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Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotorversteller für eine Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Schwenkmotorenversteller für Nockenwellen von Verbrennungsmotoren sind wohlbekannt. In einem typischen Schwenkmotorversteller ist ein gesteuert verstellbarer Verriegelungsbolzen auf gleitende Weise in einer Bohrung in einem Rotorflügel des Schwenkmotorverstellers angeordnet, um unter bestimmten Betriebsbedingungen des Verstellers und des Motors die Rotationssperre des Rotors zum Stator zu erlauben. Eine bekannte Verriegelungsvorrichtung umfasst einen Verriegelungsbolzen und eine Rückstellfeder um den Bolzen in einem üblicherweise gehärteten Sitz zu verspannen, so dass der Rotor in Bezug auf den mit der Riemenscheibe oder dem Kettenrad fest verbundenen Stator verriegelt wird.
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Der Patentschrift
DE 196 23 818 B4 ist ein Schwenkmotorversteller zu entnehmen, dessen Verriegelungsbolzen an seinem der Verriegelungsscheibe zugewandt ausgebildeten Ende konisch ausgeführt ist um eine Aufnahme des Verriegelungsbolzens in einer Aufnahmeausnehmung der Verriegelungsscheibe zu erleichtern. Der Verriegelungsbolzen wird zur axialen Verschiebung ausschließlich an seiner Mantelfläche beaufschlagt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 059 196 A1 geht ein Schwenkmotorversteller für eine Nockenwelle hervor, welcher einen weitestgehend hohlzylinderartigen Verriegelungsbolzen aufweist, der eine Rückstellfeder im hohlzylindrischen Abschnitt aufnimmt. Der Verriegelungsbolzen ist in einer dreistufigen Aufnahmeöffnung des Rotors positioniert und ist komplementär zur Aufnahmeöffnung ausgebildet. Dadurch weist der Verriegelungsbolzen an seiner Außenfläche Absätze auf, an denen eine Druckkraft zur Druckbeaufschlagung des Verriegelungsbolzens angreifen kann. Auch dieser Verriegelungsbolzen wird zur axialen Verschiebung ausschließlich an seiner Mantelfläche beaufschlagt.
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Der
US 6 382 156 B1 ist ein Nockenwellenversteller mit einer Verriegelungsvorrichtung zu entnehmen. Diese umfasst einen im Stator vorgesehenen Verriegelungsbolzen mit einer hydraulischen Dämpfung, welcher zur Verriegelung des Nockenwellenverstellers mit dem Rotor in Eingriff bringbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwenkmotorversteller für eine Nockenwelle bereitzustellen, welcher eine verbesserte Betriebssicherheit aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwenkmotorversteller für eine Nockenwelle mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Schwenkmotorversteller für eine Nockenwelle umfasst einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor gegen den Stator über eine Rotationsachse des Rotors verdrehbar ist. Zwischen zwei Stegen des Stators ist ein Flügel des Rotors positionierbar, wobei mit Hilfe des Flügels ein zwischen den beiden Stegen ausgebildeter Zwischenraum in eine erste Druckkammer und in eine zweite Druckkammer geteilt ist. Zur Verriegelung des Stators und des Rotors ist eine Verriegelungsvorrichtung umfassend einen federkraftbelasteten Verriegelungsbolzen und eine Verriegelungsscheibe ausgebildet. Der Verriegelungsbolzen ist mit einem ersten Außendurchmesser in einer durchströmbaren Aufnahmeöffnung im Rotor in Richtung einer Längsachse der Aufnahmeöffnung axial bewegbar aufgenommen. Er weist einen der Verriegelungsscheibe zugewandt ausgebildeten Bolzenabschnitt mit dem ersten Außendurchmesser und einen von der Verriegelungsscheibe abgewandt ausgebildeten Bolzenabschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser auf. Die Aufnahmeöffnung ist vollständig axial durchströmbar. Zur hydraulischen Dämpfung einer Bewegung des Verriegelungsbolzens, ausgehend von einer Verriegelungsposition des Verriegelungsbolzens in eine Entriegelungsposition, ist ein freier Strömungsquerschnitt der Aufnahmeöffnung mit zunehmender Positionierung des Verriegelungsbolzens in Richtung der Entriegelungsposition abnehmend ausgebildet. Mit anderen Worten nimmt der freie Strömungsquerschnitt, welcher zwischen dem Verriegelungsbolzen und der Aufnahmeöffnung ausgebildet ist, mit zunehmender Positionierung des Verriegelungsbolzens von der Verriegelungsscheibe weg, ab. Der freie Strömungsquerschnitt ist somit abhängig von der axialen Position des Verriegelungsbolzens veränderbar.
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Der Verriegelungsbolzen ist in der vollständig axial durchströmbaren Aufnahmeöffnung axial bewegbar. Der Vorteil der vollständig axial durchströmbaren Aufnahmeöffnung ist darin zu sehen, dass eine Druckbeaufschlagung des Verriegelungsbolzens an dem der Verriegelungsscheibe zugewandt ausgebildeten Bolzenende erfolgen kann. Dies wiederum birgt den Vorteil, dass ein zur Druckbeaufschlagung ausgebildeter hydraulischer Druck kleiner sein kann im Vergleich zum Stand der Technik, bei welchem der Verriegelungsbolzen überwiegend an der Mantelfläche beaufschlagt wird, da eine Druckangriffsfläche, nämlich ein vollständiger Bolzenboden, größer ist als eine an der Mantelfläche ausgebildeter Ringfläche.
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Die Verriegelungsscheibe weist eine Aufnahmeausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Verriegelungsbolzens auf. Somit ist zur Verriegelung und damit zur relativen Positionierung des Rotors und der Verriegelungsscheibe der Verriegelungsbolzen in die Aufnahmeausnehmung einzuführen, so dass der Rotor mit der Verriegelungsscheibe unbewegbar verbunden ist. Dabei weist die Aufnahmeausnehmung eine dem Verriegelungsbolzen zugewandt ausgebildete erste Querschnittsfläche und eine vom Verriegelungsbolzen abgewandt ausgebildete zweite Querschnittsfläche aufweist, wobei der Verriegelungsbolzen mit dem ersten Außendurchmesser von der zweiten Querschnittsfläche aufgenommen wird und die erste Querschnittsfläche größer ist als die zweite Querschnittsfläche. Somit vergrößert sich bei einer Entriegelung ein hydraulisch zu befüllendes Volumen zwischen der Verriegelungsscheibe und dem Bolzenboden, wodurch eine gesteigerte Druckkraft des hydraulisch herbeigeführten Druckes auf den Verriegelungsbolzen möglich ist.
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Zur Erzielung eines Druckausgleichs in der Aufnahmeöffnung bzw. damit der Verriegelungsbolzen im Wesentlichen gegen die Federkraftbelastung zur schnellen Entriegelung gedrückt wird, ist die Ausgleichsöffnung vollständig axial durchströmbar, mit anderen Worten ist sie einen- und anderenends geöffnet.
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In der Verriegelungsposition ist der der Verriegelungsscheibe zugewandt ausgebildete Bolzenabschnitt drehfest mit der Verriegelungsscheibe verbunden, wobei der Verriegelungsbolzen federkraftbeaufschlagt ist und gegen die Verriegelungsscheibe durch die Federkraft gedrückt wird. Zum Entriegeln wird der Verriegelungsbolzen druckbeaufschlagt, wobei eine hydraulische Kraft am Verriegelungsbolzen angreift, welche größer ist als die Federkraft und den Verriegelungsbolzen in die von der Verriegelungsscheibe abgewandte Richtung drückt.
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Damit der Verriegelungsbolzen nicht aus der Aufnahmeöffnung herausgedrückt wird, stützt sich der Verriegelungsbolzen nach vollständiger Entriegelung an der Aufnahmeöffnung ab. Aufgrund der hohen Impulskraft des Verriegelungsbolzens auf eine dem Verriegelungsbolzen zugewandt ausgebildete Innenwandung der Aufnahmeöffnung ergibt sich ein hoher Verschleiß sowohl der Innenwandung als auch des Verriegelungsbolzens. Des Weiteren führt ein Aufsetzen des Verriegelungsbolzens auf die Innenwandung zu einer störenden Geräuschentwicklung, bspw. in Form eines Klackerns oder Klapperns.
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Zur Dämpfung der Bewegung des Verriegelungsbolzens in Richtung der Innenwandung und einer Reduzierung des Aufpralls des Verriegelungsbolzens auf die Innenwandung ist die Verriegelungsvorrichtung so ausgestaltet, dass sich der freie Strömungsquerschnitt der durchströmbaren Aufnahmebohrung mit zunehmender Annäherung des Verriegelungsbolzens auf die Innenwandung reduziert. Somit wird ein Gegendruck des in der Aufnahmeöffnung aufgenommenen Fluids durch die Verringerung des freien Strömungsquerschnitts erzeugt, gegen den der Verriegelungsbolzen verschoben wird. Das Fluid ist üblicherweise ein Hydrauliköl, allerdings könnte es auch ausschließlich Luft sein. Dies führt zu einer reduzierten Aufprallgeschwindigkeit und damit zu einer Aufpralldruckreduzierung, wodurch der Verschleiß reduziert wird und die Lebensdauer und Betriebssicherheit gesteigert sind.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwenkmotorverstellers ist ein Außendurchmesser des Verriegelungsbolzens des der Verriegelungsscheibe zugewandt ausgebildeten Bolzenabschnitts größer als ein Außendurchmesser des Verriegelungsbolzens des von der Verriegelungsscheibe abgewandt ausgebildeten Bolzenabschnitts. Somit lässt sich auf einfache Weise eine große Druckangriffsfläche für den hydraulischen Wirkdruck zur Entriegelung herbeiführen. Dabei kann der Verriegelungsbolzen bspw. auch konisch, bei gleichzeitig komplementärer Ausgestaltung der Aufnahmeöffnung, ausgestaltet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwenkmotorverstellers weist die Aufnahmeöffnung an ihrem von der Verriegelungsscheibe abgewandt ausgebildeten Ende ein Abstützelement mit einer Ausgleichsöffnung auf, in welche der von der Verriegelungsscheibe abgewandt ausgebildete Bolzenabschnitt unter Herbeiführung eines radialen Spaltes einführbar ist. Damit besteht die Möglichkeit eine schnelle Entriegelung mit gleichzeitiger Dämpfung herbeizuführen. Mit Hilfe des Abstützelementes kann der zwischen der Aufnahmeöffnung und dem Verriegelungsbolzen ausgebildete freie Strömungsquerschnitt über eine bestimmte Länge der Aufnahmeöffnung konstant gehalten werden, so dass eine schnelle Positionierung des Verriegelungsbolzens erfolgen kann. Sobald der Verriegelungsbolzen in die Ausgleichsöffnung eingeführt ist, verringert sich der freie Strömungsquerschnitt, wobei ein radialer Spalt zwischen dem Bolzenabschnitt und dem Abstützelement ausgebildet ist, so dass eine Dämpfung realisiert ist.
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Weiter vorteilhaft dient die herbeigeführte Dämpfung einer Vermeidung eines Lösens des Abstützelementes. Mit anderen Worten bleibt die Position des Abstützelementes erhalten, da ein Herausschlagen des Abstützelementes durch den Verriegelungsbolzen aufgrund der hydraulischen Dämpfung verhindert ist. Ohne Dämpfung könnte das Abstützelement aufgrund des Anschlagens des Verriegelungsbolzens gelöst werden und möglicherweise gegen die Verriegelungsscheibe drücken.
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Vorteilhafterweise ist ein Vorspannelement zur Federbelastung des Verriegelungsbolzens zwischen dem Abstützelement und dem Verriegelungsbolzen angeordnet, wodurch eine zusätzliche Dämpfung erzielbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Abstützelement einteilig mit dem Rotor ausgebildet vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist ein mit der Aufnahmeöffnung durchströmbar verbundener Belastungskanal zur Druckbelastung des Verriegelungsbolzens zumindest teilweise in der Verriegelungsscheibe ausgebildet, wodurch sich der Vorteil einer einfachen Herstellung des Belastungskanals ergibt, da die Verriegelungsscheibe herstellungstechnisch einer einfacheren Handhabung unterliegt als der Rotor.
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Ebenso vorteilhaft ist ein mit der Aufnahmeöffnung durchströmbar verbundener Entlastungskanal an einer zweiten Rotorscheibenfläche ausgebildet, so dass der Entlastungskanal bspw. mit Hilfe eines Fräsverfahrens kostengünstig hergestellt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Verriegelungsscheibe eine Aufnahmeausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme des Verriegelungsbolzens auf. Somit ist zur Verriegelung und damit zur relativen Positionierung des Rotors und der Verriegelungsscheibe der Verriegelungsbolzen in die Aufnahmeausnehmung einzuführen, so dass der Rotor ist mit der Verriegelungsscheibe unbewegbar verbunden ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schwenkmotorverstellers weist die Aufnahmeausnehmung eine dem Verriegelungsbolzen zugewandt ausgebildete erste Querschnittsfläche und eine vom Verriegelungsbolzen abgewandt ausgebildete zweite Querschnittsfläche aufweist, wobei die erste Querschnittsfläche größer ist als die zweite Querschnittsfläche. Somit vergrößert sich bei einer Entriegelung ein hydraulisch zu befüllendes Volumen zwischen der Verriegelungsscheibe und dem Bolzenboden, wodurch eine gesteigerte Druckkraft des hydraulisch herbeigeführten Druckes auf den Verriegelungsbolzen möglich ist.
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Schließlich wird der Stator koaxial zum Rotor und der mit dem Rotor verriegelten Verriegelungsscheibe positioniert und mittels einem Verbindungselement, im Allgemeinen eine Schraube, an der Verriegelungsscheibe fixiert, mit anderen Worten, im Betrieb unbewegbar mit der Verriegelungsscheibe verbunden. Bevorzugt sind die Schrauben die Stege des Stators durchdringend angeordnet.
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Vorzugsweise ist der Verriegelungsbolzen am Flügel des Rotors positioniert, wobei der Verriegelungsbolzen in der Aufnahmeöffnung des Flügels vollständig aufnehmbar ausgebildet ist, so dass auch bei einer Entriegelung infolge der vollständigen Aufnahme des Verriegelungsbolzens im Flügel eine ungehinderte relative Bewegung des Rotors gegenüber dem Stator ermöglicht ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
- 1 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 in einer Draufsicht den Schwenkmotorversteller gem. 1 ohne einen Deckel und einen Rotor,
- 3 in einer Draufsicht den Schwenkmotorversteller gem. 1 ohne Deckel,
- 4 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV den Schwenkmotorversteller gem. 1,
- 5 in einer Detailansicht einen Verriegelungsbolzen des erfindungsgemäßen Schwenkmotorverstellers gem. 1,
- 6 in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 7 in einer Detailansicht den Verriegelungsbolzen des erfindungsgemäßen Schwenkmotorverstellers gem. 6,
- 8 in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller in einem dritten Ausführungsbeispiel, und
- 9 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV den erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller gem. 8.
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Ein erfindungsgemäßer Schwenkmotorversteller 1 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgebildet. Er erlaubt während des Betriebes eines nicht näher dargestellten Verbrennungsmotors eine Änderung von Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors herbeizuführen.
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Hierzu wird mit Hilfe des Schwenkmotorverstellers 1 eine relative Winkellage einer nicht näher dargestellten Nockenwelle des Verbrennungsmotors gegenüber einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors stufenlos verändert, wobei die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verdreht wird. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt.
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Der Schwenkmotorversteller 1 weist einen zylindrischen Stator 2 auf, der drehfest mit einem Antriebsrad 3 der Nockenwelle verbunden ist. Das Antriebsrad 3 ist als ein Kettenrad, über das eine nicht näher dargestellte Kette als Antriebselement geführt wird, ausgebildet. Ebenso könnte das Antriebsrad 3 aber auch ein Zahnriemenrad sein, über das ein Antriebsriemen als Antriebselement geführt ist. Über dieses Antriebselement und das Antriebsrad 3 ist der Stator 2 mit der Kurbelwelle antriebsverbunden.
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Der Stator 2 weist einen zylindrischen Statorgrundkörper auf, an dessen Innenseite 4 sich radial nach innen erstreckende Stege 5 in regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, derart, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen 5 ein Zwischenraum 6 gebildet ist, s. 2. In diesen Zwischenraum 6 wird ein Druckmedium, im Allgemeinen ein Hydraulikfluid, mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Hydraulikventils gesteuert eingebracht.
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In den Zwischenraum 6 hineinragend ist ein Flügel 7, s. 3, positioniert, welcher an einer Rotornabe 8 eines Rotors 9 angeordnet ist. Der Anzahl der Zwischenräume 6 entsprechend weist die Rotornabe 8 eine Anzahl von Flügel 7 auf. Der Rotor 9 weist eine Rotationsachse 10 auf.
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Mit Hilfe der Flügel 7 sind somit die Zwischenräume 6 jeweils in eine erste Druckkammer 11 und eine zweite Druckkammer 12 unterteilt. Zur Reduzierung eines Druckverlustes in der ersten Druckkammer 11 und der zweiten Druckkammer 12 sind die Stege 5 mit ihren ersten Stirnseiten 13 an eine Außenmantelfläche 14 der Rotornabe 8 dichtend anliegend ausgebildet. Ebenso liegen die Flügel 7 mit ihren zweiten Stirnseiten 15 dichtend an einer der Außenmantelfläche 14 gegenüberliegend positionierten Innenwand 16 der Innenseite 4 an.
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Der Rotor 9 ist drehfest mit der Nockenwelle des Verbrennungsmotors verbunden. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle zu verändern, wird der Rotor 9 relativ zum Stator 2 um die Rotationsachse 10 gedreht, wobei der Stator 2 koaxial zum Rotor 9 angeordnet ist. Hierzu wird je nach gewählter Drehrichtung das Druckmedium in der ersten Druckkammer 11 oder in der zweiten Druckkammer 12 unter Druck gesetzt, während die zweite Druckkammer 12 bzw. die erste Druckkammer 11 entlastet wird. Die Entlastung erfolgt mit Hilfe eines Tankzugangs, welcher zur Entlastung geöffnet ist.
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Damit der Rotor 9 gegenüber dem Stator 2 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird, werden mit Hilfe des Hydraulikventils radiale erste Nabenbohrungen 17 unter Druck gesetzt, welche über den Umfang der Rotornabe 8 regelmäßig verteilt angeordnet sind, wie insbesondere in 4 dargestellt ist. Zur Verdrehung des Rotors 9 in Richtung des Uhrzeigersinns gegenüber dem Stator 2 werden mit Hilfe des Hydraulikventils radiale zweite Nabenbohrungen 18 unter Druck gesetzt, welche ebenfalls über den Umfang der Rotornabe 8 verteilt angeordnet sind, wobei diese zweiten Nabenbohrungen 18 radial von den ersten Nabenbohrungen 17 beabstandet positioniert sind.
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Zur Verriegelung des Stators 2 und des Rotors 9 ist eine Verriegelungsvorrichtung 31 vorgesehen. Die Verriegelungsvorrichtung 31 umfasst neben einer koaxial zum Rotor 9 bzw. Stator 2 angeordneten Verriegelungsscheibe 19 einen Verriegelungsbolzen 23. Die Verriegelungsscheibe 19 ist plan an einer ersten Rotorscheibenfläche 20 des Rotors 9 anliegend ausgebildet. An einer zweiten Rotorscheibenfläche 21 des Rotors 9, welche von der ersten Rotorscheibenfläche 20 abgewandt ausgebildet ist, ist ein Deckel 22 zur Abdeckung des Rotors 9 und des Stators 2 positioniert. Der Deckel 22 ist als Kunststoffdeckel ausgeführt, kann allerdings auch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein.
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Der Verriegelungsbolzen 23 ist axial verschiebbar in einer Aufnahmeöffnung 24 eines Flügels 7' der Flügel 7 aufgenommen. Er ist zylinderartig ausgebildet und weist ein den Verriegelungsbolzen 23 umfassendes Vorspannelement 32 in Form einer Schraubenfeder auf.
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Die Schraubenfeder 32 stützt sich an einem Abstützelement 28 ab, welches die Aufnahmeöffnung 24 an der zweiten Rotorscheibenfläche 21 weitestgehend verschließt, so dass die axiale Verschiebung des Verriegelungsbolzens 23 in Richtung der zweiten Rotorscheibenfläche 21 begrenzt ist. Die Aufnahmeöffnung 24 weist eine Längsachse 46 auf, entlang derer der Verriegelungsbolzen 23 axial verschiebbar ist.
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Eine zweite Nabenbohrung 18' der zweiten Nabenbohrungen 18 führt zu einem in der Verriegelungsscheibe 19 ausgebildeten Belastungskanal 25. Dieser Belastungskanal 25 ist hydraulisch, somit durchströmbar, verbunden mit einer in der Verriegelungsscheibe 19 ausgestalteten Aufnahmeausnehmung 26, in welche der Verriegelungsbolzen 23 zur Verriegelung einschiebbar ist. Der Belastungskanal 25 ist ebenso mit der Aufnahmeöffnung 24 zur Druckbelastung des Verriegelungsbolzens 23 durchströmbar verbunden. Ein im Rotor 9 an dessen zweiter Rotorscheibenfläche 21 ausgebildeter Entlastungskanal 27 ist mit dem Belastungskanal 25 und der Aufnahmeausnehmung 26 hydraulisch, somit durchströmbar verbunden.
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Der Belastungskanal 25 und die Aufnahmeausnehmung 26 sind die Verriegelungsscheibe 19 nicht vollständig durchdringend. Das heißt, dass der Belastungskanal 25 und die Aufnahmeausnehmung 26 die Verriegelungsscheibe 19 in ihrer axialen Ausdehnung nicht vollständig durchbrechend ausgebildet sind, wobei der Belastungskanal 25 und die Aufnahmeausnehmung 26 dem Rotor 9 zugewandt geöffnet ist und in ihrer axialen Erstreckung in Richtung der Rotationsachse 10 vom Rotor 9 abgewandt geschlossen ausgebildet sind. Der Belastungskanal 25 und der Entlastungskanal 27 sind nutartig in die Verriegelungsscheibe 19 bzw. den Rotor 9 eingebracht, wobei die Aufnahmeausnehmung 26 bohrungsartig in die Verriegelungsscheibe 19 eingebracht ist.
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Der Verriegelungsbolzen 23 weist eine Druckangriffsfläche auf, welche in Form eines Bolzenbodens 30 des Verriegelungsbolzens 23 ausgeführt ist. Dieser Bolzenboden 30 ist der Aufnahmeausnehmung 26 zugewandt angeordnet. Aufgrund der hydraulischen Verbindung des Belastungskanals 25 mit der Aufnahmeausnehmung 26 wird die Aufnahmeausnehmung 26 bei einer Beaufschlagung der zweiten Nabenbohrung 18' durch das Hydraulikfluid ebenfalls beaufschlagt und der Verriegelungsbolzen 23 wird aus der Aufnahmeausnehmung 26 gedrückt, so dass eine Verstellung des Rotors 9 ermöglicht ist. Eine Druckbeaufschlagung des Verriegelungsbolzens 23 erfolgt somit an seinem Bolzenboden 30, welcher die Druckangriffsfläche darstellt.
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Das heißt die Druckangriffsfläche ist gegen eine Federkraft der Schraubenfeder druckbeaufschlagbar. Damit bei einer Druckbeaufschlagung ein Druckausgleich hergestellt werden kann, weist das Abstützelement 28 eine Ausgleichsöffnung 33 auf, so dass in einem zwischen dem Verriegelungsbolzen 23 und dem Abstützelement 28 sich ausbildenden Raum ein Druckausgleich erfolgen kann.
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Die Aufnahmeausnehmung 26 weist an ihrem der ersten Rotorscheibenfläche 20 zugewandt ausgebildeten Ende über ihrem Umfang eine Fase auf. Die Fase ist mit Hilfe eines Einsatzringes 34 herbeigeführt, dergestalt, dass die Aufnahmeausnehmung 26 eine dem Verriegelungsbolzen 23 zugewandt ausgebildete erste Querschnittsfläche 44 und eine vom Verriegelungsbolzen 23 abgewandt ausgebildete zweite Querschnittsfläche 45 aufweist, wobei die erste Querschnittsfläche 44 größer ist als die zweite Querschnittsfläche 45. Ein der zweiten Querschnittsfläche 45 zugeordneter kleinster Durchmesser des Einsatzringes 34 ist über eine relativ kurze axiale Erstreckung der Aufnahmeausnehmung 26 ausgestaltet, so dass über eine ausreichend lange Länge der Aufnahmeausnehmung 26 der Verriegelungsbolzen 23 gesichert in der Aufnahmeausnehmung 26 aufgenommen ist.
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Mit Hilfe der so gestalteten Aufnahmeausnehmung 26 ist sichergestellt, dass die Entriegelung sehr schnell erfolgt, da der Verriegelungsbolzen 23 zur Überwindung der kurzen axialen Erstreckung der Aufnahmeausnehmung 26 nur einen kurzen Hub ausführen muss. Zur vollständigen Entfernung des Verriegelungsbolzens 23 aus der Aufnahmeausnehmung 26 ergibt sich aufgrund des Einsatzringes 34 ein unterstützender Kraftanteil in Umfangsrichtung des Verriegelungsbolzens 23.
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In 5 ist der Verriegelungsbolzen 23 in einer Detailansicht des Schwenkmotorverstellers 1 dargestellt. Zur hydraulischen Dämpfung eines Anschlagens des Verriegelungsbolzens 23 am Abstützelement 28 ist der Verriegelungsbolzen 23 in axialer Richtung stufenförmig ausgebildet und weist einen ersten Bolzenabschnitt 35 mit einem ersten Außendurchmesser D1 und einen zweiten Bolzenabschnitt 36 mit einem zweiten Außendurchmesser D2 auf, welcher kleiner ist als der erste Außendurchmesser D1. In diesem ersten Ausführungsbeispiel weist der Verriegelungsbolzen 23 zusätzlich einen dritten Bolzenabschnitt 37 mit einem dritten Außendurchmesser D3 auf, welcher sowohl kleiner als der zweite Außendurchmesser D2 als auch kleiner als der dritte Außendurchmesser D3 ist. Der Bolzenabschnitt mit dem kleinsten Außendurchmesser ist dem Abstützelement 28 zugewandt angeordnet.
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Das Abstützelement 28 ist den Verriegelungsbolzen 23 aufnehmbar ausgebildet. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der Bolzenabschnitt mit dem kleinsten Außendurchmesser zumindest teilweise vom Abstützelement 28 umfasst werden kann.
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Bei einem Entriegelungsvorgang wird der Verriegelungsbolzen 23 aufgrund des hydraulischen Druckes am Bolzenboden 30 in Richtung des Abstützelementes 28 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 32 gedrückt. Üblicherweise ist ein Strömungsquerschnitt, welcher zwischen dem Abstützelement 28 und dem Verriegelungsbolzen 23 ausgebildet ist, konstant.
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Der zwischen dem Verriegelungsbolzen 23 und dem Abstützelement 28 ausgebildet Strömungsquerschnitt verändert sich sobald der Verriegelungsbolzen 23 vom Abstützelement 28 umfasst ist. Mit anderen Worten ist der von der Verriegelungsscheibe 19 abgewandt ausgebildete Bolzenabschnitt 37 unter Herbeiführung eines radialen Spalts 43 in die Ausgleichsöffnung 33 einführbar.
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Der Strömungsquerschnitt ist erst dann vollständig geschlossen, wenn ein Kontakt zwischen dem Verriegelungsbolzen 23 und dem Abstützelement 28 ausgebildet ist. Aufgrund des sich verringernden Strömungsquerschnitts erhöht sich der Druck des durch das Abstützelementes 28 in den Entlastungskanal 27 strömenden Mediums. Dies führt zu einer Reduzierung der Geschwindigkeit des Verriegelungsbolzens 23 in Richtung auf das Abstützelement 28 und somit zu einer Dämpfung einer Aufprallkraft des Verriegelungsbolzens 23 auf das Abstützelement 28.
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Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Schraubenfeder 32 zwischen dem Abdeckelement 28 und dem Verriegelungsbolzen 23, diesen teilweise umfassend angeordnet. Beim Entriegelungsvorgang wird der dritte Bolzenabschnitt 37 in die Ausgleichsöffnung 33 des Abstützelementes 28 eingeführt. Ein Innendurchmesser der Ausgleichsöffnung 33 ist größer als der dritte Außendurchmesser D3 des dritten Bolzenabschnittes 37, so dass bei einer Einführung des dritten Bolzenabschnittes 37 in die Ausgleichsöffnung 33 ein Strömungsquerschnitt in Form des radialen Spaltes 43 ausgebildet ist. Der radiale Spalt 43 ist wesentlich kleiner als der Strömungsquerschnitt vor Einführung des dritten Bolzenabschnittes 37 in die Ausgleichsöffnung 33. Das durch die Ausgleichsöffnung 33 austretende Fluid fließt über den Entlastungskanal 27 ab.
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In den 6 und 7 ist der erfindungsgemäße Schwenkmotorversteller in einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei in 7 der Verriegelungsbolzen in einer Detailansicht dargestellt ist. Der Verriegelungsbolzen 23 ist die Schraubenfeder 32 aufnehmend ausgebildet, d.h. die Schraubenfeder 32 ist im hohlzylinderartig ausgebildeten Verriegelungsbolzen 23 positioniert. Das Abstützelement 28 ist die Schraubenfeder 32 ebenfalls aufnehmend ausgebildet. Zur Aufnahme der Schraubenfeder 32 und des Verriegelungsbolzens 23 weist das Abstützelement 28 drei unterschiedliche Innendurchmesser auf.
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Ein erster Abschnitt 38 des Abstützelementes 28, welcher dem Verriegelungsbolzen 23 zugewandt ausgebildet ist, weist einen ersten Innendurchmesser 11 auf. Ein sich dem ersten Abschnitt 38 anschließender zweiter Abschnitt 39 des Abstützelementes 28 weist einen zweiten Innendurchmesser I2 auf, welcher kleiner ist als der erste Innendurchmesser 11. Ein dritter Abschnitt 40 des Abstützelementes 28, welcher dem Deckel 22 zugewandt angeordnet ist, weist einen dritten Innendurchmesser auf I3, welcher kleiner ist als der zweite Innendurchmesser I2. Somit ist eine gestufte Innenkontur des Abstützelementes 28 herbeigeführt.
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Der Verriegelungsbolzen 23 ist in axialer Richtung ebenfalls stufenförmig ausgebildet und weist einen vierten Bolzenabschnitt 41 mit einem vierten Außendurchmesser D4 und einen fünften Bolzenabschnitt 42 mit einem fünften Außendurchmesser D5 auf, welcher kleiner ist als der vierte Außendurchmesser D4. Der fünfte Bolzenabschnitt 42 ist dem Abstützelement 28 gegenüberliegend angeordnet.
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Der zweite Innendurchmesser I2 entspricht einem Federaußendurchmesser, so dass das Federelement 32 gesichert im Abstützelement 28 aufgenommen ist. Der erste Innendurchmesser 11 ist größer ausgebildet als der fünfte Außendurchmesser D5 des fünften Bolzenabschnitts 42. Bei einer Einführung des fünften Bolzenabschnittes 42 in das Abstützelement 28 ist der Strömungsquerschnitt in Form des radialen Spaltes 43 ausgebildet, welcher wesentlich kleiner ist als der Strömungsquerschnitt vor Einführung des fünften Bolzenabschnittes 42 in den ersten Abschnitt 38. Dies führt zu einer Dämpfung der Impulskraft des Verriegelungsbolzens 23.
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Die 8 und 9 zeigen den erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller in einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Verriegelungsbolzen 23 entspricht in seiner Gestalt dem Verriegelungsbolzen 23 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Abstützelement 28 einteilig mit dem Rotor 9 ausgebildet.
