DE102011081968A1 - Phaser - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ein Nockenwellenversteller (1), welcher ein Antriebselement (2) und ein Abtriebselement (3) aufweist, welche durch Hydraulikmittel zueinander verdrehbar sind und das Antriebselement (2) oder das Abtriebselement (3) Dichtelemente (6) aufweisen, welche in dafür vorgesehenen Nuten (7) angeordnet sind und die Nut (7) einen Hinterschnitt (8) aufweist, welcher mit einer komplementären Geometrie (12) des Dichtelementes (6) zusammenwirkt.Proposed a camshaft adjuster (1) having a drive element (2) and an output member (3) which are rotatable by hydraulic means to each other and the drive element (2) or the driven element (3) sealing elements (6), which in designated grooves (7) are arranged and the groove (7) has an undercut (8) which cooperates with a complementary geometry (12) of the sealing element (6).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.The invention relates to a camshaft adjuster.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.Camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves in order to make the phase relation between crankshaft and camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position, variable. Adjusting the timing to the current load and speed reduces fuel consumption and emissions. For this purpose, camshaft adjuster are integrated into a drive train, via which a torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft. This drive train can be realized for example as a belt, chain or gear drive.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Öldruck beaufschlagbar sind. Antriebselement und Abtriebselement sind hierbei koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen Antriebselement und Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.In a hydraulic camshaft adjuster, the output element and the drive element form one or more pairs of mutually acting pressure chambers, which can be acted upon by oil pressure. Drive element and output element are arranged coaxially. By filling and emptying individual pressure chambers, a relative movement between the drive element and output element is generated. The rotationally acting on between the drive element and the output element spring urges the drive element relative to the output element in an advantageous direction. This advantage direction can be the same or opposite to the direction of rotation.
Eine verbreitete Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Flügelzellenversteller weisen einen Stator, einen Rotor und ein Antriebselement auf. Der Rotor ist meist mit der Nockenwelle drehfest verbunden und bildet das Abtriebselement. Der Stator und das Antriebselement werden ebenfalls untereinander drehfest verbunden und sind ggf. auch einteilig ausgebildet. Dabei befindet sich der Rotor koaxial zum Stator und innerhalb des Stators. Rotor und Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativbewegung zwischen Stator und Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet und/oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators vorgesehen. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Stator, Antriebselement und Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen gesichert.A common type of hydraulic phaser is the vane phaser. Vane adjusters comprise a stator, a rotor and a drive element. The rotor is usually rotatably connected to the camshaft and forms the output element. The stator and the drive element are also rotatably connected to each other and are possibly also integrally formed. The rotor is coaxial to the stator and inside the stator. Rotor and stator shape with their radially extending wings, oppositely acting oil chambers, which can be acted upon by oil pressure and allow relative movement between the stator and rotor. The wings are either formed integrally with the rotor or the stator and / or provided as "inserted wings" in designated grooves of the rotor or the stator. Furthermore, the vane cell adjusters have various sealing lids. Stator, drive element and sealing cover are secured by several screw connections.
Die
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, dessen Dichtelemente zur Abdichtung zwischen den Arbeitskammern besonders montagefreundlich und zuverlässig ausgebildet sind.The object of the invention is to provide a camshaft adjuster whose sealing elements are designed for sealing between the working chambers particularly easy to install and reliable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.
Hierdurch wird erreicht, dass der Hinterschnitt der Nut mit einer komplementären Geometrie des Dichtelementes derart zusammenwirkt, dass eine Wegbegrenzung in radialer Richtung erzielt wird. Die Dichtelemente können ohne externe Montagehilfen, von einer axialen Stirnseite des Antriebselementes oder des Abtriebselementes aus, montiert werden und sind durch den erfindungsgemäßen Hinterschnitt in radialer Richtung gesichert. Dies ist besonders vorteilhaft bei federbeaufschlagten Dichtelementen.This ensures that the undercut of the groove cooperates with a complementary geometry of the sealing element such that a travel limitation in the radial direction is achieved. The sealing elements can be mounted without external mounting aids, from an axial end face of the drive element or the driven element, and are secured in the radial direction by the undercut according to the invention. This is particularly advantageous in spring-loaded sealing elements.
Die Dichtelemente sind bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet. Alternativ können die Dichtelemente aus Metall ausgebildet sein. Zusätzlich zum verwendeten Werkstoff kann eine Beschichtung vorgesehen sein.The sealing elements are preferably made of plastic. Alternatively, the sealing elements may be formed of metal. In addition to the material used, a coating may be provided.
Der erfindungsgemäße Hinterschnitt kann sich auf die gesamte Länge oder auf einen Teil der gesamten Länge der Nut erstrecken. Gleichermaßen kann die komplementäre Geometrie des Dichtelementes partiell oder auf der gesamten Länge des Dichtelementes ausgebildet sein.The undercut according to the invention may extend over the entire length or over part of the entire length of the groove. Similarly, the complementary geometry of the sealing element may be formed partially or over the entire length of the sealing element.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtelement mit dem Flügel einteilig ausgebildet. Der Flügel ist zugleich das Dichtelement und kann in der Nut des Antriebselementes oder des Abtriebselementes platziert werden. Derartige Flügel sind als dünnwandige Trennelemente ausgebildet, die vorteilhafterweise aus Blech ausgebildet sein können. Der Flügel bzw. das Dichtelement weist eine zum Hinterschnitt komplementäre Geometrie auf. Eine Vorspannkraft eines Federelementes drückt den Flügel bzw. das Dichtelement in radialer Richtung und damit die komplementäre Geometrie gegen den erfindungsgemäßen Hinterschnitt. Der erfindungsgemäße Hinterschnitt ist als maximale Wegbegrenzung in radialer Richtung vorgesehen. Im montierten Zustand des Abtriebselementes mit dem Antriebselement ist bevorzugterweise ein Restabstand zwischen dem Hinterschnitt und der komplementären Geometrie des Dichtelementes vorgesehen. Die Flügel bzw. Dichtelemente werden in axialer Richtung in die Nut eingeschoben. Werkstoffe wie Kunststoff und/oder Metall können für den Flügel bzw. das Dichtelement vorgesehen sein. Zusätzlich zum verwendeten Werkstoff kann eine Beschichtung vorgesehen sein.In one embodiment of the invention, the sealing element is integrally formed with the wing. The wing is also the sealing element and can be placed in the groove of the drive element or the output element. Such wings are designed as thin-walled separating elements, which can be advantageously formed from sheet metal. The wing or the sealing element has a geometry complementary to the undercut. A biasing force of a spring element presses the wing or the sealing element in the radial direction and thus the complementary geometry against the undercut according to the invention. The undercut according to the invention is provided as the maximum travel limit in the radial direction. In the assembled state of the output element with the drive element is preferably a residual distance between the undercut and the complementary geometry of the sealing element provided. The wings or sealing elements are inserted in the axial direction in the groove. Materials such as plastic and / or metal may be provided for the wing or the sealing element. In addition to the material used, a coating may be provided.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dichtelement federbeaufschlagt ausgebildet. Das Dichtelement ist an einer radialen Stirnseite eines Flügels angeordnet. Federbeaufschlagte Dichtelemente gleichen vorteilhafterweise Koaxialitätsfehler zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement aus. Der erfindungsgemäße Hinterschnitt ist als maximale Wegbegrenzung in radialer Richtung vorgesehen. Im montierten Zustand des Abtriebselementes mit dem Antriebselement ist bevorzugterweise ein Restabstand zwischen dem Hinterschnitt und der komplementären Geometrie des Dichtelementes vorgesehen.In an advantageous embodiment, the sealing element is spring-loaded. The sealing element is arranged on a radial end face of a wing. Spring-loaded sealing elements advantageously compensate for coaxial errors between the drive element and the driven element. The undercut according to the invention is provided as the maximum travel limit in the radial direction. In the assembled state of the output element with the drive element, a remaining distance between the undercut and the complementary geometry of the sealing element is preferably provided.
In einer Ausbildung der Erfindung kann der Hinterschnitt auf der gesamten Länge der Nut ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann ein Teil der Nut als Hinterschnitt vorgesehen sein. Eine Ausbildung des Hinterschnittes auf der gesamten Länge der Nut ist vorteilhaft für die Ausbildung der komplementären Geometrie des Dichtelementes auf seiner gesamten Länge, denn durch die Verbreiterung des Dichtelementes aufgrund der komplementären Geometrie wird mehr Bauraum für ein Federelement bereitgestellt, welches in einer dafür vorgesehenen Tasche des Dichtelementes positioniert werden kann. Das Federelement kann somit ebenfalls größer ausfallen und eine höhere Federkraft aufweisen.In one embodiment of the invention, the undercut may be formed over the entire length of the groove. Alternatively, a part of the groove may be provided as an undercut. A formation of the undercut over the entire length of the groove is advantageous for the formation of the complementary geometry of the sealing element over its entire length, because by the widening of the sealing element due to the complementary geometry more space for a spring element is provided which in a designated pocket of the Sealing element can be positioned. The spring element can thus also be larger and have a higher spring force.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Hinterschnitt als ein radialer Anschlag vorgesehen. Vorteilhafterweise lassen sich die Dichtelemente am Antriebselement oder am Abtriebselement in der Nut platzieren und sind verliersicher in der Nut positioniert bevor das Antriebselement mit dem Abtriebselement montiert wird. Entsprechend vorteilhaft ist es, wenn das Dichtelement und der Flügel einteilig ausgebildet sind. Der Flügel bzw. das Dichtelement sind bevorzugt dünnwandig ausgebildet und werden gleichermaßen verliersicher mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement vormontiert.In a particularly preferred embodiment, the undercut is provided as a radial stop. Advantageously, the sealing elements can be placed on the drive element or on the output element in the groove and are captively positioned in the groove before the drive element is mounted with the output element. Accordingly, it is advantageous if the sealing element and the wing are integrally formed. The wing or the sealing element are preferably formed thin-walled and are equally preassembled captive with the drive element or the driven element.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Hinterschnitt eine konische Form auf. Eine konische Form weist eine größere Kontaktfläche zwischen Dichtelement und Hinterschnitt auf. Eine einseitig an der Nut ausgebildete konische Form des Hinterschnittes kann eine Positionierung des Dichtelementes an einer Begrenzungswand der Nut begünstigen. Durch zusätzliche Federbeaufschlagung des Dichtelementes kommt das Dichtelement bereits im vormontierten Zustand in Anlage mit einer Begrenzungswand einer Nut. Vorteilhafterweise kann somit einem Anlagewechsel in der Nut bei einem Richtungswechsel der Verstellung des Nockenwellenverstellers entgegengewirkt werden. Selbiger Effekt ist auf ein mit dem Flügel einteilig ausgebildetes Dichtelement übertragbar.In one embodiment of the invention, the undercut has a conical shape. A conical shape has a larger contact surface between the sealing element and undercut. A one-sided formed on the groove conical shape of the undercut may favor a positioning of the sealing element on a boundary wall of the groove. By additional spring action of the sealing element, the sealing element comes already in the preassembled state in abutment with a boundary wall of a groove. Advantageously, thus a system change in the groove can be counteracted in a change of direction of the adjustment of the camshaft adjuster. The same effect is transferable to a one-piece with the wing sealing element.
Alternativ sind verschiedene lineare und nichtlineare Hinterschnittgeometrien denkbar.Alternatively, different linear and non-linear undercut geometries are conceivable.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Hinterschnitt im Querschnitt der Nut symmetrisch ausgebildet. Durch eine zusätzliche Federbeaufschlagung wird eine Zentrierung des Dichtelementes in der Nut begünstigt. Selbiger Effekt ist auf ein mit dem Flügel einteilig ausgebildetes Dichtelement übertragbar.In a further embodiment of the invention, the undercut is formed symmetrically in the cross section of the groove. By an additional spring loading a centering of the sealing element is favored in the groove. The same effect is transferable to a one-piece with the wing sealing element.
Hierzu sind verschiedene lineare und nichtlineare Hinterschnittgeometrien denkbar.For this purpose, different linear and non-linear undercut geometries are conceivable.
Alternativ lassen sich verschiedenste Hinterschnittgeometrien in einer Nut oder in einer Vielzahl von Nuten implementieren.Alternatively, a variety of undercut geometries can be implemented in a groove or in a plurality of grooves.
Die Herstellung von Hinterschnitt in der Nut kann durch Fräsen, Sintern, Gießen, Schleifen, o.ä. erfolgen. Nicht einteilig mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement ausgebildete Hinterschnitte lassen sich durch zusätzliche Elmente wie Plättchen, Manschetten o.ä. zusammen mit einer einfachen Nut des Antriebselementes oder des Abtriebselementes bilden. Eine Vielzahl von Geometrien für den Querschnitt der Nut, z.B. Rechteckformen, Kreisformen o.ä. sind denkbar.The production of undercut in the groove can be done by milling, sintering, casting, grinding, or similar. respectively. Undercuts that are not formed integrally with the drive element or the output element can be replaced by additional elements such as plates, sleeves or the like. together with a simple groove of the drive element or the output element. A variety of geometries for the cross-section of the groove, e.g. Rectangular shapes, circular shapes or similar are conceivable.
In einer Ausbildung der Erfindung ist das Dichtelement federbeaufschlagt, wobei die Vorspannkraft des Federelementes das Dichtelement gegen den Hinterschnitt der Nut drückt und somit der radiale Federweg begrenzt wird. Vorteilhafterweise lassen sich die Dichtelemente am Antriebselement oder am Abtriebselement in der Nut platzieren und sind verliersicher in der Nut positioniert bevor das Antriebselement mit dem Abtriebselement montiert wird. Entsprechend vorteilhaft ist es, wenn das Dichtelement und der Flügel einteilig ausgebildet sind. Der Flügel bzw. das Dichtelement sind bevorzugt dünnwandig ausgebildet und werden gleichermaßen verliersicher mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement vormontiert.In one embodiment of the invention, the sealing element is spring-loaded, wherein the biasing force of the spring element presses the sealing element against the undercut of the groove and thus the radial spring travel is limited. Advantageously, the sealing elements can be placed on the drive element or on the output element in the groove and are captively positioned in the groove before the drive element is mounted with the output element. Accordingly, it is advantageous if the sealing element and the wing are integrally formed. The wing or the sealing element are preferably formed thin-walled and are equally preassembled captive with the drive element or the driven element.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung von einem Hinterschnitt in einer Nut, welche ein Dichtelement oder einen Flügel aufnimmt, wird eine Erleichterung in der Vormontage erreicht. Zudem ist ein Poka Yoke Effekt erzielbar, wodurch z.B. bei der Zuführung in der Montage eine eindeutige Lageorientierung durch die komplementäre Geometrie am Dichtelement sichergestellt werden kann. The inventive arrangement of an undercut in a groove which receives a sealing element or a wing, a relief in the pre-assembly is achieved. In addition, a Poka Yoke effect can be achieved, which, for example, when feeding in the assembly a clear Orientation can be ensured by the complementary geometry of the sealing element.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Figur dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the following figure.
Es zeigt:It shows:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nockenwellenversteller Phaser
- 22
- Antriebselement driving element
- 33
- Abtriebselement output element
- 44
- Flügel wing
- 55
- radiale Stirnseite radial end face
- 66
- Dichtelement sealing element
- 77
- Nut groove
- 88th
- Hinterschnitt undercut
- 99
- Federelement spring element
- 1010
- radiale Richtungradial direction
- 1111
- Nabehub
- 1212
- komplementäre Geometriecomplementary geometry
- 1313
- Nutgrundgroove base
- 1414
- Begrenzungsflächeboundary surface
- 1515
- Seitendeckelside cover
- 1616
- Nockenwellecamshaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140217 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140217 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120827 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |