DE102018118991A1

DE102018118991A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102018118991A1
Application number: DE102018118991.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Wanner; Norbert Lösch
Original assignee: Eco Holding 1 GmbH
Current assignee: Eco Holding 1 GmbH
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine. Der Nockenwellenversteller weist einen Stator und einen Rotor (100) auf. Der Rotor (100) ist in dem Stator drehbeweglich angeordnet. Zudem weist der Rotor (100) wenigstens einen Rotorflügel (110) auf. Der Nockenwellenversteller weist ferner ein an einer axialen Fläche (111) des Rotorflügels (110) angeordnetes Ausgleichselement (150) auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine.
Zur Steuerung von Ventilöffnungszeitpunkten oder Ventilschließzeitpunkten in Verbrennungskraftmaschinen werden häufig Nockenwellen verwendet. Hierbei sind die vorgenannten Zeitpunkte durch die Position der Nocke auf der Nockenwelle und die geometrische Form der Nocke fest vorgegeben.
Um eine Feineinstellung dieser Zeitpunkte zu ermöglichen, können Nockenwellenversteller verwendet werden. Diese weisen häufig einen Stator und einen bezüglich des Stators drehbeweglichen Rotor auf. Hierbei kann der Stator mittels eines Antriebsrades oder eines Zahnrades über einen Riemen oder eine Kette mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden sein. Zudem kann der Rotor mit der Nockenwelle verbunden sein. Durch Verdrehen des Rotors bezüglich des Stators kann die Nockenwelle relativ zum Stator verdreht werden, um die vorgenannten Zeitpunkte feineinzustellen. Derartige Nockenwellenversteller sind beispielhaft in den Dokumenten DE 10 2006 019 607 B4 , DE 10 2010 018 202 A1 und DE 10 2015 214 725 A1 beschrieben.
Bei Übertragung der Bewegung der Kette oder des Riemens auf das Antriebsrad oder das Zahnrad können bei derartigen Nockenwellenverstellern jedoch Kräfte entstehen, die von dem Antriebsrad oder dem Zahnrad über den Stator auf den Rotor und letztendlich von einer mit dem Rotor verbundene Nockenwelle abgefangen werden. Durch einen dezentralen Angriff des Riemens oder der Kette kann es zu einem Kippmoment kommen, welches zu einem Anlaufen des Rotors an dem Stator oder des Rotors an einer Deckscheibe oder Verriegelungsscheibe des Nockenwellenverstellers führen kann. Das Anlaufen des Rotors kann zu einem unerwünschten Reibmoment führen. Durch dieses Reibmoment kann eine Verstellgeschwindigkeit des Nockenwellenverstellers reduziert sein. Zudem kann eine interne Leckage des Nockenwellenverstellers erhöht sein. Hierdurch kann der Nockenwellenversteller eine geringe Regelgüte aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Nockenwellenversteller zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt wird die Aufgabe durch einen Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine gelöst. Der Nockenwellenversteller weist einen Stator und einen Rotor auf. Zudem ist der Rotor in dem Stator drehbeweglich angeordnet. Ferner weist der Rotor wenigstens einen Rotorflügel auf. Der Nockenwellenversteller weist ferner ein an einer axialen Fläche des Rotorflügels angeordnetes Ausgleichselement auf. Durch die Anordnung des Ausgleichselements an der axialen Fläche des Rotorflügels kann ein unerwünschtes direktes Anlaufen des Rotorflügels an dem Stator oder an einer Deckscheibe oder Verriegelungsscheibe des Nockenwellenverstellers vermieden werden. Durch Vermeiden des Anlaufens des Rotors kann zudem ein Auftreten eines unerwünschten Reibmoments vermieden werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Nockenwellenversteller eine höhere Verstellgeschwindigkeit aufweist. Zudem kann der Vorteil erreicht werden, dass interne Leckagen des Nockenwellenverstellers reduziert werden. Dies ermöglicht wiederrum, dass der Nockenwellenversteller eine höhere Regelgüte aufweist, wobei der Verschleiß des Rotorflügels reduziert werden kann.
Der Nockenwellenversteller kann ein auf Basis eines hydraulischen Schwenkmotorprinzips arbeitender Nockenwellenversteller sein, der während des Motorbetriebs einer Verbrennungskraftmaschine, wie eines Otto-Motors oder eines Dieselmotors, die Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle verdreht. Hierzu können Stege des Stators und Rotorflügel des Rotors zusammen Kammern bilden. Durch Einleiten von Druckfluid, beispielsweise Öl, in diese Kammern kann der Rotor relativ zum Stator verdreht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Ausgleichselement ein Dichtelement, insbesondere eine axiale Dichtleiste, sein oder bilden. Beispielsweise wird das Ausgleichselement zum Abdichten der vorgenannten Kammern verwendet.
Die axiale Fläche des Rotorflügels kann sich senkrecht zur Drehachse des Nockenwellenverstellers und/oder des Rotors erstrecken.
Des Weiteren kann der Rotor eine Mehrzahl von Rotorflügeln, insbesondere vier Rotorflügel, aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist an den axialen Flächen mehrerer Rotorflügel, insbesondere an den axialen Flächen dreier Rotorflügel oder an den axialen Flächen aller Rotorflügel, jeweils ein Ausgleichselement angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Nockenwellenverstellers ist das Ausgleichselement zwischen dem Rotor und dem Stator oder zwischen dem Rotor und einer Deckscheibe oder einer Verriegelungsscheibe des Nockenwellenverstellers angeordnet.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers bedeckt das Ausgleichselement die axiale Fläche des Rotorflügels vollständig. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das beim Anschlagen auftretende Reibmoment weiter reduziert werden kann.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers ist in der axialen Fläche eine Nut gebildet. In der Nut ist das Ausgleichselement zumindest teilweise eingelegt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Ausgleichselement effizient an dem Rotorflügel gehalten werden kann.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers erstreckt sich die Nut über die gesamte Länge des Rotorflügels.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers weist das Ausgleichselement einen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist zumindest teilweise in der Nut aufgenommen. Dadurch kann das Ausgleichselement effizient an dem Rotorflügel gehalten werden.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers weist das Ausgleichselement ein elastisches Federelement auf. Das Federelement, welches das Ausgleichselement gegen den Stator oder gegen die Deckscheibe oder Verriegelungsscheibe anpresst, ist zumindest teilweise in der Nut aufgenommen. Das Federelement kann an das Ausgleichselement angespritzt sein. Beispielsweise ist das Federelement aus einem Kunststoff gefertigt.
Zudem kann das Ausgleichselement mittels eines zusätzlichen Federelements gegen den Stator oder gegen die Deckscheibe oder Verriegelungsscheibe angepresst werden, um eine Vorspannung zu erreichen.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers ist an einem Rand des Rotorflügels eine von dem Ausgleichselement bedeckte Aussparung gebildet. Durch Einleiten von Druckfluid, beispielsweise Öl, in die Aussparung kann das Ausgleichselement zumindest teilweise aus der Nut gehoben und gegen den Stator oder gegen die Deckscheibe oder Verriegelungsscheibe gepresst werden.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers ist in dem Rotor ein Oberflächenkanal oder eine Leitung zum Zuleiten von Druckfluid zu der Aussparung gebildet. Beispielsweise endet der Oberflächenkanal oder die Leitung an oder unter der Aussparung.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des Nockenwellenverstellers ist das Ausgleichselement aus Kunststoff, insbesondere aus einem Kunststoff, oder Metall gefertigt.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen vor.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1a-d Ansichten eines Rotors und eines Ausgleichselements eines Nockenwellenverstellers gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2a-e Ansichten eines Rotors und eines Ausgleichselements eines Nockenwellenverstellers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Die 1a bis 1d zeigen Ansichten eines Rotors 100 und eines Ausgleichselements 150 eines Nockenwellenverstellers gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie in 1a gezeigt weist der Rotor 100 einen zylinderförmigen Grundkörper 101 auf. An dem Grundkörper 101 sind drei Rotorflügel 110 sowie ein weiterer Rotorflügel 103 angeordnet. An den axialen Flächen der Rotorflügel 110 ist jeweils ein Ausgleichselement 150 angeordnet. Die Ausgleichselemente 150 bedecken jeweils die axiale Fläche 111 des zugehörigen Rotorflügels 110.
Die 1b zeigt eine vergrößerte Ansicht des Rotorflügels 110. In den axialen Flächen 111 des Rotorflügels 110 ist jeweils eine Nut 113 gebildet. In die Nuten 113 kann, wie in 1a gezeigt, jeweils ein Ausgleichselement 150 teilweise eingelegt werden. Zudem erstrecken sich die Nuten 113 jeweils über die gesamte Länge des Rotorflügels 110.
Die 1c und 1d zeigen das Ausgleichselement 150 aus unterschiedlichen Perspektiven. Das Ausgleichselement 150 weist einen flächigen Grundkörper 151 auf. Zudem ist an dem Grundkörper 151 ein Vorsprung 153 gebildet. Der Vorsprung 153 kann, wie in 1a gezeigt, in eine Nut 113 eingelegt werden, um das Ausgleichselement 150 an dem Rotorflügel 110 zu positionieren und zu halten.
Die 2a bis 2e zeigen Ansichten eines Rotors 100 und eines Ausgleichselements 150 eines Nockenwellenverstellers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Rotor kann ähnlich wie der in Zusammenhang mit den 1a bis 1d beschriebene Rotor ausgebildet sein. Zudem kann das Ausgleichselement ähnlich wie das in Zusammenhang mit 1a bis 1d beschriebene Ausgleichselement ausgebildet sein.
Die 2a zeigt den Rotor 100 mit daran axial angeordneten Ausgleichselementen 150. Zudem zeigt 2b eine Explosionsansicht des in 2a dargestellten Rotors 100. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass an den Rändern der axialen Flächen 111 der Rotorflügel 110 jeweils eine Aussparung 115 gebildet ist. Wie in 2e gezeigt werden die Aussparungen 115 jeweils von dem zugehörigen Ausgleichselement 150 bedeckt. In die Aussparungen 115 kann Druckfluid eingeleitet werden, um die Ausgleichselemente 150 von den axialen Flächen 111 abzuheben und gegen einen Stator und/oder eine Deckscheibe oder Verriegelungsscheibe des Nockenwellenverstellers zu pressen. Zum Zuleiten des Druckfluids zu den Aussparungen 115 können in dem Rotor 100 Oberflächenkanäle oder Leitungen gebildet sein.
2c zeigt das Ausgleichselement 150. Dieses ist wie das in Zusammenhang mit den 1c und 1d beschriebene Ausgleichselement ausgebildet. Des Weiteren zeigt 2d eine Darstellung des Rotors 100 ohne Ausgleichselemente 150.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006019607 B4 [0003]
DE 102010018202 A1 [0003]
DE 102015214725 A1 [0003]

Claims

Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine, mit: einem Stator; einem Rotor (100), welcher in dem Stator drehbeweglich angeordnet ist, und welcher wenigstens einen Rotorflügel (110) aufweist; und einem an einer axialen Fläche (111) des Rotorflügels (110) angeordneten Ausgleichselement (150).
Nockenwellenversteller gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (150) zwischen dem Rotor (100) und dem Stator oder zwischen dem Rotor (100) und einer Deckscheibe oder einer Verriegelungsscheibe des Nockenwellenverstellers angeordnet ist.
Nockenwellenversteller gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (150) die axiale Fläche (111) des Rotorflügels (110) vollständig bedeckt.
Nockenwellenversteller gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der axialen Fläche (111) eine Nut (113) gebildet ist, in welcher das Ausgleichselement (150) zumindest teilweise eingelegt ist.
Nockenwellenversteller gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (113) über die gesamte Länge des Rotorflügels (110) erstreckt.
Nockenwellenversteller gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (150) einen Vorsprung (153) aufweist, welcher zumindest teilweise in der Nut (113) aufgenommen ist.
Nockenwellenversteller gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (150) ein elastisches Federelement aufweist, welches zumindest teilweise in der Nut (113) aufgenommen ist.
Nockenwellenversteller gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Rand des Rotorflügels (110) eine von dem Ausgleichselement (150) bedeckte Aussparung (115) gebildet ist.
Nockenwellenversteller gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rotor (100) ein Oberflächenkanal oder eine Leitung zum Zuleiten von Druckfluid zu der Aussparung (115) gebildet ist.
Nockenwellenversteller gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (150) aus Kunststoff oder Metall gefertigt ist.