DE102016220206A1 - Hydraulischer Nockenwellenversteller - Google Patents

Hydraulischer Nockenwellenversteller Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischer Nockenwellenversteller (1) zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, mit einem Stator (2) und einem relativ zum Stator (2) verdrehbaren Rotor (3), wobei an dem Stator (2) radial nach innen ragende Stege (4) ausgebildet sind, wobei an dem Rotor (3) radial nach außen ragende Flügel (5) ausgebildet sind, wobei zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) mindestens ein Hydraulikraum (6) ausgebildet ist, welcher durch einen Flügel (5) des Rotors (3) in eine erste Arbeitskammer (7) und eine zweite Arbeitskammer (8) unterteilt wird, sowie mit mindestens einem, in dem Stator (2) ausgebildeten Druckmittelspeicher (9), wobei in einer fluidischen Verbindung (10) zwischen dem Druckmittelspeicher (9) und einer der Arbeitskammern (7, 8) ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist, wobei in einem Steg (4) des Stators (2) eine erste axiale Bohrung (12) ausgebildet ist, welche den Druckmittelspeicher (9) ausbildet, und wobei in dem Steg (4) des Stators (2) eine zu der ersten axialen Bohrung (12) im Wesentlichen parallele zweite axiale Bohrung (13) ausgebildet ist, welche einen Abschnitt (14) der fluidischen Verbindung (10) ausbildet, in dem das Rückschlagventil (11) aufgenommen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Hydraulische Nockenwellenversteller werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, um die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors an einen Lastzustand des Verbrennungsmotors anzupassen und somit die Effizienz des Verbrennungsmotors zu steigern. Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Nockenwellenversteller bekannt, welche nach dem Flügelzellenprinzip arbeiten. Dabei umfasst der Nockenwellenversteller einen Stator und einen relativ zum Stator verdrehbaren Rotor, wobei zwischen dem Stator und dem Rotor ein Hydraulikraum ausgebildet ist, welcher durch einen Flügel des Rotors in zwei Arbeitskammern unterteilt wird. Durch eine entsprechende hydraulische Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern kann die Lage des Rotors relativ zum Stator verändert und somit die Steuerzeiten der Ventile angepasst werden.
  • Aus der DE 10 2012 201 558 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit mehreren Volumenspeichern bekannt, wobei die Volumenspeicher in Hohlräumen des Rotors ausgebildet sind.
  • Aus der DE 10 2012 201 566 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit mehreren Volumenspeichern zur Nachführung von Hydrauliköl in die Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers bekannt, wobei die Volumenspeicher in den Stegen des Stators ausgebildet sind, welche die Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers voneinander trennen. Dabei sind an den Volumenspeichern Rückschlagventile vorgesehen, um ein unkontrolliertes Ausströmen des Hydrauliköls in die Arbeitskammern des Nockenwellenverstellers zu unterbinden.
  • Aus der DE 10 2012 201 551 ist darüber hinaus die Zufuhr von Hydrauliköl in die Volumenspeicher des hydraulischen Nockenwellenverstellers mit Hilfe einer Auffangglocke für das Hydrauliköl bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller mit einem Volumenspeicher die Kosten für die Volumenspeicher und die Rückschlagventile zu reduzieren und eine vereinfachte Montage zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine gelöst, wobei der hydraulische Nockenwellenversteller einen Stator und einen relativ zum Stator verdrehbaren Rotor aufweist, wobei an dem Stator radial nach innen ragende Stege ausgebildet sind, wobei an dem Rotor radial nach außen ragende Flügel ausgebildet sind, wobei zwischen dem Stator und dem Rotor mindestens ein Hydraulikraum ausgebildet ist, welcher durch einen Flügel des Rotors in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt wird, mit mindestens einem, in dem Stator ausgebildeten Druckmittelspeicher, wobei in einer fluidischen Verbindung zwischen dem Druckmittelspeicher und einer der Arbeitskammern ein Rückschlagventil angeordnet ist, wobei in einem Steg des Stators eine erste axiale Bohrung ausgebildet ist, welche den Druckmittelspeicher ausbildet, und wobei in dem Steg des Stators eine zu der ersten Bohrung im Wesentlichen parallele, zweite axiale Bohrung ausgebildet ist, welche einen Abschnitt der fluidischen Verbindung ausbildet, in dem das Rückschlagventil aufgenommen ist. Axiale Bohrungen können besonders einfach und kostengünstig in den Stator des hydraulischen Nockenwellenverstellers eingebracht werden, wodurch die Fertigungskosten für den hydraulischen Nockenwellenversteller mit integriertem Druckspeicher gering gehalten werden können. Zudem sind axiale Bohrungen während der Montage relativ einfach zugänglich, sodass auch die Montage, insbesondere das Einsetzen der Rückschlagventile in den Stator, erleichtert wird.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist vorgesehen, dass an einem ersten Ende der zweiten axialen Bohrung eine erste radiale Öffnung ausgebildet ist, welche die zweite axiale Bohrung mit dem Druckmittelspeicher verbindet, und an einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende, eine zweite radiale Öffnung ausgebildet ist, welche die zweite axiale Bohrung mit einer Druckkammer des hydraulischen Nockenwellenverstellers verbindet. Die jeweiligen Endabschnitte der zweiten axialen Bohrung sind besonders einfach zu bearbeiten. Insbesondere können die radialen Öffnungen durch einfache Nuten ausgebildet werden, welche kostengünstig in den Stator eingebracht werden können.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Deckel des hydraulischen Nockenwellenverstellers, insbesondere in einem Dichtdeckel, Nuten zur hydraulischen Versorgung des Druckmittelspeichers mit Hydraulikmittel ausgebildet sind. Dabei kann der Deckel als Auffangglocke für das Hydraulikmittel dienen. Somit kann eine einfache Befüllung des Druckmittelspeichers über die Nuten in dem Deckel gewährleistet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist vorgesehen, dass das Rückschlagventil als Rohrrückschlagventil ausgebildet ist. Ein Rohrrückschlagventil ist dabei eine Baugruppe, welche zumindest ein Schließglied, insbesondere eine Ventilkugel, ein vorzugsweise zylindrisches Rohr und eine Ventilfeder umfasst. Somit kann das Rückschlagventil als Baugruppe vorgefertigt werden und anschließend in der Montage des hydraulischen Nockenwellenverstellers besonders einfach und kostengünstig in die zweite axiale Bohrung eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
    • 1 einen Stator eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers mit Druckmittelspeichern und Rückschlagventilen in einer Explosionsdarstellung;
    • 2 einen Schnitt durch den Stator im Bereich der Druckmittelspeicher und der fluidischen Verbindungen zum Druckmittelspeicher im Bereich der Rückschlagventile;
    • 3 einen erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller in einer Schnittdarstellung;
    • 4 einen Ausschnitt eines weiteren Schnitts durch einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller bei geschlossenem Rückschlagventil;
    • 5 den Ausschnitt aus 4 bei geöffnetem Rückschlagventil;
    • 6 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Nockenwellenverstellers mit Nuten im Deckel zur Befüllung des Druckmittelspeichers;
    • 7 eine Detaildarstellung der hydraulischen Anbindung von dem Deckel zu dem Druckmittelspeicher im Stator;
    • 8 den Stator eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer perspektiven Darstellung;
    • 9 einen Deckel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers.
  • 1 zeigt einen Stator 2 eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1. Der Stator weist vier Stege 4 auf, welche in radialer Richtung nach innen in Richtung einer Mittelachse 22 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 verlaufen. Die Stege 4 weisen jeweils eine erste axiale Bohrung 12 auf, welche in dem jeweiligen Steg 4 einen Druckmittelspeicher 9 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 ausbildet. Die Stege 4 weisen ferner jeweils mindestens eine, vorzugsweise zwei zweite axiale Bohrung(en) 13 auf, welche parallel zu der ersten Bohrung verlaufen und fluidische Verbindungen 10 zwischen dem Druckmittelspeicher 9 und in 3 dargestellten Arbeitskammern 7, 8 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 ausbilden. In den zweiten, axialen Bohrungen 13 sind jeweils Rückschlagventil 11 angeordnet, welche zumindest eine Feder 23 und einen Schließglied 24, insbesondere eine Ventilkugel 24, umfassen. Dabei kann ein zusätzlicher Ventilkörper, insbesondere ein Rohr 27, in die zweite, axiale Bohrung 13 eingesteckt sein. Somit kann das Rückschlagventil 11 als Rohrrückschlagventil 21 als Baugruppe vorgefertigt werden und das fertig montierte Rohrrückschalgventil 21 in die zweite axiale Bohrung 13 eingesteckt werden. Alternativ kann auch auf einen Ventilkörper verzichtet werden, wenn ein entsprechender Ventilsitz 26, insbesondere eine Stufe, in der zweiten axialen Bohrung 13 ausgebildet ist. An der radial außenliegenden Oberfläche des Stators 2 ist eine Verzahnung 25 ausgebildet, um den hydraulischen Nockenwellenversteller 1 in bekannter Weise mittels eines Zahnriemens oder einer Kette mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zu verbinden.
  • In 2 ist der Stator 2 in einer Schnittdarstellung dargestellt, welche durch den Druckmittelspeicher 9 und die zweite, axiale Bohrung 13 verläuft, in dem die zweite axiale Bohrung 13 einen Abschnitt 14 einer hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckspeicher und einer in 3 dargestellten Arbeitskammer 7, 8 des hydraulischen Nockenwellenverstellers darstellt, in dem das Rückschlagventil 11 aufgenommen ist.
  • In 3 ist ein erfindungsgemäßer hydraulischer Nockenwellenversteller 1 dargestellt. Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 umfasst einen Stator 2 und einen Rotor 3, wobei an dem Stator 2 Stege 4 ausgebildet sind, welche in radialer Richtung nach Innen in Richtung einer Mittelachse 22 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 ragen. An dem Rotor 3 sind Flügel 5 ausgebildet, welche in radialer Richtung nach Außen ragen, wobei zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 vier Hydraulikräume 6 ausgebildet sind, welche jeweils durch einen Flügel 5 des Rotors 3 in eine erste Arbeitskammer 7 und eine zweite Arbeitskammer 8 unterteilt werden.
  • In 4 ist der Bereich eines Steges 4 an dem Stator 2 in einer Schnittdarstellung vergrößert dargestellt. Der Steg 4 weist eine erste axiale Bohrung 12 auf, welche als Druckmittelspeicher 9 dient, und eine zweite axiale Bohrung 13, welche Teil einer fluidischen Verbindung 10 zwischen dem Druckmittelspeicher 9 und einer Arbeitskammer 7 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 ist. Die zweite axiale Bohrung 13 ist als gestufte Bohrung ausgeführt, wobei die Feder 23 die Ventilkugel 24 gegen einen Ventilsitz 26 des Rückschlagventils 11 drückt, sodass das Rückschlagventil 11 geschlossen ist und die fluidische Verbindung 10 zwischen dem Druckmittelspeicher 9 und der Arbeitskammer 7 sperrt. An einem ersten Ende 16 der zweiten axialen Bohrung 13 ist eine erste radiale Öffnung 15 ausgebildet, welche die zweite axiale Bohrung 13 mit dem Druckmittelspeicher 9 verbindet. An einem zweiten Ende 17 der zweiten axialen Bohrung 13, welches dem ersten Ende 16 diagonal gegenüberliegt, ist eine zweite radiale Öffnung 18 ausgebildet, welche die zweite axiale Bohrung 13 mit der Druckkammer 7 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 verbindet.
  • In 5 ist der Abschnitt des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 aus 4 bei geöffnetem Rückschlagventil 11 dargestellt. Dabei wird die Ventilkugel 24 gegen die Federkraft der Feder 23 aus dem Ventilsitz 26 gehoben und gibt somit die fluidische Verbindung 10 zwischen dem Druckmittelspeicher 9 und der Arbeitskammer 7 frei.
  • 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 mit Nuten 20 in einem Deckel 19 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 zur Befüllung des Druckmittelspeichers 9. Die hydraulische Anbindung des Druckmittelspeichers 9 an den Deckel 19 über die Nut 20 ist in 7 vergrößert dargestellt. Alternativ können auch Bohrungen im Deckel 19 verwendet werden, wenn außen am Deckel 19 das Hydraulikmittel zu den Bohrungen geleitet wird.
  • 8 zeigt den Stator 2 eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in einer perspektivischen Darstellung. Dabei sind in den Stegen 4 die ersten axialen Bohrungen 12 zur Ausbildung der Druckmittelspeicher 9 und jeweils zwei zweite axiale Bohrungen 13 zur Ausbildung der fluidischen Verbindungen 10 zwischen den jeweiligen Druckmittelspeichern 9 und den ersten und zweiten Arbeitskammern 7, 8 zu erkennen.
  • In 9 ist der Deckel 19 eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Dabei sind die Nuten 20 im Deckel 19 zu erkennen, über welche den Druckmittelspeichern 9 Hydraulikmittel zugeführt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hydraulischer Nockenwellenversteller
    2
    Stator
    3
    Rotor
    4
    Steg
    5
    Flügel
    6
    Hydraulikraum
    7
    erste Arbeitskammer
    8
    zweite Arbeitskammer
    9
    Druckmittelspeicher
    10
    fluidische Verbindung
    11
    Rückschlagventil
    12
    erste axiale Bohrung
    13
    zweite axiale Bohrung
    14
    Abschnitt der fluidischen Verbindung
    15
    erste radiale Öffnung
    16
    erstes Ende
    17
    zweites Ende
    18
    zweite radiale Öffnung
    19
    Deckel
    20
    Nut
    21
    Rohrrückschlagventil
    22
    Mittelachse
    23
    Feder
    24
    Schließglied / Ventilkugel
    25
    Verzahnung
    26
    Ventilsitz
    27
    Rohr
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012201558 [0003]
    • DE 102012201566 [0004]
    • DE 102012201551 [0005]

Claims (4)

  1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) zur variablen Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, mit - einem Stator (2) und einem relativ zum Stator (2) verdrehbaren Rotor (3), wobei, - an dem Stator (2) radial nach innen ragende Stege (4) ausgebildet sind, wobei, - an dem Rotor (3) radial nach außen ragende Flügel (5) ausgebildet sind, wobei, - zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) mindestens ein Hydraulikraum (6) ausgebildet ist, welcher durch einen Flügel (5) des Rotors (3) in eine erste Arbeitskammer (7) und eine zweite Arbeitskammer (8) unterteilt wird, - mindestens einem, in dem Stator (2) ausgebildeten Druckmittelspeicher (9), - wobei in einer fluidischen Verbindung (10) zwischen dem Druckmittelspeicher (9) und einer der Arbeitskammern (7, 8) ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass - in einem Steg (4) des Stators (2) eine erste axiale Bohrung (12) ausgebildet ist, welche den Druckmittelspeicher (9) ausbildet, und - in dem Steg (4) des Stators (2) eine zu der ersten axialen Bohrung (12) im Wesentlichen parallele zweite axiale Bohrung (13) ausgebildet ist, welche einen Abschnitt (14) der fluidischen Verbindung (10) ausbildet, in dem das Rückschlagventil (11) aufgenommen ist.
  2. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - an einem ersten Ende (16) der zweiten axialen Bohrung (13) eine erste radiale Öffnung (15) ausgebildet ist, welche die zweite axiale Bohrung (13) mit dem Druckmittelspeicher (9) verbindet, und - an einem zweiten, dem ersten Ende (16) gegenüberliegenden Ende (17) eine zweite radiale Öffnung (18) ausgebildet ist, welche die zweite axiale Bohrung (13) mit einer Druckkammer (7, 8) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) verbindet.
  3. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem Deckel (19) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) Nuten (20) ausgebildet sind, über welche der Druckmittelspeicher (9) mit Hydraulikmittel befüllt werden kann.
  4. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - das Rückschlagventil (11) als Rohrrückschlagventil (21) ausgebildet ist.
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