WO2013185942A1 - Nockenwellenverstelleranordnung - Google Patents

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WO2013185942A1
WO2013185942A1 PCT/EP2013/056329 EP2013056329W WO2013185942A1 WO 2013185942 A1 WO2013185942 A1 WO 2013185942A1 EP 2013056329 W EP2013056329 W EP 2013056329W WO 2013185942 A1 WO2013185942 A1 WO 2013185942A1
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camshaft
control valve
axially
output element
camshaft adjuster
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PCT/EP2013/056329
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Ali Bayrakdar
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F01L2001/34433—Location oil control valves

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster assembly, comprising a rotatably connected to a camshaft output member and arranged in a central receptacle of the output member control valve which extends axially into a central bore of the camshaft, wherein formed on the control valve at least a first and an axially spaced second working port are.
  • a camshaft In an internal combustion engine of a motor vehicle, a camshaft is usually used to actuate the gas exchange valves, which is in drive connection with a crankshaft. It has been found to be advantageous to be able to influence the opening and closing times of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine. By adjusting the opening and closing times, for example, as a function of the current speed, in particular the fuel consumption can be reduced, the exhaust behavior positively influenced and the engine efficiency can be increased.
  • the variability of the gas exchange valve timing is regularly achieved by a relative change in the phase angle of the camshaft to the crankshaft.
  • a so-called camshaft adjuster is usually used in the integrated powertrain, via which the torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft.
  • the seat of modern camshaft adjuster is located for example at the drive end of the camshaft or an extension of the camshaft, on an intermediate shaft, a non-rotating component or on the crankshaft.
  • the cam phaser usually consists of a driven by the crankshaft, a fixed phase relationship to this holding drive wheel, a driving connection with the camshaft driven element and a torque from the drive wheel to the output element transmitting particular hydraulic actuator.
  • the camshaft adjuster is designed such that during operation, the phase position between the crankshaft and camshaft securely held and, if necessary, the camshaft can be rotated in a certain angular range relative to the crankshaft.
  • the hydraulically adjustable camshaft adjuster is designed essentially with at least two mutually acting pressure chambers. By selectively connecting the pressure chambers with a pressure medium pump or with a pressure medium tank, the phase of the camshaft can be adjusted or held relative to the crankshaft.
  • the pressure medium supply to and the pressure fluid discharge from the pressure chambers is usually controlled by means of a control valve, usually in the form of a multi-way spool valve.
  • a control valve usually comprises as essential components a control sleeve and a control sleeve axially slidably received in the control piston, which is actuated by an actuator, typically an electromagnet.
  • the control valve in particular has a pressure medium connection, a drain connection and working connections, via which the pressure medium can be introduced into a pressure chamber or be discharged from a pressure chamber.
  • control valve is configured, for example, as a so-called central valve, which is inserted into a central receptacle designed as a central bore of the camshaft adjuster and bolted to the camshaft.
  • a camshaft adjuster arrangement of the aforementioned type is disclosed for example in DE 10 2005 052 481 A1.
  • the adjusting device configured as a camshaft adjuster essentially comprises a drive wheel, a stator and an output element arranged concentrically therewith.
  • the output element consists of a wheel hub, on whose outer circumference five wings are formed, which extend radially outward and form pressure chambers together with the stator.
  • the output element is non-rotatably connected by means of a central screw with a camshaft.
  • a control valve is positioned, which is arranged together with the central screw in a bore of the driven element, which acts as a central receptacle.
  • the central screw and the control valve extend axially into a central bore of the camshaft designed as a receptacle, wherein a part of the central screw provided with an external thread is screwed to an internal thread in the central bore.
  • the control valve is provided with two working ports, which are formed as radial openings in the cylindrical surface of the central screw and are arranged axially in the driven element.
  • the central screw and the control valve extend axially beyond the driven element, whereby the camshaft adjuster arrangement requires a certain axial space.
  • the working connections communicate with ring channels, which are formed on the central receptacle of the output element and which in turn communicate via pressure medium lines with the pressure chambers.
  • the object of the invention is to specify a camshaft adjuster arrangement which is improved with regard to the required axial installation space.
  • a Nockenwellenversteller- arrangement comprising a rotatably connected to a camshaft output element and arranged in a central receptacle of the output element control valve which extends axially into a central bore of the camshaft, wherein at the control valve at least a first and an axially spaced therefrom second working port are formed.
  • the control valve is arranged axially such that the first working port is positioned axially in the camshaft.
  • the invention is based on the knowledge of designing and arranging components and assemblies especially in the automotive sector due to cost and space reasons so that they require the smallest possible space.
  • the necessary to achieve smaller dimensions changes should be as simple and inexpensive as possible, especially in the context of mass production.
  • the invention proceeds in a further step from the consideration that the structure and the design of the control valve should not be changed substantially for reasons of cost. Therefore, the invention provides, for the axial space reduction of the camshaft adjuster arrangement, to displace the control valve, in particular axially, further inwards in the direction of the camshaft such that the first working port is positioned axially in the camshaft. This can be reduced in a simple manner, the axial space of the camshaft adjuster assembly.
  • the camshaft and in particular the output element have a common axis of rotation.
  • the output element can be, for example, a rotor or a hub of a camshaft adjuster.
  • the two working connections represent, in particular, axially spaced-apart radial bores in the control valve.
  • the first working port is arranged axially further in relation to the second working port.
  • the working ports each open into an annular channel which is formed on the central receptacle of the output element or on the central bore of the camshaft.
  • the first working connection forms a first fluid channel together with a first annular groove
  • the second working connection forms a second fluid channel with a second annular groove.
  • the configuration according to the invention has the advantage that it improves the camshaft adjuster arrangement with regard to the required axial installation space. Characterized in that the control valve is arranged axially such that the first working port is positioned axially in the camshaft, the axial dimensions of the camshaft adjuster assembly are reduced.
  • the camshaft in the region of the first working port on a first annular groove opens directly into the first annular groove.
  • the first annular groove is introduced into the central bore of the camshaft on the end face facing the driven element.
  • This may in particular be a front-side, annular-circular recess, so that the diameter of the central bore of the camshaft in the region of the first recess ver ⁇ is larger. Axially extends the first annular groove at least such that the first working port is at least partially released by the first annular groove.
  • the axial arrangement of the control valve in the form that the first working port is arranged axially in the camshaft, in the invention can be basically achieved in that the control valve axially further into the central receptacle of the output element and thus also in the corresponding central bore of the Camshaft is put into it, whereby in particular the axial extent of the output element can be reduced.
  • control valve is arranged within a central screw, wherein the radially outer circumferential surface of the central screw is formed a radially outwardly extending collar, and wherein the collar is disposed within a frontal recess of the output element and axially abuts the output element.
  • the central screw has in the region of the working ports of the control valve radial bores, which together with the annular channels each form a fluid channel.
  • the first recess is a recess which is arranged centrally on the end face of the output element facing away from the camshaft, in particular a circular ring-shaped recess.
  • the output element has a number of obliquely extending from the radially outer to radially inner to the camshaft first holes for connecting the first working port with a pressure chamber.
  • These obliquely extending first bores produce in a simple manner a connection of the first working connection located within the camshaft to the corresponding pressure chamber, without the need for additional, special construction. Parts that are consuming to produce, provide or change the design of the control valve.
  • the first bores advantageously open at the end facing the camshaft in each case into an axial connection opening, which is fluidically connected to the first annular groove. Due to the axial connection opening, the boundary edge between the axial end face and the inner lateral surface of the output element is in particular removed such that a chamfer is formed in the region of the first bore. This axial connection opening favors in particular the pressure medium flow.
  • control valve has a control connection for driving a locking device
  • the output element has a number of second bores running obliquely from radially inside to radially outward to the camshaft for connecting the control connection to the locking device.
  • the locking device can in particular serve to couple the output element in a rotationally fixed manner to a drive element during certain operating phases in order to prevent uncontrolled oscillations, which lead, for example, to noise emissions and increased wear. This coupling can then be canceled by pressurizing the locking device.
  • the output element preferably has a chamfer which is arranged between the radially inner circumferential surface of the output element and the radially extending end face of the output element produced by the recess.
  • a concave material recess is preferably formed along a boundary line between the camshaft facing surface of the radial collar of the central screw and the radially outer surface of the central screw circumferentially.
  • FIG. 1 shows in a cross section a camshaft adjuster arrangement
  • Fig. 2 shows an output element of the camshaft adjuster assembly according to
  • Fig. 3 in a cross section a camshaft adjuster assembly in an alternative embodiment
  • FIG. 4 shows an output element of the camshaft adjuster arrangement according to FIG.
  • a camshaft adjuster assembly 2 is shown in a cross section.
  • the camshaft adjuster assembly 2 includes a front end mounted on a free end of a camshaft 4 hydraulic cam phaser 6 of an internal combustion engine not shown.
  • the rotatably mounted camshaft 4 is provided with cams for actuating gas exchange valves of the internal combustion engine (not shown).
  • the camshaft adjuster 6 serves to adjust a relative rotational angle position between a crankshaft, not shown, and the camshaft 4.
  • the camshaft adjuster 6 comprises a driven element 8 designed as a rotor.
  • a central screw 12 is arranged in a central receptacle 10 of the driven element 8.
  • the output element 8 is characterized by in a Central bore 14 of the camshaft 4 screwed central screw 12 rotatably attached to the front side of the camshaft 4.
  • a control valve 15 is arranged for controlling pressure medium flows of the camshaft adjuster 6, wherein the control valve 14 can be acted upon with a pressure medium, such as oil, from a pressure medium supply line P of a hydraulic system.
  • the control valve 15 essentially comprises a casing 16 made of a plastic, within which a hollow cylindrical control sleeve 18 is arranged. In the control sleeve designed as a hollow cylinder control piston 20 is inserted axially displaceable.
  • the control valve 15 has a first working port 22 and a second working port 24, which are communicatively connected to opposing pressure chambers of the camshaft adjuster 6.
  • the control valve 15 is arranged axially such that the first working port 22 is positioned axially in the camshaft 4.
  • the output element 8 has an end-side recess 26, wherein a radially outwardly extending collar 28, which is integrally formed on the radially outer circumferential surface of the central axis screw 12, rests axially against the output element 8. Due to the easy-to-manufacture recess 26 of the output element 8, the central screw 12 and thus also the control valve 15 can be axially positioned in such a simple way further in that the first working port 22 of the control valve 15 is arranged axially in the camshaft 4. As a result, the axial dimension and thus the axial space of the camshaft adjuster arrangement 2 are reduced in a simple manner.
  • a first annular groove 30 is introduced and on the radially inner circumferential surface of the output element 8, a second annular groove 32 is introduced.
  • the first annular groove 30 is an end-side annular recess, so that the diameter of the central bore 14 of the camshaft 4 is increased in the region of this recess and the first annular groove 30 axially in the direction of the output element 8 is released.
  • the two annular grooves 30, 32 are axially arranged in each case such that the working ports 22, 24 each open via radial bores in the central screw 12 in these annular grooves 30, 32.
  • the driven element 8 As a pressure medium line for further connection of the first working port 22 with the corresponding pressure chamber 33, the driven element 8 has a number of obliquely extending from radially outward radially inward to the camshaft 4 first holes 38 for connecting the first working port 22 with a pressure chamber 33. These obliquely extending first bores 38 provide a simple connection of the first working connection 22 located within the camshaft 4 to the corresponding pressure chamber 33, without providing additional, special components which are expensive to manufacture or change the design of the control valve 15 to have to.
  • the first bores 38 open at the end facing the camshaft 4 in each case into an axial connection opening 40, which is fluidically connected to the first annular groove 30.
  • the axial connection opening 40 By the axial connection opening 40, the boundary edge between the axial end face and the inner circumferential surface of the output element 8 is removed such that in the region of the first bore 38 a chamfer is formed.
  • This axial connection opening 40 favors in particular the pressure medium flow.
  • FIG. 2 shows an output element 8 of the camshaft adjuster arrangement 2 according to FIG. 1.
  • the central receptacle 10 can be seen, which serves in particular to receive the control valve 15.
  • four circumferentially spaced obliquely extending first holes 38 are shown, which serve as pressure medium lines in each case the connection of a first working port 22 with a corresponding pressure chamber 33.
  • the respective axial connection openings 40 can be seen, into which the first bores 38 each open.
  • Fig. 3 shows in a cross section a camshaft adjuster assembly 2 in an alternative embodiment.
  • the camshaft adjuster assembly 2 corresponds substantially to the camshaft actuator arrangement shown in FIG. 1.
  • control valve 15 inserted into the central screw 12 in particular additionally has a control connection 42 for controlling a locking device, which opens into an oblique bore 44 in the central screw.
  • the locking device serves in particular to non-rotatably couple the output member 8 with a drive element during certain operating phases in order to prevent uncontrolled oscillations, which lead to noise emissions and increased wear, for example. This coupling can then be canceled by pressurizing the locking device.
  • the control valve 15 is arranged axially such that a not shown first working port is positioned within the camshaft 4, whereby the axial space of the Nockenwellenverstelieran Aunt 2 is reduced.
  • the output element 8 has a number of second bores 46 running obliquely from radially inside to radially outside the camshaft 4 for connecting the control connection 42 to the locking device.
  • a circumferential chamfer 48 is formed between the radially inner circumferential surface of the output element 8 and the generated by the recess 26, radially extending end face of the driven element 8.
  • a concave material recess 50 is formed along a boundary line between the camshaft 4 facing surface of the radial collar 28 of the central screw 12 and the radially outer surface of the central screw 12 circumferentially a concave material recess 50 is formed.
  • This material recess 50 forms together with the control connection 42, the chamfer 48 and in each case one of the second bores 46 a channel for the pressure means for controlling the locking device.
  • FIG. 4 shows an output element 8 of the camshaft adjuster arrangement 2 according to FIG. 3.
  • the central receptacle 10 can be seen, which serves in particular to receive the control valve 15.
  • two circumferentially spaced, obliquely extending second bores 46 are shown, which serve as pressure medium lines in each case the connection of a control terminal 42 with a locking device.
  • the chamfer 48 is shown, which serves to generate a channel between the radially outer circumferential surface of a central screw 12 and its radial collar 28, and the output element 8 and which communicates with the second bore 46 and the control port 42.

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Abstract

Die Erfindung gibt eine Nockenwellenverstelleranordnung (2) an, umfassend ein drehfest mit einer Nockenwelle (4) verbundenes Abtriebselement (8) und ein in einer zentralen Aufnahme (10) des Abtriebselements (8) angeordnetes Steuerventil (15), welches sich axial in eine Zentralbohrung (14) der Nockenwelle (4) erstreckt, wobei an dem Steuerventil (15) zumindest ein erster und ein axial davon beabstandeter zweiter Arbeitsanschluss (24) ausgebildet sind. Dabei ist das Steuerventil (15) axial derart angeordnet, dass der erste Arbeitsanschluss (22) axial in der Nockenwelle (4) positioniert ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenverstelleranordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleranordnung, umfassend ein drehfest mit einer Nockenwelle verbundenes Abtriebselement und ein in einer zentralen Aufnahme des Abtriebselements angeordnetes Steuerventil, welches sich axial in eine Zentralbohrung der Nockenwelle erstreckt, wobei an dem Steuerventil zumindest ein erster und ein axial davon beabstandeter zweiter Arbeitsanschluss ausgebildet sind.
Gebiet der Erfindung
Hintergrund der Erfindung
In einer Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise zur Betätigung der Gaswechselventile eine Nockenwelle eingesetzt, welche in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle steht. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, während des Betriebs der Verbrennungsmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Durch die Einstellung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte, beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl, können insbesondere der Treibstoffverbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst und der Motorwirkungsgrad erhöht werden.
Die Variabilität der Gaswechselventilsteuerzeiten wird regelmäßig durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle erzielt. Hierzu wird üblicherweise ein sogenannter Nockenwellenversteller in den An- triebsstrang integriert, über welchen das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich beispielsweise am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle oder einer Verlängerung der Nockenwelle, auf einer Zwischenwelle, einem nicht ro- tierenden Bauteil oder auf der Kurbelwelle. Der Nockenversteller besteht üblicherweise aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen, eine feste Phasenbeziehung zu dieser haltenden Antriebsrad, einem in Antriebsverbindung mit der Nockenwelle stehenden Abtriebselement und einer das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebselement übertragenden insbesondere hydraulischen Stellvorrichtung.
Der Nockenwellenversteller ist dabei derart ausgebildet, dass während des Betriebs die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und bei Bedarf die Nockenwelle in einem gewissen Winkelbereich gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann. Dazu ist der hydraulisch verstellbare Nockenwellenversteller im Wesentlichen mit zumindest zwei gegeneinander wirkenden Druckkammern ausgebildet. Durch gezieltes Verbinden der Druckkammern mit einer Druckmittelpumpe bzw. mit einem Druckmitteltank kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt oder gehalten wer- den.
Die Druckmittelzufuhr zu und die Druckmittelabfuhr von den Druckkammern wird dabei in der Regel mittels eines Steuerventils, meist in Form eines Mehrwege-Schieberventils, gesteuert. Dieses umfasst üblicherweise als wesentliche Komponenten eine Steuerhülse und einen in der Steuerhülse axial verschiebbar aufgenommenen Steuerkolben, der von einem Aktuator, typischerweise ein Elektromagnet, betätigt wird. Außerdem weist das Steuerventil insbesondere einen Druckmittelanschluss, einen Ablaufanschluss sowie Arbeitsanschlüsse auf, über die das Druckmittel in eine Druckkammer eingeleitet bzw. aus einer Druckkammer abgeleitet werden kann.
In Abhängigkeit von der Stellung des Steuerkolbens ist beispielsweise eine der Druckkammern über einen der Arbeitsanschlüsse mit dem Zufuhranschluss verbunden und wird mit Druckmittel befüllt. Gleichzeitig kommuniziert die gegenläufige Druckkammer über den ihr zugeordneten Arbeitsanschluss mit dem Ablaufanschluss am Steuerventil und wird dabei entleert. In einer gängigen Bauart ist ein derartiges Steuerventil beispielsweise als ein sogenanntes Zentralventil ausgestaltet, welches in eine als Zentralbohrung ausgestaltete zentrale Aufnahme des Nockenwellenverstellers eingesetzt und mit der Nockenwelle verschraubt wird. Eine Nockenwellenverstelleranordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der DE 10 2005 052 481 A1 offenbart. Dabei umfasst die als Nockenwellenversteller ausgebildete Stellvorrichtung im Wesentlichen ein Antriebsrad, einen Stator und ein konzentrisch dazu angeordnetes Abtriebselement. Das Abtriebselement besteht aus einer Radnabe, an deren Außenumfang fünf Flügel ausgebildet sind, welche sich radial nach außen erstrecken und zusammen mit dem Stator Druckkammern bilden. Insbesondere das Abtriebselement ist mittels einer Zentralschraube drehfest mit einer Nockenwelle verbunden. Innerhalb der Zentralschraube ist ein Steuerventil positioniert, welches zusammen mit der Zentralschraube in einer Bohrung des Abtriebselements, die als zentrale Aufnahme wirkt, angeordnet ist. Dabei erstrecken sich die Zentralschraube und das Steuerventil axial in eine als Aufnahme ausgebildete Zentralbohrung der Nockenwelle, wobei ein mit einem Außengewinde versehener Teil der Zentralschraube mit einem Innengewinde in der Zentralbohrung verschraubt ist. Das Steuerventil ist mit zwei Arbeitsanschlüssen versehen, welche als radiale Öffnungen in der zylinderförmigen Mantelfläche der Zentralschraube ausgebildet sind und axial in dem Abtriebselement angeordnet sind. Dadurch erstreckt sich die Zentralschraube samt Steuerventil axial über das Abtriebsele- ment hinaus, wodurch die Nockenwellenverstelleranordnung einen gewissen axialen Bauraum beansprucht. Die Arbeitsanschlüsse kommunizieren mit Ringkanälen, die an der zentralen Aufnahme des Abtriebselements ausgebildet sind und welche wiederum über Druckmittelleitungen mit den Druckkammern kommunizieren.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenverstelleranord- nung anzugeben, die hinsichtlich des erforderlichen axialen Bauraums verbessert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Nockenwellenversteller- anordnung, umfassend ein drehfest mit einer Nockenwelle verbundenes Abtriebselement und ein in einer zentralen Aufnahme des Abtriebselements angeordnetes Steuerventil, welches sich axial in eine Zentralbohrung der Nockenwelle erstreckt, wobei an dem Steuerventil zumindest ein erster und ein axial davon beabstandeter zweiter Arbeitsanschluss ausgebildet sind. Dabei ist das Steuerventil axial derart angeordnet, dass der erste Arbeitsanschluss axial in der Nockenwelle positioniert ist.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, Bauteile und Baugruppen insbesondere im Kraftfahrzeugbereich aufgrund von Kosten- und Platzgründen auch dahingehend auszulegen und anzuordnen, dass diese einen möglichst geringen Bauraum beanspruchen. Dabei sollen die zur Erzielung von geringeren Abmessungen notwendigen Änderungen insbesondere im Rahmen einer Serienfertigung möglichst einfach und kostengünstig realisierbar sein. Die Erfindung geht in einem weiteren Schritt von der Überlegung aus, dass dabei der Aufbau und die Ausgestaltung des Steuerventils aus Kostengründen im Wesentlichen möglichst nicht verändert werden sollen. Daher sieht die Erfindung vor, zur axialen Bauraumreduzierung der Nockenwel- lenverstelleranordnung das Steuerventil insbesondere axial derart weiter nach innen in Richtung Nockenwelle zu versetzen, dass der erste Arbeitsanschluss axial in der Nockenwelle positioniert ist. Dadurch kann auf einfache Weise, der axiale Bauraum der Nockenwellenverstelleranordnung reduziert werden.
Die Nockenwelle und insbesondere das Abtriebselement weisen eine gemeinsame Rotationsachse auf. Bei dem Abtriebselement kann es sich beispielsweise um einen Rotor oder eine Nabe eines Nockenwellenverstellers handeln.
Die beiden Arbeitsanschlüsse stellen insbesondere axial voneinander beab- standete Radialbohrungen im Steuerventil dar. Der erste Arbeitsanschluss ist dabei gegenüber dem zweiten Arbeitsanschluss axial weiter innen angeordnet. Die Arbeitsanschlüsse münden jeweils in einen Ringkanal, der an der zentralen Aufnahme des Abtriebselements bzw. an der Zentralbohrung der Nockenwelle ausgebildet ist. Dabei bildet der erste Arbeitsanschluss zusammen mit einer ersten Ringnut einen ersten Fluidkanal und der zweite Arbeitsanschluss bildet mit einer zweiten Ringnut einen zweiten Fluidkanal.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass damit die Nocken- wellenverstelleranordnung hinsichtlich des erforderlichen axialen Bauraums verbessert ist. Dadurch, dass das Steuerventil axial derart angeordnet ist, dass der erste Arbeitsanschluss axial in der Nockenwelle positioniert ist, sind die axialen Abmessungen der Nockenwellenverstelleranordnung reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Nockenwelle im Bereich des ersten Arbeitsanschlusses eine erste Ringnut auf. Damit mündet der erste Arbeitsanschluss unmittelbar in die erste Ringnut. Insbesondere ist die erste Ringnut an der dem Abtriebselement zugewandten Stirnseite in die Zentralbohrung der Nockenwelle eingebracht. Dabei kann es sich insbesondere um eine stirnseitige, ringkreisförmige Ausnehmung handeln, so dass der Durchmesser der Zentralbohrung der Nockenwelle im Bereich der ersten Ausnehmung ver- größert ist. Axial erstreckt sich die erste Ringnut zumindest derart, dass der erste Arbeitsanschluss zumindest teilweise durch die erste Ringnut freigestellt ist. Die axiale Anordnung des Steuerventils in der Form, dass der erste Arbeitsanschluss axial in der Nockenwelle angeordnet ist, kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich dadurch erreicht werden, dass das Steuerventil axial weiter in die zentrale Aufnahme des Abtriebselements und damit auch weiter in die entsprechende Zentralbohrung der Nockenwelle hinein versetzt wird, wodurch insbe- sondere die axiale Erstreckung des Abtriebselements verringert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuerventil innerhalb einer Zentralschraube angeordnet, wobei der radial außenliegenden Mantelfläche der Zentralschraube ein sich radial nach außen erstreckender Bund angeformt ist, und wobei der Bund innerhalb einer stirnseitigen Ausnehmung des Abtriebselements angeordnet ist und axial dem Abtriebselement anliegt. Die Zentralschraube weist im Bereich der Arbeitsanschlüsse des Steuerventils Radialbohrungen auf, die zusammen mit den Ringkanälen jeweils einen Fluidkanal bilden. Bei der ersten Ausnehmung handelt es sich um eine an der der Nockenwelle abgewandten Stirnseite des Abtriebselements zentral angeordnete, insbesondere ringkreisförmige Ausnehmung. Durch diese einfach zu fertigende Ausnehmung des Abtriebselements kann die Zentralschraube und somit auch das Steuerventil auf einfache Weise axial derart weiter innen positioniert werden, dass der erste Arbeitsanschluss des Steuerventils innerhalb der Nockenwelle angeordnet ist.
Vorteilhafterweise weist das Abtriebselement eine Anzahl von schräg von radial außen nach radial innen zur Nockenwelle verlaufenden ersten Bohrungen zur Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses mit einer Druckkammer auf. Diese schräg verlaufenden ersten Bohrungen stellen auf einfache Weise eine Anbin- dung des innerhalb der Nockenwelle liegenden ersten Arbeitsanschlusses zu der entsprechenden Druckkammer her, ohne hierfür zusätzliche, spezielle Bau- teile, welche aufwändig herzustellen sind, vorsehen oder die Ausgestaltung des Steuerventils ändern zu müssen.
Die ersten Bohrungen münden vorteilhafterweise an der der Nockenwelle zu- gewandten Stirnseite jeweils in eine axiale Anschlussöffnung, die strömungstechnisch mit der ersten Ringnut verbunden ist. Durch die axiale Anschlussöffnung ist die Begrenzungskante zwischen der axialen Stirnfläche und der inneren Mantelfläche des Abtriebselements insbesondere derart entfernt, dass im Bereich der ersten Bohrung eine Fase ausgebildet ist. Diese axiale Anschluss- Öffnung begünstigt insbesondere den Druckmitteldurchfluss.
Zweckmäßigerweise weist das Steuerventil einen Steueranschluss zur Ansteu- erung einer Verriegelungsvorrichtung auf, wobei das Abtriebselement eine Anzahl von schräg von radial innen nach radial außen zur Nockenwelle verlaufen- den zweiten Bohrungen zur Verbindung des Steueranschlusses mit der Verriegelungsvorrichtung aufweist. Die Verriegelungsvorrichtung kann insbesondere dazu dienen, während bestimmten Betriebsphasen das Abtriebselement drehfest mit einem Antriebselement zu koppeln, um unkontrollierte Schwingungen, die beispielsweise zu Geräuschemissionen und erhöhten Verschleiß führen, zu verhindern. Diese Koppelung kann dann durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungsvorrichtung aufgehoben werden.
Für den Fall, dass dabei das Steuerventil innerhalb einer Zentralschraube angeordnet ist, weist das Abtriebselement bevorzugt eine Fase auf, welche zwi- sehen der radial innen liegenden Mantelfläche des Abtriebselements und der durch die Ausnehmung erzeugten, sich radial erstreckenden Stirnfläche des Abtriebselements angeordnet ist. Durch diese Fase wird ein Kanal zwischen der radial außen liegenden Mantelfläche der Zentralschraube und deren radialen Bund, sowie dem Abtriebselement gebildet, welcher mit den zweiten Bohrungen und dem Steueranschluss kommuniziert. Weiter ist bevorzugt entlang einer Begrenzungslinie zwischen der der Nockenwelle zugewandten Fläche des radialen Bunds der Zentralschraube und der radial äußeren Mantelfläche der Zentralschraube umlaufend eine konkave Materialausnehmung ausgebildet. Diese Materialausnehmung bildet zusammen mit dem Steueranschluss, der Fase und jeweils einer der zweiten Bohrungen einen Kanal für das Druckmittel.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 in einem Querschnitt eine Nockenwellenverstelleranordnung,
Fig. 2 ein Abtriebselement der Nockenwellenverstelleranordnung gemäß
Fig. 1 ,
Fig. 3 in einem Querschnitt eine Nockenwellenverstelleranordnung in einer alternativen Ausführungsform, und
Fig. 4 ein Abtriebselement der Nockenwellenverstelleranordnung gemäß
Fig. 3.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist in einem Querschnitt eine Nockenwellenverstelleranordnung 2 dargestellt. Die Nockenwellenverstelleranordnung 2 umfasst einen stirnseitig an einem freien Ende einer Nockenwelle 4 montierten hydraulischen Nockenwel- lenversteller 6 eines nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors. Die dreh- bar gelagerte Nockenwelle 4 ist mit Nocken zur Betätigung von Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors versehen (nicht dargestellt). Dabei dient der Nockenwellenversteller 6 zum Verstellen einer relativen Drehwinkellage zwischen einer nicht gezeigten Kurbelwelle und der Nockenwelle 4. Der Nockenwellenversteller 6 umfasst ein als Rotor ausgebildetes Abtriebselement 8. In einer zentralen Aufnahme 10 des Abtriebselements 8 ist eine Zentralschraube 12 angeordnet. Das Abtriebselement 8 ist dabei durch die in eine Zentralbohrung 14 der Nockenwelle 4 eingeschraubte Zentralschraube 12 drehfest an der Stirnseite der Nockenwelle 4 befestigt.
Innerhalb der Zentralschraube 12 ist ein Steuerventil 15 zur Steuerung von Druckmittelströmen des Nockenwellenverstellers 6 angeordnet, wobei das Steuerventil 14 mit einem Druckmittel, wie zum Beispiel Öl, aus einer Druckmittelzuleitung P eines hydraulischen Systems beaufschlagt werden kann. Das Steuerventil 15 umfasst im Wesentlichen eine Ummantelung 16 aus einem Kunststoff, innerhalb derer eine hohlzylindrische Steuerhülse 18 angeordnet ist. In der Steuerhülse ist ein als Hohlzylinder ausgebildeter Steuerkolben 20 axial verschiebbar eingesetzt. Daneben weist das Steuerventil 15 einen ersten Arbeitsanschluss 22 und einen zweiten Arbeitsanschluss 24 auf, welche mit gegenläufigen Druckkammern des Nockenwellenverstellers 6 kommunizierend verbunden sind.
Das Steuerventil 15 ist axial derart angeordnet, dass der erste Arbeitsanschluss 22 axial in der Nockenwelle 4 positioniert ist. Hierfür weist das Abtriebselement 8 eine stirnseitige Ausnehmung 26 auf, wobei ein sich radial nach außen erstreckender Bund 28, der an der radial außenliegenden Mantelfläche der Zent- raischraube 12 angeformt ist, axial dem Abtriebselement 8 anliegt. Durch die einfach zu fertigende Ausnehmung 26 des Abtriebselements 8 kann die Zentralschraube 12 und somit auch das Steuerventil 15 auf einfache Weise axial derart weiter innen positioniert werden, dass der erste Arbeitsanschluss 22 des Steuerventils 15 axial in der Nockenwelle 4 angeordnet ist. Dadurch sind die axiale Abmessung und damit der axiale Bauraum der Nockenwellenversteller- anordnung 2 auf einfache Weise reduziert.
An der radial innen liegenden Mantelfläche der Nockenwelle 4 ist eine erste Ringnut 30 eingebracht und an der radial innen liegenden Mantelfläche des Abtriebselements 8 ist eine zweite Ringnut 32 eingebracht. Bei der ersten Ringnut 30 handelt es sich um eine stirnseitige, ringkreisförmige Ausnehmung, so dass der Durchmesser der Zentralbohrung 14 der Nockenwelle 4 im Bereich dieser Ausnehmung vergrößert ist und die erste Ringnut 30 axial in Richtung des Abtriebselements 8 freigestellt ist. Die beiden Ringnuten 30, 32 sind axial jeweils derart angeordnet, dass die Arbeitsanschlüsse 22, 24 jeweils über Radialbohrungen in der Zentralschraube 12 in diesen Ringnuten 30, 32 münden. Als Druckmittelleitung zur weiteren Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses 22 mit der entsprechenden Druckkammer 33 weist das Abtriebselement 8 eine Anzahl von schräg von radial außen nach radial innen zur Nockenwelle 4 verlaufenden ersten Bohrungen 38 zur Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses 22 mit einer Druckkammer 33 auf. Diese schräg verlaufenden ersten Bohrun- gen 38 stellen auf einfache Weise eine Anbindung des innerhalb der Nockenwelle 4 liegenden ersten Arbeitsanschlusses 22 zu der entsprechenden Druckkammer 33 her, ohne hierfür zusätzliche, spezielle Bauteile, welche aufwändig herzustellen sind, vorsehen oder die Ausgestaltung des Steuerventils 15 ändern zu müssen.
Die ersten Bohrungen 38 münden an der der Nockenwelle 4 zugewandten Stirnseite jeweils in eine axiale Anschlussöffnung 40, die strömungstechnisch mit der ersten Ringnut 30 verbunden ist. Durch die axiale Anschlussöffnung 40 ist die Begrenzungskante zwischen der axialen Stirnfläche und der inneren Mantelfläche des Abtriebselements 8 derart entfernt, dass im Bereich der ersten Bohrung 38 eine Fase ausgebildet ist. Diese axiale Anschlussöffnung 40 begünstigt insbesondere den Druckmitteldurchfluss.
In Fig. 2 ist ein Abtriebselement 8 der Nockenwellenverstelleranordnung 2 ge- mäß Fig. 1 gezeigt. Hierbei ist die zentrale Aufnahme 10 zu erkennen, die insbesondere der Aufnahme des Steuerventils 15 dient. Desweiteren sind vier umfänglich voneinander beabstandete schräg verlaufende erste Bohrungen 38 gezeigt, die als Druckmittelleitungen jeweils der Verbindung eines ersten Arbeitsanschlusses 22 mit einer entsprechenden Druckkammer 33 dienen. Ferner sind die jeweiligen axialen Anschlussöffnungen 40 zu erkennen, in welche die ersten Bohrungen 38 jeweils münden. Fig. 3 zeigt in einem Querschnitt eine Nockenwellenverstelleranordnung 2 in einer alternativen Ausführungsform. Die Nockenwellenverstelleranordnung 2 entspricht dabei im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Nockenwellenvers- telleranordnung.
Im Gegensatz dazu weist das in die Zentralschraube 12 eingesetzte Steuerventil 15 insbesondere zusätzlich einen Steueranschluss 42 zur Ansteuerung einer Verriegelungsvorrichtung auf, der in eine Schrägbohrung 44 in der Zentralschraube mündet. Die nicht dargestellte Verriegelungsvorrichtung dient insbe- sondere dazu, während bestimmten Betriebsphasen das Abtriebselement 8 drehfest mit einem Antriebselement zu koppeln, um unkontrollierte Schwingungen, die beispielsweise zu Geräuschemissionen und erhöhten Verschleiß führen, zu verhindern. Diese Koppelung kann dann durch Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungsvorrichtung aufgehoben werden. Das Steuerventil 15 ist derart axial angeordnet, dass ein nicht dargestellter erster Arbeitsanschluss innerhalb der Nockenwelle 4 positioniert ist, wodurch der axiale Bauraum der Nockenwellenverstelieranordnung 2 reduziert ist.
Das Abtriebselement 8 weist eine Anzahl von schräg von radial innen nach ra- dial außen zur Nockenwelle 4 verlaufenden zweiten Bohrungen 46 zur Verbindung des Steueranschlusses 42 mit der Verriegelungsvorrichtung auf. Zudem ist zwischen der radial innen liegenden Mantelfläche des Abtriebselements 8 und der durch die Ausnehmung 26 erzeugten, sich radial erstreckenden Stirnfläche des Abtriebselements 8 eine umlaufende Fase 48 ausgebildet. Durch diese Fase 48 wird ein Kanal zwischen der radial außen liegenden Mantelfläche der Zentralschraube 12 und deren radialen Bund 28, sowie dem Abtriebselement 8 gebildet, welcher mit den zweiten Bohrungen 46 und dem Steueranschluss 42 kommuniziert. Weiter ist entlang einer Begrenzungslinie zwischen der der Nockenwelle 4 zugewandten Fläche des radialen Bunds 28 der Zentral- schraube 12 und der radial äußeren Mantelfläche der Zentralschraube 12 umlaufend eine konkave Materialausnehmung 50 ausgebildet. Diese Materialaus- nehmung 50 bildet zusammen mit dem Steueranschluss 42, der Fase 48 und jeweils einer der zweiten Bohrungen 46 einen Kanal für das Druckmittel zur Ansteuerung der Verriegelungsvorrichtung.
In Fig. 4 ist ein Abtriebselement 8 der Nockenwellenverstelleranordnung 2 ge- maß Fig. 3 gezeigt. Dabei ist die zentrale Aufnahme 10 zu erkennen, die insbesondere der Aufnahme des Steuerventils 15 dient. Zudem sind zwei umfänglich voneinander beabstandete, schräg verlaufende zweite Bohrungen 46 gezeigt, die als Druckmittelleitungen jeweils der Verbindung eines Steueranschlusses 42 mit einer Verriegelungsvorrichtung dienen. Außerdem ist die Fase 48 gezeigt, die zur Erzeugung eines Kanals zwischen der radial außen liegenden Mantelfläche einer Zentralschraube 12 und deren radialen Bund 28, sowie dem Abtriebselement 8 dient und welcher mit der zweiten Bohrung 46 und dem Steuer- anschluss 42 kommuniziert.
Bezugszeichenliste
2 Nockenwellenverstelleranordnung
4 Nockenwelle
6 Nockenwellenversteller
8 Abtriebselement
10 Aufnahme
12 Zentralschraube
14 Zentralbohrung
15 Steuerventil
16 Ummantelung
18 Steuerhülse
20 Steuerkolben
22 erster Arbeitsanschiuss
24 zweiter Arbeitsanschiuss
26 Ausnehmung
28 Bund
30 erste Ringnut
32 zweite Ringnut
33 Druckkammer
34 Radialbohrung
36 Rotationsachse
38 erste Bohrungen
40 axiale Anschlussöffnung
42 Steueranschluss
44 Schrägbohrung
46 zweite Bohrungen
48 Fase
50 Materialausnehmung
P Druckmittelzuleitung

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenverstelleranordnung (2), umfassend ein drehfest mit einer Nockenwelle (4) verbundenes Abtriebselement (8) und ein in einer zent- ralen Aufnahme (10) des Abtriebselements (8) angeordnetes Steuerventil (15), welches sich axial in eine Zentralbohrung (14) der Nockenwelle (4) erstreckt, wobei an dem Steuerventil (15) zumindest ein erster und ein axial davon beabstandeter zweiter Arbeitsanschluss (24) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (15) axial derart angeordnet ist, dass der erste Arbeitsanschluss (22) axial in der Nockenwelle (4) positioniert ist.
2. Nockenwellenverstelleranordnung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) im Bereich des ersten Arbeits- anschlusses (22) eine erste Ringnut (30) aufweist.
3. Nockenwellenverstelleranordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (15) innerhalb einer Zentralschraube (12) angeordnet ist, wobei der radial außen liegenden Mantel- fläche der Zentralschraube (12) ein sich in radiale Richtung erstreckender Bund (28) angeformt ist, und wobei der Bund (28) innerhalb einer stirnseitigen Ausnehmung (26) des Abtriebselements (8) angeordnet ist und axial dem Abtriebselement (8) anliegt.
4. Nockenwellenverstelleranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (8) eine Anzahl von schräg von radial außen nach radial innen zur Nockenwelle (4) verlaufenden ersten Bohrungen (38) zur Verbindung des ersten Arbeitsanschlusses (22) mit einer Druckkammer (33) aufweist.
5. Nockenwellenverstelleranordnung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bohrungen (38) an der der Nockenwelle (4) zugewandten Stirnseite jeweils in eine axiale Anschlussöffnung (40) münden, die strömungstechnisch mit der ersten Ringnut (30) verbunden ist.
Nockenwellenverstelleranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (15) einen Steueranschluss (42) zur Ansteuerung einer Verriegelungsvorrichtung aufweist, wobei das Abtriebselement (8) eine Anzahl von schräg von radial innen nach radial außen zur Nockenwelle (4) verlaufenden zweiten Bohrungen (46) zur Verbindung des Steueranschlusses (42) mit der Verriegelungsvorrichtung aufweist.
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