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Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Nockenwellenversteller mit einem Stator, mit einem daran konzentrisch und drehbar zum Stator angeordneten etwa hohlzylindrischen Rotor und mit einem darin konzentrisch angeordneten Zentralventil, wobei der Rotor mindestens einen sich quer zur Rotor-Axialrichtung erstreckenden Rotor-Fluidkanal aufweist, wobei der Rotor-Fluidkanal beidseitig durch Stege begrenzt ist, wobei das Zentralventil mindestens einen zum fluidleitenden Kommunizieren mit dem Rotor-Fluidkanal vorgesehenen Zentralventil-Fluidkanal aufweist, wobei sich der Rotor mit einer Rotor-Innenumfangsfläche und das Zentralventil mit einer Zentralventil-Außenfläche in Rotor-Axialrichtung entlang einer vorbestimmten Dichtlänge berühren und dort eine gegen Fluiddurchgang (ab-)dichtende Dichtfläche bilden.
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Aus der
DE 10 2012 223 582 A1 ist ein Nockenwellenverstellsystem mit einem Nockenwellenversteller und einer Nockenwelle bekannt, wobei der Nockenwellenversteller ein Antriebselement und ein zum Antriebselement verschwenkt beweglich angeordnetes Abtriebselement aufweist, wobei das Abtriebselement mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist, wobei ein Deckelelement mit dem Abtriebselement drehfest befestigt ist und die Nabe des Deckelelementes zwischen dem Abtriebselement und der Nockenwelle angeordnet ist, wobei die radiale Erstreckungsrichtung des Deckelelements größer ist als der Durchmesser der Kontaktfläche der Nabe des Deckelelementes zur Nockenwelle.
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Aus der
DE 10 2013 207 747 A1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit partieller Ausnehmung an seiner Nockenwellenflanschfläche bekannt. Diese Druckschrift offenbart insbesondere einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einem Stator, innerhalb dessen ein Rotor drehbar angeordnet ist, wobei der Stator zusammen mit dem radial abstehende Flügel aufweisenden Rotor Flügelzellen ausbildet, die mit einem Hydraulikmittel befüllbar sind, wobei der Rotor eine Aufnahme aufweist, in die eine Nockenwelle einsteckbar ist und die Aufnahme einen Flanschbereich des Rotors durchdringt, wobei der Flanschbereich eine solche Makrostruktur ausbildet, die einen spielfreien Formschluss zwischen dem Rotor und einer im Montagefall in diesen gesteckte Nockenwelle erzwingt.
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Solche Nockenwellenversteller haben den Nachteil, dass mit abnehmender Rotorbreite die nötige Dichtigkeit gegen Fluidaustritt zwischen dem Rotor und dem Zentralventil nicht mehr sichergestellt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere die Fluiddichtigkeit zwischen dem Rotor und dem Zentralventil zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Dichtlänge der Dichtfläche dadurch verlängert ist, dass an einer Innenoberfläche von wenigstens einem der Stege eine sich in Rotor-Axialrichtung erstreckende Nase vorhanden ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die Nase aus dem Werkstoff des Steges gebildet / ausgeformt ist und in Rotor-Radialrichtung und/oder Rotor-Axialrichtung einen Hinterschnitt definierend absteht. Dadurch kann die erforderliche Dichtlänge realisiert werden, ohne dass die Stegbreite der Dichtlänge entsprechen muss. Somit kann die Rotorbreite reduziert werden, ohne dass die Dichtlänge kürzer wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Nase in Radialrichtung gesehen in das Innere einer gedachten Verlängerung eines Rotor-Fluidkanals hinein ragt. Dadurch kann die erforderliche Dichtlänge umgesetzt werden, ohne das Strömungsverhalten eines Fluides im Rotor-Fluidkanal nachteilig zu beeinflussen.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Nase im Bereich des Hineinragens einen Hinterschnitt in Rotor-Radialrichtung definiert. Der Hinterschnitt entsteht lediglich in Rotor-Radialrichtung, vorteilhafterweise nicht jedoch in Rotor-Axialrichtung. Dadurch ist eine sintertechnische Fertigung weiterhin möglich.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass eine Nase, zwei Nasen, drei Nasen oder mehr Nasen in einer Umfangsfläche des Rotors ausgebildet sind. Wie bereits oben beschrieben, hat die Ausbildung der Nase keine negativen Auswirkungen auf das Strömungsverhalten des Fluides im Rotor-Fluidkanal und es besteht keine Kopplung mehr zwischen Dichtlänge und Stegbreite. Daher kann die erforderliche Dichtlänge an quasi beliebig vielen Stellen entlang einer Rotor-Innenumfangsfläche in Rotor-Axialrichtung realisiert werden.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Nase eine in Rotor-Axialrichtung ausgerichtete Innenumfangskontur besitzt, welche die Dichtlänge bestimmt, und einen dazu angestellten, vorzugweise 89° bis 1° zur Rotor-Axialrichtung ausgerichteten Nasenrücken aufweist. Dieser kann durch ein Freistechen des Rotor-Fluidkanalauslaufs hergestellt werden und hat positive Wirkungen auf das Strömungsverhalten des Fluids im Rotor-Fluidkanal.
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Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass die Dichtlänge unabhängig von der Stegbreite ausgebildet wird.
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Man kann auch sagen, dass die Rotor-Innenumfangsfläche / Rotorinnenkontur gegenüber den bisherigen Ausführungen neu ist. Bisherige Ausführungsformen weisen für die Nasenrücken / die Rotor-Innennuten einen Winkel gleich oder größer 90° auf, wodurch die axiale Dichtlänge der Dichtflächen insbesondere bei schmäleren Rotoren immer geringer wird, was zu einem erhöhten Leckagerisiko führt. Durch die neuen Rotorinnenkonturen kann die erforderliche Dichtlänge zwischen dem Rotor und dem Zentralventil auch bei schmäleren Rotorbreiten umgesetzt / realisiert werden, indem die Rotor-Fluidkanäle / Radialölbohrungen von außen nach innen gebohrt werden, wobei die Bohrungsausläufe wahlweise jeweils zusätzlich noch mit einem Winkel kleiner 90° freigestochen werden können, ohne dass ein axialer Hinterschnitt entsteht. Alternativ können die Rotor-Fluidkanäle / Radialölbohrungen gebohrt werden und die Bohrungsausläufe nicht freigestochen werden. Auch in dieser Ausführungsform sind weiterhin ausreichend große Übergangsbereiche / Öldurchgangsöffnungen für den Fluidfluss zwischen dem Rotor und dem Zentralventil gewährleistet.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines hydraulischen Nockenwellenverstellers,
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2 eine Längsschnittansicht eines Rotors des in 1 dargestellten Nockenwellenverstellers, und
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3 eine Längsschnittansicht eines Rotors einer zweiten Ausführungsform eines weiteren hydraulischen Nockenwellenverstellers.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
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1 zeigt eine Längsschnittansicht eines hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 und einer Nockenwelle 2. Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 umfasst einen Stator (nicht dargestellt), einen Rotor 3, und ein Zentralventil 4. Durch den Rotor 3 verlaufen in Rotor-Radialrichtung Rotor-Fluidkanäle 5. Durch das Zentralventil 4 verlaufen in Rotor-Radialrichtung Zentralventil-Fluidkanäle 6, die so angeordnet sind, dass sie mit den Rotor-Fluidkanälen 5 eine fluidleitende Verbindung ausbilden. Die Rotor-Fluidkanäle 5 sind beidseitig durch Stege 7, mit in Rotor-Axialrichtung unterschiedlicher Breite, begrenzt.
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Der Rotor 3 weist eine gestufte Rotor-Innenumfangsfläche 8 auf, welche durch Abschnitte großen Innendurchmessers 9 und Abschnitte kleinen Innenumfangsdurchmessers 10 ausgebildet ist. Die Abschnitte kleinen Innendurchmessers 10 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 berühren das Zentralventil 4 an einer Zentralventil-Außenfläche 11 in Rotor-Axialrichtung entlang einer vorbestimmten Dichtlänge und bilden dort eine gegen Fluiddurchgang (ab-)dichtende Dichtfläche 12 aus. Das in Rotor-Radialrichtung innere Ende der Stege 7 geht in eine sogenannte Nase 13 über, deren in Rotor-Axialrichtung ausgerichtete Ausdehnung der Breite der Abschnitte kleinen Durchmessers 10 entspricht. Die Nase 13 kann auch als Vorsprung, Überstand, Zinken, Auskragung oder Ausbeulung bezeichnet werden. Die Nase 13 definiert einen Hinterschnitt 24.
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2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Längsschnittansicht eines Rotors 3 einer ersten Ausführungsform des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 aus 1. Entlang der Rotorbreite b sind in Rotor-Radialrichtung mehrere Rotor-Fluidkanäle 5 angeordnet, welche durch die Stege 7 beidseitig begrenzt sind. Der Rotor 3 ist als Hohlzylinder mit einer gestuften Rotor-Innenumfangsfläche 8 ausgebildet.
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Die Abschnitte kleinen Innendurchmessers 10 der Rotor-Innenumfangsfläche 8, die zusammen mit der Zentralventil-Außenfläche 11 die Dichtflächen 12 (siehe 1) ausbilden, gehen aus den Stegen 7 hervor und bilden durch Materialüberstände in Rotor-Axialrichtung, die Nasen 13 aus. Das bedeutet, dass die in Rotor-Axialrichtung ausgerichtete Innenumfangskontur 20 der Nase 13 der Breite einer der Abschnitte kleinen Innendurchmessers 10 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 entspricht und zusammen mit der Zentralventil-Außenfläche 11 die Dichtfläche 12 ausbildet.
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Die Nase 13 besitzt einen dazu im Winkel α angestellten, d.h. zur Rotor-Axialrichtung quer ausgerichteten Nasenrücken 14, wobei der angewinkelte Nasenrücken 14 durch ein Freistechen des Übergangsbereichs 16 von dem Rotor-Fluidkanal 5 und dem Zentralventil-Fluidkanal 6 erzeugt wird. Der mittig angeordnete Abschnitt großen / größeren Innendurchmessers 15 der gestuften Rotor-Innenumfangsfläche 8 des Rotors 3 ist mit einer in Rotor-Radialrichtung umlaufenden Fase 17 versehen.
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3 zeigt einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht des Rotors 3 einer zweiten Ausführungsform des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1. In dieser Ausführungsform besitzt der Rotor 3 ebenfalls in Rotor-Radialrichtung verlaufende Rotor-Fluidkanäle 5, die beidseitig von Stegen 7 begrenzt sind. Der Rotor 3 dieser Ausführungsform weist ebenfalls eine gestufte Rotor-Innenumfangsfläche 8 auf, welche durch eine alternierende Anordnung von Abschnitten großen Innendurchmessers 9 und Abschnitten kleinen Innendurchmessers 10 ausgebildet ist.
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Die Außenkontur der Nase 13 ist durch einen Abschnitt großen Innendurchmessers 9 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 des Rotors 3 und eines in Rotor-Radialrichtung verlaufenden Rotor-Fluidkanals 5 ausgebildet. Dabei ist der Rotor-Fluidkanal 5 in Rotor-Axialrichtung zum Abschnitt großen Inndurchmessers 9 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 versetzt angeordnet. Das bedeutet, dass der Rotor-Fluidkanal 5 in Rotor-Axialrichtung einseitig über den Abschnitt großen Innendurchmessers 9 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 hinaussteht.
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In dieser Ausführungsform des Rotors 3 wird der Übergangsbereich 16 zwischen dem Rotor-Fluidkanal 5 und dem Zentralventil-Fluidkanal 6 nicht freigestochen. Der Rotor-Fluidkanal 5 weist somit eine zylindrische Form 18 auf, die am in Rotor-Radialrichtung inneren Ende spitz zuläuft und dort eine Rotor-Fluidkanalspitze 19 ausbildet.
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Aufgrund des axialen Versatzes zwischen Rotor-Fluidkanal 5 und dem Abschnitt großen Innendurchmessers 9 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 steht ein Teil der Rotor-Fluidkanalspitze 19 in Rotor-Axialrichtung über die Kontur des Abschnitts großen Innendurchmessers 9 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 hinaus. Da sich die Rotor-Fluidkanalspitze 19 in Rotor-Radialrichtung nicht bis zum Abschnitt kleinen Innendurchmessers 10 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 erstreckt, bildet sich durch die Überlappung der spitz zulaufenden Rotor-Fluidkanalspitze 19 und dem Abschnitt großen Innendurchmessers 9 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 die sich aus dem Steg 7 fortsetzende Nase 13 aus.
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Die Kontur des Nasenrückens 14 entspricht in dieser Ausführungsform des Rotors 3 der Kontur der Rotor-Fluidkanalspitze 19. Die sich in Rotor-Axialrichtung erstreckende umlaufende Innenumfangskontur 20 der Nase 13 entspricht auch in dieser Ausführungsform der Breite der Abschnitte kleinen Innendurchmessers 10 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 und bildet hier zusammen mit der Zentralventil-Außenfläche 11 die Dichtfläche 12 (siehe 1) aus.
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Der mittig angeordnete Abschnitt großen Innendurchmessers 15 der Rotor-Innenumfangsfläche 8 des Rotors 3 weist eine umlaufende (Radial-)Fase 17 auf.
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Die (Rotor-)Axialrichtung ist mit dem Bezugszeichen 21 und die (Rotor-)Radialrichtung mit dem Bezugszeichen 22 versehen. Mit dem Bezugszeichen 23 wird die Innenoberfläche des Steges 7 bezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulischer Nockenwellenversteller
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Rotor
- 4
- Zentralventil
- 5
- Rotor-Fluidkanal
- 6
- Zentralventil-Fluidkanal
- 7
- Steg
- 8
- Rotor-Innenumfangsfläche
- 9
- Abschnitt großen Innendurchmessers
- 10
- Abschnitt kleinen Innendurchmessers
- 11
- Zentralventil-Außenfläche
- 12
- Dichtfläche
- 13
- Nase
- 14
- Nasenrücken
- 15
- mittig angeordneter Abschnitt großen / größeren Innendurchmessers
- 16
- Übergangsbereich
- 17
- (Radial-)Fase
- 18
- zylindrische Form
- 19
- Rotor-Fluidkanalspitze
- 20
- Innenumfangskontur
- 21
- (Rotor-)Axialrichtung
- 22
- (Rotor-)Radialrichtung
- 23
- Innenoberfläche des Steges
- 24
- Hinterschnitt
- α
- Winkel
- b
- Rotorbreite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012223582 A1 [0002]
- DE 102013207747 A1 [0003]
