DE102018101545A1

DE102018101545A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102018101545A1
Application number: DE102018101545.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, wobei der Nockenwellenversteller einen Stator und einen zumindest abschnittweise im Stator aufgenommenen und um eine Nockenwellendrehachse relativ zum Stator verdrehbaren Rotor aufweist, wobei der Stator und der Rotor zumindest abschnittsweise einen Nassraum begrenzen, wobei der Stator ein erstes Dichtelement und eine Ventilplatte aufweist, wobei das erste Dichtelement radial außenseitig zu einem Schließglied der Ventilplatte an einer dem Rotor zugewandten ersten Stirnseite der Ventilplatte angeordnet und ausgebildet ist, den Nassraum in radialer Richtung zu dichten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller gemäß Patentanspruch 1.
Aus der DE 10 2012 201 558 B4 ist ein Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors umfassend einen Stator, einen konzentrisch im Stator aufgenommen und um eine Rotationsachse verdrehbar zum Stator gelagerten Rotor und einen Volumenspeicher zum Aufnehmen einer Hydraulikflüssigkeit aus einer zwischen dem Rotor und dem Stator ausgebildeten Druckkammer und zum Abgeben dieser Hydraulikflüssigkeit an eine unterdruckbeaufschlagte Druckkammer bekannt, wobei der Volumenspeicher einen Auslass in Richtung zur Rotationsachse aufweist, wobei ein Ventil im Auslass angeordnet ist, das zum Öffnen des Auslasses basierend auf einem Betrieb des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Nockenwellenversteller bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Nockenwellenverstellers gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wurde erkannt, dass ein verbesserter Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Nockenwellenversteller einen Stator und einen zumindest abschnittweise im Stator aufgenommenen und um eine Nockenwellendrehachse relativ zum Stator verdrehbaren Rotor umfasst. Der Stator und der Rotor begrenzen abschnittsweise einen Nassraum. Der Stator weist ein erstes Dichtelement und eine Ventilplatte auf, wobei das erste Dichtelement radial außenseitig zu einem Schließglied der Ventilplatte an einer dem Rotor zugewandten ersten Stirnseite der Ventilplatte angeordnet und ausgebildet ist, den Nassraum in radialer Richtung zu dichten.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine besonders gute Abdichtung des Nassraums radial nach außen hin sichergestellt werden kann und somit der Nockenwellenversteller besonders dicht ist. Ferner wird ein Leckagestrom radial nach außen hin vermieden, sodass der Nockenwellenversteller besonders kompakt in radialer Richtung ausgebildet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Stator einen Statordeckel mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Flanschabschnitt auf. Das erste Dichtelement ist in axialer Richtung vorgespannt und stellt eine in Richtung der Ventilplatte wirkende Axialkraft bereit. Die Axialkraft presst die Ventilplatte mit einer zur ersten Stirnseite in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Stirnseite an den Flanschabschnitt an. Dadurch wird ein zuverlässiges Anliegen der Ventilplatte an dem Flanschabschnitt sowie des ersten Dichtelements an der Ventilplatte sichergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ventilplatte dünnwandig und elastisch ausgebildet, wobei die Ventilplatte sich mit der ersten Stirnseite an den Flanschabschnitt anschmiegt und an der zweiten Stirnseite den Nassraum radial nach außen hin begrenzt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Anzahl von Dichtelementen innerhalb des Nockenwellenverstellers besonders gering gehalten werden kann, da durch das Anschmiegen eine spaltfreie Abdichtung radial nach außen hin sichergestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Ventilplatte einen Plattenabschnitt auf, wobei das Schließglied mit einem festen Ende mit dem Plattenabschnitt verbunden ist. Das Schließglied weist an einem freien Ende eine Ventilklappe auf, wobei die Ventilklappe zwischen einer Schließposition und einer Offenposition verschwenkbar ist. Die Ventilklappe ist radial innenseitig zu dem festen Ende angeordnet. Dadurch kann ein besonders in axialer Richtung bauraumarmes Ventil bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Stator ein zweites Dichtelement auf, wobei das zweite Dichtelement auf einer zur ersten Stirnseite der Ventilplatte gegenüberliegenden zweiten Stirnseite angeordnet ist. Das zweite Dichtelement ist radial außenseitig zu dem Schließglied angeordnet und ausgebildet, den Nassraum in radialer Richtung abzudichten. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere bei hohen Arbeitsdrücken, sodass dadurch eine zuverlässige Abdichtung des Nassraums gegeben ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement axial überlappend angeordnet. Dadurch kann eine ungewollte wellige Verformung der Ventilplatte vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Statordeckel einen Dichtkragen auf, wobei der Dichtkragen auf einer der Ventilplatte abgewandten Seite angeordnet ist und mit dem Flanschabschnitt verbunden ist. Der Dichtkragen weist eine Dichtlauffläche für eine dynamische Dichtung auf, wobei das erste Dichtelement radial außenseitig zu dem Dichtkragen angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Stator ein Statorelement auf, wobei das Statorelement den Rotor zumindest abschnittsweise aufnimmt, wobei das Statorelement auf einer der Ventilplatte zugewandten Seite eine erste Dichtnut aufweist, wobei das erste Dichtelement in der ersten Dichtnut angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Stator ein Statorelement auf, wobei das Statorelement den Rotor zumindest abschnittsweise aufnimmt, wobei das erste Dichtelement schichtartig ausgebildet ist und wenigstens einen Abschnitt einer Stirnseite der Ventilplatte bedeckt, wobei das erste Dichtelelement stoffschlüssig mit der Ventilplatte verbunden ist, wobei das erste Dichtelement flächig stirnseitig an dem Statorelement anliegt.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein weiterer Abschnitt der Stirnseite der Ventilplatte durch das erste Dichtelement unbedeckt, wobei am weiteren Abschnitt der Rotor an der Ventilplatte anliegt. Dadurch wird ein Verschleiß des Dichtelements vermieden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Längsschnitt durch ein Nockenwellenverstellsystem mit einem Nockenwellenversteller und einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine;
2 eine perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Nockenwellenverstellers, wobei auf die Darstellung der Ventilplatte und des ersten Statordeckels verzichtet wird;
3 eine perspektivische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Ventilplatte;
4 einen mit einer Markierung Y in 2 markierten Ausschnitt der in 2 gezeigten perspektivischen Darstellung des Nockenwellenverstellers;
5 einen mit einer Markierung X in 1 gezeigten Ausschnitt des in 1 gezeigten Längsschnitts durch das Nockenwellenverstellsystem;
6 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch eine Ventilplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform;

1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Nockenwellenverstellsystem 10 mit einem Nockenwellenversteller 15 und einer Nockenwelle 20 einer Brennkraftmaschine 25. Der Nockenwellenversteller 15 ist in einem Gehäuse 30 der Brennkraftmaschine 25 angeordnet. Das Gehäuse 30 ist mit einem Motorblock 35 der Brennkraftmaschine 25 verbunden. Das Gehäuse 30 ist schalenartig ausgebildet und verschließt einen Innenraum 40 gegenüber einer Umgebung 45 des Nockenwellenverstellsystems 10.
Die Nockenwelle 20 ist drehbar um eine Nockenwellendrehachse 50 gelagert. Die Nockenwelle 20 dient dazu, Ventile eines Ventiltriebs der Brennkraftmaschine 25 zu betätigen, insbesondere zu öffnen. Die Nockenwelle 20 ist mittels des Nockenwellenverstellers 15 drehmomentschlüssig mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 25 verbunden.
Der Nockenwellenversteller 15 weist einen Stator 55 und einen Rotor 60 auf. Der Rotor 60 ist relativ um die Nockenwellendrehachse 50 zum Stator 55 verdrehbar. Der Stator 55 weist einen ersten Statordeckel 65, ein Statorelement 70, einen zweiten Statordeckel 75, eine Ventilplatte 80, ein erstes Dichtelement 85, ein zweites Dichtelement 90, ein drittes Dichtelement 95 und ein Koppelmittel 100 auf.
Der erste Statordeckel 65 weist einen Flanschabschnitt 105 und einen Dichtkragen 110 auf. Der Flanschabschnitt 105 ist in einer Drehebene senkrecht zur Nockenwellendrehachse 50 angeordnet. Auf einer der Nockenwelle 20 abgewandten Seite des Flanschabschnitts 105 ist der Dichtkragen 110 angeordnet. Der Dichtkragen 110 ist hohlzylindrisch um die Nockenwellendrehachse 50 verlaufend ausgebildet. An einer äußeren Umfangsseite weist der Dichtkragen 110 eine Dichtlauffläche 115 auf. Auf der Dichtlauffläche 115 sitzt eine dynamische Dichtung 120 des Gehäuses 30 auf. Radial außenseitig stützt sich die dynamische Dichtung 120 an einem Gehäusekragen 125 des Gehäuses 30 ab. Die dynamische Dichtung 120 ist drehfest angeordnet.
Auf einer der Nockenwelle 20 zugewandten Seite des Flanschabschnitts 105 ist angrenzend an den Flanschabschnitt 105 ist die Ventilplatte 80 angeordnet. Die Ventilplatte 80 ist dabei axial zwischen dem Statorelement 70 und dem Flanschabschnitt 105 angeordnet. Die Ventilplatte 80 ist dünnwandig und elastisch ausgebildet. Dabei wird unter dünnwandig verstanden, dass die Ventilplatte 80 eine Materialstärke von kleiner 0,5 mm in axialer Richtung und größer 0,01 mm aufweist.
Das Statorelement 70 weist einen Statorring 130, einen Verbindungsabschnitt 135 und einen Verzahnungsabschnitt 140 auf. Der Verzahnungsabschnitt 140 weist eine Außenverzahnung 145 auf, wobei in die Außenverzahnung 145 in der Ausführungsform beispielhaft ein Riemen 150 mit einer Innenverzahnung kämmend eingreift. Der Riemen 150 verbindet die Außenverzahnung 145 mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 25. Dadurch wird das Statorelement 70 von der Kurbelwelle im Betrieb der Brennkraftmaschine 25 angetrieben.
Der Verbindungsabschnitt 135 erstreckt sich in radialer Richtung und ist beispielhaft in einer Drehebene senkrecht zur Nockenwellendrehachse 50 verlaufend angeordnet. Dabei ist in axialer Richtung der Verbindungsabschnitt 135 schmaler ausgebildet als der Verzahnungsabschnitt 140 und der Statorring 130. In radialer Richtung ist der Verbindungsabschnitt 135 zwischen dem Statorring 130 und dem Verzahnungsabschnitt 140 angeordnet. Radial außenseitig ist der Verbindungsabschnitt 135 mit dem Verzahnungsabschnitt 140 und radial innenseitig mit dem Statorring 130 verbunden. Der Flanschabschnitt 105 endet radial außen innenseitig zu dem Verzahnungsabschnitt 140. Ebenso endet die Ventilplatte 80 radial innen zu dem Verzahnungsabschnitt 140.
Der Statorring 130 nimmt zumindest abschnittsweise den Rotor 60 auf. Der Statorring 130 weist auf einer der Ventilplatte 80 zugewandten Stirnseite eine erste Dichtnut 155 auf. In der ersten Dichtnut 155 ist das erste Dichtelement 85 angeordnet. Axial gegenüberliegend zur ersten Dichtnut 155 weist der Flanschabschnitt 105 eine zweite Dichtnut 160 auf. Die zweite Dichtnut 160 nimmt das zweite Dichtelement 90 auf. In der Ausführungsform sind das erste Dichtelement 85 und das zweite Dichtelement 90 axial überlappend angeordnet. Unter einer axialen Überlappung wird verstanden, dass, wenn zwei Komponenten, beispielsweise das erste Dichtelement 85 und das zweite Dichtelement 90 in eine Projektionsebene, die senkrecht zur Nockenwellendrehachse 50 angeordnet ist, in axialer Richtung projiziert werden, diese Komponenten, in der Ausführungsform das erste Dichtelement 85 und das zweite Dichtelement 90, sich in der Projektionsebene überdecken. Ferner sind die erste Dichtnut 155 und die zweite Dichtnut 160 und somit auch das erste Dichtelement 85 und das zweite Dichtelement 90 radial außenseitig zu dem Dichtkragen 110.
In der Ausführungsform ist das erste Dichtelement 85 und/oder das zweite Dichtelement 90 als Formring ausgebildet. Das erste Dichtelement 85 und/oder das zweite Dichtelement 90 weist einen vordefinierten Querschnitt, beispielsweise einen elliptischen Querschnitt, auf.
Das erste Dichtelement 85 ist in der ersten Dichtnut 155 vorgespannt angeordnet. Das erste Dichtelement 85 liegt stirnseitig an einer ersten Stirnseite 165 der Ventilplatte 80 an. Das erste Dichtelement 85 ist vorgespannt in der ersten Dichtnut 155 angeordnet und stellt eine erste Axialkraft F_A1 bereit. Die erste Axialkraft F_A1 wirkt in Richtung des Flanschabschnitts 105. Mit der ersten Axialkraft F_A1 drückt das erste Dichtelement 85 gegen die erste Stirnseite 165. Mit der ersten Axialkraft F_A1 wird die Ventilplatte 80 an einer zur ersten Stirnseite 165 gegenüberliegend angeordneten zweiten Stirnseite 170 an den Flanschabschnitt 105 gepresst. Durch die dünnwandige Ausgestaltung der Ventilplatte 80 schmiegt sich die Ventilplatte 80 mit der zweiten Stirnseite 170 an eine Stirnseite 176 des Flanschabschnitts 105 an und liegt an der Stirnseite 176 des Flanschabschnitts 105 spaltfrei an.
Es wird darauf hingewiesen, dass auf das zweite Dichtelement 90 und die zweite Dichtnut 160 verzichtet werden kann. Insbesondere, wenn die Ventilplatte 80 dünnwandig und elastisch ausgebildet ist, kann durch die erste Axialkraft F_A1 die Ventilplatte 80 gegen die Stirnseite 176 des Flanschabschnitts 105 derart gepresst werden, dass durch die plane Ausgestaltung der Stirnseite 176 des Flanschabschnitts 105 sich die Ventilplatte 80 durch die erste Axialkraft F_A1 an den Flanschabschnitt 105 anschmiegt und durch das Anschmiegen den Nassraum 151 radial nach außen hin an der zweiten Stirnseite 170 der Ventilplatte 80 abdichtet.
Zusätzlich kann das zweite Dichtelement 90 in der zweiten Dichtnut 160 ebenso vorgespannt angeordnet sein und eine zweite Axialkraft F_A2 bereitstellen, mit der das zweite Dichtelement 90 gegen die zweite Stirnseite 170 drückt. Dadurch wird ein zuverlässiges Anliegen des zweiten Dichtelements 90 an der Ventilplatte 80 sichergestellt. Vorzugsweise ist jedoch die erste Axialkraft F_A1 größer als die zweite Axialkraft FA2.
Der Dichtkragen 110 und der Statorring 130 begrenzen radial innenseitig einen Nassraum 151. Der Nassraum 151 weist einen durch den Dichtkragen 110 begrenzten Fluidspeicher 175 auf. Der Nassraum 151 ist teilweise mit einer Hydraulikflüssigkeit 177, vorzugsweise einem Motoröl der Brennkraftmaschine 25, gefüllt. Der Fluidspeicher 175 kann seinerseits über einen Anschlusskanal 270, der in dem Gehäuse 30 verläuft, mit einem Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine 25 fluidisch verbunden sein.
Axial gegenüberliegend zur ersten Dichtnut 155 weist der Statorring 130 eine dritte Dichtnut 180 auf. Die dritte Dichtnut 180 ist hin zum zweiten Statordeckel 75 geöffnet. Die dritte Dichtnut 180 ist stirnseitig in dem Statorring 130 angeordnet. Das Dichtelement 85, 90, 95 begrenzt radial nach außen hin den Nassraum 151 und verhindert ein Austreten der Hydraulikflüssigkeit 177 aus dem Nassraum 151 hin in den Innenraum 40. Dadurch kann auf ein Dichten des Gehäuses 30 gegenüber der Umgebung 45 verzichtet werden.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Nockenwellenverstellers15, wobei auf die Darstellung der Ventilplatte 80 und des ersten Statordeckels 65 verzichtet wird.
Der Rotor 60 weist einen Ringabschnitt 185 auf. Der Ringabschnitt 185 ist radial innenseitig angeordnet und radial innenseitig mit der Nockenwelle 20 verbunden. Ferner wird der Ringabschnitt 185 durch ein Zentralventil 186 (in 1 dargestellt) innenseitig durchgriffen. Der Ringabschnitt 185 ist ringförmig um die Nockenwellendrehachse 50 verlaufend ausgebildet. Radial außenseitig weist der Rotor 60 wenigstens einen Rotorflügel 190, vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Rotorflügel 190, auf. Der Rotorflügel 190 erstreckt sich radial nach außen hin. In einem Zwischenraum 195 zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Rotorflügeln 190 weist der Stator 60 einen radial sich nach innen erstreckenden Statorflügel 200 auf. Der Statorflügel 200, der Statorring 130, der Verbindungsabschnitt 135 und der Verzahnungsabschnitt 140 sind in der Ausführungsform beispielhaft einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Der Statorflügel 200 greift in den Zwischenraum 195 ein und liegt vorzugsweise radial innenseitig an einer Außenseite des Ringabschnitts 185 an. Radial außenseitig ist der Statorflügel 200 mit dem Statorring 130 verbunden. Dadurch werden in dem Zwischenraum 195 durch den Rotor 60 und den Stator 55 in Umfangsrichtung und in radialer Richtung im Nassraum 151 zwei Druckkammern 205, 210 begrenzt, die mit der Hydraulikflüssigkeit 177 füllbar sind.
In Abhängigkeit eines Druckverhältnisses der in den zwei Druckkammern 205, 210 vorhandenen Hydraulikflüssigkeit 177 kann der Rotor 60 relativ zum Stator 55 um die Nockenwellendrehachse 50 verdreht werden. Liegt in den Druckkammern 205, 210 der gleiche Druck der Hydraulikflüssigkeit 177 vor, so wird ein Drehmoment kommend vom Stator 55 über die Hydraulikflüssigkeit 177 an den Rotor 60 und von dort an die Nockenwelle 20 zum Antrieb der Nockenwelle 20 übertragen.
Das Koppelmittel 100 ist beispielhaft als Schraube ausgebildet, wobei mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Schrauben vorgesehen sind. Das Koppelmittel 100 verbindet drehmomentfest den zweiten Statordeckel 75 mit dem Statorelement 70, dem ersten Statordeckel 65 und der Ventilplatte 80. Auch sind andere Koppelm ittel 100 denkbar.
Stirnseitig am Statorflügel 200 ist eine einen erster Druckkanal 215 begrenzende erste Aussparung 216 angeordnet. Die erste Aussparung 216 weist einen ersten Aussparungsgrund 220 auf, wobei der erste Aussparungsgrund 220 in einer Drehebene senkrecht zur Nockenwellendrehachse 50 verläuft. In Umfangsrichtung ist hin zur ersten Druckkammer 205 die erste Aussparung 216 offen. In Richtung der zweiten Druckkammer 210 wird der erste Druckkanal 215 durch einen Steg 217 in Umfangsrichtung begrenzt. Radial nach außen hin wird der erste Druckkanal 215 durch den Statorring 130 begrenzt.
Ferner ist am Statorflügel 200 in Umfangsrichtung versetzt zu der ersten Aussparung 216 eine zweite Aussparung 224 angeordnet. Die zweite Aussparung 224 ist in der Ausführungsform beispielhaft spiegelsymmetrisch zu der Geometrie der ersten Aussparung ausgebildet. Die zweite Aussparung 224 begrenzt einen zweiten Druckkanal 225. Selbstverständlich kann die erste Aussparung 216 abweichend zu der Geometrie der zweiten Aussparung ausgebildet sein. Die zweite Aussparung 224 weist einen zweiten Aussparungsgrund 230 auf, wobei der zweite Aussparungsgrund 230 in einer Drehebene zu der Nockenwellendrehachse 50 angeordnet ist. Der zweite Aussparungsgrund 230 ist in der gleichen Ebene wie der erste Aussparungsgrund 220 angeordnet. Der zweite Druckkanal 225 mündet in der zweiten Druckkammer 210. Dabei ist der zweite Druckkanal 225 in Umfangsrichtung durch den Statorflügel 200 und radial nach außen hin durch den Statorring 130 begrenzt.
In der Ausführungsform sind mehrere in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnete erste und zweite Druckkammern 205, 210 vorgesehen. Dabei können fluidisch die ersten Druckkammern 205 miteinander durch beispielsweise einen nicht dargestellten ersten Zuführkanal und die zweiten Druckkammern 210 über einen nicht dargestellten zweiten Zuführkanal jeweils fluidisch miteinander verbunden sein. Die ersten Druckkammern 205 und die zweiten Druckkammern 210 sind jedoch fluidisch voneinander getrennt und beispielsweise durch Dichtelemente zusätzlich voneinander fluidisch abgedichtet, um ein Überströmen von Hydraulikflüssigkeit aus der einen Druckkammer 205, 210 in die andere Druckkammer 205, 210 zu verhindern.
In axialer Richtung werden auf einer dem Betrachter abgewandten Seite der Druckkammern 205, 210 durch den zweiten Statordeckel 75 begrenzt. Auf einer dem Betrachter zugewandten Seite werden die Druckkammern 205, 210 und die Druckkanäle 215, 225 durch die Ventilplatte 80 (in 1 gezeigt) begrenzt. Radial innenseitig werden die Druckkammern 205, 210 und die Druckkanäle 215, 225 durch den Ringabschnitt 185 begrenzt.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung der in den 1 und 2 gezeigten Ventilplatte 80.
Die Ventilplatte 80 ist aus einem dünnen Blechmaterial mit einer Materialstärke dünner als 0,5 mm gestanzt. Die Ventilplatte 80 weist einen Plattenabschnitt 235 auf. Der Plattenabschnitt 235 weist im Wesentlichen eine ringförmige Grundform auf. Ferner weist die Ventilplatte 80 wenigstens ein Schließglied 240, vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Schließglieder 240 auf. In der Ausführungsform ist für jede Druckkammer 205, 210 jeweils ein Schließglied 240 vorgesehen. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass für ein oder mehrere Druckkammern 205, 210 kein Schließglied 240 oder mehrere Schließglieder 240 pro Druckkammer 205, 210 vorgesehen sind.
Das Schließglied 240 ist ebenso wie der Plattenabschnitt 235 aus dem dünnwandigen Blechmaterial gefertigt und einstückig und materialeinheitlich mit dem Plattenabschnitt 235 ausgebildet. Beispielsweise kann das Schließglied 240 mittels eines Stanzverfahrens zusammen mit dem Plattenabschnitt 235 aus dem Blechmaterial gestanzt werden. Zwischen dem Schließglied 240 und dem Plattenabschnitt 235 ist ein Freiraum 245 angeordnet. Das Schließglied 240 hat eine tennisschlägerförmige Grundform, die außenseitig durch den Freiraum 245 begrenzt wird. Der Freiraum 245 dient dazu, dass das Schließglied 240 ohne Verklemmen sich um das feste Ende 250 verschwenken kann.
Das Schließglied 240 ist an einem festen Ende 250 mit dem Plattenabschnitt 235 verbunden. Das feste Ende 250 ist radial außenseitig angeordnet. Das Schließglied 240 weist an einem freien Ende 251 eine Ventilklappe 255 auf. Die Ventilklappe 255 weist etwa eine (teil-)kreisförmige Ausgestaltung auf. Ferner weist das Schließglied 240 einen im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Balkenabschnitt 260 auf. Der Balkenabschnitt 260 verbindet die Ventilklappe 255 mit dem festen Ende 250. Der Balkenabschnitt 260 weist im Wesentlichen eine konstante Breite auf. Der Balkenabschnitt 260 erstreckt sich radial von dem festen Ende 250 des Schließglieds 240 nach innen hin und läuft in Richtung der Nockenwellendrehachse 50. Radial innenseitig zu dem Balkenabschnitt 260 ist die Ventilklappe 255 angeordnet.
4 zeigt einen mit einer Markierung Y in 2 markierten Ausschnitt der in 2 gezeigten perspektivischen Darstellung des Nockenwellenverstellers 15.
In 4 ist gestrichelt das Schließglied 240 dargestellt. Das Schließglied 240 und der jeweils zum Schließglied 240 zugeordnete Druckkanal 215, 225 überlappen in axialer Richtung. Das Schließglied 240 ist zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung um das feste Ende verschwenkbar. Dabei liegt in der Offenstellung das Schließglied 240 stirnseitig an dem zum Druckkanal 215, 225 zugeordneten Aussparungsgrund 220, 230 an. Dadurch wird eine Beschädigung des Schließglieds 240 beim Verschwenken von der Schließposition in die Offenposition, insbesondere ein Verschwenken in der Offenposition, vermieden. Ferner wird durch den Druckkanal 215, 225 eine fluidische Verbindung zwischen der dem Druckkanal 215, 225 zugeordneten Druckkammer 205, 210 und dem Schließglied 240 bereitgestellt.
5 zeigt einen mit einer Markierung X in 1 gezeigten Ausschnitt des in 1 gezeigten Längsschnitts durch das Nockenwellenverstellsystem 10.
In 5 befindet sich das Schließglied 240 in der Schließstellung. Ferner ist in dem Flanschabschnitt 105 ein Verbindungskanal 261 vorgesehen. Der Verbindungskanal 261 ist in der Ausführungsform beispielhaft als Bohrung ausgebildet, wobei in der Schließstellung an einer Mündung 265 des Verbindungskanals 261 an der Ventilplatte 80 die Ventilklappe 255 auf der Mündung 265 aufliegt und den Verbindungskanal 260 verschließt. Der Verbindungskanal 261 verläuft in axialer Richtung und mündet auf einer zum Schließglied 240 abgewandten Seite in dem Fluidspeicher 175. Der Verbindungskanal 261 kann beispielsweise mittels eines Stanzverfahrens oder eines spanenden Verfahrens in den Flanschabschnitt 105 eingebracht werden. Alternativ kann der erste Statordeckel 65 mittels eines Sinterverfahrens hergestellt werden und dabei der Verbindungskanal 261 mit im ersten Statordeckel 65 eingebracht werden.
Herrscht in der zu dem Schließglied 240 zugeordneten Druckkammer 205, 210 ein Unterdruck gegenüber der Hydraulikflüssigkeit 177 im Fluidspeicher 175, wird das Schließglied 240 aus der Schließstellung, wie in 5 gezeigt, in die in 4 gezeigte Offenposition überführt, sodass in der Offenposition die Ventilklappe 255 nicht mehr auf der Mündung 265 aufliegt und der Verbindungskanal 260 fluidisch mit dem Druckkanal 215, 225 verbunden ist. Dadurch kann die Hydraulikflüssigkeit 177 aus dem Fluidspeicher 175 über den Verbindungskanal 260 am Schließglied 240 vorbei in den Druckkanal 215, 225 und von dort in die jeweils zugeordnete Druckkammer 205, 210 strömen. Dabei strömt die Hydraulikflüssigkeit 177 ausschließlich in die Druckkammer 205, 210 nach, in der die Hydraulikflüssigkeit 177 gegenüber dem Fluidspeicher 175 einen Unterdruck aufweist. Das Schließglied 240 verbleibt in der Schließposition, wenn die Hydraulikflüssigkeit 177 in der Druckkammer 205, 210 den gleichen Druck wie im Fluidspeicher 175 oder ein Überdruck gegenüber dem Fluidspeicher 175 aufweist.
6 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch eine Ventilplatte 80 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die Ventilplatte 80 ist im Wesentlichen identisch zu der in den 1 bis 5 gezeigten Ventilplatte 80 ausgebildet. Das erste Dichtelement 85 ist schichtartig als erste Beschichtung an der ersten Stirnseite 165 der Ventilplatte 80 ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich das erste Dichtelement 85 über einen radial außen angeordneten ersten Abschnitt 275 der ersten Stirnseite 165 der Ventilplatte 80. Das zweite Dichtelement 90 ist in der Ausführungsform ebenso schichtartig ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise über einen zweiten Abschnitt 280 der zweiten Stirnseite 170 der Ventilplatte 80. Der erste Abschnitt 275 und der zweite Abschnitt 280 überlappen in axialer Richtung. Durch die schichtartige Ausgestaltung der ersten und zweiten Dichtelemente 85, 90 kann auf die erste und zweite Dichtnut 155, 160 verzichtet werden. Dadurch kann der Stator 55 besonders einfach und kostengünstig ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist das erste und zweite Dichtelement 85, 90 einen elastischen Werkstoff, beispielsweise Silikon oder Gummi, auf. Um eine Beschädigung des ersten Dichtelements 85 zu verhindern, ist radial innenseitig zu dem ersten Abschnitt 275 ein dritter Abschnitt 285 vorgesehen. Am dritten Abschnitt 285 ist die erste Stirnseite 165 frei, d.h. das erste Dichtelement 85 ist im dritten Abschnitt 285 nicht vorgesehen. An dem dritten Abschnitt 285 liegt der Statorring 130 an der Ventilplatte 80 an. Dadurch kann eine mechanische Beschädigung des ersten Dichtelements 85 durch die Bewegung des Rotors 60 in Umfangsrichtung durch den Rotor 60 an der Ventilplatte 80 verhindert werden.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen haben den Vorteil, dass die Druckkammern 205, 210 auf sehr kurzem Weg mit dem Fluidspeicher 175 verbunden sind. Dadurch steht der Druckkammer 205, 210 ein großes Volumen von Hydraulikflüssigkeit 177 zum Nachfüllen bei Unterdruck zur Verfügung. Ferner kann die Ventilplatte 80 besonders einfach und kostengünstig mittels eines Stanzverfahrens aus einem Blech hergestellt werden. Des Weiteren wird eine hohe Verstellgeschwindigkeit des Rotors 60 gegenüber dem Stator 55 sichergestellt.
Die in 6 gezeigte Ausgestaltung hat ferner den Vorteil, dass auf die Herstellung der ersten und zweiten Dichtnut 155, 160 verzichtet werden kann, sodass der Nockenwellenversteller 15 besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner ist es besonders leicht, ein Verriegelungsspiel in einer Montagelinie durch den Entfall der axialen Vorspannung des ersten und zweiten Dichtelements 85, 90 einzustellen. Des Weiteren kann der Flanschabschnitt 105 in axialer Richtung besonders dünn ausgebildet werden. Die in 6 beschriebene Ausgestaltung eignet sich insbesondere für geringe Öldrücke. Die in den 1 bis 5 gezeigte Ausgestaltung eignet sich für höhere Drücke als die in 6 gezeigte Ausgestaltung.
Bezugszeichenliste

10: Nockenwellenverstellsystem
15: Nockenwellenversteller
20: Nockenwelle
25: Brennkraftmaschine
30: Gehäuse
35: Motorblock
40: Innenraum
45: Umgebung
50: Nockenwellendrehachse
55: Stator
60: Rotor
65: erster Statordeckel
70: Statorelement
75: zweiter Statordeckel
80: Ventilplatte
85: erstes Dichtelement
90: zweites Dichtelement
95: drittes Dichtelement
100: Koppelmittel
105: Flanschabschnitt
110: Dichtkragen
115: Dichtlauffläche
120: dynamische Dichtung
125: Gehäusekragen
130: Statorring
135: Verbindungsabschnitt
140: Verzahnungsabschnitt
145: Außenverzahnung
150: Riemen
151: Nassraum
155: erste Dichtnut
160: zweite Dichtnut
165: erste Stirnseite
170: zweite Stirnseite
175: Fluidspeicher
176: Stirnseite des Flanschabschnitts
177: Hydraulikflüssiglkeit
180: dritte Dichtnut
185: Ringabschnitt
186: Zentralventil
190: Rotorflügel
195: Zwischenraum
200: Statorflügel
205: erste Druckkammer
210: zweite Druckkammer
215: erster Druckkanal
216: erste Aussparung
220: erster Aussparungsgrund
224: zweite Aussparung
225: zweiter Druckkanal
230: zweiter Aussparungsgrund
235: Plattenabschnitt
240: Schließglied
245: Freiraum
250: festes Ende des Schließglieds
251: freies Ende des Schließglieds
255: Ventilklappe
260: Balkenabschnitt
261: Verbindungskanal
265: Mündung
270: Anschlusskanal

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 102012201558 B4 [0002]

Claims

Nockenwellenversteller (15) für eine Nockenwelle (20) einer Brennkraftmaschine (25), - aufweisend einen Stator (55) und einen zumindest abschnittweise im Stator (55) aufgenommenen und um eine Nockenwellendrehachse (50) relativ zum Stator (55) verdrehbaren Rotor (60), - wobei der Stator (55) und der Rotor (60) zumindest abschnittsweise einen Nassraum (151) begrenzen, - wobei der Stator (55) ein erstes Dichtelement (85) und eine Ventilplatte (80) aufweist, - dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Dichtelement (85) radial außenseitig zu einem Schließglied (240) der Ventilplatte (80) an einer dem Rotor (60) zugewandten ersten Stirnseite (165) der Ventilplatte (80) angeordnet und ausgebildet ist, den Nassraum (151) in radialer Richtung zu dichten.
Nockenwellenversteller (15) nach Anspruch 1, - wobei der Stator (55) einen Statordeckel (65) mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Flanschabschnitt (105) aufweist, - wobei das erste Dichtelement (85) in axialer Richtung vorgespannt ist und eine in Richtung der Ventilplatte (80) wirkende Axialkraft (F_A1) bereitstellt, - wobei die Axialkraft (F_A1) die Ventilplatte (80) mit einer zur ersten Stirnseite (165) in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (170) an den Flanschabschnitt (105) anpresst.
Nockenwellenversteller (15) nach Anspruch 2, - wobei die Ventilplatte (80) dünnwandig und elastisch ausgebildet ist, - wobei die Ventilplatte (80) sich mit der zweiten Stirnseite (170) an den Flanschabschnitt (105) anschmiegt und an der zweiten Stirnseite (170) den Nassraum (151) radial nach außen begrenzt.
Nockenwellenversteller (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Ventilplatte (80) einen Plattenabschnitt (235) aufweist, - wobei das Schließglied (240) mit einem festen Ende (250) mit dem Plattenabschnitt (235) verbunden ist, - wobei das Schließglied (240) an einem freien Ende (251) eine Ventilklappe (255) aufweist, - wobei die Ventilklappe (255) zwischen einer Schließposition und einer Offenposition verschwenkbar ist, - wobei die Ventilklappe (255) radial innenseitig zu dem festen Ende (250) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Stator (55) ein zweites Dichtelement (90) aufweist, - wobei das zweite Dichtelement (90) auf einer zur ersten Stirnseite (165) der Ventilplatte (80) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (170) angeordnet ist, - wobei das zweite Dichtelement (90) radial außenseitig zu dem Schließglied (240) angeordnet und ausgebildet ist, den Nassraum (151) in radialer Richtung abzudichten.
Nockenwellenversteller (15) nach Anspruch 5, - wobei das erste Dichtelement (85) und das zweite Dichtelement (90) axial überlappend angeordnet sind.
Nockenwellenversteller (15) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, - wobei der Statordeckel (65) einen Dichtkragen (110) aufweist, - wobei der Dichtkragen (110) auf einer der Ventilplatte (80) abgewandten Seite angeordnet ist und mit dem Flanschabschnitt (105) verbunden ist, - wobei der Dichtkragen (110) eine Dichtlauffläche (115) für eine dynamische Dichtung (120) aufweist, - wobei das erste Dichtelement (85) radial außenseitig zu dem Dichtkragen (110) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Stator (55) ein Statorelement (70) aufweist, - wobei das Statorelement (70) den Rotor (60) zumindest abschnittsweise aufnimmt, - wobei das Statorelement (70) auf einer der Ventilplatte (80) zugewandten Seite eine erste Dichtnut (155) aufweist, - wobei das erste Dichtelement (85) in der ersten Dichtnut (155) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Stator (55) ein Statorelement (70) aufweist, - wobei das Statorelement (70) den Rotor (60) zumindest abschnittsweise aufnimmt, - wobei das erste Dichtelement (85) schichtartig ausgebildet ist und wenigstens einen Abschnitt (275) einer Stirnseite (165) der Ventilplatte (80) bedeckt, - wobei das erste Dichtelelement (85) stoffschlüssig mit der Ventilplatte (80) verbunden ist, - wobei das erste Dichtelement (85) flächig stirnseitig an dem Statorelement (70) anliegt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 9, - wobei ein weiterer Abschnitt (285) der Stirnseite (165) der Ventilplatte durch das erste Dichtelement (85) unbedeckt ist, - wobei am weiteren Abschnitt (285) der Rotor (60) an der Ventilplatte (80) anliegt.