DE102012217391A1

DE102012217391A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102012217391A1
Application number: DE201210217391
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weber; Dirk Heintzen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Nockenwellenversteller mit
– einem von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren topfförmigen Stator (1), und
– einem drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor (3), und
– einer Mehrzahl von an dem Stator (1) angeordneten Statorstegen (2), welche einen zwischen dem Stator (1) und dem Rotor (3) vorhandenen Ringraum in mehrere Arbeitskammern (5) unterteilen, und
– einer Mehrzahl von an dem Rotor (3) angeordneten Flügeln (9), welche die Arbeitskammern (5) in jeweils zwei Druckräume (6, 7) unterteilen, wobei
– der Rotor (3) einen Innenring (10) aufweist, in dessen zentraler Öffnung ein Zentralventil angeordnet ist, wobei
– auf der radial äußeren Wandung des Innenringes (10) eine den Außendurchmesser vergrößernde Auftragsschicht (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Nockenwellenversteller weisen im Allgemeinen in ihrem Grundaufbau einen von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator und einen drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor auf. Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Ringraum vorgesehen, welcher durch drehfest mit dem Stator verbundene, radial nach innen ragende Vorsprünge in eine Mehrzahl von Arbeitskammern unterteilt ist, die jeweils durch einen radial von dem Rotor nach außen abragenden Flügel in zwei Druckkammern unterteilt sind. Je nach der Beaufschlagung der Druckkammern mit einem Druckmittel wird der Rotor gegenüber dem Stator und damit auch die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung „früh” oder „spät” verstellt.
Der Stator und die nach innen ragenden Vorsprünge können z. B. einteilig aus einem topfförmigen Sinterteil gebildet sein, was aber den Nachteil aufweist, dass die als Gleitfläche wirkende Grundfläche des Stators aufwendig nachgefräst werden muss. Dabei ist ein minimaler Radius in den Übergängen von der Grundfläche zu den Vorsprüngen nicht zu vermeiden. Dieser Radius hat zur Folge, dass eine geringe Leckage nicht zu vermeiden ist. Ferner ist fertigungsbedingt ein geringfügiges Spiel am Radiallager zwischen den radialen Stirnseiten der Vorsprünge und der Nabe des Rotors nicht zu vermeiden, da die Rotorgegenkontur nur mit größeren Toleranzen sowie Werkzeug- und Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.
Aus der DE 100 24 760 A1 ist bereits ein Nockenwellenversteller bekannt, bei dem der Rotor nach Art einer Radfelge mit einem Außenring und einem Innenring ausgebildet ist, welche über Stege miteinander verbunden sind. Die Stege unterteilen den Ringraum zwischen dem Außen- und dem Innenring in Arbeitskammern und nehmen die Funktion der aus dem Stand der Technik bekannten Flügel wahr. Die Vorsprünge des Stators ragen seitlich in die Arbeitskammern und unterteilen die Arbeitskammern in bekannter Weise jeweils in zwei Druckkammern. Die Arbeitskammern werden sowohl radial innen als auch radial außen durch Wandungen des Rotors in Umfangsrichtung durch die Stege und seitlich durch die Wandung des Stators und die Wandung des den Stator verschließenden Deckels begrenzt.
Durch die vorgeschlagene Form des Rotors entfällt die bisher vorhandene Dichtfläche an der Radialaußenseite der Flügel, da die Flügel nicht mehr direkt an der Innenwandung des Statortopfes anliegen. Ferner entfällt das bisher vorhandene Radiallager des Rotors, gebildet durch die radial nach innen ragenden Vorsprünge des Stators, welches durch die an der Innenwandung des Stators anliegende kreisringförmige Lagerfläche des Außenringes des Rotors ersetzt wird.
Bei beiden Ausführungsformen ist der radial innere Dichtdurchmesser der Druckkammern durch den Innenring des Rotors definiert, von dem die Flügel nach außen abragen. Sofern Druckräume mit kleinerem Volumen bei gleichem Radialaußendurchmesser realisiert werden sollen, muss damit ein Innenring mit einem größeren Außendurchmesser verwendet werden, was einer Neukonstruktion des Nockenwellenverstellers und insbesondere des Rotors gleichkommt. Ferner ist der Innendurchmesser des Rotors durch die Abmessungen eines in der zentralen Öffnung des Innenringes angeordneten Zentralventils vorgegeben, so dass eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Innenringes bzw. des Rotors zwangsläufig zu einem wesentlich größeren Gewicht des Rotors und des Nockenwellenverstellers führt. Da Nockenwellenversteller für eine kostengünstige Fertigung in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden sollen, ist es ferner erstrebenswert, den Nockenwellenversteller so zu gestalten, dass er auch in Brennkraftmaschinen von verschiedenen Herstellern und unterschiedlicher Leistungen verwendet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller zu schaffen, bei dem die Druckräume zwischen dem Rotor und dem Stator mit einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand an vorgegebene Anforderungen anpassbar sein sollen.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass auf der radial äußeren Wandung des Innenringes des Rotors eine den Außendurchmesser vergrößernde Auftragsschicht vorgesehen ist.
Durch die Auftragsschicht kann der Außendurchmesser nachträglich unter Verwendung eines identischen Rotors auf einfache Art und Weise vergrößert werden. Da der Außendurchmesser des Innenringes gleichzeitig der Innendurchmesser der Druckräume ist, kann das Volumen der Druckräume bei identischem Rotor und Stator auf einfache Art an die vorgegebenen Anforderungen des Fahrzeugherstellers angepasst werden. Ferner kann der Lagerdurchmesser des Rotors auf einfache Art vergrößert werden, wodurch die Lagerung des Rotors insgesamt verbessert werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:
1 eine Schnittdarstellung des Nockenwellenverstellers in Schnittrichtung A-A; und
2 eine Schnittdarstellung des Nockenwellenverstellers in Schnittrichtung B-B.
In der 1 und der 2 ist ein erfindungemäßer Nockenwellenversteller in Sicht der Schnittrichtungen A-A und B-B zu erkennen. Der Nockenwellenversteller weist einen topfförmigen Stator 1 mit daran angeordneten Statorstegen 2 auf, welche mit dem Stator 1 zusammen mit einem Dichtdeckel 13 über Befestigungsschrauben 12 verschraubt sind.
In dem Stator 1 ist ein Rotor 3 angeordnet, welcher drehfest mit einer Nockenwelle verbindbar und nach Art einer Radfelge mit einem Außenring 8, einem Innenring 10 und mehreren den Außenring 8 mit dem Innenring 10 verbindenden Flügeln 9 ausgebildet ist. Die Flügel 9 unterteilen den zwischen dem Außenring 8 und dem Innenring 10 vorhandenen Ringraum in mehrere Arbeitskammern 5, welche wiederum durch die seitlich in die Arbeitskammern 5 hineinragenden Statorstege 2 in Druckräume 6 und 7 unterteilt werden. In dem Rotor 3 sind eine Mehrzahl von Druckmittelleitungen 11 vorgesehen, welche Teil eines übergeordneten Druckmittelkreislaufes sind und darüber mit Hydrauliköl beaufschlagbar sind. Auf dem Innenring 10 ist ferner eine Auftragsschicht 4, gebildet durch mehrere Kunststoffsegmente, angespritzt, in denen sich die Druckmittelleitungen 11 des Innenringes in fluchtende Druckmittelleitungen 14 fortsetzen, welche dann in die Druckräume 6 und 7 münden. Durch die Kunststoffsegmente wird der Außendurchmesser des Innenringes 21 vergrößert und das Volumen der Druckräume 6 und 7 verringert. Die Zuführung des Hydrauliköls erfolgt in bekannter Weise durch ein in die zentrale Öffnung des Innenringes 10 eingesetztes Zentralventil. Der topfförmige Stator 1 ist mit den Statorstegen 2 und einem aufgesetzten Deckel 13 über Befestigungsschrauben 12 zu einem drehfesten Verbund verspannt, wobei der Rotor 3 in der Breite derart bemessen ist, dass er mit einem geringstmöglichen Axialspiel Drehbewegungen gegenüber dem Stator 1 ausführen kann.
Die Außenfläche der Kunststoffsegmente bildet hier gleichzeitig die Dichtfläche, an der die Statorstege 2 anliegen. Gleichzeitig können die Kunststoffsegmente 4 zur Lagerung des Rotors 3 dienen, sofern der Rotor keinen Außenring 8 aufweist. Die Auftragsschicht 4 kann in der Dicke individuell so bemessen werden, dass unter Verwendung eines identischen Rotors 3 und Stators 1 Druckräume 6 und 7 mit unterschiedlichen Abmessungen in Radialrichtung verwirklicht werden können. Ferner können durch die Wahl eines geeigneten Kunststoffes die Gleit- und Dichteigenschaften des Rotors 3 gegenüber den Statorstegen 2 verbessert werden. Damit können mit einem sehr geringen Aufwand Nockenwellenversteller mit Druckräumen 6 und 7 unterschiedlichen Volumens realisiert werden, so dass es möglich ist, eine Baureihe von Nockenwellenverstellern mit unterschiedlichen Verstellcharakteristiken bei Verwendung einer größtmöglichen Gleichteileanzahl zu entwickeln.
Die Auftragsschicht kann z. B. eine Schicht aus Kunststoff, Aluminium, Stahl oder Sinterstahl sein, welche durch Anspritzen, Fügen, Kleben oder Schweißen mit dem Innenring 10 verbunden ist. Dadurch kann je nach dem Verbindungsverfahren eine formschlüssige, kraftschlüssige oder auch stoffschlüssige Verbindung geschaffen werden.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Statorsteg
3: Rotor
4: Auftragsschicht
5: Arbeitskammer
6: Druckraum
7: Druckraum
8: Außenring
9: Flügel
10: Innenring
11: Druckmittelleitung
12: Befestigungsschraube
13: Dichtdeckel
14: Druckmittelleitung
15: Bohrung
16: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10024760 A1 [0004]

Claims

Nockenwellenversteller mit – einem von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren topfförmigen Stator (1), und – einem drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor (3), und – einer Mehrzahl von an dem Stator (1) angeordneten Statorstegen (2), welche einen zwischen dem Stator (1) und dem Rotor (3) vorhandenen Ringraum in mehrere Arbeitskammern (5) unterteilen, und – einer Mehrzahl von an dem Rotor (3) angeordneten Flügeln (9), welche die Arbeitskammern (5) in jeweils zwei Druckräume (6, 7) unterteilen, wobei – der Rotor (3) einen Innenring (10) aufweist, in dessen zentraler Öffnung ein Zentralventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – auf der radial äußeren Wandung des Innenringes (10) eine den Außendurchmesser vergrößernde Auftragsschicht (4) vorgesehen ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auftragsschicht (4) eine angespritzte, gefügte, geklebte oder geschweißte Schicht aus Kunststoff, Aluminium, Stahl oder Sinterstahl ist, die durch Form-, Kraft- oder Stoffschluss mit dem Innenring (10) verbunden ist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem Innenring (10) und in der Auftragsschicht (4) jeweils zueinander fluchtende Druckmittelleitungen (11, 14) vorgesehen sind, welche in jeweils einen der Druckräume (6, 7) münden.
Nockenwellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auftragsschicht (4) eine konstante Dicke aufweist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auftragsschicht (4) eine Lagerfläche zur Lagerung des Rotors (3) in dem Stator (1) bildet.
Nockenwellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in wenigstens einem der Flügel (9) und/oder in dem Innenring (10) eine Bohrung (15) zu einer Verriegelung des Rotors (3) gegenüber dem Stator (1) und/oder eine Bohrung (16) zum Unwuchtausgleich vorgesehen ist.