DE102012201561A1

DE102012201561A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE102012201561A1
Application number: DE201210201561
Authority: DE
Inventors: Olaf Boese; Andreas Wedel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: DE102012201561B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil (72) mit einem Verschlussteil (100) zum Absperren eines Kanals (88), der in einem Nockenwellenversteller (4) einen Volumenspeicher (70) in eine Druckkammer (44) hinein öffnet und mit einer zwei Klammerschenkel (94, 96) aufweisenden Klammer (92), die über einen Steg (98) miteinander verbunden sind. In dem angegebenen Rückschlagventil ist das Verschlussteil (100) beweglich am Steg (98) angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 und einen Stator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller sind technische Baugruppen zum Verstellen der Phasenlagen zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor.
Aus der WO 2011 138 136 A1 ist es bekannt in einem Nockenwellenversteller einen Volumenspeicher anzuordnen, aus dem von den Druckkammern im Falle eines Unterdruckes Hydraulikflüssigkeit angesaugt werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung den bekannten Nockenwellenversteller zu verbessern.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung wird das Rückschlagventil wie eine Klammer ausgebildet, wobei das Verschlusselement, das zum Verschließen des Kanals von der Druckkammer aus kommend in den Volumenspeicher hinein vorgesehen ist, in einem Steg ausgebildet ist, der die beiden Klammerschenkel, auch Klammerbügel genannt, der Klammer miteinander verbindet.
Die Erfindung gibt daher ein Rückschlagventil mit einem Verschlussteil zum Absperren eines Kanals, der in einem Nockenwellenversteller einen Volumenspeicher in eine Druckkammer hinein öffnet und mit einer zwei Klammerschenkel aufweisenden Klammer, die über einen Steg miteinander verbunden sind, an. Erfindungsgemäß ist das Verschlussteil beweglich am Steg angeordnet.
Das Verschlussteil kann jedes beliebige für ein Rückschlagventil geeignete Verschlussteil sein. So kann das Verschlussteil beispielsweise eine Kugel sein, die beispielsweise in einem Käfig gehalten wird, wobei der Käfig selbst beispielsweise durch den Steg gehalten werden kann.
Durch die Anordnung des Verschlussteils im Steg der Klammer wird das Verschlussteil beim Aufsetzen auf den Rotor oder Stator des Nockenwellenverstellers automatisch durch die beiden Klammerschenkel zumindest in einer Richtung ausgerichtet. Durch geeignete Formelemente am Stator oder Rotor an der Stelle, an der das Rückschlagventil aufgenommen werden soll, kann die automatische Ausrichtung auch in alle Richtungen sichergestellt werden, ohne dass das Rückschlagventil im Betrieb des Nockenwellenverstellers zu verrutschen droht.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Steg eine Durchgangsöffnung auf, in der das Verschlussteil beweglich angeordnet ist.
Das Verschlussteil ist besonders bevorzugt ein Plättchen, das beispielsweise in einfacher Weise über einen kleinen Balken am Rückschlagventil befestigt werden kann.
Die Erfindung gibt auch einen Rotor für einen Nockenwellenversteller an, der eine Nabe und wenigstens einen radial von der Nabe abragenden Flügel mit einem durch ein angegebenes Rückschlagventil abdeckbaren Kanal, der einen Volumenspeicher im Nockenwellenversteller in eine Druckkammer des Nockenwellenverstellers öffnet, umfasst. Der angegebene Rotor weist ein Formelement am Flügel auf, das zur formschlüssigen Aufnahme eines Klammerschenkels des Rückschlagventils in axialer und/oder radialer Richtung vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Rückschlagventils in Umfangsrichtung verhindert wird.
Die Erfindung gibt auch einen Stator für einen Nockenwellenversteller an, der ein ringförmiges Außenteil und wenigstens ein radial vom ringförmigen Außenteil nach innen abragendes Segment mit einem durch ein angegebenes Rückschlagventil abdeckbaren Kanal, der einen Volumenspeicher im Nockenwellenversteller in eine Druckkammer des Nockenwellenverstellers öffnet, umfasst. Der angegebene Stator umfasst ein Formelement am Segment, das zur formschlüssigen Aufnahme eines Klammerschenkels des Rückschlagventils in axialer und oder radialer Richtung vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Rückschlagventils in Umfangsrichtung vermieden wird.
Die Erfindung gibt auch einen Nockenwellenversteller für einen Verbrennungsmotor an, der einen Stator, einen drehbar im Stator aufgenommenen Rotor, eine Druckkammer zum Verstellen des Rotors gegenüber dem Stator und einen Volumenspeicher zum Ausgleichen eines Unterdruckes in der Druckkammer über einen Kanal zwischen der Druckkammer und dem Volumenspeicher umfasst. Erfindungsgemäß umfasst der Nockenwellenversteller ein den Kanal abdeckendes angegebenes Rückschlagventil.
Die Erfindung gibt auch einen Verbrennungsmotor an, der eine Brennkammer, eine durch die Brennkammer angetriebene Kurbelwelle und eine die Brennkammer steuernde Nockenwelle umfasst. Erfindungsgemäß umfasst der Verbrennungsmotor einen angegebenen Nockenwellenversteller zum Übertragen einer Rotationsenergie von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der
1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit Nockenwellenverstellern;
2 eine Schnittansicht eines Nockenwellenverstellers aus 1 mit einem Stator;
3 eine räumliche Darstellung eines Stators aus 2;
4 eine räumliche Darstellung des Stators aus 3 in einer anderen Perspektive;
5 eine räumliche Darstellung eines Rotors mit einem Rückschlagventil;
6 eine räumliche Schnittdarstellung des Rotors mit dem Rückschlagventil aus 5;
7 eine Seitenansicht eines Rückschlagventils; und
8 eine Draufsicht des Rückschlagventils aus 7 zeigen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In den Figuren werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 2 mit Nockenwellenverstellern 4 zeigt.
Der Verbrennungsmotor 2 umfasst in einer an sich bekannten Weise einen Brennraum 6, der durch Ventile 8 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Ventile werden durch Nocken 10 auf entsprechenden Nockenwellen 12 angesteuert. Im Brennraum 6 ist ferner ein Hubkolben 14 aufgenommen, der eine Kurbelwelle 16 antreibt. Die Rotationsenergie der Kurbelwelle 16 wird an ihrem axialen Ende über Triebmittel 18 auf die Nockenwellenversteller 4 übertragen. Im vorliegenden Beispiel kann das Triebmittel eine Kette oder ein Riemen sein.
Die Nockenwellenversteller 4 sind jeweils auf eine der Nockenwellen 12 axial aufgesetzt, nehmen die Rotationsenergie vom Triebmittel 18 auf und geben diese an die Nockenwellen 12 ab. Dabei können die Nockenwellenversteller 4 die Drehung der Nockenwellen 12 gegenüber der Kurbelwelle 14 zeitweise verzögern oder beschleunigen, um die Phasenlage der Nockenwellen 12 gegenüber der Kurbelwelle 16 zu verändern.
Es wird auf 2 Bezug genommen, die eine Schnittansicht eines der Nockenwellenversteller 4 aus 1 mit einem Stator 20 zeigt.
Neben dem Stator 20 weist der Nockenwellenversteller 4 einen im Stator 20 aufgenommenen Rotor 22, eine den Stator 20 gegenüber dem Rotor 22 vorspannende Spiralfeder 24, einen die Spiralfeder abdeckenden Federdeckel 26, ein zentrisch im Nockenwellenversteller 4 aufgenommenes Zentralventil 28 und einen das Zentralventil 28 betätigenden Zentralmagneten 30 auf.
Der Rotor 22 ist konzentrisch im Stator 20 aufgenommen und weist in den 3 bis 5 gezeigte von einer Nabe 32 des Rotors abragende Flügel 34 auf. Der Rotor 22 ist konzentrisch auf einer in eine der Nockenwellen 12 einschraubbaren Zentralschraube 36 des Zentralventils 28 gehalten, in der axial beweglich ein Steuerkolben 38 aufgenommen ist, der durch einen Stößel 40 des Zentralmagneten axial in die Zentralschraube 36 bewegt und durch eine Feder 42 axial aus der Zentralschraube 36 herausgedrückt werden kann. Abhängig von der Stellung des Steuerkolbens 38 in der Zentralschraube 36 werden in den 3 und 4 gezeigte Druckkammern 44 des Nockenwellenverstellers 4 in einer an sich bekannten Weise mit einem Druckanschluss 46 oder mit einem Volumenspeicheranschluss 48 verbunden, über die entsprechend eine Hydraulikflüssigkeit in die Druckkammern 44 gepumpt aus der aus diesen entlassen werden kann.
Der Stator 20 weist ein in den 3 und 4 gut zu sehendes ringförmiges Außenteil 50 auf, von dem vier Segmente 52 radial nach innen abragen. Das ringförmige Außenteil 50 ist mit einem Frontdeckel 54 und einem Rückdeckel 56 axial verschlossen, wobei die Deckel 54, 56 über Schrauben 58 auf dem ringförmigen Außenteil 50 gehalten werden. Eine der Schrauben 58 weist eine axiale Verlängerung 60 auf, die als Aufhängung für die Spiralfeder 24 dient. Ferner ist im Rückdeckel 56 auf der dem ringförmigen Außenteil 50 gegenüberliegenden axialen Seite eine umlaufende Nut 62 ausgebildet, in der der Federdeckel 26 verklemmt ist. Am radialen Umfang des ringförmigen Außenteils 50 sind Zähne 64 ausgebildet, in die das Triebmittel 18 eingreifen kann.
Die Zentralschraube 36 weist als Volumenspeicheranschluss 48 eine radiale Bohrung 66 auf, auf der ein axialer Kanal 68 durch den Frontdeckel 54 aufgelegt ist. Der Kanal 68 ist auf eine in Umfangsrichtung geführte Nut 71 an der zur Zentralschraube 36 gerichteten radialen Innenseite des Frontdeckels 54 radial aufgesetzt, um einen Fluss der Hydraulikflüssigkeit in jeder Lage der drehfest mit dem Rotor 22 verbundenen Zentralschraube 36 zum Stator 20 zwischen der radialen Bohrung 66 und dem Kanal 68 zuzulassen.
Der Kanal 68 führt in einen Hohlraum 70 in einem der Segmente 52, wobei durch diesen Hohlraum 70 auch eine der Schrauben 58 geführt ist. Der Hohlräume 70 ist über ein Rückschlagventil 72 zum benachbarten Druckraum 44 des Nockenwellenverstellers 4 geöffnet, wobei der Fluss der Hydraulikflüssigkeit ausschließlich vom Hohlraum 70 zum Druckraum 44 möglich ist, so dass der Druckraum 44 im Falle eines Unterdruckes im Hohlraum 70 gespeicherte Hydraulikflüssigkeit ansaugen kann. Läuft der Hohlraum 70 mit zu viel Hydraulikflüssigkeit über, so wird der Überschuss an Hydraulikflüssigkeit über einen Tankanschluss 74 beispielsweise an eine nicht gezeigte Ölwanne abgegeben. Der Hohlraum 70 im Segment 52 dient daher als Volumenspeicher zum Ausgleichen eines Unterdruckes in der entsprechenden angrenzenden Druckkammer 44 des Nockenwellenverstellers 4.
Es wird auf die 3 und 4 Bezug genommen, die eine räumliche Darstellung des Stators 20 mit einem darin aufgenommenen Rotor 22 aus 2 aus zwei verschiedenen Perspektiven zeigen.
Der Rotor 22 weist im Zentrum eine axiale Durchführung 76 auf, in die das Zentralventil 28 einschiebbar ist. Aus der axialen Durchführung 76 erstrecken sich radial Bohrungen 78 die mit den Arbeitsanschlüsse des Zentralventils 28 verbindbar sind, um die Druckkammern 44 mit Hydraulikflüssigkeit zu füllen oder zu leeren. Radial von der axialen Durchführung 76 abgesetzt sind weitere axiale Durchgangsbohrungen 80 zur Aufnahme von nicht gezeigten Stiften geführt, an denen die Spiralfeder 24 rotorseitig eingehängt werden kann. Ferner umfasst der Rotor 22 radial abgesetzt von der axialen Durchführung 76 eine axiale Sacklochbohrung 82, in der ein nicht gezeigter Verriegelungspin zum Verriegeln des Rotors 22 gegenüber dem Stator 20 aufgenommen werden kann. Die radialen Enden der Flügel des Rotors 22 weisen radiale Einkerbungen 84 auf, in denen eine jeweils Dichtung 86 zum Abdichten der Druckkammern 44 gegeneinander aufgenommen ist.
Wie aus 3 und 4 zu sehen, greifen die Flügel 34 in einen umfänglich an einer Innenseite des ringförmigen Außenteils 50 in durch die Segmente 52 begrenzte Zwischenräume ein und bilden so die Druckkammern 44 aus. In Umfangsrichtung des Stators 20 betrachtet wird dabei vor einem Flügel 34 eine Frühdruckkammer 44 ausgebildet, während hinter einem Flügel 34 eine Spätdruckkammer 44 ausgebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist nur eine der Frühdruckkammern 44 mit einem Hohlraum 70 zum Druckausgleich über ein Rückschlagventil 72 verbunden. Es können aber auch alle Frühdruckkammern 44 oder alle Spätdruckkammern 44 zum Druckausgleich mit einem entsprechend in den Segmenten 52 ausgebildeten Hohlraum 70 über Rückschlagventile verbunden sein.
In den 3 und 4 ist aus dem Hohlraum 70 in die entsprechend angrenzende Druckkammer 44 eine Bohrung 88 in Umfangsrichtung des Stators 22 geführt, die den Hohlraum 70 mit der Druckkammer 44 verbindet. Auf der Seite der Druckkammer ist das Rückschlagventil 72 in Form eines kleinen Plättchens angeordnet, das sich bei einem Fluss von Hydraulikflüssigkeit von der Druckkammer 44 in den Hohlraum 70 hinein an den Stator 20 presst und so die Bohrung 88 verschließt. In der vorliegenden Ausführung sind die Druckkammer 44 und der Hohlraum 70 über eine einzige Bohrung 88 miteinander verbunden. Beide Kammern 44, 70 können aber auch über mehrere Bohrungen 88 und über entsprechend mehrere Rückschlagventile 72 miteinander verbunden sein. Auch ist es möglich in einer einzigen Bohrung 88 mehrere Rückschlagventile 72 in Reihe und/oder parallel anzuordnen.
Ferner sind durch die Segmente 52 jeweils axial durchgängige Ausnehmungen 90 geführt, durch die die Schrauben 58 geführt werden können.
In den 3 und 4 ist der als Volumenspeicher dienende Hohlraum 70 beispielhaft im Stator 20 ausgebildet. Der Hohlraum kann jedoch an jeder beliebigen Stelle im Nockenwellenversteller 4 ausgebildet sein. So kann der Hohlraum 70 wie später noch gezeigt im Rotor 22 oder, wenn zwischen zwei Segmenten 52 des Stators 20 ein Flügel 34 weggelassen wird, auch zwischen diesen beiden zwei Segmenten 52 ausgebildet sein.
Das Rückschlagventil 72 ist in den 3 und 4 auf den Stator 20 aufgesetzt. Je nachdem, wo der Hohlraum 70 ausgebildet ist, kann das Rückschlagventil 72 auch auf den Rotor 22 aufgesetzt werden. Eine beispielhafte detaillierte Ausbildung des Rückschlagventils 72 soll nachstehend anhand eines alternativen Rotors 22 erläutert werden, in dem der Hohlraum 70 ausgebildet ist. Dazu wird auf die 5 und 6 Bezug genommen.
In den 5 und 6 ist das Rückschlagventil 72 auf den Flügel 34 des Rotors 22 in Umfangsrichtung aufgesetzt. Dazu umfasst das Rückschlagventil 72 einen klammerförmigen Rahmen 92, der einen ersten Klammerschenkel 94 und einen zweiten Klammerschenkel 96 aufweist, die über einen Steg 98 miteinander verbunden sind. Im Steg 98 ist eine Ausnehmung 99 ausgebildet, in der ein Plättchen 100 angeordnet ist, das über einen Balken 102 mit dem klammerförmigen Rahmen 92 beweglich verbunden ist. Ferner ist am klammerförmigen Rahmen 92 ein Haken 104 befestigt, der eine Bewegung des Plättchens 100 gegenüber dem klammerförmigen Rahmen 92 einschränkt.
Wie aus 6 ersichtlich, ist der zweite Klammerschenkel 96 hakenförmig ausgebildet und greift in einen entsprechenden axialen Hinterschnitt 106 am Flügel 34 des Rotors 22 ein. Demgegenüber weist der erste Klammerschenkel 94 eine Nase 108 auf, die in eine entsprechende axiale Vertiefung 110 eingreift.
Zur Befestigung des Rückschlagventils 72 am Flügel 34 wird zunächst der zweite Klammerschenkel 96 im axialen Hinterschnitt 106 verhakt. Anschließend wird das Rückschlagventil 72 um den axialen Hinterschnitt 106 gedreht und die Nase 108 in der axialen Vertiefung 110 verrastet. Auf diese Weise ist das Rückschlagventil 72 axial auf dem Flügel fixiert, so dass das Plättchen 100 axial exakt über dem Kanal 88 liegt. Über den axialen Hinterschnitt 106 und die axiale Vertiefung 110 wird das Rückschlagventil 72 zudem auch radial exakt positioniert und fixiert.
In den 7 und 8 ist das Rückschlagventil 72 in einer seitlichen Schnittansicht und in einer Draufsicht gezeigt.
Bezugszeichenliste

2: Verbrennungsmotor
4: Nockenwellenversteller
6: Brennraum
8: Ventil
10: Nocken
12: Nockenwelle
14: Hubkolben
16: Kurbelwelle
18: Triebmittel
20: Stator
22: Rotor
24: Spiralfeder
26: Federdeckel
28: Zentralventil
30: Zentralmagnet
32: Nabe
34: Flügel
36: Zentralschraube
38: Steuerkolben
40: Stößel
42: Feder
44: Druckkammer
46: Druckanschluss
48: Volumenspeicheranschluss
50: ringförmiges Außenteil
52: Segment
54: Frontdeckel
56: Rückdeckel
58: Schraube
60: axiale Verlängerung
62: Nut
64: Zahn
66: radiale Bohrung
68: Kanal
70: Hohlraum
71: umfängliche Nut
72: Rückschlagventil
74: Tankanschluss
76: axiale Durchführung
78: radiale Bohrung
80: axiale Durchgangsbohrung
82: axiale Sacklochbohrung
84: radiale Einkerbung
86: Dichtung
88: Durchgangsbohrung in Umfangsrichtung
90: axiale Ausnehmung
92: klammerförmiger Rahmen
94: Klammerschenkel
96: Klammerschenkel
98: Steg
99: Ausnehmung
100: Plättchen
102: Balken
104: Haken
106: axialer Hinterschnitt
108: Nase
110: axiale Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011138136 A1 [0003]

Claims

Rückschlagventil (72) mit einem Verschlussteil (100) zum Absperren eines Kanals (88), der in einem Nockenwellenversteller (4) einen Volumenspeicher (70) in eine Druckkammer (44) hinein öffnet und mit einer zwei Klammerschenkel (94, 96) aufweisenden Klammer (92), die über einen Steg (98) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (100) beweglich am Steg (98) angeordnet ist.
Rückschlagventil (72) nach Anspruch 1, wobei der Steg (98) eine Durchgangsöffnung (99) aufweist, in der das Verschlussteil (100) insbesondere als Plättchen beweglich angeordnet ist.
Rotor (22) für einen Nockenwellenversteller (4) umfassend eine Nabe (32) und wenigstens einen radial von der Nabe (32) abragenden Flügel (34) mit einem durch ein Rückschlagventil (72) nach einem der vorstehenden Ansprüche abdeckbaren Kanal (88), der einen Volumenspeicher (70) im Nockenwellenversteller (4) in eine Druckkammer (44) des Nockenwellenverstellers (4) öffnet, gekennzeichnet durch ein Formelement (106, 110) am Flügel (34), das zur formschlüssigen Aufnahme eines Klammerschenkels (94, 96) des Rückschlagventils (72) in axialer und/oder radialer Richtung vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Rückschlagventils (72) in Umfangsrichtung verhindert wird.
Stator (20) für einen Nockenwellenversteller (4) umfassend ein ringförmiges Außenteil (50) und wenigstens ein radial vom ringförmigen Außenteil (50) nach innen abragendes Segment (52) mit einem durch ein Rückschlagventil (72) nach einem der vorstehenden Ansprüche abdeckbaren Kanal (88), der einen Volumenspeicher (70) im Nockenwellenversteller (4) in eine Druckkammer (44) des Nockenwellenverstellers (4) öffnet, gekennzeichnet durch ein Formelement (106, 110) am Segment (52), das zur formschlüssigen Aufnahme eines Klammerschenkels (94, 96) des Rückschlagventils (72) in axialer und/oder radialer Richtung vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Rückschlagventils (72) in Umfangsrichtung verhindert wird.