DE102017117361A1 - Hydraulischer Nockenwellenversteller - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller (1) zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors. Der hydraulische Nockenwellenversteller (1) umfasst einen Stator (2), welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist, und einem verdrehbar zum Stator (2) angeordneten Rotor (3), welcher synchron mit einer Nockenwelle (18) drehbar ist. Dabei sind an dem Stator (2) mehrere Stege (6) vorgesehen, welche einen Ringraum (7) zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8) unterteilen. Der Rotor (3) weist eine Rotornabe (4) und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe (4) radial nach außen erstreckender Flügel (5) auf, welche die Druckräume (8) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel (19) beaufschlagbaren Arbeitskammern (9, 10) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen. Der hydraulische Nockenwellenversteller (1) weist ferner eine Spiralfeder (11) auf, welche in Wirkverbindung mit dem Rotor (3) steht und drehfest in dem Stator (2) oder einem mit dem Stator (2) verbundenen Deckel (13, 17) aufgenommen ist. Zur Verstellung des Rotors (3) ist ein Magnetaktuator (14) zur Betätigung eines Zentralventils (12) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) vorgesehen. An dem Rotor (3) ist mindestens ein Stift (20) angeordnet, welcher in axialer Richtung aus einer Stirnfläche (21) des Rotors (3) austritt und in Richtung eines Gehäuses (15) des Magnetaktuators (14) derart verlängert ist, dass die Spiralfeder (11) in axialer Richtung gesichert ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
• Hydraulische Nockenwellenversteller werden bei Verbrennungsmotoren eingesetzt, um 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. Diese Nockenwellenversteller weisen im Allgemeinen in ihrem Grundaufbau einen von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator und einen drehfest mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbundenen Rotor auf. Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Ringraum vorgesehen, welcher durch drehfest mit dem Stator verbundene, radial nach innen ragende Vorsprünge in eine Mehrzahl von Arbeitskammern unterteilt ist, die jeweils durch einen radial von dem Rotor nach außen abragenden Flügel in zwei Druckkammern unterteilt sind. Je nach der Beaufschlagung der Druckkammern mit einem hydraulischen Druckmittel kann die Lage des Rotors gegenüber dem Stator und damit auch die Lage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung „früh“ oder „spät“ verstellt werden. Zum Zurückdrehen des Rotors kann eine Spiralfeder vorgesehen sein, welche das hydraulische Verdrehen des Rotors in eine Ausgangsposition unterstützt. Dabei muss die Spiralfeder sowohl in axialer als auch in radialer Richtung in ihrer Position gehalten werden. Dies kann beispielsweise durch Lagernadeln geschehen, welche die Spiralfeder in radialer Richtung in ihrer Position halten, und über einen Federdeckel, welcher die Spiralfeder in axialer Richtung in ihrer Position hält.
• Aus der EP 1 486 645 B1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Stator und einem verdrehbar in dem Stator angeordneten Rotor bekannt, wobei an dem Rotor mehrere Stifte zur Positionierung einer Halteplatte zur Aufnahme einer Torsionsfeder angeordnet sind.
• Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass sie relativ viel Bauraum benötigen, sodass bei besonders engen Einbausituationen mitunter nicht genügend Platz vorhanden ist, um die Spiralfeder in bekannter Art und Weise über eine Lagernadel und einen Federdeckel in ihrer Position zu halten.
• Aufgabe der Erfindung ist es, auch bei eingeschränktem Bauraum eine funktionssichere Positionierung der Spiralfeder zu ermöglichen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors mit einem Stator, welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist, und einem verdrehbar zum Stator angeordneten Rotor, welcher synchron mit einer Nockenwelle drehbar ist, gelöst. Dabei sind an dem Stator mehrere Stege vorgesehen, welche einen Ringraum zwischen dem Stator und dem Rotor in eine Mehrzahl von Druckräumen unterteilen. Der Rotor weist eine Rotornabe und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe radial nach außen erstreckenden Flügeln auf, welche die Druckräume in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskammern mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen. Der hydraulische Nockenwellenversteller weist ferner eine Spiralfeder auf, welche in Wirkverbindung mit dem Rotor steht und drehfest in dem Stator oder einem mit dem Stator verbundenen Deckel aufgenommen ist. Zur Verstellung des Rotors ist ein Magnetaktuator zur Betätigung eines Zentralventils des hydraulischen Nockenwellenverstellers vorgesehen. An dem Rotor ist mindestens ein Stift angeordnet, welcher in axialer Richtung aus einer Stirnfläche des Rotors austritt und in Richtung eines Gehäuses des Magnetaktuators derart verlängert ist, dass die Spiralfeder in axialer Richtung gesichert ist. Durch einen solchen Stift ist eine axiale Sicherung der Spiralfeder auch bei geringem Bauraum möglich, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Spiralfeder aus ihrer Position rutscht und in den Verstellbereich des Zentralventils bzw. zwischen Zentralventil und Stellelement des Magnetaktuators gelangt. Dabei ist eine Lücke zwischen dem Stift und dem Gehäuse des Magnetaktuators kleiner als die axiale Breite der Spiralfeder, sodass die Spiralfeder nicht durch diese Lücke rutschen kann. Dabei kann der Abstand zwischen dem Stellglied sowie dem Gehäuse des Magnetaktuators zum hydraulischen Nockenwellenversteller, insbesondere zum Zentralventil, unverändert bleiben.
• Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen hydraulischen Nockenwellenverstellers möglich.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere gleichmäßig über den Umfang des Rotors angeordnete Stifte vorgesehen sind. Dadurch kann die Positionierung der Spiralfeder verbessert und insbesondere ein axiales Verschieben der Spiralfeder vermieden werden.
• In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stifte in den Rotor eingepresst sind. Durch ein Einpressen kann eine stabile und dauerhafte kraftschlüssige Verbindung zwischen den Stiften und dem Rotor hergestellt werden. Ferner kann in einem Einpressprozess die Einpresstiefe gesteuert werden, sodass der Überstand der Stifte über die Stirnfläche des Rotors auf einfache und reproduzierbare Art eingestellt werden kann.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stifte eine zylindrische Form aufweisen. Eine zylindrische Form eines Stiftes lässt sich besonders einfach und kostengünstig, beispielsweise in einem Drehprozess, herstellen. Zusätzlich hat eine zylindrische Form des Stiftes den Vorteil, dass selbst bei einem Kontakt zwischen der Spiralfeder und dem Stift eine Beschädigung der Spiralfeder weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
• Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
• 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers in einer Schnittdarstellung, wobei die Spiralfeder in axialer Richtung durch eine Nadel in Position gehalten wird, welche bis an das Gehäuse des Magnetaktuators reicht.
• In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 zum Verstellen der Ventilsteuerzeiten eines Verbrennungsmotors dargestellt. Der in 1 schematisch dargestellte hydraulische Nockenwellenversteller 1 ist in bekannter Weise als Flügelzellenversteller ausgebildet und umfasst einen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors antreibbaren Stator 2 und einen drehfest mit einer Nockenwelle 18 verbindbaren Rotor 3. Der Rotor 3 weist eine Rotornabe 4 auf, aus der sich in radialer Richtung mehrere Flügel 5 erstrecken. In der gezeigten Darstellung ist der hydraulische Nockenwellenversteller 1 in einer Schnittdarstellung durch den Stator 2 und den Rotor 3 dargestellt. Der Stator 2 weist eine Mehrzahl von Stegen 6 auf, welche einen Ringraum 7 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 3 in mehrere Druckräume 8 unterteilen. Die Druckräume 8 werden durch die Flügel 5 des Rotors 3 in zwei Gruppen von Arbeitskammern 9, 10 mit unterschiedlicher Wirkrichtung unterteilt. Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 weist eine Spiralfeder 11 auf, welche drehfest in einem mit dem Stator 2 verbundenen Federdeckel 13 gelagert ist und mit dem Rotor 3 derart in Wirkverbindung steht, dass sie ein Zurückdrehen des Rotors 3 aus einer Verstelllage unterstützt. In einer zentrischen Öffnung des Rotors 3 ist ein Zentralventil 12 zur Druckmittelversorgung der Arbeitskammern 9, 10 vorgesehen, welches über ein Stellelement 16 eines Magnetaktuators 14 verschiebbar ist. Der hydraulische Nockenwellenversteller 1 wird an seiner dem Magnetaktuator 14 abgewandten Seite durch einen Dichtdeckel 17 verschlossen, sodass ein Austritt von Druckmittel 19 aus den Arbeitskammern 9, 10 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 in Richtung der Nockenwelle 18 unterbunden wird.
• An einer dem Magnetaktuator 14 zugewandten Stirnfläche 21 des Rotors 3 sind Stifte 20 eingepresst, wobei zwischen den Stiften 20 und einem Gehäuse 15 des Magnetaktuators 14 ein Spalt verbleibt, welcher kleiner als eine axiale Breite der Spiralfeder 11 ist, sodass die Spiralfeder 11 in axialer Richtung gesichert ist und nicht durch diesen Spalt in Richtung des Stellelements 16 herausfallen kann. Somit wird eine betriebssichere Positionierung der Spiralfeder 11 und somit eine funktionssichere Verstellfunktion des hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 sichergestellt.
• Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 mit einem in Richtung des Gehäuses 15 verlängerten Stift 20, welcher aus der Stirnfläche 21 des Rotors 3 austritt, auch bei eingeschränktem Bauraum eine funktionssichere Positionierung der Spiralfeder 11 ermöglicht werden kann.
• Bezugszeichenliste

1

hydraulischer Nockenwellenversteller

2

Stator

3

Rotor

4

Rotornabe

5

Flügel

6

Steg

7

Ringraum

8

Druckraum

9

Arbeitskammer

10

Arbeitskammer

11

Spiralfeder

12

Zentralventil

13

Federdeckel

14

Magnetaktuator

15

Gehäuse

16

Stellelement

17

Dichtdeckel

18

Nockenwelle

19

Druckmittel

20

Stift

21

Stirnfläche

• 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
• EP 1486645 B1 [0003]

Claims (4)

1. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) zur Verstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eines Verbrennungsmotors, mit - einem Stator (2), welcher synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehbar ist und einem verdrehbar zum Stator (2) angeordneten Rotor (3), welcher synchron mit einer Nockenwelle (18) drehbar ist, wobei - an dem Stator (2) mehrere Stege (6) vorgesehen sind, welche einen Ringraum (7) zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (3) in eine Mehrzahl von Druckräumen (8) unterteilen, wobei - der Rotor (3) eine Rotornabe (4) und eine Mehrzahl von sich aus der Rotornabe (4) radial nach außen erstreckender Flügel (5) aufweist, welche die Druckräume (8) in zwei Gruppen von jeweils mit einem in einem Druckmittelkreislauf zu- oder abströmenden Druckmittel (19) beaufschlagbaren Arbeitskammern (9, 10) mit einer unterschiedlichen Wirkrichtung unterteilen, - einer Spiralfeder (11), welche in Wirkverbindung mit dem Rotor (3) steht und drehfest in dem Stator (2) oder einem mit dem Stator (2) verbundenen Deckel (13, 17) aufgenommen ist, sowie mit - einem Magnetaktuator (14) zur Betätigung eines Zentralventils (12) des hydraulischen Nockenwellenverstellers (1) dadurch gekennzeichnet, dass - an dem Rotor (3) mindestens ein Stift (20) angeordnet ist, welcher in axialer Richtung aus einer Stirnfläche (21) des Rotors (3) austritt und in Richtung eines Gehäuses (15) des Magnetaktuators (14) derart verlängert ist, dass die Spiralfeder (11) in axialer Richtung gesichert ist.
2. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichmäßig über den Umfang des Rotors (3) angeordnete Stifte (20) vorgesehen sind.
3. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (20) in den Rotor (3) eingepresst ist.
4. Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (20) eine zylindrische Form aufweist.

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