DE19921667A1

DE19921667A1 - Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19921667A1
Application number: DE1999121667
Authority: DE
Inventors: Eduard Golovatai-Schmidt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2000-11-16
Also published as: DE10081257D2; WO2000068547A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere einen Drehflügelversteller (1), mit einem Stator (3) und mit einem koaxial zu diesem angeordneten, um eine Achse (5) schwenkbaren Flügelrotor (4), mit Drehflügeln (10), die in von radialen Wänden (7) des Stators (3) gebildeten Arbeitskammern (8) durch Öldruck geschwenkt werden. DOLLAR A Der Nachteil einer zu geringen Verstellgeschwindigkeit durch eine Rückwärtsbewegung des Flügelrotors (4) unter dem entgegengerichteten Spitzendrehmoment der Nockenwelle wird dadurch verhindert, daß am Umfang mindestens eines der Drehflügel (10) ein in zwei Richtungen wirkender Rollenfreilauf (23) vorgesehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Noc kenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere ein Drehflügelversteller, mit einem Stator und mit einem koaxial zu diesem angeordneten um eine Achse schwenkbaren Flügelrotor mit Dreh flügeln, die in von radialen Wänden des Stators gebildeten Arbeitskammern durch Öldruck geschwenkt werden.

Hintergrund der Erfindung

Derartige hydraulische Nockenwellenversteller werden durch den Schmieröl druck des Motors verstellt. Durch die Vielzahl der Drehflügel wird ein Verstell moment erreicht, das die Nockenwellenreibung überwindet. Das Antriebsmo ment der Nockenwelle ist großen Schwankungen unterworfen, bedingt durch die auf die unterschiedlichen Nockenflanken wirkenden Ventilkräfte. Die Spit zen des Antriebsmoments übersteigen das Verstellmoment bei weitem. Da durch führt die Nockenwellen beim Verstellvorgang asymmetrische Dreh schwingungen aus, bei denen längere periodische Vorwärtsbewegungen von kürzeren periodischen Rückwärtsbewegungen gefolgt sind. Auf diese Weise wird die mittlere Verstellgeschwindigkeit deutlich herabgesetzt. Außerdem kommt es beim Motorstart eines Öldrucks zu unkontrollierten Schwingungen der Nockenwelle, die zu starke Geräuschentwicklung und zu Startproblemen führen.

In der gattungsbildenden DE 196 23 818 A1 ist eine Vorrichtung mit den Merk malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Sinkt bei dieser Vorrichtung der Öldruck unter einen Mindestwert (z. B. beim Motorstart oder bei niedriger Motordrehzahl), so wird ein Verriegelungselement, das in einem Drehflügel des Rotors axial verschiebbar gelagert ist, durch Federkraft in eine Öffnung eines Seitenteils geschoben. Auf diese Weise sind Flügelrotor und Startor starr ge koppelt. Dadurch werden Klappergeräusche vermieden und die für den Motor start optimale Stellung der Einlaßnockenwelle sichergestellt. Mit steigender Motordrehzahl und damit steigendem Öldruck wird die Verriegelung durch eben diesen Öldruck aufgehoben, so daß die Drehwinkelverstellung wieder wirksam wird. Der Nachteil der asymmetrischen Drehschwingungen bei der Drehwinkel verstellvorrichtung gemäß DE 196 23 818 A1 mit der daraus folgenden Absen kung der Verstellgeschwindigkeit bleibt jedoch erhalten.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dreh winkelverstellung einer Nockenwelle zu schaffen, die eine erhöhte Verstellges schwindigkeit aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, daß am Umfang mindestens eines der Drehflü gel ein in zwei Richtungen wirkender Rollenfreilauf vorgesehen ist. Der Rollen freilauf verhindert eine Rückwärtsbewegung des Flügelrotors entgegen das entgegenwirkende Spitzendrehmoment der Nockenwelle. Er bewirkt einen Still stand des Flügelrotors solange das entgegengerichtete Spitzendrehmoment größer als das Verstellmoment ist. Dies gilt aufgrund der doppelten Ausführung des Rollenfreilaufs für beide Verstellrichtungen. Dadurch wird die Verstellzeit der Nockenwelle deutlich verringert.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung besteht darin, daß der Rollenfreilauf zwei durch Druckfedern beaufschlagte, parallel zu der Achse angeordnete Rollen aufweist, die sich am Umfang der Drehflügel auf zwei gegenläufigen Rampen und am Startor auf einen zylindrischen Innenumfang von dessen Außenring abstützen. Durch die Druckfedern liegen die Rollen an den Rampen an, so daß der Rollenfreilauf bei der kleinsten Rückwärtsbewegung des Flügelrotors die sen festsetzt und dadurch eine entschiedene Verlangsamung der Verstellbe wegung verhindert.

Es ist von Vorteil, das die Rollen gegenüber Seitenwänden des Drehflügelver stellers Dichtspiel aufweisen. Auf diese Weise wirken die Rollen als Dichtele mente für die Arbeitskammern.

Vorteilhaft ist auch, daß die Drehflügel eine radiale, vorzugsweise in deren Symmetriebenen angeordnete Drainagebohrung für den Raum zwischen den Rollen aufweisen. Durch die Drainagebohrung kommt es zu einer Druckentla stung des Raumes zwischen den Rollen, die diesen die erforderliche Bewe gungsfreiheit gewährt. Damit der Ölverlust durch die Drainagebohrung nicht zu hoch wird, ist diese als Drossel ausgebildet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung der Zeichnungen sowie aus den Zeichnungen selbst, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher er läutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindundungsgemäßen Drehflü gelversteller bei abgenommener Seitenwand, mit Rollen freiläufen an allen Drehflügelenden;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Drehflügelversteller von Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Drehflügelversteller 1 mit abgenomme ner Seitenwand 2 dargestellt. Dieser weist einen Startor 3 und einen Flügelro tor 4 auf, die koaxial mit gemeinsamer Achse 5 angeordnet sind.

Der Startor 3 besitzt einen Außenring 6 mit vier radial in Richtung Achse 5 ste henden, konischen Wänden 7. Zwischen diesen befinden sich Arbeitskammern 8, die zur Achse 5 hin von einer Nabe 9 des Flügelrotors 4 durch Spaltdichtun gen abgedichtet sind.

Mit der Nabe 9 des Flügelrotors 4 sind vier Drehflügel 10 fest verbunden, die umgekehrt konisch wie die Wände 7 ausgebildet sind. Am Umfang der Drehflü gel 10 befindet sich ein Rollenfreilauf mit einer ersten Rampe 11 und einer ersten Rolle 12 sowie eine zweite Rampe 13 mit einer zweiten Rolle 14. Die Rollen 12, 14 werden durch Druckfedern 15 gegen die Rampen 11, 13 sowie gegen die Innenfläche des Außenrings 5 gedrückt. Der Raum 16 zwischen den Rollen 12, 14 wird über eine radiale Drainagebohrung 17 entlastet, die durch ihren kleinen Querschnitt als Drossel wirkt.

Die Drehflügel 10 teilen die Arbeitskammern 8 in eine erste Hydraulikkammer 19 und eine zweite Hydraulikkammer 20, die durch Ölkanäle 18 bzw. 18' mit Drucköl beaufschlagbar sind.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß der Startor 3 und der Flügelrotor 4 durch die Wand 7 und ein als andere Wand wirkendes Antriebsrad 21 seitlich abge schlossen sind. Wand 2, Antriebsrad 21 und Startor 3 sind durch Schrauben 22 fest verspannt, während der Flügelrotor 4 seitlich Dichtspiel aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:
Zur Verstellung des Flügelrotors 4 im Uhrzeigersinn gelangt Drucköl durch die Ölkanäle 18 in die ersten Hydraulikkammern 19 und beaufschlagt die Drehflü gel 10 und ihre ersten Rollen 12. Diese bewegen sich auf den ersten Rampen 11 und lösen dadurch die Rollenfreiläufe 23. Dadurch können sich die Drehflü gel im Uhrzeigersinn bewegen. Dabei lösen sich auch die zweiten Rollen 14. Wenn das Nockenwellenmoment im Uhrzeigersinn wirkt, treibt es den Flügel rotor 4 im gewünschten Sinn an. Bei entgegengesetzm wirkenden Nockenwel lenmoment kommt sofort die zweite Rolle 14 auf der zweiten Rampe 13 zum Eingriff und verhindert so eine Drehbewegung des Flügelrotors 4 entgegen dem Uhrzeigersinn. Dadurch wird dessen Bewegung solange unterbrochen, bis das Antriebsmoment auf der Seite der ersten Hydraulikkammer 19 wieder die Oberhand erhält und die Verstellung im Uhrzeigersinn fortsetzt. Bei einer ge wünschten Verstellung des Flügelrotors entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen die Vorgänge analog. Auf diese Weise verläuft die Verstellung des Flügelrotors 4 im Uhrzeiger- und gegen Uhrzeigersinn zwar mit kurzen Unterbrechungen, aber ohne Rückwärtsbewegung und somit zügig.

Bezugszeichen

1

Drehflügelversteller

2

Seitenwand

3

Startor

4

Flügelrotor

5

Achse

6

Außenring

7

Wand

8

Arbeitskammer

9

Nabe

10

Drehflügel

11

erste Rampe

12

erste Rolle

13

zweite Rampe

14

zweite Rolle

15

Druckfeder

16

Raum

17

Drainagebohrung

18

Ölkanal

18

' anderer Ölkanal

19

erste Hydraulikkammer

20

zweite Hydraulikkammer

21

Antriebsrad, als Seitenwand ausgebildet

22

Schraube

23

Rollenfreilauf

Claims

1. Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere ein Dreh flügelversteller (1), mit einem Startor (3) und mit einem koaxial zu diesem angeordneten, um eine Achse (5) schwenkbaren Flügelrotor (4), mit Dreh flügeln (10), die im von radialen Wänden (7) des Startors (3) gebildeten Ar beitskammer (8) durch Öldruck geschwenkt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß am Umfang mindestens eines der Drehflügel (10) ein in zwei Richtungen wirkender Rollenfreilauf (23) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollen freilauf (23) zwei durch Druckfedern (15) beaufschlagte, parallel zu der Achse (5) angeordnete Rollen (12, 14) aufweist, die sich am Außenumfang der Drehflügel (10) auf zwei gegenläufigen Rampen (11, 13) und am Startor (3) auf einem zylindrischen Innenumfang von dessen Außenring (6) abstüt zen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (12, 14) gegenüber Seitenwänden (2, 23) des Drehflügelverstellers (1) Dichtspiel aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehflü gel (10) eine radiale, vorzugsweise in deren Symmetrieebenen angeordnete Drainagebohrung (17) für einen Raum (16) zwischen den Rollen (12, 14) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainage bohrung (17) als Drossel ausgebildet ist.