DE102005004281B3

DE102005004281B3 - Nockenwellenversteller mit spielfreier Verriegelung

Info

Publication number: DE102005004281B3
Application number: DE102005004281A
Authority: DE
Inventors: Steffen Schweizer
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2025-01-29
Also published as: CN1821604A; FR2881467A1; KR20060087472A; CN1821604B; US7331318B2; JP2006214435A; US20060201463A1

Abstract

Nockenwellenversteller nach dem Schwenkmotorprinzip können mit einem Schieber ausgestattet sein, der den Rotor zum Stator in einer Relativposition arretiert. Ein erfindungsgemäßer Schieber ist mit zwei Abschnitten ausgestattet, zwischen denen ein Kraftübertragungswechsel während des Arretierungsvorgangs stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit einer spielfreien Verriegelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es gibt zahlreiche Nockenwellenversteller. Neben den schräg verzahnten Nockenwellenverstellern sind Nockenwellenversteller nach dem Schwenkmotorprinzip weit verbreitet. Schwenkmotornockenwellenversteller haben in der Regel ein Gehäuse, das auch als Stator bezeichnet wird, in dem sich ein Rotor, der eine beliebige Anzahl an Flügeln hat, bewegen kann. Zwischen Stegen des Stators und den Flügeln des Rotors bilden sich Kammern zur Aufnahme einer hydraulischen Flüssigkeit, wie zum Beispiel ein Motorenöl. Die Bewegungsfreiheit zwischen Rotor und Stator kann wahlweise durch einen Schieber beschränkt oder verhindert werden. Häufig sind solche Schieber oder auch Verriegelungsstifte federvorgespannt. Erst bei Überwindung einer Federkraft wird der Schieber in eine entriegelte Position bewegt. Hernach gewährt ein hydraulischer Druck auf den oder die Flügel des Rotors eine Schwenkbewegung innerhalb eines Rotationswinkels, mit dem eine angeschlossene Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine in ihrer Lage und damit in ihren Öffnungs- und Schließzeiten gegenüber einer Antriebswelle, wie einer Kurbelwelle, verändert wird. Über den Stator wird ein Drehmoment von der Kurbelwelle oder einer anderen Welle der Verbrennungskraftmaschine auf den Stator und die angeschlossene Nockenwelle übertragen. Der Verriegelungsschieber muss so ausgelegt sein, dass das gesamte Drehmoment über den Schieber übertragbar ist. Weiterhin soll der Schieber bei Bedarf sicher verriegeln und nicht so verklemmen, dass eine Entriegelung nicht in einem weiteren Zustand sichergestellt ist.

Aus der Patentliteratur sind zahlreiche Vorschläge für Verriegelungsstifte, die häufig durch eine Feder vorgespannt sind, zu entnehmen. In der 2 der US 5 836 276 wird ein Stift parallel zur Nockenwelle dargestellt, der einen Rotor gegenüber einer Abdeckung verriegeln soll. Das in die Abdeckung hinein ragende Ende ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Aufnehmung in der Abdeckung ist deutlich größer. Ein solcher Stift dürfte auch im Betrieb häufig einregelbar sein, aufgrund des Spiels zwischen Gehäuse, Deckel und Stift dürfte ein unüberhörbares Klappergeräusch bei Lastwechseln wahrnehmbar sein.

Ähnliche Dimensionen dürften auch bei den mehrfach gestuften Bolzen der 4 aus der DE 101 49 056 A1 entnehmbar sein. Das untere Ende ist kegelstumpfförmig zur Aufnahme der angefasten Enden des Stiftes ausgestaltet. Das kegelstumpfförmige Ende der Aufnehmung der zylindrisch gestalteten Spitze des Verriegelungsstiftes ist größer dimensioniert als die zylindrische Spitze selbst. Auch bei einer solchen Ausgestaltung der Verriegelungseinheit eines Nockenwellenverstellers sind Klappergeräusche zu hören.

Aus der 5a der US 6 497 208 B2 ist zu entnehmen, dass die kegelstumpfförmige Spitze des Verriegelungsstiftes in eine nahezu gleichgroß dimensionierte runde Wanne geschoben werden kann. Zwischen den beiden Bauteilen entsteht nur eine geringe Linienberührung. Über die Linienberührung muss das gesamte Moment zwischen den beiden in Verbindung stehenden Wellen der Verbrennungskraftmaschine übertragen werden. In ihren Dimensionen besser aufeinander abgestimmte Pinne mit Aufnahmen sind aus der JP 2001050018 A , der DE 100 38 082 A1 , insbesondere 11, der US 6 474 280 B2 , insbesondere 1, und der 3 der DE 197 42 947 A1 zu entnehmen. Die japanische Druckschrift zeigt einen zylindrischen Bolzen mit einer zylindrischen Aufnehmung. In der US 6 474 280 B2 und der DE 100 38 082 A1 greift im Verriegelungszustand die kegelstumpfförmige Spitze des Verriegelungspins in eine kegelstumpfartige Wanne, die exakt auf den Pin dimensioniert ist, ein. Eine weitere Dimensionierung eines Pins ist aus der DE 197 42 947 A1 entnehmbar, deren vielgestaltige Kontur nur sehr kostenintensiv herstellbar ist.

Aus der DE 196 23 818 A1 , insbesondere 1, ist ein Verriegelungsstift zu entnehmen, der in seinem vorderen Teil eine ovale torsionsartige Oberfläche bietet. Auch hier ist für ein exaktes Spiel auf besondere fertigungstechnische Qualitäten Rücksicht zu nehmen.

Es ist zu erkennen, dass die Fachwelt schon seit langem auf der Suche nach einem Verriegelungsstift oder Schieber ist, der im Betrieb, selbst bei hohen Drehwinkelgeschwindigkeiten, sicher gefangen wird, genauso sicher entriegelt, leicht herstellbar ist, das gesamte Moment von Stator auf Rotor übertragen kann und möglichst wenige Klappergeräusche bei starken Lastwechseln erzeugt.

An diese idealisierten Anforderungen kommt ein erfindungsgemäßer Verriegelungsschieber mit entsprechender Aufnehmung nach Anspruch 1, im Rahmen von unausweichlichen Kompromissen zwischen den zahlreichen Anforderungen, heran. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Ein Nockenwellenversteller, der nach dem Schwenkmotorprinzip arbeitet, hat einen Rotor und einen Stator. An den Rotor ist eine abgetriebene Welle angeschlossen, und an den Stator ist die angetriebene Welle angeschlossen. Stator und Rotor bilden zusammen wenigstens zwei gegenläufig wirkende Hydraulikkammern. Wenn die eine Hydraulikkammern expandiert, reduziert sich entsprechend die andere Hydraulikkammer. Idealerweise wirkt der Druck der einen Hydraulikkammer auf die eine Seite eines Flügels des Rotors und bewegt so den Rotor in Richtung auf die andere Hydraulikkammer. Weiterhin umfasst der Nockenwellenversteller eine Arretierungseinheit. Die Arretierungseinheit hat solche Bauteile wie einen Teller, ein Vorspannmittel und einen Schieber. Wenn das Vorspannmittel ein Federmittel ist, bildet der Teller einen Federteller. Die Arretierungseinheit kann sowohl im Rotor als auch im Stator angeordnet sein. Der Schieber findet in dem jeweiligen anderen Bauteil, Stator oder Rotor, eine entsprechende Aufnahmeöffnung, die zu der Form der Schieberspitze, die in die Aufnahmeöffnung gelangen kann, korrespondiert. Die Arretierungseinheit hat die Aufgabe, in einer bestimmten Relativposition des Rotors zum Stator eine feste Verbindung oder Verankerung zu bieten. Rotor und Stator werden arretiert. Der Schieber selber kann in mehrere Abschnitte aufgeteilt werden. Ein erster Abschnitt ist ein Frühkraftübertragungsabschnitt. Weil der Schieber eine runde oder ovale oder elliptische Form haben kann, hat der erste Abschnitt einen ersten Durchmesser. Je nach Form ist dieser Durchmesser entweder der absolute Durchmesser oder ein mittlerer Durchmesser einer elliptischen Form. Neben dem ersten Abschnitt hat der Schieber einen weiteren, zweiten Abschnitt. Der zweite Abschnitt übernimmt die Aufgabe der Verkeilung. Nach erfolgter Verkeilung sind Rotor und Stator arretiert. Der Verkeilungsabschnitt hat einen eigenen Durchmesser. Sowohl der erste Durchmesser als auch der zweite Durchmesser sind im arretierten Zustand des Nockenwellenverstellers in der korrespondierenden Aufnahmeöffnung und werden von dem, der einer Arretierungseinheit gegenüberliegenden, Baugruppe umschlossen. Die Aufnahmeöffnung selber hat einen größeren Durchmesser als der erste Abschnitt, der Frühkraftübertragungsabschnitt. Fährt die Arretierungseinheit, zum Beispiel aufgrund einer hydraulischen Druckbeaufschlagung entgegen des Vorspannmittels auf den Schieber, in die Aufnahmeöffnung ein, so wird zunächst über den Frühkraftübertragungsabschnitt arretiert. Dieser Arretierungsvorgang ist aber noch mit einem Spiel behaftet. Bei einem weiteren Einfahren des Schiebers greift der zweite Abschnitt, der Verkeilungsabschnitt. Es findet ein Arretierungswechsel statt. Die in den Stator eingeleitete Kraft wird nach dem Wechsel der Kraftübertragung von dem Frühkraftübertragungsabschnitt auf den Verkeilungsabschnitt umgeleitet. Einer der vorteilhaften Aspekte des Kraftübertragungswechsels liegt darin, dass ein zunächst mit größerem Spiel ausgestatteter Frühkraftübertragungsabschnitt das sichere Fangen des Rotors in der Relativposition zum Stator bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten gewahrt. Der Rotor wird zum Stator zunächst abgebremst. Im Laufe des Arretierungsvorganges übernimmt der Verkeilungsabschnitt die Kraftübertragungsfunktion. Durch die Verkeilungswirkung ist das Spiel minimiert. Weitere Klappergeräusche können kaum noch auftreten. Aufgrund des geringen Spiels während der Verkeilung treten wenige Querkräfte auf. Der Verschleiß ist minimiert. Der versschleißbehaftete Fangvorgang jedoch wird mit einem größeren Durchmesser des Schiebers vorgenommen. Es steht mehr Material während des Fangens zur Verfügung.

Vorteilhaft ist eine horizontale Anordnung der Arretierungseinheit in Bezug auf die abgetriebene Welle. Das Erfindungsprinzip ist aber auch bei einer vertikalen, senkrecht auf die abgetriebene Welle angeordnete Arretierungseinheit anwendbar.

Nach einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Verkeilungsgegenstück für den Verkeilungsabschnitt aus einem Dorn gebildet werden, der in die zum Schieber entgegengesetzte Vorwärtstrieb, die Bewegungsrichtung in die Verriegelungsposition, Richtung weist. Durch die Richtungsumkehr zwischen Verkeilungsgegenstück und Schieber wird Bauraumplatz eingespart, das Gehäuse oder die Abdeckung können somit in einer geringeren Dicke ausgelegt werden. Der kürzeste Bauraum ergibt sich, wenn Dorn und Längsachse des Schiebers auf ein und dergleichen Achse liegen.

Der Dorn selber kann insgesamt kreisrund sein. Er kann eine kegelstumpfförmige Teilkontur aufweisen. Er kann teilweise aus geraden Abschnitten bestehen. Wesentlich ist, dass eine ausreichende Verkeilungsfläche geboten wird. Eine Kombination aus einem kreisrunden Abschnitt und einem geraden Abschnitt ist in dem Falle günstig, in dem zusätzliche Unterströmungsfläche für den Schieber geboten werden soll, damit entgegen des Vorspannmittels über ein Hydraulikmedium der Schieber in seine nicht arretierte Position zurückgestoßen werden kann.

Die doppelte Funktionalität der gleichen Schieberbereiche kann auch dadurch gekennzeichnet werden, dass die beiden Durchmesser, der Durchmesser für den Frühkraftübertragungsabschnitt und der Durchmesser für den Verkeilungsabschnitt, in ein und der gleichen Ebene des Schiebers liegen.

Der Verkeilungsabschnitt hat eine solche Kontur, dass der Verkeilungseffekt durch eine Flächenberührung hergeleitet wird. Besonders geeignet sind Kegelstumpfabschnittskonturen, weil die Konturen fertigungstechnisch leicht herstellbar sind. Die korrespondierende Aufnahmeöffnung ist so ausgelegt, dass sie zur Abschnittskontur des Verkeilungsabschnitts mittels Formschluss zusammenpasst.

Der Schieber kann von außen betrachtet die Form eines zylindrischen Stabes haben, der im Bereich des Verkeilungsabschnitts einen kegelstumpfförmigen Durchmesser aufweist. In diesem Falle ist der erste Durchmesser ein Durchmesser einer kreisrunden Ebene und der zweite Durchmesser der Durchmesser eines Kegelstumpfes.

Weil der Nockenwellenversteller leicht einriegeln und auch leicht entriegeln können soll, werden Druckflächen an dem Schieber geboten, die mit einem Hydraulikmedium leicht unterströmbar sind. Durch geeignete Kanalstrukturen und die Schaffung weiterer Auflageflächen oder Druckflächen, wie zum Beispiel durch eine umlaufende Manschette, können die Druckflächen entgegen der Vorspannkraft erweitert werden, um mit einem geringeren Druck die notwendige Gegenkraft entgegen der Vorspannfeder aufzubringen. Die umlaufende Manschette ist in Ihrer Breite so dimensioniert, dass sie gleichzeitig eine Führungsaufgabe für den bewegbaren Stift übernimmt. In einer Schnittdarstellung sieht der Schieber so aus, als ob er eine Kappe mit überhöhter Spitze wäre. Durch die Kappenform wird eine zentrale Öffnung gebildet, die als Aufnahmeraum für das Vorspannmittel dienen kann. Die gewonnene Materialeinsparung macht den Schieber insgesamt leichter, der somit wiederum durch eine geringere Kraft, sowohl der Vorspannkraft als auch der Rückstellkraft, bewegbar und verschiebbar ist. Durch das Angreifen des Vorspannsmittels an dem Teller wird eine ortsfeste Lage für das Vorspannmittel geschaffen.

Die Arretierungseinheit kann noch weitere Kanäle aufweisen, damit mittels eines Hydraulikmediums weitere Flächen, zum Beispiel an der Aufnahmeöffnung, unterströmbar sind. Eine Variante besteht zum Beispiel darin, dass der Dorn des Aufnahmeraumes eine geringere Höhe aufweist, als der durch den Verkeilungsabschnitt umschlossenen Raum. Der sich daraus bildende Hohlraum ist für ein Hydraulikmedium vorgesehen.

Die Erfindung kann noch leichter verstanden werden unter Bezugnahme auf die Figuren, wobei
1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller mit angedeuteter Nockenwelle zeigt,
2 eine Draufsicht mit Schnittkennzeichnung für 1 darstellt,
3 einen teilweise geschnittenen Nockenwellenversteller entlang des Schnitts BB der 1 darstellt,
4 einen teilweise geschnittenen Nockenwellenversteller entlang des Schnitts CC der 1 darstellt,
5, 6 und 7 unterschiedliche Ansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers mit Arretierungseinheit darstellen,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers mit Arretierungseinheit darstellt und 9 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Arretierungseinheit eines Nockenwellenverstellers darstellt.
2 zeigt die Draufsicht auf die eine Seite eines Nockenwellenverstellers, der in der 1 mit angedeuteter Nockenwelle skizziert dargestellt ist. Weitere Schnitte sind in der 3 und der 4 zu sehen. Der Nockenwellenversteller 1 steht in Eingriff mit einer Welle 15, auf der ein Nocken 17 dargestellt ist. In der 1 ist zu erkennen, dass der Nockenwellenversteller sowohl durch eine Verbindungsschraube 25 als auch durch einen Kraftschluss zwischen Welle 15 und Kettenrad 23 verbindbar ist. Die Abdeckung 21 eines Nockenwellenverstellers 1 wird durch Befestigungsmittel wie Verspannschrauben 27 zusammengehalten. Das Gehäuse 19 und die Abdeckung 21 schließen Hohlräume ab, die als Hydraulikkammern 11 und 13 in 3 und 4 dargestellt sind. Die Kammern 11, 13 sind durch Ölkanäle 31 mit einem Hydraulikmedium versorgbar. Die Verspannschrauben 27 gehen durch Schraubenführungen 29, die in Stator 3 des Nockenwellenverstellers 1 vorhanden sind. Vorteilhaft können die Schraubenführungen 29 des Stators 3 in Stegen 5 liegen. In dem Stator 3 befindet sich der Rotor 7, der einen oder mehrere Flügel 9 haben kann. In einem Flügel 9 kann gemäß 3 und 4 eine Arretierungseinheit 50 mit einem Schieber 56 liegen. Der Schieber 56 fährt in der verriegelten Position in die Aufnahmeöffnung 58, die in dem Gehäuse 19 vorgesehen sein kann. Die verriegelte Position ist dadurch eine Vorzugsposition, dass ein Vorspannmittel 54 auf den Schieber 56, abgestützt gegen den Teller 52 drückt, und so einen Teil des Schiebers 60 in die Aufnahmeöffnung 58 mit einer Vorspannkraft drückt.
Für ein leichteres Verständnis eines geeigneten Ausführungsbeispiels wird auf die 5, 6 und 7 verwiesen, die einen Schieber 100, eine Aufnahmeöffnung 116 unter einer Abdeckung 21 darstellen. Der Schieber 100 hat eine hohlgebohrte Form, durch die sich eine Zentralöffnung 134 bildet. In der Zentralöffnung 134 liegt die Schraubenfeder 136. Die Arretierungseinheit 148 setzt sich durch viele Bauteile zusammen, zu denen der Schieber 100, die Schraubenfeder 136, der Teller 52 und die Aufnahmeöffnung 116 beitragen. Der Schieber 100 selber lässt sich in mehrere Abschnitte und Bereiche aufteilen, einen ersten Abschnitt 104, einen zweiten Abschnitt 110, ein Ende des Schiebers 128, eine Manschette 130 und eine Spitze 140. Die Spitze 140 ist so kreisrund gebildet, dass ein Raum des Verkeilungsabschnitts 142 an dem einen Ende des Schiebers als Hohlraum gebildet wird. Die Aufnahmeöffnung 116 ist mit einer eigenen Kontur versehen, die einen Dorn 118 bildet, der einen kreisrunden Abschnitt 120 und einen geraden Abschnitt 124 hat. Der kreisrunde Abschnitt 120 kann als kegelstumpfförmige Teilkontur 122 geformt sein. Durch den geraden Abschnitt 124 des Dorns 118 der Aufnahmeöffnung 116 zusammen mit einem Teil des zweiten Abschnitts 110 des Schiebers 100 bildet sich ein Ölkanal, der in den Unterströmungskanal 132, der mit einer Hydraulikkammer 11 oder 13 in Verbindung steht, mündet. Über die kegelstumpfförmige Teilkontur 122 zusammen mit dem zweiten Abschnitt 110 des Schiebers 100 bildet sich im verriegelten Zustand der Arretierungseinheit 148 ein Formschluss. Der erste Abschnitt des Schiebers 104 hat einen ersten Durchmesser 106, der den Schieber 100 in die Aufnahmeöffnung 116 mit dem Durchmesser 114 einfahren lässt. Der Schieber kann an der zurückgesetzten Ebene F, der Dorntiefe, zum Beispiel geschnitten sein, die als Ebene des Schiebers 126 festgelegt werden kann. Werden in dieser Ebene 126 der erste Durchmesser 106 und der zweite Durchmesser 112 des zweiten Abschnitts 110 des Schiebers 100 miteinander verglichen, so ist der erste Durchmesser 106 größer als der zweite Durchmesser 112. Der Teil des Schiebers 102, der in der Aufnahmeöffnung 116 liegt, nimmt die Verriegelungsfunktion wahr. An dem Ende 128 des Schiebers 100 läuft eine Manschette 130 um, die sich an einer Wand der Arretierungseinheit oder an einer Bohrungswand des Flügels 9 abstützt. Die 7 zeigt eine Draufsicht oder einen Teilschnitt durch die Spitze 140 des Schiebers 100. Es ist zu sehen, dass die Wandstärke 138 der Spitze 140 des Schiebers 100 durch die beiden Durchmesser 106 und 112 bestimmt wird. Nur ein Teil des Innendurchmessers sitzt auf einem Teil der Kontur des Dorns 118 auf. Dort wo der Schieber 100 nicht aufsitzt, im Freibereich, wird ein Hohlraum oder eine Aussparung Y gebildet, die mit dem Unterströmungskanal 132 kommunikativ in Verbindung stehen kann, um Öl im gesamten Innendurchmesser X für ein Zurückschieben des Schiebers 100 entgegen der Schraubenfeder 136 zu ermöglichen. In der 6 ist der Ölraum gezeigt, der vorhanden ist, während der Schieber auf dem Dorn aufsitzt. Ein weiterer Anströmkanal 144 leitet das Hydraulikmedium unter die Manschette 130. Er befindet sich im Bereich des Endes 128 des Schiebers 100.
Weitere Ausführungsbeispiele sind in den 8 und 9 eines erfindungsgemäßen Schiebers 200 beziehungsweise 300 zu sehen. Ähnliche Teile und Bauteile haben um 100 bzw. 200 erhöhte Nummerierung wie in der Ausführungsvariante nach den 5, 6 und 7. Die Arretierungseinheiten 248, 348 unterscheiden sich in Details, die insbesondere im Bereich der Spitze 240, 340 der Schieber 200, 300 zu sehen sind. Die Arretierungseinheiten 248, 348 umfassen Teller 52, Schraubenfedern 236, 336 und Aufnahmeöffnungen 216, 316. Die Durchmesser der Aufnahmeöffnungen 214, 314 sind größer als die ersten Durchmesser 206, 306 der ersten Abschnitte 204, 304 der Schieber 200, 300. Die beiden Schieber 200, 300 haben ähnliche Enden 228, 328. In der Nähe der Enden 228, 328 gibt es Manschetten 230, 330, zu denen Anströmkanäle 244, 344 führen.
Der Schieber 200 nach 8 hat einen Teil 202, in dem der erste Abschnitt 204 des Schiebers 200 mit seinem ersten Durchmesser 206 zu finden ist. Im weiteren Fortgang ist der zweite Abschnitt 210 des Schiebers 200 zu finden, der einen zweiten Durchmesser 212 aufweist. Der Durchmesser 214 der Aufnahmeöffnung 216 ist größer als der erste Durchmesser 206 des ersten Abschnitts 204 des Schiebers 200. Die Aufnahmeöffnung 216 geht in die Arretierungsöffnung 218 über. In dem dargestellten Beispiel sind beide Öffnungen, die Aufnahmeöffnung 216 und die Arretierungsöffnung 218, koaxial entlang der Achse G hintereinander angeordnet. Vorstellbar, aber nicht dargestellt, ist auch eine außermittige Anordnung der Arretierungsöffnung 218 zur Aufnahmeöffnung 216. Ein kreisrunder Abschnitt 220 an der Spitze 240 des Schiebers 200 ist so arrangiert, dass er in die kegelstumpfförmige Teilkontur 220 der Arretierungsöffnung 218 so hinein passt, dass ein Verklemmen zwischen Spitze 240 des Schiebers 200 und der Oberfläche der Arretierungsöffnung 218 mittels Kraftschluss ermöglicht wird. Zum Lösen des Kraftschlusses ist ein Unterströmungskanal 232 vorgesehen. Der Unterströmungskanal 232 wird mit druckbeaufschlagtem Hydraulikmedium versorgt. Das Hydraulikmedium gelangt unter den Schieber 200 und kann ihn entgegen der Schraubenfeder 236, die in der Zentralöffnung 234 des Schiebers 200 liegt, aus seinem Klemmsitz lösen. Die Wirkung wird durch das Unterströmen der Manschette 230 über den Anströmkanal 244 verstärkt. Hierdurch kann nahezu die gesamte Querschnittsfläche des Schiebers 200 hydraulisch genutzt werden.
Die Spitze 340 des Schiebers 300 nach 9 unterscheidet sich teilweise von der Spitze 240 des Schiebers 200. In der Zentralöffnung 334 liegt ein Ende der Schraubenfeder 336, deren anderes Ende an dem Teller 52 anliegt. Der Unterströmungskanal 332 besteht aus zwei quergebohrten, ineinander übergehende Längsbohrungen, die die eine Hydraulikkammer mit der Spitze des Dorns 318 hydraulisch verbinden, um mit der Unterströmung über den Anströmkanal 344 unter die Manschette 330 den Schieber 300 in die entriegelte Position hydraulisch drücken zu können. In dem Teil 302 des Schiebers 300 gibt es ebenfalls einen ersten Abschnitt 304 mit einem ersten Durchmesser 306 und einen zweiten Abschnitt 310 mit einem zweiten Durchmesser 312. Der Durchmesser 314 der Aufnahmeöffnung 316 ist so gestaltet, dass der gesamte Teil 302 des Schiebers 300 hierin aufnehmbar ist. Der Dorn 318, der ebenfalls einen kreisrunden Abschnitt 320 und eine kegelstumpfförmige Teilkontur 322 aufweist, zeigt eine größere Dorntiefe gegenüber der Dorntiefe F des Ausführungsbeispiels nach den 5, 6 und 7. Die beiden Durchmesser 306, 312 liegen in der gleichen Ebene 326 des Schiebers 300. Die Ebene 326 liegt aber insgesamt höher als die Ebene 126 des Schiebers 100. Wird in den Raum 342 des Verkeilungsabschnitts des Schiebers 300 hinein geschaut, so ist die Spitze 340 des Schiebers 300 mit einem Topf oder Napf vergleichbar, in diesen Topf greift der Dorn 318 ein. Die Wandstärke 338 des Schiebers 300 definiert sich über die Unterschiede der beiden Durchmesser 306 und 312. Die Wandstärke 338 kann sehr klein ausgelegt sein, solange der erste Durchmesser 306 des Schiebers 300 so groß dimensioniert ist, dass der erste Abschnitt 304 des Schiebers 300 sicher fängt und während des Verriegelungsvorgangs das auftretende Lastmoment übertragen kann. Ähnlich dimensioniert ist die Wandstärke 238 des Schiebers 200 der 8. Hierbei wird jedoch durch die Wandstärke 238 auch die Unterströmungsfläche über den Unterströmungskanal 232 vorgegeben.
Obwohl nur drei Ausführungsbeispiele näher diskutiert worden sind, ist es selbstverständlich, dass nach einem Aspekt der Erfindung auch solche Schieber eines Nockenwellenverstellers dazu gehören, bei denen durch das Vorhandensein zweier unterschiedlicher Durchmesser ein Kraftübertragungswechsel von einem statischen Bauteil auf ein rotierendes Bauteil des Nockenwellenverstellers während des Arretierungs- und Verkeilungsvorgangs ermöglicht wird. Vorteilhaft ist das gleichzeitige Vorhandensein beider Durchmesser in einer Ebene. Wenn es auf die optimale Nutzung des Bauraumes nicht ankommt, können die Durchmesser für das Fangen und für das verkeilen in unterschiedliche Ebenen entlang einer Längsachse angeordnet werden.
Bezugszeichenliste:

Claims

Nockenwellenversteller (1) nach dem Schwenkmotorprinzip, umfassend einen Rotor (7) und einen Stator (3), wobei der Stator (3) mittels Stegen (5) zusammen mit einem Flügel (9) des Rotors (7) wenigstens zwei gegenläufig wirkende Hydraulikkammern (11, 13) bildet, mit einer Arretierungseinheit (50, 148, 248, 348), umfassend einen Teller (52), insbesondere einen Federteller, ein Vorspannmittel (54), einen Schieber (56, 100, 200, 300) und eine mit dem Schieber (56, 100, 200, 300) korrespondierende Aufnahmeöffnung (116, 216, 316) für einen Teil des Schiebers (60, 102, 202, 302), für die Arretierung des Rotors (7) zum Stator (3) in einer Relativposition zueinander, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (56, 100, 200, 300) aus einem ersten Abschnitt (104, 204, 304), dem Frühkraftübertragungsabschnitt, der einen ersten Durchmesser (106, 206, 306) hat, und einem zweiten Abschnitt (110, 210, 310), dem Verkeilungsabschnitt, der einen zweiten Durchmesser (112, 212, 312) hat, besteht, wobei der erste Durchmesser (106, 206, 306) größer ist als der zweite Durchmesser (112, 212, 312), beide Abschnitte (104, 204, 304, 110, 210, 310) am Schieber (56, 100, 200, 300) so arrangiert sind, dass sie sich im arretierten Zustand in der Aufnahmeöffnung (116, 216, 316) befinden, die Aufnahmeöffnung (116, 216, 316) einen größeren Durchmesser (114, 214, 314) als der Frühkraftübertragungsabschnitt hat, und während des Arretierungsvorgangs ein Kraftübertragungswechsel zwischen dem Frühkraftübertragungsabschnitt und dem Verkeilungsabschnitt erfolgt.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Verkeilungsgegenstück ein Dom (118, 318) ist, der vorzugsweise in die Längsachse (G) des Schiebers (56, 100, 200, 300) eingreift.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (118, 318) wenigstens einen kreisrunden Abschnitt (120, 320), der eine kegelstumpfförmige Teilkontur (122, 322) aufweist, und vorzugsweise wenigstens einen geraden Abschnitt (124) umfasst.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser (106, 306) und der zweite Durchmesser (112, 312) in der gleichen Ebene (126, 326) des Schiebers (100, 300) liegen.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Verkeilungsabschnitt (110, 210, 310) eine Kontur aufweist, die mit der korrespondierenden Aufnahmeöffnung (116, 216, 316) synallagmatisch gegenseitig in Flächenberührung einen Verkeilungseffekt erzeugt, insbesondere mittels Kegelstumpfabschnittskonturen (122, 222, 322).
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchmesser (106, 206, 306) ein Durchmesser eines zylindrischen Stabes ist und der zweite Durchmesser (112, 212, 312) ein kegelstumpfförmiger Durchmesser ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (56, 100, 200, 300) an seinem einen Ende (128, 228, 328), insbesondere dem der Aufnahmeöffnung (116, 216, 316) abgewandten Ende (128, 228, 328), eine umlaufende Manschette (130, 230, 330) aufweist, die mittels Hydraulikmediums unterströmbar (132, 232, 332) ist, und der Schieber (56, 100, 200, 300) eine Zentralöffnung (134, 234, 334) aufweist, in die das Vorspannmittel (54), insbesondere eine Schraubenfeder (136, 236, 336), eingreift, so dass der Schieber (56, 100, 200, 300) insbesondere die Form einer Abdeckkappe aufweist, wobei vorzugsweise sich eine andere Seite des Vorspannmittels (54) an dem Teller (52) abstützt.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (100, 200, 300) durch eine Kanalführung (132, 232, 332) mit einem Hydraulikmedium an der der Aufnahmeöffnung (116, 216, 316) nahen Seite unterströmbar ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass eine Spitze (140, 340) des Schiebers (100, 300) ein kreisrunder Ring ist, dessen Wandstärke (138, 338) von der Aufnahmeöffnung (116, 316) weggerichtet kontinuierlich zunimmt.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (118) eine geringere Höhe (F) hat als der durch den Verkeilungsabschnitt gebildeten Raum (142).