DE102016220320A1 - Hydraulischer Nockenwellenversteller mit integriertem Steuerventil - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller (1) für eine Nockenwelle (2) einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator und einem relativ zu diesem Stator verdrehbaren, mittels eines Schraubelementes (3) nockenwellenfest anbringbaren Rotor (4), sowie einem zentralen Steuerventil (5), das zum Einstellen einer Drehstellung des Rotors (4) relativ zum Stator einen hydraulischen Druck eines Hydraulikmittels, das im Betriebszustand innerhalb mehrerer zwischen dem Rotor (4) und dem Stator ausgebildeter Arbeitskammern eingebracht ist, steuert, wobei ein Steuerschieber (6) des Steuerventils (5) in axialer Richtung des Rotors (4) gesehen zwischen einem an dem Schraubelement (3) abgestützten Halteelement (7) und einem rotorfesten Anschlagring (8) verschiebbar angeordnet ist, wobei das Steuerventil (5) ein, in radialer Richtung des Rotors (4) gesehen, zwischen dem Rotor (4) und dem Steuerschieber (6) angeordnetes Aufnahmegehäuse (9) aufweist, innerhalb dessen der Steuerschieber (6) verschiebbar aufgenommen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator und einem relativ zu diesem Stator verdrehbaren, mittels eines Schraubelementes nockenwellenfest anbringbaren Rotors, sowie einem zentralen Steuerventil, das zum Einstellen einer Drehstellung des Rotors relativ zum Stator einen hydraulischen Druck eines Hydraulikmittels, das im Betriebszustand des Nockenwellenverstellers innerhalb mehrerer zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildeter Arbeitskammern eingebracht ist, steuert, wobei ein Steuerschieber des Steuerventils in axialer Richtung des Rotors gesehen zwischen einem an dem Schraubelement abgestützten Halteelement und einem rotorfesten Anschlagring verschiebbar angeordnet ist.
• Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart etwa die DE 10 2009 029 389 A1 einen Nockenwellenversteller zum Einstellen und Halten der Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad, mit einem vom Antriebsrad antreibbaren, dazu koaxialen Abtriebsteil, das mittels einer Schraubenkopf und Schraubenschaft aufweisenden, zur Nockenwelle koaxialen Spannschraube an der Nockenwelle verspannt ist, und mit einem koaxial zur Nockenwelle angeordneten Zentralventil zur hydraulischen Verstellung der Drehlage des Abtriebsteils gegenüber dem Antriebsrad, wobei die Spannschraube und das Zentralventil voneinander räumlich getrennt und axial hintereinander angeordnet sind.
• Weiterer Stand der Technik ist aus der US 2012/0097122 A1 sowie der US 6 763 791 B2 bekannt.
• Als nachteilig hat sich bei den bisher bekannten Ausführungen gezeigt, dass diese häufig relativ aufwändig herzustellen sind. Insbesondere sind diese aufgrund der Anbringung des Steuerventils innerhalb des Rotors sowie aufgrund der umgesetzten Verschraubung zur Befestigung des Rotors an der Nockenwelle, relativ aufwändig in der Herstellung.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Nockenwellenversteller zur Verfügung zu stellen, der im Herstellaufwand weiter reduziert werden soll.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Steuerventil ein, in radialer Richtung des Rotors gesehen, zwischen dem Rotor und dem Steuerschieber angeordnetes Aufnahmegehäuse aufweist, innerhalb dessen (des Aufnahmegehäuses) der Steuerschieber verschiebbar aufgenommen ist.
• Durch das Vorsehen eines zusätzlichen Aufnahmegehäuses in dem Rotor sowie einer Anordnung des Steuerschiebers wiederum innerhalb des Aufnahmegehäuses braucht der Steuerschieber mit weniger engen Toleranzen hergestellt werden. Dies ermöglicht eine wesentlich kostengünstigere Herstellung des Steuerventils.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
• Ist der Anschlagring in eine in den Rotor eingebrachte radiale Ausnehmung, vorzugsweise eine Nut (etwa Ringnut), eingerastet, ist eine besonders kostengünstig herstellbare sowie einfach montierbare Abstützung / Sicherung des Steuerschiebers in einer axialen Richtung aus dem Rotor hinaus umgesetzt.
• Weist der Rotor weiterhin eine (sich vorzugsweise in radialer Richtung nach innen erstreckende) Schulter auf, die zur Abstützung eines Kopfes des Schraubenelementes ausgebildet ist und auch im befestigten Zustand des Nockenwellenverstellers zur Abstützung dieses Kopfes des Schraubenelementes unmittelbar dient, wird der Aufbau des Nockenwellenverstellers weiter vereinfacht und zusätzliche Bauteile vermieden.
• Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn der Anschlagring das Aufnahmegehäuse gleichzeitig ebenfalls in axialer Richtung mit abstützt. Dadurch ist auch das Aufnahmegehäuse sicher in Position gehalten.
• Ist das Aufnahmegehäuse zudem, in einer dem Anschlagring axial abgewandten Seite ebenfalls in axialer Richtung an dem Halteelement abgestützt, wird der Aufbau des Steuerventils weiter vereinfacht.
• In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem integrierten Ölsteuerventil umgesetzt. Das Ölsteuerventil (Oil Control Valve (OCV)) ist als eine Gehäuseeinheit innerhalb des Nockenwellenverstellerzusammenbaus integriert, wobei ein zentraler Bolzen (Schraubelement) verwendet ist, um den Rotor wiederum an der Nockenwelle zu befestigen. Der Rotor weist wiederum eine Bohrung (Durchgangsöffnung) auf, um den zentralen Bolzen aufzunehmen. Auch ist eine radiale Nut in dem Rotor vorhanden, um den Anschlagring aufzunehmen und die Gehäuseeinheit innerhalb des Rotors vor einer axialen Bewegung zu hindern.
• Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine Längsschnittdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, wobei ein Rotor, der mittels eines Schraubelementes an einer Nockenwelle befestigt ist, sowie ein Steuerventil innerhalb des Rotors gut zu erkennen sind, und
• 2 eine perspektivische Darstellung des in Längsrichtung geschnittenen Rotors samt Schraubelement, Steuerventil und Nockenwelle nach 1.
• Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 besonders gut zu erkennen. Der weitere Aufbau des Nockenwellenverstellers 1 entspricht im Wesentlichen dem in der DE 10 2009 029 389 A1 umgesetzten Nockenwellenversteller. Das in der DE 10 2009 029 389 A1 als Abtriebsteil bezeichnete Element ist in 1 als Rotor 4 bezeichnet und dargestellt. Auf typische Weise ist der Rotor 4 wiederum in einem Stator des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 im Betrieb verdrehbar aufgenommen und bildet mit dem Stator mehrere Arbeitskammern aus, in die ein hydraulisches Mittel / ein Hydraulikmittel, vorzugsweise ein Öl / Verbrennungskraftmaschinenöl, zum relativen Verdrehen des Rotors 4 zum Stator und damit zum Einstellen der Steuerzeiten der Verbrennungskraftmaschine / der Nockenwelle 2 eingeleitet wird.
• Zum Steuern eines hydraulischen Druckes innerhalb der Arbeitskammern ist hierbei auf typische Weise ein Steuerventil 5 vorgesehen. Das Steuerventil 5 sitzt wiederum in einer zentralen Durchgangsöffnung 13 des Rotors 4. Die Öffnung 13 verläuft ebenfalls auf typische Weise koaxial zu einer Längsachse / Drehachse des Rotors 4. In Abhängigkeit einer axialen Stellung eines Steuerschiebers 6 des Steuerventils 5 wird dabei ein Zu- bzw. ein Ablauf in die jeweilige Arbeitskammer zwischen dem Rotor 4 und dem Stator geöffnet bzw. geschlossen.
• Das Steuerventil 5 ist in axialer Richtung des Rotors 4 (d.h. entlang der Drehachse) gesehen zwischen einem Schraubelement 3 und einem Anschlagring 8 angeordnet. Insbesondere ist in axialer Richtung zwischen dem Schraubelement 3 und dem Steuerventil 5 ein weiteres Halteelement / Abstützelement 7 angeordnet.
• Das Schraubelement 3 ist als Schraubbolzen / Schraube ausgebildet und weist neben einem Gewindeabschnitt 14 einen Kopf 12 auf. Um den Rotor 4 an der Nockenwelle 2 zu befestigen wird das Schraubelement 3 von einer der Nockenwelle 2 abgewandten Seite in den Rotor 4 durch die Öffnung 13 hindurchgesteckt, bis der Gewindeabschnitt 14 in einen weiteren Gegengewindeabschnitt innerhalb der Nockenwelle 2 eingreift und nach Einschrauben des Schraubelementes 3 der Kopf 12 letztendlich den Rotor 4 zur Nockenwelle 2 festlegt. Hierfür ist ein sich in radialer Richtung nach innen erstreckender Steg / eine Schulter 11 an dem Rotor 4 stoffeinteilig ausgebildet, die zur Abstützung einer Stirnseite des Kopfes 12, die der Nockenwelle 2 zugewandt ist, dient.
• Auf einer der Nockenwelle 2 abgewandten Seite des Kopfes 12 ist unmittelbar das Steuerventil 5 bzw. das Halteelement 7 angeordnet.
• Der Steuerschieber 6 ist in axialer Richtung, nämlich insbesondere zwischen dem Halteelement 7 und dem Anschlagring / Sicherungsring 8, verschiebbar geführt.
• Wie weiterhin zu erkennen, weist das Steuerventil 5 zusätzlich ein Aufnahmegehäuse 9 auf, das den Steuerschieber 6 umhaust, d.h. in radialer Richtung von außen umschließt / aufnimmt. Auch dient das Aufnahmegehäuse 9 zur Führung des Steuerschiebers 6 in axialer Richtung. Das Aufnahmegehäuse 9 liegt an einer radialen Innenseite des Rotors 4 dicht an und ist in axialer Richtung durch das Halteelement 7 einerseits und den Anschlagring 8 andererseits fest in dem Rotor 4 eingespannt.
• Wie besonders gut in 2 zu erkennen, ist der Anschlagring 8 als Simmerring ausgestaltet. Der Anschlagring 8 ragt zum einen in eine radiale Ausnehmung 10 in Form einer Nut innerhalb des Rotors 4 hinein. Zum anderen ragt der Anschlagring 8 derart weit in radialer Richtung nach innen, dass er, das Aufnahmegehäuse 9 überdeckend, stirnseitig bis zu dem Steuerschieber 6 hin verläuft. Dadurch wirkt der Anschlagring 8 mit einer an dem Steuerschieber 6 ausgebildeten Ausbuchtung 15 / Erhabenheit zusammen, dass der Steuerschieber 6 in seiner Ausfahrrichtung durch den Anschlagring 8 beschränkt ist. Eine übliche Rückstellfeder 16, die als Schraubendruckfeder ausgeführt ist, um den Steuerschieber 6 in seiner in 1 dargestellten Ausgangslage zu sichern, ist in axialer Richtung zwischen dem Steuerschieber 6 und einem Bodenbereich 17 des Aufnahmegehäuses 9 eingespannt.
• In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine Gehäuseeinheit in Form des Steuerventils 5 umgesetzt, die mit dem Rotor 4 verbunden ist, wobei der Rotor 4 wiederum mittels eines zentralen Bolzens 3 mit der Nockenwelle 2 verbunden wird. Die Ölanschlüsse sind dabei über das Aufnahmegehäuse 9 angeschlossen und werden durch das Aufnahmegehäuse 9 bzw. den Steuerschieber 6 / die Gehäuseeinheit 5 gesteuert. In axialer Richtung wird dies direkt durch einen Schnappring (Anschlagring 8) gesichert. Eine Stufe (Schulter 11) ist zudem vorgesehen, um eine Anlage für den zentralen Bolzen 3 herzustellen. Eine kleine Nut 10 oder ein Ring ist zum Umsetzen der Schnappverbindung vorhanden, um die Gehäuseeinheit 5 innerhalb des Rotors 4 zu sichern und vor einer axialen Bewegung zu hindern.
• Bezugszeichenliste

1

Nockenwellenversteller

2

Nockenwelle

3

Schraubelement

4

Rotor

5

Steuerventil

6

Steuerschieber

7

Halteelement

8

Anschlagring

9

Aufnahmegehäuse

10

Ausnehmung

11

Schulter

12

Kopf

13

Öffnung

14

Gewindeabschnitt

15

Ausbuchtung

16

Rückstellfeder

17

Bodenbereich

• 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
• DE 102009029389 A1 [0002, 0017]
• US 2012/0097122 A1 [0003]
• US 6763791 B2 [0003]

Claims (4)

1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) für eine Nockenwelle (2) einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator und einem relativ zu diesem Stator verdrehbaren, mittels eines Schraubelementes (3) nockenwellenfest anbringbaren Rotor (4), sowie einem zentralen Steuerventil (5), das zum Einstellen einer Drehstellung des Rotors (4) relativ zum Stator einen hydraulischen Druck eines Hydraulikmittels, das im Betriebszustand innerhalb mehrerer zwischen dem Rotor (4) und dem Stator ausgebildeter Arbeitskammern eingebracht ist, steuert, wobei ein Steuerschieber (6) des Steuerventils (5) in axialer Richtung des Rotors (4) gesehen zwischen einem an dem Schraubelement (3) abgestützten Halteelement (7) und einem rotorfesten Anschlagring (8) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (5) ein, in radialer Richtung des Rotors (4) gesehen, zwischen dem Rotor (4) und dem Steuerschieber (6) angeordnetes Aufnahmegehäuse (9) aufweist, innerhalb dessen der Steuerschieber (6) verschiebbar aufgenommen ist.
2. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (8) in eine in den Rotor (4) eingebrachte radiale Ausnehmung (10) eingerastet ist.
3. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) eine Schulter (11) aufweist, die zur Abstützung eines Kopfes (12) des Schraubenelementes (3) ausgebildet ist.
4. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (8) das Aufnahmegehäuse (9) axial abstützt.

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