DE10058707C2 - Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad nach der Gattung des einzigen Patentanspruchs.

Aus der DE 196 23 818 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in einem fünften Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 15 bis 18) an den Stirnseiten der Rotorflügel des Nockenwellenverstellers Dichtungselemente angeordnet sind. Diese nicht näher bezeichneten Dichtungselemente sollen verhindern, dass das zum Verstellen des Rotors gegenüber dem Stator verwendete Hydrauliköl nicht von den mit Hydrauliköl beaufschlagten Druckkammern über die Stirnseite der Rotorflügel zu den momentan drucklosen Verstellkammern gelangt.

Aus der DE 197 45 908 A1 ist ebenfalls ein sog. Flügelzellen-Nockenwellenversteller bekannt, bei dem an den Stirnseiten der Rotorflügel Ausnehmungen vorgesehen sind, in denen rollenförmige Wälzkörper Aufnahme finden. Diese Wälzkörper dienen zur Reduzierung der Reibkräfte zwischen dem Antriebsrad und dem Flügelrad (Rotor), wobei sich die Wälzkörper auf der einen Seite direkt in der Ausnehmung und auf der anderen Seite direkt an der Innenwand des Antriebsrades abstützen.

Aus der DE 199 22 194 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle bekannt, bei der in stirnseitig eingebrachten Ausnehmungen der Rotorflügel rechteckförmig ausgebildete Dichtkörper aufgenommen sind. Während des Betriebs der Verstelleinheit liegen diese Dichtkörper mit einer ersten Seitenfläche am Stator und mit einer zweiten Seitenfläche an der Innenflanke der Dichtungsnut an.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle zur ihrem Antriebsrad dahingehend zu verbessern, dass eine einfache, aber zuverlässige Abdichtung der beiden von einem Rotorflügel abgetrennten Druckräume des Nockenwellenverstellers erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des einzigen Patentanspruchs gelöst.

Dadurch, dass die in den Ausnehmungen der Stege bzw. Flügel des Innenteils (Rotor) angeordneten Dichtkörper als Rollen ausgebildet sind, bilden diese sowohl am Zellenrad (Stator) als auch an der Innenfläche der Dichtungsnut einen Linienkontakt ab, der gegenüber einem Flächenkontakt eine größere Anpresskraft und damit ein zuverlässigeres Abdichten der beiden vom Steg des Innenteils getrennten Druckräume gewährleistet. Darüber hinaus ist aufgrund der beiden Linienberührungen der verwendeten Rollen die Reibung wesentlich geringer ausgebildet, als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungselementen (siehe DE 199 22 194 A1).

Über eine Druckölversorgung zu den auf der Stirnseite der Rotorflügel ausgebildeten Ausnehmungen werden die darin angeordneten Dichtkörper während des Betriebs der Brennkraftmaschine auf einfache Art und Weise zuverlässig und sicher gegen die Innenwand des Zellen- bzw. Antriebsrades gedrückt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Druckölzufuhr zu den auf der Stirnseite der Rotorflügel angeordneten Ausnehmungen erfolgt auf einfache Art und Weise über einen zwischen der Stirnseite der Rotorflügel und der Innenwand des Zellenrades definierten Leckagespalt. Damit sind keine zusätzlichen zu den Ausnehmungen bzw. zu den Dichtkörpern führende Hydraulikölleitungen erforderlich. Nach dem Start der Brennkraftmaschine wird dieser Leckagespalt durch die an die Innenwand des Zellenrades gedrückten Dichtungskörper zuverlässig abgedichtet.

Die Dichtungskörper sind in vorteilhafter Weise als metallische Rollen ausgebildet, die, mit einem Einbauspiel versehen, in den Ausnehmungen Aufnahme finden. Die die Rollen aufnehmenden Ausnehmungen sind in vorteilhafter Weise nuten- bzw. rechteckförmig ausgebildet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Nockenwellenversteller,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt eines Rotorflügels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist mit 2 schematisch die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angedeutet, an deren freiem Ende ein Innenteil, im Folgenden als Rotor 4 bezeichnet, einer Verstelleinheit 5 angeordnet ist. Der Rotor 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit fünf radial angeordneten Flügel 6a bis 6e versehen, die von einer Nabe 8 des Rotors 4 ausgehen. Der Rotor 4 wird im Bereich seiner Flügel 6a bis 6e von einem Zellenrad 10 umfasst, das mit fünf nach innen ragenden radialen Stegen 12a bis 12e versehen ist. Das den Stator der Verstelleinheit 5 bildende Zellenrad 10 wird auf seiner der Nockenwelle 2 zugewandten Stirnseite von einem Kettenrad 14 abgeschlossen, das drehbeweglich und dichtend auf der Nabe 8 des Rotors 4 geführt ist. Das Kettenrad 14 dient als Antrieb für die Nockenwelle 2, der beispielsweise über eine mit der Kurbelwelle verbundene Antriebskette erfolgt. Die gegenüberliegende Stirnseite des Zellenrades 10 wird von einer Scheibe 16 verschlossen, wobei das Kettenrad 14 und die Scheibe 16 über Befestigungsschrauben 18 mit dem Zellenrad 10 fest verbunden sind. Die in den Stegen 12a bis 12e im Zellenrad 10 vorgesehenen Durchgangsbohrungen 20 dienen der Aufnahme bzw. der Führung dieser Befestigungsschrauben 15. Durch die Stege 12a bis 12e des Zellenrades 10 werden fünf durch das Kettenrad 14 und die Scheibe 16 in axialer Richtung begrenzte Zellen ausgebildet, die durch die Flügel 6a bis 6e des Rotors 4 in jeweils zwei Druckräume 22a bis 22e bzw. 24a bis 24e unterteilt sind. Der Rotor 4 und das auf diesem drehbar geführte Zellenrad 10 sind mit Hilfe einer Zylinderschraube (nicht dargestellt) an der Nockenwelle 2 befestigt. Zur Aufnahme der Zylinderschraube weist die Nabe 10 eine zentrale Bohrung 26 auf.

Mit Hilfe von zwei Spannstiften 28 und der Zylinderschraube ist an der Außenseite des Rotors 4 eine Signalgeberscheibe 30 befestigt, mit deren Hilfe die Drehlageposition der Nockenwelle 2 gegenüber der Kurbelwelle erfasst werden kann. Die fünf in der Nabe 8 des Rotors 4 angeordneten axialen Bohrungen 32a bis 32e stellen einen Teil der Ölversorgungskanäle für die Druckräume 24a bis 24e dar. Die Druckräume 22a bis 22e werden ebenfalls über in der Nabe angeordnete radial verlaufende Bohrungen (nicht dargestellt) mit Hydrauliköl versorgt. Die Hydraulikölversorgung für die beiden Druckräume 22a bis 22e bzw. 24a bis 24e erfolgt über ein Nockenwellenlager 34, an dem entsprechende Steuerleitungen für die Öldruckversorgung der Verstelleinheit 5 angeschlossen sind. Die Art und Weise wie die Ölzufuhr zu den Druckräumen 22a bis 22e bzw. 24a bis 24e erfolgt ist z. B. aus der DE 199 30 711 C1 bekannt, so dass auf die genauere Ausbildung der Ölzufuhrkanäle zu den Druckräumen nicht weiter eingegangen wird.

An der freien Stirnseite 36 jedes Flügels 6a bis 6e sind nutenförmige Ausnehmungen 38 vorgesehen, in denen als metallische Rollen ausgebildete Dichtkörper 40 Aufnahme finden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Rollen 40 mit einem Durchmesser von 3 mm (-0,006/-0,002) und die nutenförmigen Ausnehmungen 38 mit 3 mm H7 (0/+0,01)-Spielpassung versehen. Zwischen der freien Stirnseite 36 der Flügel 6a bis 6e und der Innenwand 42 des Zellenrades 10 ist ein Spalt a ausgebildet, der im Bereich von 0,01 bis 0,1 mm toleriert ist. Wenn zur Verstellung des Rotors 4 gegenüber dem Zellenrad 10 die Öldruckzufuhr zu den Druckräumen 24a bis 24e erfolgt, so wird der Rotor 4 entgegen dem Uhrzeigersinn in gewünschter Weise verstellt. Dadurch, dass zwischen der freien Stirnseite 36 der Flügel 6a bis 6e und der Innenwand 42 des Zellenrades 10 der Spalt a ausgebildet ist, gelangt eine Leckage-Ölmenge über den Spalt a in die nutenförmigen Ausnehmungen 38. Da die Rollen 40 als Spielpassung in den Nuten 38 Aufnahme finden, werden durch das in die Nuten 38 einströmende Hydrauliköl die Dichtkörper 40 gegen die Innenwand 42 des Zellenrades 10 gedrückt. Durch den Linienkontakt LK1 zwischen den Rollen 40 und der Innenwand 42 und dem Linienkontakt LK2 zwischen den Rollen 40 und den Seitenwänden 44 der nutenförmigen Ausnehmungen 38 wird sicher gestellt, dass das in den Druckkammern 24a bis 24e befindliche Hydrauliköl nicht über den Spalt a in die Druckkammern 22a bis 22e gelangt, wobei letztgenannte zu diesem Zeitpunkt drucklos sind.

Wenn eine Verstellung des Rotors 4 gegenüber dem Zellenrad 10 bzw. dem Kettenrad 14 in entgegengesetzter Richtung, d. h. im Uhrzeigersinn erfolgen soll, so findet eine Druckölbeaufschlagung der Druckräume 22a bis 22e statt. In diesem Fall erfolgt die Abdichtung der Stirnseiten 36 gegenüber der Innenwand 42 des Zellenrades 10 in analoger Weise: die Dichtkörper 40 bilden einen Linienkontakt mit der Innenwand 42 und einen Linienkontakt mit den Seitenwänden 44' der nutenförmigen Ausnehmungen 38, so dass auch hier während des Verstellvorgangs sichergestellt ist, dass das in den Druckkammern 22a bis 22e befindliche Hydrauliköl nicht über den Spalt a in die Druckkammern 24a bis 24e gelangen kann.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad, mit einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Innenteil (4), das zumindest annähernd radial verlaufende Stege oder Flügel (6a bis 6e) aufweist, und mit einem angetriebenen Zellenrad (10), das mehrere über den Umfang verteilte, durch Stege (12a bis 12e) begrenzte Zellen aufweist, die von den darin winkelbeweglich geführten Stegen oder Flügeln (6a bis 6e) des Innenteils (4) in jeweils zwei Druckräume (22a bis 22e bzw. 24a bis 24e) unterteilt sind, bei deren hydraulischer Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung über Steuerleitungen die Nockenwelle über die Stege oder Flügel des Innenteils (4) zwischen zwei Endstellungen relativ zum Zellenrad (10) verdrehbar ist, sowie mit an der freien Stirnseite (36) der Stege oder Flügel des Innenteils (4) angeordneten Dichtungskörpern (40), die zur Abdichtung der beiden von den Stegen oder Flügeln des Innenteils (4) begrenzten Druckräumen dienen, wobei an der Stirnseite (36) der Stege oder Flügel (6a bis 6e) des Innenteils (4) Ausnehmungen (38) vorgesehen sind, in denen die Dichtkörper (40) angeordnet sind, die zur Abdichtung der Druckräume durch eine hydraulische Beaufschlagung gegen eine Innenwand (42) des Zellenrades (10) gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkörper (40) als Rollen (40) ausgebildet sind, die, mit einem Einbauspiel versehen, in den Ausnehmungen (38) Aufnahme finden, wobei die Rollen (40) während des Betriebs der Vorrichtung (5) zur Abdichtung einen Linienkontakt (LK1) mit der Innenwand (42) des Zellenrades (10) und einen Linienkontakt (LK2) mit den Seitenwänden (44, 44') der Ausnehmungen (40) bilden.