DE10006349C2 - Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle - Google Patents
Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer NockenwelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen
Winkelverstellung einer Nockenwelle nach der im Ober
begriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der WO 97-17 528
bekannt. Die WO 97-17 528 offenbart eine Vorrich
tung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle
gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle mit einer
Abtriebseinheit und einer Antriebseinheit, welche über
ein Einrückelement verbunden werden können, wobei das
Einrückelement innerhalb der Abtriebseinheit angeord
net ist. Die aus einer Antriebshülse und einem Axial
ansatz bestehende Antriebseinheit ist über Verbin
dungsbolzen mit einem von der Kurbelwelle angetriebe
nen Antriebsrad verbunden. Nachteilig dabei ist, dass
die Vorrichtung den Nockenwellenlagerdurchmesser be
einflusst. Das Einrückelement ist innerhalb der Ab
triebseinheit angeordnet, welche Endbereiche der Nockenwelle
umschließt, und bewirkt, dass der Nockenwel
lenlagerdurchmesser relativ groß gehalten werden muss.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer No
ckenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle
mit einer Verriegelungseinrichtung zum Einnehmen einer
Startposition der Brennkraftmaschine zu schaffen, wo
bei die Vorrichtung den Nockenwellenlagerdurchmesser
nicht beeinflusst.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale
gelöst.
Durch die Verschieblichkeit des Einrückelements ent
lang einer zu der Mittelachse der Nockenwelle wenigs
tens annähernd parallelen Achse ist ein verhältnismä
ßig geringer Platzbedarf der Verriegelungseinrichtung
erforderlich, was insbesondere der axialen Baulänge
der Vorrichtung zugute kommt. Eine erheblich verein
fachte Ansteuerung der erfindungsgemäßen Verriege
lungseinrichtung ist dadurch gegeben, daß das Einrück
element durch den auf den Stellkolben wirkenden Öldruck
verschoben werden kann. Dadurch kann nämlich auf
zusätzliche Ölbohrungen bzw. -leitungen verzichtet
werden und es ist keine separate Ansteuerung für die
Verriegelungseinrichtung notwendig.
Gegenüber solchen Vorrichtungen, die die Verriegelung
in der Grundstellung mittels einer Feder erreichen,
ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Feder
kräfte und damit auch die erforderliche Druckfläche
erheblich zu reduzieren, wodurch es möglich ist, eine
solche Vorrichtung, bei der sich die die Verstellung
vornehmenden Elemente mittels Schrägverzahnungen ge
geneinander bewegen, Stellzeiten zu erreichen, die
denjenigen Vorrichtungen entsprechen, die auf dem Flü
gelprinzip basieren. Bezüglich der erreichbaren dyna
mischen Ventilerhebung weist die erfindungsgemäße Vor
richtung gegenüber Flügelverstellern jedoch große Vor
teile auf und erst die vorliegende Erfindung ermög
licht ein umfassende Nutzung dieses Vorteils in der
Praxis.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie
aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig
dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Winkel
verstellung einer Nockenwelle in einem Längs
schnitt;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1;
und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Fig.
2.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung
1 zur Winkelverstellung einer Nockenwelle 2 gegenüber
der diese antreibenden, nicht dargestellten Kurbelwel
le für eine ebenfalls nicht dargestellte Brennkraftma
schine. Ein von der Kurbelwelle angetriebenes An
triebszahnrad 3 bzw. allgemein ein von der Kurbelwelle
angetriebenes Element ist dabei einteilig mit einer
Antriebshülse 4 ausgebildet, welche eine Innenverzah
nung 5 aufweist. Ein innerhalb der Antriebshülse 4
angeordneter Stellkolben 6 weist eine Außenverzahnung
7 auf, die mit der Innenverzahnung 5 der Antriebshülse
4 in Eingriff steht, wodurch der Stellkolben 6 inner
halb der Antriebshülse 4 in axialer Richtung ver
schiebbar und verdrehbar angeordnet ist.
An seiner inneren Umfangswand weist der Stellkolben 6
des weiteren eine Innenverzahnung 8 auf, durch die er
ebenfalls axial verschiebbar und verdrehbar mit einer
Verstellbuchse 9 verbunden ist, die zu diesem Zweck
eine mit der Innenverzahnung 8 in Eingriff stehende
Außenverzahnung 10 aufweist. Sämtliche Verzahnungen 5,
7, 8 und 10 sind als Schrägverzahnungen ausgebildet,
wodurch eine später beschriebene axiale Verschiebung
des Stellkolbens 6 zu einer Verdrehung der mit der
Nockenwelle 2 starr verbundenen Verstellbuchse 9 und
somit zu einer Verstellung der Nockenwelle 2 gegenüber
der Kurbelwelle führt. Dadurch ändern sich in bekann
ter Weise die Steuerzeiten von nicht dargestellten
Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine.
Die in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Nockenwelle 2
ist mit einer koaxial zu ihrer Mittelachse 11 verlau
fenden zentralen Bohrung 12 versehen, welche als Ge
windebohrung ausgebildet ist. In der Gewindebohrung 12
ist eine Zentralschraube 13 eingeschraubt, die sich in
einer Bohrung 14 in der Verstellbuchse 9 fortsetzt und
ihrerseits selbst hohl mit einer Bohrung 15 ausgebil
det ist, in welcher ein Steuerkolben 16 verschieblich
angeordnet ist. Durch die Verschiebung des Steuerkol
bens 16 in axialer Richtung innerhalb der Bohrung 15,
was durch eine elektrische Erregereinrichtung bzw.
Elektromagnet 17 veranlaßt wird, strömt innerhalb der
Bohrung 15 sich befindliches Öl in verschiedene Räume
und verstellt so über den Stellkolben 6 die Verstell
buchse 9 gegenüber der Antriebshülse 4. Diese Verstel
lung wird beispielsweise in der DE 39 07 077 C2 aus
führlich beschrieben, weshalb im folgenden nur kurz
darauf eingegangen werden soll.
Das Öl gelangt über eine Zuführbohrung 18 in der Ver
stellbuchse 9 und eine radiale Bohrung 19 in der Zen
tralschraube 13 in die zentrale Bohrung 15 und somit
zu dem Steuerkolben 16. In der dargestellten Position
des Steuerkolbens 16 gelangt das Öl durch eine weitere
radiale Bohrung 20 in der Zentralschraube 13 und eine
ebenfalls radial verlaufende Bohrung 21 in der Ver
stellbuchse 9 in einen ersten Druckraum 22, der sich
zwischen der Verstellbuchse 9 und dem Stellkolben 6
befindet. Durch den bei dieser Stellung des Steuerkol
bens 16 in dem Druckraum 22 herrschenden Öldruck wird
der Stellkolben 6 in seine sogenannte Grundstellung
gebracht, in der über die Verbindung der Nockenwelle 2
mit der Verstellbuchse 9 die Ventilöffnungszeiten auf
"früh" eingestellt sind. In dem Druckraum 22 befindet
sich des weiteren eine Feder 23, welche das Einnehmen
der Grundstellung durch den Stellkolben 6 zusätzlich
unterstützt.
Wird der Steuerkolben 16 in eine zweite, nicht darge
stellte Position gebracht, so ist der Zugang zu der
zentralen Bohrung 15 über die Bohrung 19 noch immer
geöffnet, die Bohrung 20 wird jedoch von der Bohrung
19 getrennt und ein Abfließen des Öls in den Druckraum
22 über die Bohrung 21 wird verhindert. Das in die
zentrale Bohrung 15 einströmende Öl kann nunmehr über
eine parallel zu der Bohrung 20 angeordnete weitere
Bohrung 24 aus der Zentralschraube 13 austreten und
gelangt durch weitere Bohrungen 25 und 26, die sich in
der Verstellbuchse 9 bzw. dem Stellkolben 6 befinden,
in einen zweiten Druckraum 27, der sich auf der dem
Druckraum 22 gegenüberliegenden Seite des Stellkolbens
6 befindet. In dieser Position des Steuerkolbens 16
wird der Stellkolben 6 durch den Öldruck entgegen der
Kraft der Feder 23 in Richtung der Nockenwelle 2 be
wegt und es erfolgt eine Verstellung der Verstellbuch
se 9 gegenüber der Antriebshülse 4. Hierdurch wird,
wie bereits oben erwähnt, in an sich bekannter Weise
eine bestimmte Ventilsteuerzeit eingestellt. Durch
Bewegen des Steuerkolbens 16 in eine bestimmte Positi
on können beide Bohrungen 20 und 24 in der Zentral
schraube 13 verschlossen werden, wodurch der Stellkol
ben 6 in einer bestimmten Stellung gehalten und da
durch eine feste Ventilsteuerzeit eingestellt wird.
Um vor dem Starten der Brennkraftmaschine sicherzu
stellen, daß sich der Stellkolben 6 in seiner oben
beschriebenen Grundstellung befindet, ist eine Verrie
gelungseinrichtung 28 vorgesehen. Die Verriegelungseinrichtung
28 weist ein bolzenförmiges Einrückelement
bzw. einen Bolzen 29 auf, welcher in einem Hohlraum 30
angeordnet ist, der innerhalb der Antriebshülse 4 ge
bildet ist. In der dargestellten Position ist der Bol
zen 29 in eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung
31 in der Antriebshülse 4 und in eine in der Grundstel
lung der Vorrichtung 1 mit der Bohrung 31 deckungs
gleichen Bohrung 32 in der Verstellbuchse 9 einge
rückt. Dadurch ist die Verstellbuchse 9 starr mit der
Antriebshülse 4 verbunden, wodurch keine Verstellung
der Nockenwelle 2 gegenüber der Kurbelwelle möglich
ist. Dies ist erforderlich, um die Ventilsteuerzeit
"früh" beim Starten der Brennkraftmaschine sicherzu
stellen.
Der Bolzen 29 kann durch das in der Vorrichtung 1 ent
haltene Öl verstellt, d. h. entlang einer zu der Mit
telachse 11 der Nockenwelle 2 parallelen Achse 33, die
in der oben beschriebenen Position die Mittelachse der
beiden Bohrungen 31 und 32 darstellt, verschoben wer
den. Bei dieser Verstellung des Bolzens 29 wird der
selbe aus der Bohrung 32 der Verstellbuchse 9 entfernt
und die Verriegelungseinrichtung 28 wird entriegelt,
wodurch eine Verdrehung der Verstellbuchse 9 gegenüber
der Antriebshülse 4 wie oben beschrieben möglich ist.
Das Ausrücken des Bolzens 29 aus der Bohrung 32 er
folgt dadurch, daß in einem Druckraum 34 zwischen ei
nem umlaufenden Vorsprung 35 des Bolzens 29 und der
Antriebshülse 4 ein Öldruck aufgebaut wird. Hierfür
ist der Druckraum 34 mit dem Druckraum 27 verbunden,
und zwar auf eine Art und Weise, die in Fig. 2 und
Fig. 3 besser erkennbar ist. So ist der Druckraum 27
in radialer Richtung mittels einer Tasche 36 erweitert,
die eine parallel zu der Achse 33 verlaufende
Bohrung 37 anschneidet. Von dem Druckraum 34 geht eine
weitere Tasche 38 aus, die ebenfalls die Bohrung 37
anschneidet, wodurch letztendlich über die Tasche 36,
die Bohrung 37 und die Tasche 38 eine Verbindung zwi
schen dem Druckraum 27 und dem Druckraum 34 herge
stellt ist. Die beiden jeweils einen sichelförmigen
Querschnitt aufweisenden Taschen 36 und 38 können z. B.
durch Fräsen mit relativ geringem Fertigungsaufwand
hergestellt werden.
Wenn, wie oben beschrieben, aufgrund einer bestimmten
Position des Steuerkolbens 16 in dem Druckraum 27 ein
Öldruck herrscht, so baut sich dieser auch in dem
Druckraum 34 auf und drückt den Bolzen 29 gegen die
Kraft einer Feder 39 aus der Bohrung 32. Die Feder 39
stützt sich an einem den Hohlraum 30 abschließenden
Deckel 40 ab und wirkt somit ständig auf den Bolzen
29, um diesen in Richtung der Bohrung 32 zu drücken.
Um einen Druckverlust zu vermeiden, ist die Bohrung 37
hinter der Tasche 38 mit einem Stopfen 41 verschlos
sen. Die Abhängigkeit des Druckaufbaus in dem Druck
raum 34 von dem Druckaufbau in dem Druckraum 27 ist
deshalb sinnvoll, weil dadurch die Verriegelungsein
richtung 28 genau dann gelöst wird, wenn ein Verstel
len der Verstellbuchse 9 vorgesehen ist. Durch Verwen
den einer Feder 39 mit einer relativ geringen Federra
te kann der zur Entriegelung des Bolzens 29 erforder
liche Öldruck in dem Druckraum 34 niedriger sein als
der zur Bewegung des Stellkolbens 6 erforderliche
Druck in dem Druckraum 27.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer
Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kur
belwelle, mit einer am antriebsseitigen Ende der
Nockenwelle drehfest angeordneten Verstellbuchse,
mit einer die Verstellbuchse umgebenden Antriebs
hülse, die mit einem von der Kurbelwelle angetrie
benen Element verbunden ist, mit einem zwischen der Ver
stellbuchse und der Antriebshülse über jeweilige
Schrägverzahnungen mittels Öldruck verschieblich
angeordneten Stellkolben zur Relativverstellung
der Verstellbuchse bzw. Nockenwelle gegenüber der An
triebshülse bzw. Kurbelwelle und mit einer Verriege
lungseinrichtung, welche ein Einrückelement auf
weist, das in seinem eingerückten Zustand das von
der Kurbelwelle angetriebene Element zumindest
mittelbar mit der Nockenwelle starr verbindet, wo
bei das Einrückelement der Verriegelungseinrich
tung durch den auf den Stellkolben wirkenden Öl
druck entlang einer zu der Mittelachse der Nocken
welle wenigstens annähernd parallelen Achse ver
schieblich ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Einrückelement (29) in einem Hohlraum (30)
innerhalb der Antriebshülse (4) angeordnet und das
von der Kurbelwelle angetriebene Element als mit
der Antriebshülse (4) einteilig ausgebildetes Ket
tenrad (3) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Einrückelement als Bolzen (29) ausgebildet
ist, welcher in seinem eingerückten Zustand in ei
ne Bohrung (31) in der Antriebshülse (4) und in
eine Bohrung (32) der mit der Nockenwelle (2) ver
bundenen Verstellbuchse (9) eingreift.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine auf den Bolzen (29) wirkende Feder (39) die
sen in Richtung der Bohrung (32) in der Verstell
buchse (9) gedrückt hält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der erforderliche Öldruck zur Entriegelung des
Einrückelements (29) niedriger ist als der zur Be
wegung des Stellkolbens (6) erforderliche Öldruck.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
beiderseits des Stellkolbens (6) mit Öl versorgba
re Druckräume (22, 27) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein dem Einrückelement (29) zugeordneter Druckraum
(34) mit einem der beiden dem Stellkolben (6) zugeordne
ten Druckräume (27) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der gemäß Anspruch 6 dem Stellkolben (6) zugeordnete Druckraum (27)
eine in die Antriebshülse (4) eingreifende Tasche
(36) aufweist, welche mit einer in axialer Rich
tung durch die Antriebshülse (4) verlaufenden Bohrung
(37) verbunden ist, welche mit einer von dem
dem Einrückelement (29) zugeordneten Druckraum
(34) ausgehenden Tasche (38) verbunden ist (Fig. 2).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Taschen (36, 38) einen sichelförmigen Quer
schnitt aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Taschen (36, 38) durch Fräsen hergestellt sind.
Priority Applications (1)
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DE2000106349 DE10006349C2 (de) | 2000-02-12 | 2000-02-12 | Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE10006349A1 DE10006349A1 (de) | 2001-08-30 |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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DE102005053187A1 (de) * | 2005-11-08 | 2007-05-10 | Daimlerchrysler Ag | Stellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
DE102012214757A1 (de) * | 2012-08-20 | 2014-02-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Nockenwellenversteller |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3907077C2 (de) * | 1989-03-04 | 1992-01-02 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | |
WO1997017528A1 (de) * | 1995-11-09 | 1997-05-15 | INA Wälzlager Schaeffler oHG | Vorrichtung zum verändern der öffnungs- und schliesszeiten von gaswechselventilen einer brennkraftmaschine |
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2000
- 2000-02-12 DE DE2000106349 patent/DE10006349C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE10006349A1 (de) | 2001-08-30 |
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