken 5.
Fig. 2: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus Fig. 1 bezeichnet. Stator 2 weist einen Zahnkranz 9 auf für eine Kette (nicht dargestellt), die von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist. Im Stator 2 ist ein Rotor 3 drehbar gelagert, wodurch Lagerspalte 10 zwischen Stator 2 und Rotor 3 bedingt sind. Die koaxiale Drehung des Rotors 3 relativ zum Stator 2 wird von Flügelzellen 11 bestimmt. Die Flügelzellen 11 sind durch Kammern im Stator 2, Rotor 3 und Flügelelemente 12 begrenzt und hydraulisch gesteuert zwischen FRÜH- und SPÄT-Anschlägen 13, 14 um die gemeinsame Drehachse 15 von Stator 2 und Rotor 3 schwenkbar.
Im Stator 2 sind als Dichtleisten ausgebildete Dichtelemente 16 gehalten, die mittels Federelementen flexibel in die Lagerspalte 10 zwischen Stator 2 und Rotor 3 drückbar sind. Die Flügelelemente 12 sind in Rotor 3 radial gerichtet federnd gelagert.

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenverstellsystem (1 ) einer Brennkraftmaschine mit einem Rotor (3) und einem Stator (2), in dem der Rotor (3) drehbar gelagert ist und ersten und zweiten konzentrisch angeordneten Nockenwellen
(4, 6), von denen je eine vom Stator (2) und die andere vom Rotor (3) angetrieben sind, wobei die ersten und zweiten Nockenwellen (4, 6) zueinander drehbar sind zur Veränderung von Phasenwinkeln von mindestens einem Nocken (5) auf der ersten dieser Nockenwellen (4, 6) zu mindestens einer Nocke (8) auf der zweiten dieser Nockenwellen (4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hydraulische Flügelzelle (11 ) vorgesehen ist zwischen Stator (2) und Rotor (3) zur Steuerung der Drehung des Rotors (3) relativ zum Stator (2), die Summe der Form- und Lageabweichungen der ersten und zwei- ten Nockenwellen (4, 6) kleiner ist als Lagerspalten (10) mindestens einer Lagerstelle zwischen Rotor (3) und Stator (2) und an die Lagerspalten (10) anpassbare Dichtelemente (16) in den Lagerspalten (10) zwischen Rotor (3) und Stator (2) vorgesehen sind.
2. Nockenwellenverstellsystem (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (16) als Dichtleisten ausgebildet sind, die mittels Federelementen in die Lagerspalten (10) gedrückt sind.
3. Nockenwellenverstellsystem (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Flügelelement (12) der Flügelzelle (11 ) zwischen Rotor (3) und Stator (2) federnd gelagert ist.
PCT/EP2008/067862 2008-01-19 2008-12-18 Nockenwellenverstellsystem Ceased WO2009089983A1 (de)

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