DE102017111900A1

DE102017111900A1 - Nockenwellenverstellvorrichtung

Info

Publication number: DE102017111900A1
Application number: DE102017111900.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Bösel; Jürgen Weber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-03-15

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Nockenwellenverstellvorrichtung (1) mit einem Nockenwellenversteller (2) und einem koaxial zum Nockenwellenversteller (2) angeordneten Zentralventil (3), wobei das Zentralventil (3) eine gestufte Außenmantelfläche (5) aufweist und ein mit einer Nockenwelle verbindbares Abtriebselement (6) eine gestufte Innenmantelfläche (7) aufweist, wobei zwischen der Stufe (8) der gestuften Außenmantelfläche (5) und der Stufe (9) der gestuften Innenmantelfläche (7) eine Dichtung (4) angeordnet ist und die Dichtung (4) ein O-Ring ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Nockenwellenversteller mit einem Zentralventil.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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.
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.
Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Wellgetriebe) 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, um eine Verstellung einzuleiten. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
Die DE 10 2015 200 538 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Rotor und einer konzentrisch zum Rotor angeordneten Zentralschraube. Zwischen einem Innendurchmesser des Rotors und einem Außendurchmesser der Zentralschraube sind mindestens zwei voneinander hydraulisch getrennte Ölführungskanäle ausgebildet, wobei die Ölführungskanäle in einem in den Innendurchmesser des Rotors eingesetzten Bauteil ausgebildet sind oder durch ein zwischen dem Innendurchmesser des Rotors und dem Außendurchmesser der Zentralschraube eingepresstes Bauteil hydraulisch voneinander getrennt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nockenwellenverstellvorrichtung anzugeben, der eine besonders zuverlässige Dichtung zwischen dem Zentralventil und dem Nockenwellenversteller aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
So wird die Aufgabe durch eine Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Nockenwellenversteller und einem koaxial zum Nockenwellenversteller angeordneten Zentralventil, wobei das Zentralventil eine gestufte Außenmantelfläche aufweist und ein mit einer Nockenwelle verbindbares Abtriebselement eine gestufte Innenmantelfläche aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen der Stufe der gestuften Außenmantelfläche und der Stufe der gestuften Innenmantelfläche eine Dichtung angeordnet ist.
Hierdurch wird erreicht, dass die zwischen zwei Stufen eingelegte Dichtung durch die Stufen fixiert wird und zuverlässig zwei Arbeitsanschlüsse beziehungsweise zwei Ölübergabestellen voneinander dichtend trennt. Die Ölübergabestellen sind axial voneinander beabstandet angeordnet.
Die Stufe der gestuften Außenmantelfläche und/oder die Stufe der gestuften Innenmantelfläche kann als eine Scheibe ausgebildet sein oder einteilig mit dem Abtriebselement bzw. Zentralventil ausgebildet sein. Die Dichtung ist dann zwischen den Stufen und/oder Scheiben platziert.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Dichtung ein O-Ring. Vorteilhafterweise können die beiden Dichtflächen der gestuften Außenmantelfläche und/oder der gestuften Innenmantelfläche ohne mechanische Nacharbeit mit groben Fertigungstoleranzen aus versehen werden.
Vorteilhafterweise sind alle Stufenkanten der Außenmantelfläche am Gehäuse des Zentralventils und der Innenmantelfläche des Rotors gerundet ausgeführt, um eine Beschädigung des O-Ringes auszuschließen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Dichtung durch die beiden Stufen verspannt. Der O-Ring wird zwischen der Stufe des Zentralventils und des Rotors in der axialen Richtung bei der Montage dichtend vorgespannt.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines als O-Ring ausgebildeten Dichtung wird eine wirtschaftliche und zuverlässige Abdichtung zweier Arbeitsanschlüsse zwischen Nockenwellenversteller und Zentralventil erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Nockenwellenversteller und einem Zentralventil und einer zwischen den beiden Bauteilen angeordneten Dichtung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung 1 mit einem Nockenwellenversteller 2 und einem Zentralventil 3 und einer zwischen den beiden Bauteilen 2 und 3 angeordneten Dichtung 4.
Das Zentralventil 3 ist koaxial zum Abtriebselement 6 des Nockenwellenverstellers 2 angeordnet und durchdringt das Abtriebselement 6 vollständig. Das Abtriebselement 6 weist eine der gestuften Außenmantelfläche 5 des Gehäuses des Zentralventils 3 umragende und ebenfalls gestufte Innenmantelfläche 7 auf, wobei die beiden Mantelfächen 5 und 7 eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 4 kontaktieren. Dabei liegt die Dichtung 4 jeweils an einer Stufe 8 des Gehäuses des Zentralventils 3 und an einer Stufe 9 des Abtriebselements 6 des Nockenwellenverstellers 2 dichtend an und trennt die beiden Arbeitsanschlüsse 10 und 11 dichtend voneinander ab.
Damit die Dichtung bei der Montage nicht durch scharfe Kanten der Stufen 8 und 9 beschädigt wird, sind die Stufen 8 und 9 mit einer Rundung versehen. Der O-Ring wird bei einer Vormontage, beispielsweise mit dem Zentralventil 3 oder mit dem Abtriebselement 6, über eine konische Flächenabschnitt der Außenmantelfläche, mit einer Neigung von etwa 30° bis 80° zur Drehachse 12, aufgeweitet und axial auf den für die Dichtung vorgesehenen Platz verschoben. Somit ist die Dichtung 4 verliersicher auf der Außenmantelfläche 5 platziert und zugleich durch die radiale Vorspannung der aufgeweiteten Dichtung 4 der Spalt zwischen Dichtung 4 und Außenmantelfläche 5 geschlossen. Das mit der Dichtung 4 versehene Zentralventil 3 wird dann in das Abtriebselement 6 des Nockenwellenverstellers 2 eingesteckt und mit einer hier nicht dargestellten Nockenwelle verschraubt. Dabei legt sich die Dichtung 4 sowohl an der Stufe 8 an (vormontiert) und auch an der Stufe 9 (fertigmontiert) an. Durch die Vorspannung des als Zentralventilschraube ausgebildeten Zentralventils 3 wird die Dichtung 4 zwischen den axialen Stirnflächen der Stufen 8 und 9 gequetscht, wodurch die Dichtung 4 verspannt und eine erhöhte Dichtheit hergestellt wird. Durch die axiale Verspannung der Dichtung 4 wird auch jeder verbleibende Spalt zwischen der Dichtung 4 und der Innenmantelfläche 7 geschlossen.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenverstellvorrichtung
2: Nockenwellenversteller
3: Zentralventil
4: Dichtung
5: Außenmantelfläche
6: Abtriebselement
7: Innenmantelfläche
8: Stufe
9: Stufe
10: Arbeitsanschluss
11: Arbeitsanschluss
12: Drehachse

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 102015200538 A1 [0007]

Claims

Nockenwellenverstellvorrichtung (1) mit einem Nockenwellenversteller (2) und einem koaxial zum Nockenwellenversteller (2) angeordneten Zentralventil (3), wobei das Zentralventil (3) eine gestufte Außenmantelfläche (5) aufweist und ein mit einer Nockenwelle verbindbares Abtriebselement (6) eine gestufte Innenmantelfläche (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stufe (8) der gestuften Außenmantelfläche (5) und der Stufe (9) der gestuften Innenmantelfläche (7) eine Dichtung (4) angeordnet ist.
Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) ein O-Ring ist.
Nockenwellenverstellvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (4) durch die beiden Stufen (8, 9) verspannt ist.