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Die
Erfindung betrifft eine Phasenverstellvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Phasenverstellvorrichtungen, insbesondere Ventiltriebphasenverstellvorrichtungen,
mit einer Phasenverstelleinheit, die ein Gehäuseteil, ein Antriebsmittel
und ein zu dem Antriebsmittel phasenverstellbares Abtriebsmittel
aufweisen, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Phasenverstellvorrichtung
mit einer besonders kompakten Bauweise bereitzustellen. Sie wird
gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine
Phasenverstellvorrichtung, insbesondere eine Ventiltriebphasenverstellvorrichtung,
mit einer Phasenverstelleinheit, die ein Gehäuseteil, ein Antriebsmittel
und ein zu dem Antriebsmittel phasenverstellbares Abtriebsmittel aufweist,
und mit einer Steueraktuatoranbindungseinheit, die dazu vorgesehen
ist, eine Grundeinheit einer Steueraktuatoreinheit zumindest teilweise
in dem Gehäuseteil
anzuordnen, vorgeschlagen. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
kann ein Bauraum zwischen der Phasenverstelleinheit und der Steueraktuatoreinheit
verringert werden, wodurch eine Phasenverstellvorrichtung mit einem
besonders kompakten Bauraum realisiert werden kann. Unter einer „Steueraktuatoreinheit” soll dabei
insbesondere eine Aktuatoreinheit zur Steuerung der Phasenverstelleinheit
verstanden werden. Unter einer „Aktuatoreinheit” soll insbesondere
eine Einheit verstanden werden, mittels der in Abhängigkeit
von einem Steuersignal einer Steuereinheit eine Steuergröße, wie beispielsweise
ein Stellweg, verstellt werden kann. Unter einer „Grundeinheit” soll insbesondere
eine Einheit von ortsfest anordenbaren Teilen der Steueraktuatoreinheit
verstanden werden, wie insbesondere eine Einheit mit einem Steueraktuatorgehäuse und/oder
einem Steueraktuatorstator. Vor zugsweise ist die ortsfest angeordnete
Grundeinheit dazu vorgesehen, einen beweglichen Teil der Steueraktuatoreinheit
anzutreiben, wie beispielsweise einen Steueraktuatoranker und/oder
einen Betätigungsgin.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass das Gehäuseteil
drehfest mit dem Antriebsmittel und/oder dem Abtriebsmittel verbunden
ist. Dadurch kann das Gehäuseteil
einfach an die Phasenverstelleinheit angebunden werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass das Gehäuseteil
eine Ausnehmung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Grundeinheit
der Steueraktuatoreinheit aufzunehmen. Dadurch kann die Grundeinheit einfach
innerhalb des Gehäuseteils
angeordnet werden. Unter einer „Ausnehmung” eines
Bauteils soll insbesondere ein Bereich verstanden werden, der in zumindest
einer Schnittebene vollständig
von dem Bauteil umgeben ist. Insbesondere soll unter einer „Ausnehmung” auch ein
Innenraum innerhalb eines Bauteils verstanden werden. Unter „aufnehmen” eines
weiteren Bauteils soll insbesondere verstanden werden, dass ein
weiteres Bauteil in einer Ausnehmung eines ersten Bauteils angeordnet
ist, d. h. dass in zumindest einer Schnittebene das weitere Bauteil in
einem Bereich angeordnet ist, der vollständig von dem ersten Bauteil
umgeben ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die Phasenverstelleinheit eine Ventileinheit aufweist, die
dazu vorgesehen ist, mittels der Steueraktuatoreinheit gesteuert zu
werden. Dadurch kann eine vorteilhafte Phasenverstelleinheit realisiert
werden. Vorteilhafterweise weist die Ventileinheit einen Ventilschieber
auf, der dazu vorgesehen ist, mittels der Verstellaktuatoreinheit
geschaltet zu werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Phasenverstellvorrichtung eine Deckeleinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Phasenverstelleinheit abzuschließen, und
die zumindest eine Ausnehmung aufweist, die dazu vorgesehen ist,
die Ventileinheit aufzunehmen. Dadurch kann besonders einfach eine Lagerung
für die
Phasenverstelleinheit, insbesondere für die Ventileinheit der Phasenverstelleinheit,
bereitgestellt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Ventileinheit ein Zentralventil aufweist,
das zumindest teilweise dazu vorgesehen ist, das Abtriebsmittel
mit einer Triebwelle zu verbinden. Dadurch kann auf ein zusätzliches
Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine separate Befestigungsschraube,
verzichtet werden, wodurch eine Befestigung der Triebwelle erreicht
werden kann, die eine kompakte Ausgestaltung der Phasenverstellvorrichtung
ermöglicht.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Ventileinheit eine Konturausnehmung
für ein
Schraubwerkzeug aufweist, die zumindest teilweise dazu vorgesehen
ist, einen Ventilschieber aufzunehmen. Unter einer „Konturausnehmung” soll insbesondere
eine Ausnehmung verstanden werden, die eine rotationsasymmetrische
Kontur zur Übertragung
von Anzugsmomenten aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung
kann eine Anordnung für
den Ventilschieber gefunden werden, die in Bezug auf einen Bauraum
besonders vorteilhaft ist. Vorzugsweise ist die Konturausnehmung
als ein TORX ausgebildet.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Phasenverstellvorrichtung ein Steueraktuatorgehäuse aufweist,
das zumindest in einem montierten Zustand zumindest teilweise in
dem Gehäuseteil
angeordnet ist. Dadurch kann ein axialer Bauraumbedarf der Phasenverstellvorrichtung
vorteilhaft verringert werden. Vorteilhafterweise ist das Steueraktuatorgehäuse ortsfest
angeordnet und der Grundeinheit der Steueraktuatoreinheit zugeordnet.
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Vorteilhafterweise
weist die Phasenverstellvorrichtung weiter einen elektromagnetischen
Steueraktuator auf, der zumindest in einem montierten Zustand zumindest
teilweise in dem Gehäuseteil
angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung
erreicht werden.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Phasenverstellvorrichtung einen Steueraktuatorstator
und/oder einen Steueraktuatoranker aufweist, der zumindest in einem
Zustand zumindest teilweise in dem Gehäuseteil angeordnet ist. Dadurch
kann der Bauraum besonders vorteilhaft verringert werden. Dabei
wird insbesondere vorgeschlagen, dass der Steueraktuatorstator der
Grundeinheit der Steueraktuatoreinheit zugeordnet ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuseteil
zumindest teilweise für
eine zusätzliche
Phasenverstelleinheit vorgesehen ist. Dadurch kann die zusätzliche
Phasenverstelleinheit ebenfalls vorteilhaft geschützt angeordnet
werden. Durch eine weitere Phasenverstelleinheit kann eine zusätzliche
Verstellkraft zur Verstellung der Phasenlage bereitgestellt werden,
wodurch eine Fehleranfälligkeit
der Phasenverstellvorrichtung gesenkt werden kann.
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Vorteilhafterweise
weist die Phasenverstellvorrichtung zumindest ein mechanisches Phasenverstellmittel
auf, das zumindest teilweise in dem Gehäuseteil angeordnet ist. Dadurch
kann mittels des Phasenverstellmittels eine besonders fehlerunanfällige Phasenverstelleinheit
bereitgestellt werden. Unter einem „mechanischen Phasenverstellmittel” soll dabei
insbesondere ein Verstellmittel verstanden werden, bei dem zur Bereitstellung
einer Ver stellkraft auf einen hydraulischen, pneumatischen, elektrischen und/oder
magnetischen Aktuator verzichtet wird.
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Vorteilhafterweise
weist das Phasenverstellmittel ein Federmittel auf. Dadurch kann
ein besonders einfaches mechanisches Phasenverstellmittel realisiert
werden.
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Vorzugsweise
ist das mechanische Phasenverstellmittel dazu vorgesehen, zumindest
einen Teil der Grundeinheit aufzunehmen. Dadurch kann ein Bauraum
vorteilhaft genutzt werden, wodurch insbesondere ein axialer Bauraum
gering gehalten werden kann.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass die Phasenverstelleinheit ein Koppelmittel aufweist,
das dazu vorgesehen ist, die Grundeinheit der Steueraktuatoreinheit
und die Phasenverstelleinheit drehbar miteinander zu koppeln. Dadurch
kann die Grundeinheit der Steueraktuatoreinheit besonders einfach ortsfest
angeordnet werden, wodurch eine besonders einfache Anbindung der
Steueraktuatoreinheit an eine Steuereinheit möglich ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und
die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Phasenverstellvorrichtung,
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2 eine
schematisierte Darstellung der Phasenverstellvorrichtung,
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3 einen
Querschnitt durch eine Ventileinheit der Phasenverstellvorrichtung
und
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4 eine
perspektivische Darstellung der Ventileinheit.
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1 zeigt
eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Phasenverstellvorrichtung,
die als eine Kraftfahrzeugphasenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Phasenverstellvorrichtung
weist ein Antriebsmittel 12 und ein Abtriebsmittel 13 auf,
die zueinander phasenverstellbar sind. Zur Verstellung der Phasenlage
weist die Phasenverstellvorrichtung eine hydraulische Phasenverstelleinheit 10 auf.
Das Abtriebsmittel 13 ist drehfest mit einer Triebwelle 22 verbindbar.
Die Triebwelle 22 ist als eine Nockenwelle ausgebildet.
Das Antriebsmittel 12 ist mittels eines Zahnrads 33 mit
einer nicht näher
dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt.
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Die
Phasenverstelleinheit 10 weist einen Flügelzellenversteller 34 auf.
Weiter weist die Phasenverstelleinheit 10 eine Ventileinheit 18 auf,
mittels der die Phasenverstelleinheit 10 gesteuert wird.
Der Flügelzellenversteller 34 weist
Druckkammern 35 auf, von denen ein Teil für eine Verstellung
in einer ersten Verstellrichtung und ein Teil für eine Verstellung in eine
zweite Verstellrichtung ausgebildet sind. Jede der Druckkammern 35 ist
in einem Teilbereich durch das Antriebsmittel 12 und in
einem Teilbereich durch das Abtriebsmittel 13 begrenzt.
In axialer Richtung sind die Druckkammern 35 durch eine
Deckeleinheit 19 begrenzt. Die Druckkammern 35 des
Flügelzellenverstellers 34 sind
mittels der Ventileinheit 18 mit einer nicht näher dargestellten
Betriebsmittelquelle verbindbar. Die Phasenlage wird durch eine
gezielte Beaufschlagung der Druckkammern 35 mit einem Betriebsmitteldruck
verstellt.
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Die
Ventileinheit 18 weist ein Zentralventil 21 auf.
Die Ventileinheit 18 ist drehfest mit der Abtriebseinheit 13 gekoppelt.
Ein Ventilgehäuse 36 der
Ventileinheit 18 ist als eine Befestigungsschraube ausgebildet,
mittels der das Abtriebsmittel 13 der Phasenverstelleinheit 10 drehfest
mit der Triebwelle 22 verbunden ist. Um auf das Ventilgehäuse 36 ein
Anzugsmoment übertragen
zu können,
ist ein Ende des Ventilgehäuses 36 als
eine Konturausnehmung 23 ausgebildet, in die ein komplementär ausgestaltetes Schraubwerkzeug
eingesetzt werden kann. Die Konturausnehmung 23 ist als
ein TORX ausgebildet. Ein Ventilschieber 24, mittels dem
die Ventileinheit 18 gesteuert wird, ist teilweise innerhalb
der Konturausnehmung 23 angeordnet. Der Ventilschieber 24 ist axial
verschiebbar angeordnet und verbindet in Abhängigkeit von einer Schaltstellung
Betriebsmittekanäle 37 miteinander,
mittels denen die Druckkammern 35 mit der Betriebsmittelquelle
bzw. untereinander verbunden werden können.
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Die
Deckeleinheit 19 ist scheibenförmig ausgeführt und weist eine zentrale
Ausnehmung 20 auf. Das Zentralventil 21 der Ventileinheit 18 ist
zum Teil in der Ausnehmung 20 angeordnet. In Teilbereichen weisen
das Zentralventil 21 und die Ausnehmung 20 einen
gleichen Durchmesser aus. Mittels der Ausnehmung 20 ist
eine Lagereinheit ausgebildet, mittels der die Ventileinheit 18 in
der Deckeleinheit 19 gelagert ist. Die Lagereinheit ist
als eine Gleitlagerung ausgebildet.
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Zur
Betätigung
der Ventileinheit 18 weist die Phasenverstellvorrichtung
eine Steueraktuatoreinheit 16 auf. Die Steueraktuatoreinheit 16 ist
auf einer Seite der Ventileinheit 18 an geordnet, die der
Triebwelle 22 abgewandt ist. Mittels der Steueraktuatoreinheit 16 kann
der Ventilschieber 24 in eine erste axiale Richtung verschoben
werden. Zur Verschiebung des Ventilschiebers 24 in eine
zweite axiale Richtung weist die Ventileinheit 18 ein Federmittel 38 auf,
das eine Federkraft bereitstellt, die einer Aktuatorkraft der Steueraktuatoreinheit 16 entgegengerichtet
ist.
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Die
Steueraktuatoreinheit 16 weist eine ortsfest angeordnete
Grundeinheit 15 auf. Die Grundeinheit 15 weist
ein Steueraktuatorgehäuse 25 und
Teile eines elektromagnetischen Steueraktuators 26 auf. Teile
des Steueraktuators 26 sind in dem Steueraktuatorgehäuse 25 angeordnet.
Das Steueraktuatorgehäuse 25 ist
mittels einer Verbindungseinheit 39 ortsfest anordenbar.
Die Verbindungseinheit 39 ist dazu vorgesehen, das Steueraktuatorgehäuse 25 mit
der Brennkraftmaschine zu verbinden.
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Der
Steueraktuator 26 weist einen Steueraktuatorstator 27 auf,
der fest mit dem Steueraktuatorgehäuse 25 verbunden ist.
Der Steueraktuatorstator 27 umfasst eine elektrische Spule
zur Erzeugung eines elektrischen Felds. Weiter weist der Steueraktuator 26 einen
Steueraktuatoranker 28 auf, der innerhalb des Steueraktuatorstators 27 angeordnet
ist. Der Steueraktuatoranker 28 umfasst einen Permanentmagneten.
Mittels der Spule des Steueraktuatorstators 27 kann auf
den Permanentmagneten des Steueraktuatorankers 28 die axial
wirkende Aktuatorkraft zur Betätigung
der Ventileinheit 18 erzeugt werden. Diese mittels des
Steueraktuators 26 erzeugbare axiale Aktuatorkraft ist
in Richtung der Ventileinheit 18 gerichtet. Der Steueraktuatorstator 27 ist
der Grundeinheit 15 zugeordnet.
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Der
Steueraktuatoranker 28 ist lediglich für eine axiale Verschiebung
vorgesehen. Eine Lagereinheit, mittels der der Steueraktuatoranker 28 axial verschiebbar
gelagert ist, hemmt eine Drehbewegung des Steueraktuatorankers 28.
Der Steueraktuatoranker 28 und der Ventilschieber 24,
der drehfest mit dem Abtriebsmittel 13 der Phasenverstelleinheit 10 verbunden
ist, sind mittels eines Betätigungspins 40 und
eines Koppelmittels 32 drehbar miteinander gekoppelt. Mittels
des Koppelmittels 32 wird die Aktuatorkraft des Steueraktuators 26 auf
den Ventilschieber 24 der Ventileinheit 18 übertragen.
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Das
Koppelmittel 32 ist mittels einer zwischen zwei Flächen angeordneten
Kugel ausgebildet. Die erste Fläche
ist mit dem Ventilschieber 24 verbunden. Sie ist als eine
ebene Fläche
ausgebildet. Die zweite Fläche
ist mit dem Betätigungsgin 40 verbunden,
der mittels der Steueraktuatoreinheit 16 verbunden ist.
Die zweite Fläche
weist eine Ausnehmung auf, in der die Kugel angeordnet ist. Eine
Tiefe der Ausnehmung ist geringer als ein Durchmesser der Kugel.
Eine Kontaktfläche
zwischen der Kugel und den angrenzenden Flächen ist minimal, wodurch eine
Kopplung für
eine axiale Bewegung und eine gleichzeitige Entkopplung für eine Drehbewegung realisiert
ist.
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Die
Steueraktuatoreinheit 16 ist mittels einer Steueraktuatoranbindungseinheit 14 an
die Phasenverstelleinheit 10 angebunden. Die Phasenverstelleinheit 10 weist
ein Gehäuse 41 auf,
das drehfest mit dem Antriebsmittel 12 der Phasenverstelleinheit 10 verbunden
ist. Das Gehäuse 41 ist
mittels eines Gehäuseteils 11 und
der Deckeleinheit 19 ausgebildet. Die Deckeleinheit 19 ist
drehfest mit dem Antriebsmittel 12 verbunden. Über die
Deckeleinheit 19 ist das Gehäuseteil 11 drehfest
mit dem Antriebsmittel 12 verbunden. Das Gehäuseteil 11 ist
im Wesentlichen zylinderförmig
ausgebildet und begrenzt das Gehäuse 41 in
radialer Richtung. Die Deckeleinheit 19 schließt das Gehäuse 41 in
Richtung der Phasenverstelleinheit 10 ab. In Richtung der
Steueraktuatoreinheit 16 ist das Gehäuse 41 offen. Das
Gehäuse 41 schützt insbesondere
die Ventileinheit 18.
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Mittels
der Steueraktuatoranbindungseinheit 14 kann ein Teil der
Grundeinheit 15 der Steueraktuatoreinheit 16 in
dem Gehäuse 41 angeordnet
werden. Das Gehäuseteil 11 weist
dazu eine zentrale Ausnehmung 17 auf, die einen Teil der
Grundeinheit 15 aufnehmen kann bzw. in der in montiertem
Zustand der Teil der Grundeinheit 15 angeordnet ist. Das
Gehäuseteil 11 bzw.
das Gehäuse 41 und
die Grundeinheit 15 der Steueraktuatoreinheit 16 sind
in montiertem Zustand axial überschneidend
angeordnet. In radialer Richtung sind das Gehäuseteil 11 und die
Grundeinheit 15 beabstandet zueinander angeordnet.
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In
montiertem Zustand ist das Steueraktuatorgehäuse 25 der Grundeinheit 15 teilweise
in der Ausnehmung 17 des Gehäusteils 11 angeordnet.
Der Betätigungsgin 40 der
Steueraktuatoreinheit 16 ragt ebenfalls in die Ausnehmung 17 des
Gehäuseteils 11 hinein.
Das Koppelmittel 32 ist zu einem größten Teil innerhalb der Ausnehmung 17 angeordnet.
Der Steueraktuatorstator 27 der Grundeinheit 15 ist
ebenfalls teilweise in der Ausnehmung 17 angeordnet. Der Steueraktuatoranker 28 ist
zumindest in einem Betriebszustand, in dem er ausgefahren ist, innerhalb der
Ausnehmung 17 angeordnet. Eine Querschnittsfläche, die
senkrecht zu einer Betätigungsrichtung der
Steueraktuatoreinheit 16 orientiert ist, weist das Steueraktuatorgehäuse 25 und
den Steueraktuatoranker 28 der Grundeinheit 15,
das Koppelmittel 32 und das Gehäuseteil 11 auf.
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Weiter
weist die Phasenverstellvorrichtung eine zusätzliche Phasenverstelleinheit 29 auf,
die innerhalb des Gehäuseteils 11 angeordnet
ist. Die zusätzliche
Phasenverstelleinheit 29 umfasst ein mechanisches Phasenverstellmittel 30,
das zur Verstellung der Phasenlage zwischen dem Antriebsmittel 12 und
dem Abtriebsmittel 13 ein Relativmoment zwischen dem Antriebsmittel 12 und
dem Abtriebsmittel 13 erzeugen kann. Mittels des Phasenverstellmittels 30 wird
eine Phasenverstellung durch die Phasenverstelleinheit 10 für eine Verstellrichtung
unterstützt.
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Das
Phasenverstellmittel 30 weist ein Federmittel 31 auf.
Das Federmittel 31 ist als eine Spiralfeder ausgebildet.
Das Federmittel 31 ist in einem radialen Zwischenraum zwischen
dem Gehäuseteil 11 und
der Grundeinheit 15 angeordnet. Die Grundeinheit 15,
das Gehäuseteil 11 und
das Federmittel 31 sind ineinander geschachtelt angeordnet.
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Bei
einer Verstellung der Phasenlage in der ersten Verstellrichtung
mittels der hydraulischen Phasenverstelleinheit 10 wird
das Federmittel 31 der zusätzlichen Phasenverstelleinheit 29 gespannt.
Das Federmittel 31 bewirkt eine Verstellkraft für eine Verstellung
der Phasenlage in die zweite Verstellrichtung, die der ersten Verstellrichtung
entgegengerichtet ist.