EP1088154B1 - Vorrichtung zur relativen winkelverstellung einer nockenwelle - Google Patents

Vorrichtung zur relativen winkelverstellung einer nockenwelle Download PDF

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EP1088154B1
EP1088154B1 EP00909182A EP00909182A EP1088154B1 EP 1088154 B1 EP1088154 B1 EP 1088154B1 EP 00909182 A EP00909182 A EP 00909182A EP 00909182 A EP00909182 A EP 00909182A EP 1088154 B1 EP1088154 B1 EP 1088154B1
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pocket
recess
vane
camshaft
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F01L2001/34483—Phaser return springs
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2102—Adjustable

Definitions

  • the invention relates to a device for relative Angular adjustment of a camshaft according to the preamble Of claim 1 further defined type.
  • a generic device is known from DE 197 26 300 A1 known. It is between the impeller and the housing wheel arranged a spring element, which the impeller holds in a basic position. Thereby The impeller may also be without applied oil pressure do not move and it is ensured that when Starting the engine no longer sounds occur and the desired valve timing also are set for the exhaust valve.
  • the housing wheel can be inexpensive be made by sintering, which is a big one Expenditure on cutting machining unnecessary Furthermore, the spring elements can easily in the cavity between. the impeller and the housing wheel to be assembled.
  • Fig. 1 shows a device 1 for relative angular adjustment a camshaft, not shown opposite the driving crankshaft, which also not shown.
  • the camshaft for the operation of also not illustrated exhaust valves in a known manner working internal combustion engine provided, the device 1, however, is as described below Shape also for use with an intake camshaft usable.
  • the device 1 has a drive element 2, which in this case as a so-called housing 2 is trained.
  • a drive element 2 For connection to the crankshaft is the housing 2 at its periphery with a one-piece formed with the housing 2, double executed teeth 3 for a not shown Chain provided.
  • an impeller 4 Inside the hollow case wheel 2 there is an impeller 4, which is the output element forms and with the camshaft in not shown, however, in a manner known per se is.
  • the housing 2 has four inwardly projecting projections 5, in other embodiments also another number of projections 5 would be conceivable.
  • the Impeller 4 is with four outwardly projecting wings. 6 provided, which in each case in between the individual Projections 5 formed recesses or cavities 7 of the housing wheel 2 are located. Fill in here the wings 6, the recesses 7 but not from.
  • the Impeller 4 can thus a slight rotation within of the housing wheel 2, which is the difference between the length of the recesses 7 and the Length of the wings 6, each viewed in the circumferential direction, equivalent.
  • the spring elements 8 push the wings 6 to the edge of the Projections 5 and thus hold the impeller 4 in his Basic position in which the camshaft realized "normal" valve timing. Through moments, which occur as a result of friction is the camshaft and thus the impeller 4 always strives, to move away from the projections 5, what an adjustment of the valve timing in the direction of late opening of the exhaust valves would result.
  • it is indispensable that the impeller 4 in his basic position is.
  • a secure guidance of the spring elements 8 is characterized ensures that in the projections 5 pocket-like Recesses are 9, in each of which Spring elements 8 are introduced. To. Recording the spring elements 8 also have the wings 6 pocket-like Recesses 10 on.
  • the spring elements 8, which in this case are designed as compression springs are located thus in the cavities 7 between the projections 5 and the wings 6.
  • the recesses 10 point in In this case, a smaller depth than the recesses 9th
  • the bag-like Recesses 9 of the projections 5 in the axial Direction open to make the production easier Recesses 9 and easier assembly of the spring elements 8 to allow. That's the way it is namely an inexpensive sintering of the housing wheel. 2 possible.
  • the pocket-like recesses 10 can be open in the axial direction, resulting in the possibility results, the impeller 4 also to produce by sintering. Of course it is also the production of the recesses 10 in the impeller 4 possible by drilling. In this case it would then act around closed recesses 10.
  • Fig. 2 further shows that on the housing wheel 2 and on the impeller 4, a locking device 11 is provided, through which the impeller 4 can be locked in its normal position.
  • the locking device 11 of known per se Type is, will not be closer to the same in the following received.
  • a so-called central screw 12th arranged within the impeller 4 is also in itself known manner, a so-called central screw 12th arranged. Within the central screw 12 is located There is a control piston 13 of likewise known type. The central screw 12 and the control piston 13 Together form a 4/2-proportional valve as a control device.
  • various annular channels 14, which are in the impeller 4 released and through insertion holes 15 in the impeller 4 or: in the central screw 12th entering oil causes the adjustment of the impeller 4 with respect to the housing 2 in per se known Wise.
  • the existing Oil of the internal combustion engine can be used, i. the device 1 can in the oil circuit of the internal combustion engine to be involved.
  • the adjustment of the impeller 4 takes place so long until a sensor, not shown, the correct set valve timing is detected. thereupon be the corresponding ring channels 14 and so that the holes 16 and 17 closed. In the Cavities 7 enclosed medium holds the impeller 4 in the set position. It is about this involves a continuous adjustment with, like indicated above, integrated 4/2 proportional valve.
  • the device 1 points in the axial direction at both Side cover 18 and 19, which by screws 20 connected to each other.
  • the lid 18 and 19 limit in this case, the space in which an oil pressure can be applied.

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Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle, insbesondere einer zur Betätigung von Auslassventilen vorgesehenen Nockenwelle, gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle weist folgende Merkmale auf: ein von der Kurbelwelle angetriebenes Antriebselement (2), eine gegenüber dem Antriebselement verstellbares Abtriebselement (4), welches zum Antrieb der Nockenwelle vorgesehen ist, und einer Steuereinrichtung zur Verstellung des Antriebselements gegenüber dem Abtriebselement. Das Abtriebselement (4) ist wenigstens annähernd konzentrisch zu dem Antriebselement angeordnet. Zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ist wenigstens ein Federelement (8) zum Halten des Abtriebselements in einer Grundstellung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 197 26 300 A1 bekannt. Dabei, ist zwischen dem Flügelrad und dem Gehäuserad ein Federelement angeordnet, welches das Flügelrad in einer Grundstellung hält. Dadurch kann sich das Flügelrad auch ohne anliegenden Öldruck nicht bewegen und es ist sichergestellt, daß beim Starten der Brennkraftmaschine keine Geräusche mehr auftreten und die erwünschten Ventilsteuerzeiten auch für das Auslaßventil eingestellt sind.
Das Gehäuserad und das Flügelrad weisen hierbei jeweils Ausnehmungen auf, in denen das Federelement angeordnet ist, um eine gewisse Führung für dasselbe zu' gewährleisten. Zum einen ist jedoch aufgrund der geringen Tiefe der Ausnehmung nur eine unzureichende Führung für das Federelement gegeben und zum anderen ist es fertigungstechnisch äußerst aufwendig, die Ausnehmung in dem Gehäuserad herzustellen. Bei einer für die Führung des Federelements günstigen Vergrößerung der Tiefe der Ausnehmung würden sich diese Schwierigkeiten bezüglich der Fertigung noch erhöhen.
Zum allgemeinen Stand der Technik bezüglich Vorrichtungen zur relativen Winkelverstellung von Nockenwellen wird des weiteren auf die EP 0 821 138 A1, die EP 0 801 212 A1, die DE 39 07 077 C2, die DE 41 08 111 A1, die DE 44 02 586 A1, die DE 196 30 403 A1 und die DE 196 54 926 A1 verwiesen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle zu schaffen, welche die Vorteile bezüglich des Einnehmens der Grundstellung beibehält, dabei jedoch einfach und mit geringem maschinellen Aufwand herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Dadurch, daß erfindungsgemäß die taschenartige Ausnehmung des wenigstens einen Vorsprungs in axialer Richtung geöffnet ist, kann das Gehäuserad kostengünstig durch Sintern hergestellt werden, was einen großen Aufwand an spanender Nachbearbeitung unnötig macht Des weiteren können auch die Federelemente leicht in den Hohlraum zwischen. dem Flügelrad und dem Gehäuserad montiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1
eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt nach der Linie I-I aus Fig. 2; und
Fig. 2
die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur relativen Winkelverstellung einer nicht dargestellten Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle, welche ebenfalls nicht dargestellt ist. Im vorliegenden Fall ist die Nockenwelle zur Betätigung von ebenfalls nicht dargestellten Auslaßventilen einer in bekannter Weise arbeitenden Brennkraftmaschine vorgesehen, die Vorrichtung 1 ist jedoch in der nachfolgend beschriebenen Form auch für den Einsatz bei einer Einlaßnockenwelle verwendbar.
Die Vorrichtung 1 weist ein Antriebselement 2 auf, welches in diesem Fall als sogenanntes Gehäuserad 2 ausgebildet ist. Zur Verbindung mit der Kurbelwelle ist das Gehäuserad 2 an seinem Umfang mit einer einteilig mit dem Gehäuserad 2 ausgebildeten, doppelt ausgeführten Verzahnung 3 für eine nicht dargestellte Kette versehen. Im Inneren des hohlen Gehäuserades 2 befindet sich ein Flügelrad 4, welches das Abtriebselement bildet und mit der Nockenwelle in nicht dargestellter, jedoch an sich bekannter Art und Weise verbunden ist.
Das Gehäuserad 2 weist vier nach innen ragende Vorsprünge 5 auf, wobei in anderen Ausführungsformen auch eine andere Anzahl von Vorsprüngen 5 denkbar wäre. Das Flügelrad 4 ist mit vier nach außen ragenden Flügeln 6 versehen, welche sich jeweils in zwischen den einzelnen Vorsprüngen 5 gebildeten Aussparungen bzw. Hohlräumen 7 des Gehäuserades 2 befinden. Hierbei füllen die Flügel 6 die Aussparungen 7 jedoch nicht aus. Das Flügelrad 4 kann somit eine geringfügige Drehung innerhalb des Gehäuserades 2 ausführen, welche der Differenz zwischen der Länge der Aussparungen 7 und der Länge der Flügel 6, jeweils in Umfangsrichtung betrachtet, entspricht.
Um ein Anliegen der Flügel 6 an den Vorsprüngen 5 zu erreichen, ist zwischen den Vorsprüngen 5 und den Flügeln 6 jeweils ein Federelement 8 angeordnet. Die Federelemente 8 drücken die Flügel 6 an den Rand der Vorsprünge 5 und halten somit das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung, in welcher die Nockenwelle "normale" Ventilsteuerzeiten realisiert. Durch Momente, welche infolge von Reibung auftreten, ist die Nokkenwelle und somit das Flügelrad 4 nämlich stets bestrebt, sich von den Vorsprüngen 5 weg zu bewegen, was eine Verstellung der Ventilsteuerzeit in Richtung eines späten Öffnens der Auslaßventile zur Folge hätte. Insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine ist es jedoch unerläßlich, daß sich das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung befindet.
Eine sichere Führung der Federelemente 8 wird dadurch gewährleistet, daß sich in den Vorsprüngen 5 taschenartige Ausnehmungen 9 befinden, in welche jeweils die Federelemente 8 eingeführt sind. Zur. Aufnahme der Federelemente 8 weisen auch die Flügel 6 taschenartige Ausnehmungen 10 auf. Die Federelemente 8, welche in diesem Fall als Druckfedern ausgebildet sind, befinden sich somit in den Hohlräumen 7 zwischen den Vorsprüngen 5 und den Flügeln 6. Die Ausnehmungen 10 weisen in diesem Fall eine geringere Tiefe auf als die Ausnehmungen 9.
Um unterschiedliche Rückstellkräfte bzw. Rückstellmomente für das Flügelrad 4 realisieren zu können, kann in nicht dargestellter Art und Weise auch eine geringere oder größere Anzahl an Federelementen 8 vorgesehen sein. Hierzu ist es einerseits möglich, in einzelne der bestehenden Hohlräume 7 keine Federelemente 8 einzusetzen oder eine andere Anzahl von Vorsprüngen 5 des Gehäuserades 2 und der zugehörigen Flügel 6 des Flügelrades 4 vorzusehen. Dies stellt eine sehr einfache und kostengünstige Anpassung an verschiedene Rückstellmomente verschiedener Brennkraftmaschinen dar, an welchen die Vorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Alternativ ist es auch möglich, Federelemente 8 mit einer anderen Federkennlinie einzusetzen.
Wie in Fig. 2 besser erkennbar ist, sind die taschenartigen Ausnehmungen 9 der Vorsprünge 5 in axialer Richtung geöffnet, um eine einfachere Fertigung der Ausnehmungen 9 und eine einfachere Montage der Federelemente 8 zu ermöglichen. Auf diese Art und Weise ist nämlich ein kostengünstiges Sintern des Gehäuserades 2 möglich. Auch die taschenartigen Ausnehmungen 10 können in axialer Richtung geöffnet sein, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, das Flügelrad 4 ebenfalls durch Sintern herzustellen. Selbstverständlich ist auch die Herstellung der Ausnehmungen 10 in dem Flügelrad 4 durch Bohren möglich. In diesem Fall würde es sich dann um geschlossene Ausnehmungen 10 handeln.
Aus Fig. 2 geht des weiteren hervor, daß an dem Gehäuserad 2 und an dem Flügelrad 4 eine Verriegelungseinrichtung 11 vorgesehen ist, durch welche das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung verriegelt werden kann. Da die Verriegelungseinrichtung 11 von an sich bekannter Bauart ist, wird im folgenden nicht näher auf dieselbe eingegangen.
Innerhalb des Flügelrades 4 ist in ebenfalls an sich bekannter Weise eine sogenannte Zentralschraube 12 angeordnet. Innerhalb der Zentralschraube 12 befindet sich ein Steuerkolben 13 von ebenfalls bekannter Bauart. Die Zentralschraube 12 und der Steuerkolben 13 bilden gemeinsam ein 4/2-Proportionalventil als Steuereinrichtung. Durch Verstellung des Steuerkolbens 13 in der Zentralschraube 12 in axialer Richtung werden verschiedene Ringkanäle 14, welche sich in dem Flügelrad 4 befinden, freigegeben und durch Einführöffnungen 15 in das Flügelrad 4 bzw: in die Zentralschraube 12 eintretendes Öl bewirkt die Verstellung des Flügelrades 4 gegenüber dem Gehäuserad 2 in an sich bekannter Weise. Zum Betrieb der Vorrichtung 1 kann das vorhandene Öl der Brennkraftmaschine verwendet werden, d.h. die Vorrichtung 1 kann in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine eingebunden sein.
Die genaue Art und Weise der Verstellung des Flügelrades 4 ist wiederum in Fig. 1 besser erkennbar. So sind in dem Flügelrad 4 Bohrungen 16 vorgesehen, welche im Bereich zwischen den Flügeln 6 und den Vorsprüngen 5 in die Hohlräume 7 münden. Wenn Öl aus den Ringkanälen 14 in die Bohrungen 16 geleitet wird, bewegt sich das Flügelrad 4 durch den Öldruck in Richtung seiner Grundstellung, also der Anlage der Flügel 6 an den Vorsprüngen 5. In der Grundstellung kann das Flügelrad 4 durch die Verriegelungseinrichtung 11 verriegelt werden, z.B. wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird. Das Öffnen der Verriegelungseinrichtung 11 kann wiederum durch Öldruck nach dem Starten der Brennkraftmaschine erfolgen. Wie oben beschrieben wird durch die Federelemente 8 das Flügelrad 4 auch dann in die Grundstellung gebracht, wenn kein Öldruck ansteht.
In dem Flügelrad 4 befinden sich weitere Bohrungen 17, welche gestrichelt dargestellt sind und direkt hinter derjenigen Kante aus dem Flügelrad 4 austreten, an welcher die Flügel 6 an den Vorsprüngen 5 anliegen. Wird Öl durch die Bohrungen 17 geleitet, so bewegt sich das Flügelrad 4 gegen die Kraft der Federelemente 8 in eine andere Position, wodurch die Nockenwelle entsprechend verdreht und eine andere Ventilsteuerzeit eingestellt wird.
Die Verstellung des Flügelrades 4 erfolgt so lange, bis von einem nicht dargestellten Sensor die korrekt eingestellte Ventilsteuerzeit festgestellt wird. Daraufhin werden die entsprechenden Ringkanäle 14 und damit die Bohrungen 16 und 17 verschlossen. In den Hohlräumen 7 eingeschlossenes Medium hält das Flügelrad 4 in der eingestellten Stellung. Es handelt sich hierbei um eine kontinuierliche Verstellung mit, wie oben angegeben, integriertem 4/2-Proportionalventil.
Es wäre alternativ auch eine Ausführungsform ohne integriertes sondern mit einem externen Ventil möglich.
Die Vorrichtung 1 weist in axialer Richtung an beiden Seiten Deckel 18 und 19 auf, welche durch Schrauben 20 miteinander verbunden sind. Die Deckel 18 und 19 begrenzen hierbei denjenigen Raum, in welchem ein Öldruck aufgebracht werden kann.

Claims (7)

  1. Vorrichtung (1) zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle, insbesondere einer zur Betätigung von Auslaßventilen vorgesehenen Nockenwelle, gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle mit folgenden Merkmalen:
    1.1 einem von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (2),
    1.2 einem gegenüber dem Antriebselement (2) verstellbaren Abtriebselement (4), welches zum Antrieb der Nockenwelle vorgesehen ist,
    1.3 einer Steuereinrichtung zur Verstellung des Antriebselements (2) gegenüber dem Abtriebselement (4),
    1.4 das Abtriebselement (4) ist wenigstens annähernd konzentrisch zu dem Antriebselement (2) angeordnet,
    1.5 zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (4) ist wenigstens ein Federelement (8) zum Halten des Abtriebselements (4) in einer Grundstellung angeordnet,
    1.6 das Abtriebselement (4) ist als Flügelrad (4) mit wenigstens einem Flügel (6) ausgebildet und innerhalb des hohlen und als Gehäuserad (2) ausgebildeten Antriebselements angeordnet,
    1.7 das Gehäuserad (2) weist wenigstens einen nach innen ragenden Vorsprung (5) auf, an welchem der wenigstens eine Flügel (6) des Flügelrades (4) in der Grundstellung des Flügelrades anliegt,
    1.8 zwischen dem wenigstens eine Flügel (6) und dem wenigstens einen Vorsprung (5) ist ein Hohlraum (7) ausgebildet, in welchem das wenigstens eine Federelement (8) angeordnet ist,
    1.9 der wenigstens eine Vorsprung (5) des Gehäuserades (2) weist eine taschenartige Ausnehmung (9) auf,
    1.10 das Federelement (8) ist in der taschenartigen Ausnehmung (9) des wenigstens einen Vorsprungs (5) angeordnet,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    1.11 die taschenartige Ausnehmung (9) des wenigstens einen Vorsprungs (5) in axialer Richtung geöffnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der wenigstens eine Flügel (6) des Flügelrades (4) eine taschenartige Ausnehmung (10) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Federelement (8) in der taschenartigen Ausnehmung (10) des wenigstens einen Flügels (6) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Federelement (8) als Druckfeder ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die taschenartige Ausnehmung (10) des wenigstens einen Flügels (6) in axialer Richtung geöffnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die taschenartige Ausnehmung (10) des wenigstens einen Flügels (6) in axialer Richtung geschlossen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Flügelrad (4) mehrere Flügel (6) aufweist, welche in der Grundstellung des Flügelrades (4) an einer entsprechenden Anzahl von Vorsprüngen (5) des Gehäuserades (2) anliegen, wobei je nach erforderlicher Rückstellkraft eine entsprechende Anzahl von Federelementen (8) zwischen den Vorsprüngen (5) und den Flügeln (6) vorgesehen sind.
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