DE102013206078A1

DE102013206078A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102013206078A1
Application number: DE201310206078
Authority: DE
Inventors: Andreas SCHULTE; Holger Brenner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-09
Also published as: WO2014161536A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement (3), wobei das Antriebselement und das Abtriebselement (3) jeweils mehrere Flügel (4) aufweisen, wobei die jeweiligen Flügel (4) des Antriebs- und Abtriebselements (3) gegensätzlich wirkende Arbeitskammern abteilen, wobei die Arbeitskammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung um die Drehachse (5) des Nockenwellenverstellers zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement (3) zu erreichen, wobei ein Flügel (4) des Antriebselements oder des Abtriebselements (3) einen Anschlag (7) aufweist, welcher sich nicht über die komplette radiale Länge des jeweiligen Flügels (4) erstreckt und von einer axialen Stirnfläche (8) des jeweiligen Flügels (4) beabstandet ist, so dass ein Hydraulikmittelkanal (X) innerhalb der Beabstandung (a, b) angeordnet ist.

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 Abtriebselement 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 Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator 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 Stator 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.
Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
Die EP 1 387 047 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei an jedem Flügel ein Anschlag vorgesehen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Nockenwellenversteller anzugeben, der besonders kostengünstig herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe wird durch einen Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement jeweils mehrere Flügel aufweisen, wobei die jeweiligen Flügel des Antriebs- und Abtriebselements gegensätzlich wirkende Arbeitskammern abteilen, wobei die Arbeitskammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung um die Drehachse des Nockenwellenverstellers zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebselement zu erreichen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Flügel des Antriebs- oder des Abtriebselements einen Anschlag aufweist, welcher sich nicht über die komplette radiale Länge des jeweiligen Flügels erstreckt und von einer axialen Stirnfläche des jeweiligen Flügels beabstandet ist, so dass ein Hydraulikmittelkanal innerhalb der Beabstandung angeordnet ist.
Es schlägt somit lediglich ein Flügel des Antriebselements bzw. des Abtriebselement an einem Flügel des jeweils anderen Elements an. Vorteilhafterweise wird dadurch der Herstellaufwand reduziert und das Gewicht weiter gesenkt. Die Anordnung des Hydraulikmittelkanals stellt sicher, dass im Kontaktfall der Flügel ausreichend Hydraulikmittel zwischen die Flügel gelangt, damit das Abtriebselement zum Antriebselement aus dieser Anschlagslage heraus zuverlässig verstellen kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Mündung des Hydraulikmittelkanals innerhalb der Beabstandung angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine optimale Anströmung des verbleibenden Zwischenraumes zwischen den Flügel im Kontaktfall erzielt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Anschlag zu einer der axialen Stirnfläche gegenüberliegenden Stirnfläche des jeweiligen Flügels eine weitere Beabstandung auf. Hierdurch wird der Anschlag von Hydraulikmittel gleichmäßig umströmt und somit eine zuverlässige Verstellung des Abtriebselements zum Antriebselement aus der Anschlagslage heraus sichergestellt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlag zu einer Außenmantelfläche des Abtriebselements beabstandet angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass eine zuverlässige Annäherung der Flügel zur Erreichung des Kontaktes und somit in die Anschlagslage zwischen Abtriebselement und Antriebselement hinein sichergestellt ist, da das verbleibende Hydraulikmittel zügig und vollständig zum Tank abgeleitet werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine zuverlässigere Verstellung insbesondere in dem Winkelbereich nahe der Anschlagslage erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:
1 ein Abtriebselement eines Nockenwellenverstellers mit dem erfindungsgemäßen Anschlag und
2 einen Schnitt durch das Abtriebselement nach 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Abtriebselement 3 eines Nockenwellenverstellers mit dem erfindungsgemäßen Anschlag 7.
Der Schnitt B-B offenbart den Blick auf die Anordnung der Mündungen 9 der Hydraulikmittelkanäle X zu den beiden Anschlägen 7. Die beiden Anschläge 7 sind an einem Flügel 4 des Abtriebselements 3 angeordnet. Ein Anschlag 7, derjenige auf der einen Seite – hier die linke – des Flügels 4 weist einen Abstand a von einer Stirnfläche 8 des Flügels 4 und auch des Abtriebselements 3 auf. Innerhalb dieses Abstandes a ist die eine Mündung 9 des einen Hydraulikmittelkanals X angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Flügels 4 ist der andere Anschlag 7 angeordnet. Dieser Anschlag 7 weist einen Abstand c zur Stirnfläche 8 auf und ist auch zu der der Stirnfläche 8 gegenüberliegenden Stirnfläche 10 mit einem Abstand b beabstandet angeordnet. Innerhalb dieses Abstandes b ist die andere Mündung 9 des anderen Hydraulikmittelkanals X angeordnet. Die Abstände a, b, c können gleich oder unterschiedlich groß sein.
2 zeigt einen Schnitt durch das Abtriebselement 3 nach 1.
Das Abtriebselement 3 weist vier in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Flügel 4 auf. Zwischen den Flügeln 4 ist die Außenmantelfläche 11 ausgebildet, welche auch die Mündungen 9 aufweist. Die beiden Anschläge 7 sind vom Flügel 4 auf der sechs-Uhr-Position einteilig ausgebildet und erheben sich jeweils in Umfangsrichtung teilweise über die Außenmantelfläche 11. Zwischen der Außenmantelfläche 11 und den Anschlägen 7 ist ein Zwischenraum ausgebildet. Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass die Anschläge 7 sich nicht über die komplette radiale Länge des Flügels 4 erstrecken. Somit kann im Anschlagsfall, wenn ein hier nicht dargestellter Flügel des Antriebselements diesen Flügel 4 mit dem Anschlägen 7 kontaktiert erfindungsgemäß bspw. der rechte Anschlag 7 an vier Seiten von Hydraulikmittel umströmt werden und der linke Anschlag 7 an drei Seiten, da die Beabstandung b fehlt. Vorteilhafterweise kann aufgrund der Beabstandung a oder b ein Bohrer den Hydraulikmittelkanal X ausbilden, wobei auch die Mündungen 9 sehr nah an den Flügel 4 platziert werden können.
Bezugszeichenliste

1
2
3: Abtriebselement
4: Flügel
5: Drehachse
6: Bohrer
7: Anschlag
8: Stirnfläche
9: Mündung
10: Stirnfläche
11: Außenmantelfläche
a: Beabstandung
b: Beabstandung
c: Beabstandung
X: 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

EP 1387047 A1 [0007]

Claims

Nockenwellenversteller mit – einem Antriebselement und einem Abtriebselement (3), – wobei das Antriebselement und das Abtriebselement (3) jeweils mehrere Flügel (4) aufweisen, – wobei die jeweiligen Flügel (4) des Antriebs- und Abtriebselements (3) gegensätzlich wirkende Arbeitskammern abteilen, – wobei die Arbeitskammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung um die Drehachse (5) des Nockenwellenverstellers zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement (3) zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flügel (4) des Antriebselements oder des Abtriebselements (3) einen Anschlag (7) aufweist, welcher sich nicht über die komplette radiale Länge des jeweiligen Flügels (4) erstreckt und von einer axialen Stirnfläche (8, 10) des jeweiligen Flügels (4) beabstandet ist, so dass ein Hydraulikmittelkanal (X) innerhalb der Beabstandung (a, b) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (9) des Hydraulikmittelkanals (X) innerhalb der Beabstandung (a, b) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (7) zu einer der axialen Stirnfläche (8, 10) gegenüberliegenden Stirnfläche (10, 8) des jeweiligen Flügels (4) eine weitere Beabstandung (c) aufweist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (7) zu einer Außenmantelfläche (11) des Abtriebselements (3) beabstandet angeordnet ist.