DE102018104904A1 - Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine und Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung - Google Patents

Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine und Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (1), das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und mit einem Rotor (2), der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung gegen die Federkraft von Federmitteln (4) relativ zum Antriebsrad (1) verdrehbar in diesem gelagert ist, wobei ein drehfest mit dem Rotor (2) verbundener Deckel (5) die Federmittel (4) axial abdeckt und gegen ein Auswandern sichert und am Außendurchmesser des Federdeckels (5) ein Triggerrad (10) zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers integriert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine und eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 näher definierten Art.
  • Aus DE 10 2015 224 014 ist eine verstellbare Nockenwelle mit einer sogenannten Cam-in-Cam Anordnung mit einer Innenwelle und einer koaxial zu dieser angeordneten Außenwelle bekannt. Zur Ansteuerung der Nockenwelle ist zumindest ein Nockenwellenversteller und zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers zumindest ein Triggerrad erforderlich. Nachteilig wirkt sich hierbei der Umstand aus, dass das Triggerrad zusätzlichen Bauraum im Bereich der Nockenwelle benötigt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller der vorgenannten Art vorzuschlagen, bei dem der Aufbau vereinfacht und der Bauraumbedarf reduziert ist. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung der vorgenannten Art vorzuschlagen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Es wird ein Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Der Nockenwellenversteller weist ein Antriebsrad, das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und einen Rotor auf, der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung gegen die Federkraft von Federmitteln relativ zum Antriebsrad verdrehbar in diesem gelagert ist. Hierbei deckt ein drehfest mit dem Rotor verbundener Deckel als sogenannter Federdeckel die Federmittel axial ab und sichert diese gegen axiales Auswandern. Da am Außendurchmesser des Deckels ein Triggerrad zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers integriert ist, werden ein zusätzliches Triggerrad und der dafür benötigte Bauraum eingespart.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine gelöst, wobei die Nockenwellenanordnung eine äußere Nockenwelle und eine zumindest teilweise in dieser koaxial verdrehbar angeordnete innere Nockenwelle aufweist. Erfindungsgemäß wird zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle der Nockenwellenanordnung zumindest ein Nockenwellenversteller mit einem in diesen zur Ermittlung der relativen Phasenlage desselben integrierten Triggerrad verwendet. Auf diese Weise kann zur Ansteuerung einer sogenannten Cam-in-Cam-Nockenwellenanordnung zumindest ein zusätzliches Triggerrad und der dazu erforderliche Bauraum eingespart werden.
  • Bevorzugt wird zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle zumindest ein oben beschriebener erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller mit einem in einen Deckel integrierten Triggerrad verwendet, der vorzugsweise als Federdeckel die oben beschriebenen Federmittel axial abdeckt und gegen axiales Auswandern sichert.
  • In weiterhin besonders vorteilhafter Weise wird zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle zumindest ein elektrischer Nockenwellenversteller verwendet.
  • Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, einen hydraulischer Nockenwellenversteller zur Ansteuerung der radial äußeren Nockenwelle und einen elektrischen Nockenwellenversteller zur Ansteuerung der radial inneren Nockenwelle zu verwenden.
  • Denkbar ist auch zur Ansteuerung von äußerer und innerer Nockenwelle eine Nockenwellenverstelleinheit zu verwenden, insbesondere kann diese einen hydraulischen und einen elektrischen Nockenwellenversteller umfassen. Auf diese Weise ist es möglich, zur Ansteuerung einer Cam-in-Cam-Nockenwellenanordnung mit zwei Nockenwellen eine Nockenwellenverstelleinheit zu verwenden.
  • Figurenliste
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
    • 1 einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine,
    • 2 einen erfindungsgemäßen Deckel des Nockenwellenverstellers.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der Nockenwellenversteller weist ein Antriebsrad 1 auf, das beispielhaft als Kettenrad über einen nicht dargestellten Kettentrieb von einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist. Denkbar ist auch das Antriebsrad 1 als Riemenrad auszuführen, das über einen Riementrieb mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Der Nockenwellenversteller ist hier beispielhaft als hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Rotor 2 ausgeführt, der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verdrehbar im Antriebsrad 1 gelagert ist.
  • Der Rotor 2 ist radial innen mit einem zentralen Aufnahmeabschnitt 3 ausgeführt, an dem ein nicht dargestelltes zentrales hydraulisches Steuerventil axial einsteckbar ist. Der Nockenwellenversteller ist durch das Steuerventil als Zentralventil über am Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 3 angedeutete Hydraulikmittelanschlüsse mit Hydraulikmittel versorgbar ist. Durch Hydraulikmittelbeaufschlagung ist der Rotor 2 zur Verstellung gegen die Federkraft von Federmitteln 4 relativ zum Antriebsrad 1 verdrehbar und nach Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung durch die Federmittel 4 wieder rückstellbar. Das Gehäuse des Steuerventils bildet zugleich eine Zentralschraube, mit der der Rotor 2 an einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine drehfest befestigbar ist. Hierdurch ist die relative Phasenlage zwischen dem Rotor 2 bzw. einer drehfest mit diesem verbundenen Nockenwelle der Brennkraftmaschine und dem Antriebsrad 1 bzw. der Kurbelwelle verstellbar, wodurch die Steuerzeiten eines oder mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine variabel einstellbar sind.
  • Ein nockenwellenseitig am stirnseitigen axialen Ende des Nockenwellenverstellers koaxial zum Antriebsrad 1 und Rotor 2 angeordneter kreisrunder Deckel 5 deckt die Federmittel 4 als Federdeckel mit der axialen Innenseite mit geringfügigem Spiel ab (1 und 2). Er verhindert dabei das axiale Auswandern der Federmittel 4, die als Spiralfeder ausgeführt sind. Der Deckel 5 greift radial innen mit einem zentralen Nabenabschnitt 6 in den Rotor 2 axial ein und ist am Außendurchmesser mit einer Lagerung 7 am Innendurchmesser des Rotors 2 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung bzw. tangentialer Richtung drehfest abgestützt. Am Innendurchmesser des Nabenabschnitts 6 kann die Nockenwelle zur Befestigung eingreifen. Hierbei ist der Deckel 5 mit einem nach radial innen vorstehenden Befestigungskragen in axialem Klemmverband mit dem Rotor 2 an der Nockenwelle durch das als Zentralschraube ausgeführte Steuerventil befestigbar.
  • Am Außendurchmesser des Deckels 5 ist ein Geber- bzw. Triggerrad 10 integriert, das zusammen mit einem nicht dargestellten korrespondierend angeordneten Trigger-Sensor zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers dient. Zur Ausbildung des Geber- bzw. Triggerrads 10 am Deckel 5 sind an einem nach axial innen vorstehender Ringkragen 8 vom freien axialen Ende desselben ausgehende Aussparungen 9 sogenannte Trigger vorgesehen, die in großer Zahl gleichmäßig über den Umfang verteilt hintereinander angeordnet sind. Die Aussparungen 9 sind durch Stanzen hergestellt. Alternativ können statt der Aussparungen 9 auch Vertiefungen bzw. Erhebungen als Trigger am Ringkragen 8 durch Umformen hergestellt sein. Auf diese Weise bildet der Ringkragen 8 mit den Aussparungen bzw. mit den alternativ ausgeführten Vertiefungen oder Erhebungen das in den Deckel 5 integrierte Geber- bzw. Triggerrad 10. Der Deckel 5, der Rotor 2 und das Antriebsrad 1 sind koaxial zu einer Mittelachse 11 angeordnet, die zugleich eine Drehachse bildet. Der nicht dargestellter Trigger-Sensor ist vorzugsweise nahe dem Außendurchmesser des Deckels 5, beispielsweise an einer Motorwand der Brennkraftmaschine oder an einer Ketten- bzw. Riemenkastenabdeckung befestigt. Die Erfindung ist auch in einem elektrischen Nockenwellenversteller mit einem Antriebsrad und mit einem Getriebe zur Übertragung eines Verstellmoments von einem elektrischen Stellantrieb auf die Nockenwelle zur Phasenverstellung verwendbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsrad
    2
    Rotor
    3
    Aufnahmeabschnitt
    4
    Federmittel
    5
    Deckel
    6
    Nabenabschnitt
    7
    Lagerung
    8
    Ringkragen
    9
    Aussparungen
    10
    Triggerrad
    11
    Mittelachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015224014 [0002]

Claims (2)

  1. Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (1), das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und mit einem Rotor (2), der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung gegen die Federkraft von Federmitteln (4) relativ zum Antriebsrad (1) verdrehbar in diesem gelagert ist, wobei ein drehfest mit dem Rotor (2) verbundener Deckel (5) die Federmittel (4) axial abdeckt und gegen ein Auswandern sichert und am Außendurchmesser des Federdeckels (5) ein Triggerrad (10) zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers integriert ist.
  2. Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwellenanordnung eine äußere Nockenwelle und eine zumindest teilweise in dieser koaxial verdrehbar angeordnete innere Nockenwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle zumindest ein Nockenwellenversteller mit einem in diesen integrierten Triggerrad zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers verwendet wird.
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