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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.
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Hintergrund der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
DE 10 2008 011 116 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, welcher ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil, ein mit einer Nockenwelle an deren Stirnseite drehfest verbundenes Abtriebsteil, das drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist und dessen relative Drehlage zum Antriebsteil mittels eines zumindest ein gegeneinander wirkendes Druckkammerpaar umfassenden hydraulischen Stelltriebs verstellbar ist, und ein wenigstens eine axiale Hülse umfassendes Steuerelement, welches in einem wenigstens teilweise von der Nockenwelle geformten Hohlraum so aufgenommen ist, dass eine Mehrzahl getrennter axialer Druckmittelleitungen geformt sind, die mit Druckmittelleitungen im Abtriebsteil strömungstechnisch verbunden sind, umfasst. Das Steuerelement umfasst zumindest zwei einander wenigstens teilweise konzentrisch umgebende Hülsen, welche so angeordnet sind, dass zumindest drei getrennte axiale Druckmittelleitungen geformt sind.
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Die
DE 10 2012 207 477 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller umfassend einen Stator, einen relativ zum Stator um eine Drehachse drehbaren Rotor mit einer Nabe zur Aufnahme einer Nockenwelle, wobei erste Versorgungskanäle und hierzu getrennte zweite Versorgungskanäle die Nabe jeweils radial durchsetzen, und eine in die Nabe zumindest mit einem Endabschnitt eingesetzte Trennhülse, die in der Nabe einen äußeren axialen Versorgungsraum und einen hierzu getrennten inneren axialen Versorgungsraum ausbildet, angegeben, wobei der äußere axiale Versorgungsraum mit den ersten Versorgungskanälen und der innere axiale Versorgungsraum mit den zweiten Versorgungskanälen strömungstechnisch verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Trennhülse am Außenmantel eine Anzahl von Axialnuten umfasst, die wenigstens teilweise den äußeren axialen Versorgungsraum bilden und die jeweils mit den ersten Versorgungskanälen strömungstechnisch verbunden sind, und dass die Trennhülse eine Anzahl von radialen Durchbrüchen umfasst, die strömungstechnisch den inneren Versorgungsraum jeweils mit einer zweiten Versorgungsleitung verbinden. Weiter wird eine entsprechende Trennhülse angegeben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine besonders einfache Montage an einer Nockenwelle aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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So wird die Aufgabe durch eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit zumindest einer Nockenwelle und einem Nockenwellenversteller, wobei der Nockenwellenversteller ein Antriebselement und ein Abtriebselement aufweist, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement in einem Winkelbereich zueinander verdrehbar angeordnet sind, wobei die Verdrehung durch zwischen den Abtriebselement und Abtriebselement ausgebildeten Hydraulikkammern bewirkt wird und das Abtriebselement mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist, wobei eine Hydraulikmitteltrennhülse zum Trennen der Hydraulikmittelkanäle zu den Hydraulikkammern sowohl innerhalb der Nabe des Abtriebselements als auch zumindest teilweise innerhalb der Nockenwelle angeordnet ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Antriebselement auf der Nockenwelle zentriert ist, das Abtriebselement mittels eines konischen Zentrierabschnittes am Nockenwellenende der Nockenwelle zentriert ist und zwischen dem Nockenwellenende der Nockenwelle und der Hydraulikmitteltrennhülse eine Fase angeordnet ist, welche zur Montage von der Hydraulikmitteltrennhülse mit dem Nockenwellenende vorgesehen ist.
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Hierdurch wird erreicht, dass sowohl das Abtriebselement zur Nockenwelle, als auch die Hydraulikmitteltrennhülse zuverlässig montierbar sind. Zudem ist durch die Zentrierung des Antriebselements auf der Nockenwelle, welche zugleich den Nockenwellenversteller auf der Nockenwelle lagert, und des konischen Zentrierabschnittes zwischen dem Abtriebselement und der Nockenwelle eine Reduzierung des Koaxialitätsfehlers zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzielt worden. Der Einfluss der Rückstellfeder zwischen dem Abtriebselement und dem Antriebselement wird minimiert, da die Kräfte der Rückstellfeder zuverlässig abgestützt werden und nicht mehr zu einem Fluchtungsfehler zwischen Antriebselement und Abtriebselement führen. Darüber hinaus wird die Hydraulikmitteltrennhülse über die Fase sowohl zur Nockenwelle als auch zum Abtriebselement zentriert.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Nabe des Abtriebselements und der Hydraulikmitteltrennhülse eine Fase angeordnet, welche zur Montage von der Hydraulikmitteltrennhülse mit dem Nockenwellenende vorgesehen ist. Vorteilhafterweise kann so die Hydraulikmitteltrennhülse mit der Nabe des Abtriebselement zuverlässig gefügt werden, während der Nockenwellenversteller mit der Nockenwelle montiert wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Fase von der Hydraulikmitteltrennhülse und/oder vom Nockenwellenende ausgebildet. Vorteilhafterweise kann eine mit dem Nockenwellenversteller vormontierte Hydraulikmitteltrennhülse zuverlässig Eingriff mit dem Nockenwellenende finden, während der Nockenwellenversteller auf die Nockenwelle montiert wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Fase von der Hydraulikmitteltrennhülse und/oder vom Abtriebselement ausgebildet. Vorteilhafterweise kann eine mit der Nockenwelle vormontierte Hydraulikmitteltrennhülse zuverlässig Eingriff mit der Nabe des Abtriebselements finden, während der Nockenwellenversteller auf die Nockenwelle montiert wird.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine zuverlässige Montage des Nockenwellenversteller mit der Nockenwelle unter Verwendung eine Hydraulikmitteltrennhülse erreicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung und
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2 das Abtriebselement der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung nach 1.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung 1.
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Die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 umfasst einen Nockenwellenversteller 3, welcher mittels einer Zentralschraube 12 an einem Nockenwellenende 9 einer Nockenwelle 2 befestigt ist.
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Der Nockenwellenversteller 3 weist ein Antriebselement 4 und ein Abtriebselement 5 auf. Das Antriebselement 4 und das Abtriebselement 5 sind koaxial zur Drehachse des Nockenwellenverstellers 3 angeordnet, wobei das Antriebselement 4 und das Abtriebselement 5 mehrere, radial gerichtete Flügel aufweisen, wobei das Antriebselement 4 und das Abtriebselement 5 gegensätzlich wirkende Hydraulikkammern ausbilden, wobei jede Hydraulikkammer durch ein Flügelpaar aus einem Flügel des Antriebselements 4 und einem Flügel des Abtriebselements 5 definiert ist und die Hydraulikkammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement 4 und dem Abtriebselement 5 zu erreichen.
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Zwischen dem Antriebselement 4 und dem Abtriebselement 5 ist eine Rückstellfeder 14 angeordnet und verspannt beide Elemente 4 und 5 gegeneinander in Umfangsrichtung um die Drehachse des Nockenwellenverstellers 3.
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Das Antriebselement 4 kann aus mehreren Bauteilen bestehen, bspw. aus zwei Deckelelementen und einem Statorelement, welcher die oben erwähnten Flügel ausbildet. Ein Deckelement des Antriebselements 4 ist mit einer Verzahnung versehen, welche im Eingriff mit einem Steuertrieb stehen kann. Das als Verbund ausgebildete Antriebselement 4 ist auf der Nockenwelle 2 über die Zentrierfläche 13 gelagert und zentriert. Die Verspannung des Antriebselements 4 mit dem Abtriebselement 5 durch die Rückstellfeder 14 stellt sich ein Koaxialitätsfehler zwischen dem Antriebselement 4 und dem Abtriebselement 5 vor der Montage mit der Nockenwelle 2 ein. Um diesem zu begegnen und den Fehler zu eliminieren, weist das Nockenwellenende 9 einen konischen Zentrierabschnitt 8 auf, welcher an eine entsprechende Gegenkontur der Nabe 6 des Abtriebselements 5 angepasst ist, so dass das Abtriebselement 5 zur Nockenwelle 2 zentriert ist und die Bauteile nach erfolgter Montage des Nockenwellenverstellers 3 mit der Nockenwelle 2 koaxial angeordnete Drehachsen aufweisen, wodurch die Unwucht im Nockenwellenverstellsystem reduziert wird.
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Die Ölversorgung der Hydraulikkammern erfolgt durch eine Hydraulikmitteltrennhülse 7, welche die Hydraulikmittelströme der Hydraulikmittelkanäle A und B, welche in die entsprechenden Hydraulikkammern führen, voneinander trennt. Über radialer Bohrungen in der Nockenwelle 2 wird das Hydraulikmittel zunächst in das Innere des Nockenwellenendes 9 geleitet. Der Hydraulikmittelkanal A wird von der Außenmantelfläche der Hydraulikmitteltrennhülse 7 und der Innenmantelfläche des Nockenwellenendes 9 gebildet und erstreckt sich von den radialen Bohrungen bis in die Nabe 6 des Abtriebselements 5. Von der Nabe 6 verläuft der Hydraulikmittelkanal A aus dem Stand der Technik bekannt in die entsprechende Hydraulikkammer. Der Hydraulikmittelkanal B wird von der Außenmantelfläche der Zentralschraube 12 und der Innenmantelfläche der Hydraulikmitteltrennhülse 7 gebildet und erstreckt sich von den radialen Bohrungen bis in die Nabe 6 des Abtriebselements 5. Von der Nabe 6 verläuft der Hydraulikmittelkanal B aus dem Stand der Technik bekannt in die entsprechende entgegengesetzt wirkende Hydraulikkammer.
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Damit die Hydraulikmitteltrennhülse 7 zuverlässig montiert werden kann, weisen sowohl Nockenwellenende 9 als auch Nabe 6 des Abtriebselements 5 Fasen 10 und 11 auf, die das Einfädeln der Hydraulikmitteltrennhülse 7 in das Nockenwellenende 9 und in die Nabe 6 erleichtert. Selbstverständlich können zusätzlich oder alternativ Fasen von der Hydraulikmitteltrennhülse 7 ausgebildet sein, die das Einfädeln weiter erleichtern. Die Hydraulikmitteltrennhülse 7 dichtet zudem die beiden Hydraulikmittelkanäle A und B voneinander ab.
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2 zeigt das Abtriebselement 5 der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung 1 nach 1
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Gut zu erkennen ist die von der Nabe 6 ausgebildete Fase 11 und der konische Zentrierabschnitt 8. Damit das Öl durch den Hydraulikmittelkanal A zuverlässig fließen kann, sind innerhalb des Bereichs der Fase 11 Taschen ausgebildet, um einen möglichst großen Durchflussquerschnitt auszubilden. Die Drosseleffekte bei einem abbiegenden Hydraulikmittelkanal – hier Hydraulikmittelkanal A – werden dadurch reduziert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenwellenverstellvorrichtung
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Nockenwellenversteller
- 4
- Antriebselement
- 5
- Abtriebselement
- 6
- Nabe
- 7
- Hydraulikmitteltrennhülse
- 8
- konischer Zentrierabschnitt
- 9
- Nockenwellenende
- 10
- Fase
- 11
- Fase
- 12
- Zentralschraube
- 13
- Zentrierfläche
- 14
- Rückstellfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008011116 A1 [0007]
- DE 102012207477 A1 [0008]
