DE102013200766A1

DE102013200766A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102013200766A1
Application number: DE201310200766
Authority: DE
Inventors: Stefan SCHELTER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-07-24

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei Antriebselement und Abtriebselement koaxial zur Drehachse des Nockenwellenverstellers angeordnet sind, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement mehrere, radial gerichtete Flügel aufweisen, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement gegensätzlich wirkende Arbeitskammern ausbilden, wobei jede Arbeitskammer durch ein Flügelpaar aus einem Flügel des Antriebselements mit einem Flügel des Abtriebselementes definiert ist, wobei die Arbeitskammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zu erreichen, wobei das Antriebselement eine zur Drehachse parallele Verriegelungsbohrung mit einem darin aufgenommenen Verriegelungskolben aufweist, wobei die Verriegelungsbohrung mit dem darin aufgenommenen Verriegelungskolben innerhalb eines Flügels des Antriebselements angeordnet ist und der Verriegelungskolben in eine vom Abtriebselement ausgebildete Verriegelungskulisse einriegeln kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer 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 ausgebildet sein.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Antriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem 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.
Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Statur und das Antriebsrad. Der Statur und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Statur und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Statur prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel” in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Statur und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
Die DE 196 23 818 zeigt einen hydraulischen Nockenwellenversteller, wobei ein Verriegelungsteil im Flügel des Rotors untergebracht ist. Dieses Verriegelungsteil riegelt in eine von einem Deckel ausgebildete Aufnahme ein.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine besonders platzsparende Anordnung eines Verriegelungsmechanismus aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es wird somit zur Lösung der Aufgabe ein Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement vorgeschlagen, wobei Antriebselement und Abtriebselement koaxial zur Drehachse des Nockenwellenverstellers angeordnet sind, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement mehrere, radial gerichtete Flügel aufweisen, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement gegensätzlich wirkende Arbeitskammern ausbilden, wobei jede Arbeitskammer durch ein Flügelpaar aus einem Flügel des Antriebselements mit einem Flügel des Abtriebselementes definiert ist, wobei die Arbeitskammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zu erreichen, wobei das Antriebselement eine zur Drehachse parallele Verriegelungsbohrung mit einem darin aufgenommenen Verriegelungskolben aufweist. Erfindungsgemäß ist die Verriegelungsbohrung mit dem darin aufgenommenen Verriegelungskolben innerhalb eines Flügels des Antriebselements angeordnet, wobei der Verriegelungskolben in eine vom Abtriebselement ausgebildete Verriegelungskulisse einriegeln kann.
Hierdurch wird vorteilhafterweise eine platzsparende Anordnung des Verriegelungskolbens und der Verriegelungskulisse erreicht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Abtriebselement eine zu einem seiner Flügel benachbart angeordnete Lasche auf, von der die Verriegelungskulisse ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann diese Lasche von einem aus Sintermaterial ausgebildeten Abtriebselement sehr einfach hergestellt werden. Die Lasche ist dergestalt, dass sich diese im Fall des Fluchtens von Verriegelungskulisse und Verriegelungskolben mit dem Flügel des Antriebselements überlappt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vom Abtriebselement ein Hydraulikmittelkanal als Nut ausgebildet, welcher Hydraulikmittel von einer Arbeitskammer zur Verriegelungskulisse leiten kann. Diese Nut kann Hydraulikmittel von einer Arbeitskammer zur Verriegelungskulisse leiten. Vorteilhafterweise sind weitere Maßnahmen zur Abdichtung aufgrund der benachbarten Anordnung von dieser Arbeitskammer und des Flügels mit der Verriegelungsbohrung nicht notwendig.
In einer Ausgestaltung ist in der Verriegelungsbohrung eine Druckfeder angeordnet, welche den Verriegelungskolben aus der Verriegelungsbohrung heraus drückt. Vorteilhafterweise steht im nicht bedruckten Zustand des Verriegelungskolbens der Verriegelungskolben im Eingriff mit der Verriegelungskulisse.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Verriegelungsbohrung eine Patrone angeordnet, an welchem sich die Druckfeder abstützt, um den Verriegelungskolben aus der Verriegelungsbohrung heraus zu drücken. Vorteilhafterweise weist diese Patrone die erforderliche Genauigkeit der Anlagefläche zur Druckfeder auf. Ohne Rücksicht auf die Ausbildung einer als Sacklochbohrung ausgebildeten Verriegelungsbohrung kann die Druckfeder ausreichend Abstützfläche von der Patrone bereitgestellt bekommen.
In einer bevorzugten Ausbildung weist die Verriegelungsbohrung auf ihrer verriegelungskulissenfernen Seite eine Entlüftungsöffnung auf, um Hydraulikmittel von der Druckfeder abzuleiten. Vorteilhafterweise werden durch die Entlüftungsöffnung Fremdstoffe, wie bspw. Hydraulikmittel, zur Umwelt abgeführt und eine erhöhte Zuverlässigkeit des Verriegelungsmechanismus bereitgestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ragt die Patrone teilweise in die Entlüftungsöffnung hinein. Diese Entlüftungsöffnung ist als Durchbruch einer als Sacklochbohrung ausgebildeten Verriegelungsbohrung ausgebildet. Der Durchbruch kann teilweise am Boden der Sacklochbohrung und/oder teilweise an der Mantelfläche der Sacklochbohrung angeordnet sein. Vorteilhafterweise lässt sich der Durchbruch von einem aus Sintermaterial ausgebildeten Antriebselement leicht fertigen.
In einer Ausbildung der Erfindung ist die Entlüftungsöffnung von der Patrone ausgebildet. Ohne Rücksicht auf die Gestalt der Verriegelungsbohrung können Fremdstoffe vorteilhafterweise über die Patrone zur Umwelt geleitet werden.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Entlüftungsöffnung von einem mit dem Antriebselement drehfest angeordneten Deckelelement teilweise oder vollständig abgedeckt. Vorteilhafterweise stützt sich die Patrone zumindest teilweise an dem Deckelelement ab. Hierbei kann auch zugleich eine Entlüftungsöffnung ausgebildet werden.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Verriegelungsbohrung und Verriegelungskulisse wird ein besonders platzsparender Aufbau erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch einen Nockenwellenversteller entlang seiner Drehachse,
2 eine Explosionsdarstellung des Nockenwellenversteller nach 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Schnitt durch einen Nockenwellenversteller 1 entlang seiner Drehachse 6. Das Antriebselement 2 und das Abtriebselement 3 sind koaxial zur Drehachse 6 des Nockenwellenversteller 1 angeordnet. Das Antriebselement 2 ist mit einem Deckelelement 13 einteilig ausgebildet, vorzugsweise als Sinterteil. Das Abtriebselement 3 weist eine Lasche 14 auf, welche eine Verriegelungskulisse 9 aufweist. Die Verriegelungskulisse 9 ist als Durchgangsbohrung ausgebildet und kann einen zylindrischen Abschnitt des Verriegelungskolbens 8 aufnehmen. Alternativ kann die Verriegelungskulisse 9 auch als Sacklochbohrung oder als drehwinkelfixierendes Gegenstück zum Verriegelungskolben 8 in beliebiger Form ausgebildet sein. Der Verriegelungskolben 8 ist von einer Verriegelungsbohrung 7 aufgenommen, wobei die Verriegelungsbohrung 7 wiederum von einem Flügel 4 des Antriebselements 2 ausgebildet ist. Der Verriegelungskolben 8 wird von einer Druckfeder 11 in die Verriegelungskulisse 9 gedrängt, sofern kein Hydraulikmitteldruck in der Verriegelungskulisse 9 vorliegt. Anderenendes stützt sich die Druckfeder 11 an einer Patrone 12 ab. Die Patrone 12 ragt zum Teil aus der Verriegelungsbohrung 7 heraus, so dass mehrere umfangsseitig an der Patrone 12 verteilte Schlitze 16 als Entlüftungsöffnungen 10 die Umwelt mit dem Raum der Druckfeder 11 verbinden. Über diese Entlüftungsöffnungen 10 können Fremdstoffe zur Umwelt abgeleitet werden.
Die oben erwähnte Lasche 14 ist zu einem Flügel 5 des Abtriebselements 3 unmittelbar benachbart angeordnet. Die Lasche 14 überdeckt den Flügel 4 des Antriebselements 2 in axialer Richtung zumindest teilweise, damit die Verriegelungskulisse 9 mit dem Verriegelungskolben 8 gegenübersteht und der Verriegelungskolben 8 in die Verriegelungskulisse 9 einriegeln kann. Bevorzugterweise ist das Abtriebselement 3 mit der Lasche 14 einteilig und als Sinterteil ausgebildet.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Nockenwellenverstellers 1 nach 1. Schematisch angedeutet sind, bekanntermaßen aus dem Stand der Technik, die Lage der Arbeitskammern A und B, welche nach der Montage des Antriebselements 2 mit dem Abtriebselement 3 wechselseitig der Flügel 4 und 5 ausgebildet sind. Gut erkennbar ist die Lasche 14 mit der Verriegelungskulisse 9 des Abtriebselements 3, welche benachbart zu einem Flügel 5 angeordnet ist. Ebenfalls gut erkennbar ist eine zur Lasche 14 korrespondierende Ausnehmung 15, welche vom entsprechenden Flügel 4 des Antriebselements 2 ausgebildet ist. Ferner weist die Lasche 14 einen als Nut ausgebildeten Hydraulikmittelkanal C auf, welche Hydraulikmittel aus der benachbart angeordneten Arbeitskammer A zur Verriegelungskulisse 9 bzw. zum Verriegelungskolben 8 leiten kann, um diesen aus der Verriegelungskulisse 9 herauszudrücken, damit eine Verstellung zwischen Antriebselement 2 und Abtriebselement 3 möglich wird.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenversteller
2: Antriebselement
3: Abtriebselement
4: Flügel
5: Flügel
6: Drehachse
7: Verriegelungsbohrung
8: Verriegelungskolben
9: Verriegelungskulisse
10: Entlüftungsöffnung
11: Druckfeder
12: Patrone
13: Deckelelement
14: Lasche
15: Ausnehmung
16: Schlitze
A: Arbeitskammer
B: Arbeitskammer
C: Hydraulikmittelkanal

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 19623818 [0006]

Claims

Nockenwellenversteller (1) mit – einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (3), – wobei Antriebselement (2) und Abtriebselement (3) koaxial zur Drehachse (6) des Nockenwellenverstellers (1) angeordnet sind, – wobei das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) mehrere, radial gerichtete Flügel (4, 5) aufweisen, – wobei das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) gegensätzlich wirkende Arbeitskammern (A, B) ausbilden, – wobei jede Arbeitskammer (A, B) durch ein Flügelpaar aus einem Flügel (4) des Antriebselements (2) mit einem Flügel (5) des Abtriebselementes (3) definiert ist, – wobei die Arbeitskammern (A, B) mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (3) zu erreichen, – wobei das Antriebselement (2) eine zur Drehachse (6) parallele Verriegelungsbohrung (7) mit einem darin aufgenommenen Verriegelungskolben (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsbohrung (7) mit dem darin aufgenommenen Verriegelungskolben (8) innerhalb eines Flügels (4) des Antriebselements (2) angeordnet ist und der Verriegelungskolben (8) in eine vom Abtriebselement (3) ausgebildete Verriegelungskulisse (9) einriegeln kann.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (3) eine zu einem seiner Flügel (5) benachbart angeordnete Lasche (14) aufweist, von der die Verriegelungskulisse (9) ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Abtriebselement (3) ein Hydraulikmittelkanal (C) als Nut ausgebildet ist, welcher Hydraulikmittel von einer Arbeitskammer (A, B) oder von einem davon unabhängigen Hydraulikmittelkanal zur Verriegelungskulisse (9) leiten kann.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verriegelungsbohrung (7) eine Druckfeder (11) angeordnet ist, welche den Verriegelungskolben (8) aus der Verriegelungsbohrung (7) heraus drückt.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verriegelungsbohrung (7) eine Patrone (12) angeordnet ist, an welchem sich die Druckfeder (11) abstützt, um den Verriegelungskolben (8) aus der Verriegelungsbohrung (7) heraus zu drücken.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsbohrung (7) auf ihrer verriegelungskulissenfernen Seite eine Entlüftungsöffnung (10) aufweist, um Hydraulikmittel von der Druckfeder (11) abzuleiten.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (12) teilweise in die Entlüftungsöffnung (10) hinein ragt.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (10) von der Patrone (12) ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (10) von einem mit dem Antriebselement (2) drehfest angeordneten Deckelelement (13) teilweise abgedeckt ist.
Antriebs- oder Abtriebselement (2, 3) nach einem der vorgenannten Ansprüche.