DE3316162C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Änderung der Einstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, wobei die Nockenwelle in Lagern, die vom Drucköl des Motorschmierkreises ge­ schmiert werden, gelagert ist und von der Kurbelwelle über eine an einem Rohrkörper befestigte Zahnriemenscheibe mit­ genommen wird, mit einer im Rohrkörper axial verschiebbaren Muffe zur Verbindung der Riemenscheibe mit der Nockenwelle, wobei die Muffe über eine Kupplung mit Geradverzahnung mit dem Rohrkörper, und über eine Kupplung mit Schrägverzahnung mit der Nockenwelle verbunden ist, mit einem an der Muffe befestigten Ringkolben und einer Rundplatte, die am Rohrkörper befestigt ist und mit dem Ringkolben eine Kammer bildet, die mit wenigstens einem Entlüftungsloch des Schmieröls eines Lagers verbunden ist, und mit Ventilmitteln zum Regeln des Zu- und Abflusses des Öls durch das wenigstens eine Entlüf­ tungsloch.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (DE-OS 29 09 803) sind die Ventilmittel in einem axial vorragenden Flansch der Rundplatte befestigt, und sie weisen einen als Verschluß bezeichneten Stift auf, der in einer radialen Bohrung in der Rundplatte begrenzt verschiebbar ist. Der Verschluß ist so gestaltet, daß er in seiner mittleren Stel­ lung ein Entlüftungsloch für dem entsprechenden Lager zuge­ führtes Öl in offener Stellung hält, während er bei Bewegung radial nach außen dieses Entlüftungsloch zunehmend schließt. Die radiale Auswärtsbewegung des Verschlusses wird durch ein Fliehgewicht erzielt, welches mit dem Verschluß fest verbun­ den ist. Als Folge des Vorhandenseins des Fliehgewichtes er­ gibt sich ab einer bestimmten Drehzahl der Nockenwelle unter der Wirkung der Fliehkraft eine Bewegung des Fliehgewichtes und damit des Verschlusses radial nach außen, so daß dann das Entlüftungsloch geschlossen wird. Hierdurch ergibt sich in der durch den Ringkolben und die Rundplatte gebildeten Ringkammer ein Druckaufbau, durch den der Ringkolben axial verschoben wird. Bei dieser axialen Verschiebung des Ring­ kolbens ergibt sich als Folge der Schrägzahnverbindung des Ringkolbens mit der Nockenwelle eine Verdrehung des Ring­ kolbens und damit der Muffe relativ zur Nockenwelle, wodurch sich die Öffnungs- und Schließzeiten der von der Nockenwelle gesteuerten Ventile ändern.

Bei der bekannten Vorrichtung ist es insbesondere nachteilig, daß der Verschluß unter der Wirkung eines Fliehgewichtes zwischen der Stellung, in der das Entlüftungsloch offen ist, und der Stellung bewegt wird, in der dieses Entlüftungsloch geschlossen ist. Hierbei ergibt sich eine Verschiebung des Fliehgewichtes und damit des Verschlusses immer dann, wenn eine bestimmte Motordrehzahl erreicht bzw. überschritten wird. Eine solche Steuerung ist zwar einfach, aber nicht flexibel, weil praktisch nur ein einziger Parameter des Motorgetriebes wirksam werden kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der Verschluß und das Fliehgewicht in dem vergleichsweise begrenzten Raum innerhalb des Rohrkörpers untergebracht werden müssen. Dies führt zu einer vergleichsweise komplizierten Ausführung.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Verringerung des Ausstoßes giftiger Abgasbestandteile bei Fahrzeug-Verbrennungsmotoren bekannt (DE-AS 20 37 705). Erzielt werden soll dies durch Regelung der Gaswechselventil-Steuerzeiten, bei der in Ab­ hängigkeit von der Motordrehzahl das Einlaßventil so gesteu­ ert wird, daß es am oberen Kolbentotpunkt öffnet und inner­ halb der ersten Hälfte des Kolbenhubes in Richtung zum unteren Totpunkt schließt, und das Auslaßventil so gesteuert wird, daß es in der unteren Hälfte des Kolbenhubes öffnet und am oberen Totpunkt schließt, wenn die Motordrehzahl unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Um diese gewünschte Rege­ lung zu erhalten, ist die Nockenwelle gegen Federkraft axial verschiebbar, wobei durch die axiale Verschiebung der Nocken­ welle mittels entsprechender Nockengestaltung über ein Steuer­ gestänge die erforderliche Veränderung des Steuerdiagramms der Ventile bewirkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu gestalten, daß mit einer einfachen Ausführung eine flexiblere Steuerung der Winkelstellung zwischen der Muffe bzw. dem Ringkolben und der Nockenwelle ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die als Schieber ausgebildeten Ventilmittel in die Stellung vorge­ spannt sind, in der das wenigstens eine Entlüftungsloch offen ist, und daß der Schieber mit einem elektromagnetischen Schaltorgan gekoppelt ist, das von einer elektronischen Steueranlage gesteuert ist, die in der Lage ist, die von Fühlern von vorgewählten Motorparametern gelieferten Signale zu verarbeiten.

Durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß eine sehr flexible Steuerung der relativen Winkelstellung zwischen dem Ringkolben und der Muffe einerseits und der Nockenwelle andererseits erhalten werden kann, wobei zu dieser Steuerung verschiedene er­ wünschte Motorparameter herangezogen werden können, deren Werte in der elektronischen Steueranlage zu einem Ausgangs­ signal verarbeitet werden, durch welches der Schieber ge­ steuert wird, um das Abfließen von Öl aus dem Lager in be­ stimmter Weise zu steuern und dadurch wiederum den auf den Ringkolben wirkenden Druck zu steuern, mittels welchem eine axiale Verschiebung des Ringkolbens und damit eine Änderung der relativen Winkelstellung zwischen dem Ringkolben und der Muffe einerseits und der Nockenwelle andererseits hervorge­ rufen wird. Weiterhin ist eine Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung konstruktiv einfach aufzubauen, da sie an irgendeiner geeigneten Stelle, wo genug Raum vorhanden ist, angeordnet werden kann, an welcher der Schieber in der Lage ist, eine Ölabflußöffnung bzw. Entlüftungsöffnung zu schließen bzw. freizugeben.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise im Axialschnitt dargestellte An­ sicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 ist eine teilweise im Axialschnitt dargestellte An­ sicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 10 der zum Teil gezeigte Zylinderkopf ei­ nes Verbrennungsmotors und mit 11 die Zylinderkopfhaube be­ zeichnet. Im Zylinderkopf 10 ist die Lagerschale 12 ausge­ bildet, in der der Zapfen 13 der Nockenwelle 14 gelagert ist, die ebenfalls nur zum Teil dargestellt ist. Die andere Lagerschale 15, in der der Zapfen 13 gelagert ist, ist im Deckel 16 ausgebildet.

Durch die Gewindepassung 19 ist an der Welle 14 ein mit 20 bezeichneter Hohlbolzen befestigt, der an dem einen Ende den Flansch 21 aufweist, auf dem der Rohrkörper 22 aufgezo­ gen ist. Am Rohrkörper 22 ist in bekannter Weise die Zahn­ riemenscheibe 23 befestigt, die über eine nicht dargestell­ te Kette von der Kurbelwellendrehung mitgenommen wird.

Der Rohrkörper 22 ist mit einer mit 24 bezeichneten Kupp­ lung mit Innengeradverzahnung versehen, in die eine entspre­ chende Verzahnung 25 einer mit 26 bezeichneten Muffe ein­ greift, die an einem mit 27 bezeichneten Ringkolben befe­ stigt und auch mit einer Schrägverzahnung 28 versehen ist, die in eine entsprechende Kupplung 29 mit Außenverzahnung eingreift, die der Hohlbolzen 20 aufweist.

Mit 30 ist eine Rundplatte bezeichnet, die mit einem ausge­ sparten Kranz 31 zum Eingriff sowie mit einem Zapfen 32 ver­ sehen ist, der über die Gewindepassung 33 am Hohlbolzen 20 befestigt ist.

Mit 34 ist eine vorbelastete Feder bezeichnet, die zwischen dem Flansch 21 und dem Ring 18 im Inneren der Muffe 26 ange­ ordnet ist.

Im Zylinderkopf 10 ist die Leitung 35 zur Zuführung des Schmieröls zu den Lagerschalen 12 und 15 über die Ringnut 36 ausgebildet. Im Deckel 16 ist eine Gewindebohrung 37 aus­ gebildet, in der die Stiftschraube 38 eingeschraubt ist, die ein Durchgangsloch 39 zur Ölförderung zum Auslaß auf­ weist. Im Loch 39 ist die geeichte Düse 40 eingesetzt, die das Schmieröl der Lagerschalen 12 und 15 unter Druck halten soll.

Im Deckel 16 sind auch die Bohrungen 41 und 42 ausgebildet, die das Loch 39 mit einer halbringförmigen Nut 43 des Zapfens 13 in Verbindung bringen. Die Nut 43 steht ihrer­ seits über die in der Welle 14 ausgebildete Radialbohrung 44 mit der Längsbohrung 45 in Verbindung: so kann das im Loch 39 anwesende Öl über den Hohlraum 46, über die Bohrun­ gen 47 und 48 und durch die Flankenspiele der verzahnten Kupplungen 28 und 29 in die Ringkammer 17 und an die Flanke des Ringkolbens 27 gelangen.

In der Figur ist die Führung 49 ersichtlich, die das Druck­ öl im linken Bereich der Lagerschalen verteilt, wo sonst der Druck fehlen würde, und zwar wegen der Anwesenheit der halbringförmigen Nut 43, die mit dem Auslaßloch 39 verbun­ den ist und daher Öl unter Luftdruck enthält, es sei denn, daß der Auslaß abgesperrt ist.

Auf der Stiftschraube 38 ist das Anschlußstück 50 aufge­ schraubt, das in der Zylinderkopfhaube 11 gelagert ist. Das Anschlußstück 50 ist mit Ölentlüftungslöchern 51 und 52 versehen, die durch die Bohrungen 53 und 54 mit der Außen­ seite in Verbindung stehen.

In der Bohrung 53 ist der Schieber 57 beweglich angeordnet, der die Entlüftungsbohrung 54 absperren kann. Der Schieber 57 läßt die Entlüftungsbohrung 54 offen, wenn er von der Feder 58 zurückgehalten wird.

Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß die Bohrung 41 zum Öleintritt in den Förderkreis der Kammer 17 und zum Ringkol­ ben 27 nach der geeichten Düse 40 angeordnet ist, weil es zweckmäßig ist, daß der Druck in diesem Kreis den Luft­ druckwert hat, solange das Entlüftungsloch 54 offen ist, und erst bis zum Druckwert der Leitung 35 erhöht wird, wenn das Loch 54 geschlossen wird.

Mit dem Schieber 57 kann sich der mit 59 bezeichnete, beweg­ liche Anker eines elektromagnetischen Schaltorgans 60 ein­ lassen, der vom Bügel 61 getragen wird, der mit dem Gummi­ ring 62, den Schrauben 63 und dem kleinen, zylinderförmigen Körper 64 an der Platte 55 befestigt ist.

Über den Leiter 65 ist die Spule des Elektromagneten 60 mit einer elektronischen Steueranlage verbunden, die durch den Block 66 dargestellt ist, zum Beispiel aus einer Komparato­ reneinheit besteht und in der Lage ist, die Signale zu ver­ arbeiten, die von Fühlern von vorgewählten Motorparametern, wie Winkelstellung der Kraftstoffzufuhrdrossel, Unterdruck an der Motorsaugseite, Motordrehzahl, angesaugte Luftmenge, zugesandt werden.

Im vorliegenden Fall ist der von der Anlage 66 zur Bildung des Steuersignals des Elektromagneten benutzte Parameter die vom Pfeil 67 dargestellte Drosselwinkelstellung.

Solange die Angabe der vom Pfeil 67 dargestellten Drossel­ winkelstellung unterhalb eines vorbestimmten Schwellwert liegt, schickt die Anlage 66 dem Elektromagneten 60 kein Steuersignal. In diesem Fall ist der Elektromagnet unwirk­ sam und der Anker 59 bleibt in der in Fig. 1 dargestellten, zurückgezogenen Stellung, der Schieber 57 wird von der Fe­ der 58 zurückgehalten und das Loch 54 bleibt offen und setzt somit den Ölförderkreis (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48) zur Kammer 17 und zum Ringkolben 27 mit der Außenluft in Verbindung.

In diesem Zustand wird die Muffe 26 von der Feder 34 in die in Fig. 1 dargestellte Endstellung gedrückt und, da sie von der Zahnriemenscheibe 23 über die Kupplung mit Geradverzah­ nung 24 und 25 in der Drehung mitgenommen wird, nimmt sie ihrerseits - über die Kupplung mit Schrägverzahnung 28 und 29 - die Nockenwelle 14 in der Drehung mit und führt dadurch eine bestimmte anfängliche Winkeleinstellung zwischen Nocken­ welle und Zahnriemenscheibe 23 aus.

Die Anlage 66 schickt ein Signal zum Steuern der Erregung des Elektromagneten 60, wenn die Angabe der Drosselwinkelstel­ lung (Pfeil 67) höher als ein vorbestimmter Schwellert ist. Mit der Erregung des Elektromagneten wird der Anker 59 nach außen gedrückt und wirkt auf den Schieber 57, um das Ent­ lüftungsloch 54 zu schließen.

Im Ölförderkreis (41-48) zum Ringkolben 27 wird der Druck höher, und zwar so hoch wie in der Leitung 35, sobald das Entlüftungsloch 54 ganz geschlossen ist. Dann übt das Druck­ öl auf den Ringkolben 27 eine Kraft aus, der es gelingt, die Vorbelastung der Feder 34 zu überwinden, und verschiebt die Muffe 26 nach rechts (Fig. 1).

Die durch die Kupplung mit Geradverzahnung 24 und 25 ermög­ lichte Axialverschiebung der Muffe 26 verursacht wegen der Anwesenheit der Kupplung mit Schrägverzahnung 28 und 29 ei­ ne entsprechende Drehung des Hohlbolzens 20. So wird die Winkelstellung der Nockenwelle 14 gegenüber der Zahnriemen­ scheibe 23 und daher auch die Einstellung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle abgeändert.

Steuert die Nockenwelle 14 zum Beispiel die Auslaßventile eines Motor mit obenliegenden Nockenwellen, so findet eine Veränderung der Überschneidung statt, zum Beispiel eine Er­ höhung, zwischen Ein- und Auslaßventilen, wenn die Öffnung der Drossel größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Selbstverständlich kann das Steuersignal des Elektromagne­ ten 60 von der Anlage 66 auch in Abhängigkeit von der Kombi­ nation mehrerer, zweckmäßig gewählter Motorparameter gelie­ fert werden.

Wenn es außerdem erforderlich ist, können die Anker 59 des Elektromagneten und der Schieber 57 durch eine kinematische Kette, zum Beispiel durch einen Kipphebel verbunden sein, um eine Verstärkung der ausgeübten Kräfte zu erzielen.

In Fig. 2 ist eine Variante der Vorrichtung von Fig. 1 dar­ gestellt und die gleichen Teile sind mit den gleichen Num­ mern bezeichnet.

In diesem Fall ist die Stiftschraube 38 voll und das An­ schlußstück 50 hat keine Entlüftungsbohrungen, während die Platte 30 scheibenförmig und der damit verbundene Zapfen 32 hohl ist. In seinem Inneren ist in der Bohrung 68 ein mit 69 bezeichneter Schieber mit einem blinden Längsloch 70 und radialen Entlüftungsbohrungen 71, 72 angeordnet. Auf den Schieber 69 wirkt eine mit 73 bezeichnete, vorbelastete Fe­ der, die sich an einem Stopfen 77 stützt und ihn gegen den Teller 74 drückt, der an einem mit 75 bezeichneten Stab be­ festigt ist, der in der Wand der Haube 11 dicht verschieb­ bar ist.

Mit dem Stab 75 kann sich der Anker 59 des elektromagneti­ schen Schaltorgans 60 einlassen, das ebenfalls in der Hau­ be 11 über einen Bügel 76 gelagert ist.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 arbeitet wie die in Fig. 1 dar­ gestellte Vorrichtung: solange der Schieber 69 von der Fe­ der 73 außerhalb der Bohrung 68 gehalten wird, wird das von der Leitung 35 zugeführte Öl über die Bohrungen 70 und 72 abgelassen; in diesem Zustand nimmt die Nockenwelle eine bestimmte anfängliche Einstellung gegenüber der Zahnriemen­ scheibe 23 ein.

Wenn der Anker 59 des Elektromagneten 60 nach außen ge­ drückt wird, wird der Schieber 69 nach innen gedrückt, um die Entlüftungsbohrung 72 abzusperren. Dann wirkt das Druck­ öl auf den Ringkolben 27, um die Winkeleinstellung der Nockenwelle gegenüber der Zahnriemenscheibe 23 abzuändern.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur automatischen Änderung der Einstellung einer Nockenwelle (14) gegenüber der Kurbelwelle eines Ver­ brennungsmotors, wobei die Nockenwelle in Lagern, die vom Drucköl des Motorschmierkreises geschmiert werden, gelagert ist und von der Kurbelwelle über eine an einem Rohrkörper (22) befestigte Zahnriemenscheibe (23) mitgenommen wird, mit einer im Rohrkörper axial verschiebbaren Muffe (26) zur Verbindung der Riemenscheibe mit der Nockenwelle, wobei die Muffe über eine Kupplung (24, 25) mit Geradverzahnung mit dem Rohrkörper, und über eine Kupplung (28, 29) mit Schrägverzah­ nung mit der Nockenwelle verbunden ist, mit einem an der Muffe befestigten Ringkolben (27) und einer Rundplatte (30), die am Rohrkörper befestigt ist und mit dem Ringkolben eine Kammer bildet, die mit wenigstens einem Entlüftungsloch (54, 56 bzw. 72) des Schmieröls eines Lagers verbunden ist, und mit Ventilmitteln (57 bzw. 69) zum Regeln des Zu- und Ab­ flusses des Öls durch das wenigstens eine Entlüftungsloch, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schie­ ber ausgebildeten Ventilmittel (57 bzw. 69) in die Stellung vorgespannt sind (Feder 58), in der das wenigstens eine Entlüftungsloch (54, 56 bzw. 72) offen ist, und daß die Schie­ ber mit einem elektromagnetischen Schaltorgan (59, 60) ge­ koppelt ist, das von einer elektronischen Steueranlage (66) gesteuert ist, die in der Lage ist, die von Fühlern von vorgewählten Motorparametern gelieferten Signale zu verar­ beiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (69) als Hohlschieber ausgebildet und in der Rundplatte (30) in Verbindung mit der Kammer, die durch die Rundplatte (30) und den Ringkolben (27) gebildet ist, angeordnet ist und das wenigstens eine Entlüftungsloch (72) aufweist (Fig. 2).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Entlüftungslöcher in einem Lager der Nockenwelle nach einer geeichten Düse (40) ausgebildet sind, die in der Schmierleitung des Lagers angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Entlüftungslöcher in der Rundplatte (30) nach einer geeichten Düse (40) ausge­ bildet sind, die in der Schmierleitung des Lagers ange­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Schalt­ organ (59, 60) mit einem beweglichen Anker (59) versehen ist, der sich bei Erregung des Elektromagneten nach außen verschiebt.