DE102008039038B4

DE102008039038B4 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102008039038B4
Application number: DE102008039038.0A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dietz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: EP2326804B1; KR20110059594A; CN102132015B; WO2010020507A1; EP2326804A1; KR101573102B1; US20110139101A1; US8967104B2; DE102008039038A1; CN102132015A

Abstract

Nockenwellenversteller (01) zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle (06) gegenüber einer Kurbelwelle mit einer Nockenwellenlagerstelle, wobei die Nockenwellenlagerstelle ein Wälzlager (22) zur Lagerung der Nockenwelle (06) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlageverstellung der Nockenwelle (06) über ein hydraulisches Druckmedium erfolgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen hydraulischen Nockenwellenversteller.
Weit verbreitet ist heute der hydraulische Phasen- bzw. Nockenwellenversteller mit einem aus der Hydraulik bekannten Schwenk- oder Drehmotor. Dieser Schwenkmotorphasenversteller wird mit Motoröldruck betrieben. Der Phasenversteller wird gewöhnlich an den Nockenwellenenden in der Kraftübertragung platziert. Der hydraulische Nockenwellenversteller wird über die Ölpumpe des Motors mit Drucköl versorgt. In der Nockenwelle sind für die Versorgung des Stellers Ölführungskanäle vorgesehen. Durch elektronisch gesteuerte Ventile wird das Hydrauliköl in die Öldruckkammern des Schwenkmotors befördert und damit eine Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle erreicht. Die dem Nockenwellensteller zugewandte Seite der Nockenwelle ist aufgrund der meist durch die Nockenwelle hindurch geführten Hydraulikölversorgung in einem Gleitlager gelagert. Für die endseitige Lagerung der Nockenwelle werden meist Buchsen oder Lagerblöcke verwendet.
In der DE 100 02 512 A1 ist ein Zylinderkopf für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine beschrieben, in welcher Lagerstühle für die Einlass- und Auslassnockenwelle vorgesehen sind. Auf der Seite des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist im Lagerstuhl eine Lagerbuchse vorgesehen, um die im Lagerstuhl benötigten Montageausnehmungen auszugleichen und die Hydraulikölversorgung des Nockenwellenstellers in der Lagerstelle zu gestatten. Die Lagerbuchse weist zwei axial nebeneinander angeordnete Öffnungen für die zweikanalige Ölversorgung des Nockenwellenverstellers und eine Schmiermittel-Öffnung für die Schmierung der Lagerstelle auf.
Die DE 10 2004 053 572 B4 beschreibt einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einer Zweikanal-Ölführung in der Nockenwelle. Innerhalb der Nockenwelle sind zwei Ölführungskanäle ausgebildet, über welche jeweils eine Öldruckkammer (je nach gewünschter Verstellrichtung) mit Hydrauliköl versorgt wird. Die Ölführungskanäle erstrecken sich durch die Nockenwelle und über externe Leitungen zu einer Ölpumpe und einem Ölsteuerventil.
Die DE 198 17 319 A1 beschreibt einen hydraulischen Nockenwellenversteller, bei welchem ein zentraler Steuerschieber vorgesehen ist, um die Arbeitskammern des Flügelzellenverstellers mit Hydrauliköl zu versorgen. Der zentrale Steuerschieber ersetzt das externe Ventil und ist als 4/2-Wegeventil in die zentrale Befestigungsschraube für die Nockenwelle integriert, wodurch in der Nockenwelle nur ein radialer Ölführungskanal benötigt wird und die axiale Baulänge des Nockenwellenverstellers reduziert wird.
Verschiedene Druckschriften, wie beispielsweise die DE 10 2005 059 841 A1 oder die DE 197 52 381 A1 befassen sich unter anderem mit der Schmierung von Lagerstellen für Nockenwellen.
Abhängig vom Drehzahlbereich des Motors und der Temperatur betragen mechanische Reibungsverluste allein im Motor heute bis zu 30 Prozent und haben damit einen wesentlichen Anteil am Kraftstoffverbrauch. Hauptquellen für Reibungsverluste im Motor sind die Kolbengruppe, die Lagerungen der Motorwellen und die Ventiltriebskomponenten.
Die WO 2006 / 064 707 A1 zeigt einen Nockenwellenverstellmechanismus, welcher mit Hilfe von Fliehkräften, die auf Gewichte wirken, die Phasenlage verstellt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Nockenwellenlagerstelle an der Seite eines hydraulischen Nockenwellenverstellers hinsichtlich der auftretenden Reibungsverluste zu optimieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Nockenwellenwellenversteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist in einem hydraulischen Nockenwellenversteller in einer Lagerstelle für eine Nockenwelle ein Wälzlager angeordnet. Das Wälzlager ist vorzugsweise ein Kugellager.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass mechanische Reibungsverluste und unerwünschte Geräuschentwicklung im Verbrennungsmotor weiter reduziert werden können.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lagerstelle der Nockenwelle anwendbar bei einem Flügelzellenversteller mit zentraler Druckmittelversorgung über einen Steuerschieber. Durch die Einsparung eines radialen Ölführungskanals in der Nockenwelle kann der gewonnene Bauraum für die Anordnung eines Wälzlagers verwendet werden. Aber auch bei Nockenwellenverstellern mit axialen Ölführungskanälen kann die Erfindung Anwendung finden.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Zuführung des Hydrauliköls in den Versteller an der der Nockenwelle abgewandten Seite. Auch in diesem Fall ist kein Ölführungskanal in der Nockenwelle nötig, was den axialen Bauraum reduziert und trotzdem eine Wälzlagerung der Nockenwelle ermöglicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es zeigt:

1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers in einer Längsschnittdarstellung.

1 zeigt einen Nockenwellenversteller 01. Der Nockenwellenversteller ist als Flügelzellenversteller in bekannter Weise ausgeführt und im Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angeordnet. Er umfasst einen Außenrotor 02, welcher drehfest mit einem Kettenrad 03 verbunden ist.
Das Kettenrad 03 ist über eine Kette mit einer Kurbelwelle verbunden und wird im Betrieb des Verbrennungsmotors von dieser angetrieben (nicht dargestellt).
Der Nockenwellenversteller 01 umfasst weiterhin einen Innenrotor 04, welcher drehfest mit einer Nockenwelle 06 verbunden ist. Die Befestigung des Innenrotors 04 auf der Nockenwelle 06 ist über eine Zentralschraube 07 realisiert.
Am Außenrotor 02 und am Innenrotor 04 sind radial gerichtete, ineinander greifende Flügel 08 vorgesehen, welche in Ringsektoren jeweils zwei Druckkammern 09 für die Verstellung in Richtung „Früh“ bzw. „Spät“ bilden. Zur Verstellung wird je nach gewünschter Verstellrichtung in eine der Druckkammern 09 Hydrauliköl gepumpt, wodurch eine Verdrehung zwischen Innenrotor 04 und Außenrotor 02, und damit eine Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle 06 gegenüber dem Kettenrad 03 und damit gegenüber der Kurbelwelle erfolgt.
In der Grundposition - typischerweise „späte“ Steuerzeit bei Einlassverstellung und „frühe“ Steuerzeit bei Auslassverstellung - verriegelt ein Verriegelungselement (nicht dargestellt) den Versteller beim Abstellen des Motors. Im Betrieb wird diese Verriegelung hydraulisch entsperrt.
Ein Steuerschieber 11 ist in der Zentralschraube 07 koaxial mit deren Längsachse angeordnet. Der Steuerschieber 11 ist durch einen Stellantrieb 12 axial verlagerbar. Der Stellantrieb 12 ist vorzugsweise ein Stellmagnet, welcher einen Anker 13 bewegt.
Der Steuerschieber 11 bildet mit seinen Ringkanälen 14 und mit Radialbohrungen 16 in der Zentralschraube 07 ein Mehrwegeventil, mit welchem der Fluss des Hydrauliköls zu der einen oder der anderen Druckkammer 09 gesteuert und damit eine Verstellung realisiert wird.
Bei einer axialen Verschiebung des Steuerschiebers 11 wird so der Öldruck zwischen den Druckkammern 09 geschaltet. Die jeweils nicht mit Öldruck beaufschlagte Druckkammer 09 ist mit dem Rücklauf verbunden.
Im Innenrotor 04 sind Kanäle 17 vorgesehen, welche den Hydraulikölfluss von einem Radialkanal 18 der Nockenwelle 06 über einen Axialkanal 19 zu den Druckkammern 09 über den Steuerschieber 11 gestatten.
Zum Fixieren einer Steuerzeitenlage wird der Steuerschieber 11 durch die Kraft einer Feder 21 in einer Grundstellung gehalten, in dieser sind die Verbindungen aller Kanäle voneinander getrennt.
Ein Wälzlager 22 ist erfindungsgemäß vorzugsweise neben dem Radialkanal 18 in der Nockenwellenlagerstelle 23 des Zylinderkopfes angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Hydraulikölversorgung über einen Axialkanal in der Nockenwelle 06 erfolgen. Dadurch kann in axialer Richtung weiterer Bauraum eingespart werden und trotzdem eine Wälzlagerung der Nockenwelle erfolgen.
Die erfindungsgemäße verstellerseitige Lagerung der Nockenwelle in einem Wälzlager kann auch auf andere Nockenwellenversteller angewendet werden, wenn der axiale Bauraum zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

01: Nockenwellenversteller
02: Außenrotor
03: Kettenrad
04: Innenrotor
05: -
06: Nockenwelle
07: Zentralschraube
08: Flügel
09: Druckkammer
10: -
11: Steuerschieber
12: Stellantrieb
13: Anker
14: Ringkanal
15: -
16: Radialbohrung
17: Kanal
18: Radialkanal
19: Axialkanal
20: -
21: Feder
22: Wälzlager

Claims

Nockenwellenversteller (01) zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle (06) gegenüber einer Kurbelwelle mit einer Nockenwellenlagerstelle, wobei die Nockenwellenlagerstelle ein Wälzlager (22) zur Lagerung der Nockenwelle (06) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlageverstellung der Nockenwelle (06) über ein hydraulisches Druckmedium erfolgt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (22) ein Kugellager ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung über einen zentralen Steuerschieber (11) und nur einen einzigen Radialkanal (18) in der Nockenwelle (06) erfolgt, der mit einer Druckmittelversorgung verbunden ist.