DE10258724A1

DE10258724A1 - Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10258724A1
Application number: DE2002158724
Authority: DE
Inventors: Gerold Sluka; Guido Schneider
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-06-17

Abstract

Nockenwellenversteller dienen zur Änderung des Öffnungszeitpunktes der Einlaßventile von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf. Der Nockenwellenversteller hat einen Stator, der von einem Mantel radial nach innen abstehende Stege aufweist, zwischen die Flügel eines relativ zum Stator drehbaren Rotors ragen. Er sitzt drehfest auf der Nockenwelle und hat einen Grundkörper, an dem Stirnseiten der Statorstege dichtend anliegen. Die Rotorflügel liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der Innenwand des Statormantels an. DOLLAR A Damit der Nockenwellenversteller geräuschlos arbeitet, weist wenigstens einer der Rotorflügel ein Dämpfungselement auf. Es wirkt beim Verdrehen des Rotors in seine Endlage mit einem Gegendämpfungselement des Stators zusammen. DOLLAR A Der Nockenwellenversteller wird bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Nockenwellenversteller dienen dazu, den Öffnungszeitpunkt der Einlaßventile der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf zu ändern. Zur Nockenwellenverstellung wird der drehfest auf der Nockenwelle sitzende Rotor relativ zum Stator verdreht, indem die Rotorflügel mit dem Druckmedium beaufschlagt werden. Die Rotorflügel können so weit verdreht werden, bis sie mit ihren Seitenflächen an den Seitenwänden der Statorstege zur Anlage kommen. In der Endlage schlagen die Rotorflügel an den Statorstegen an, wodurch sich ein störendes Anschlaggeräusch ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Nockenwellenversteller so auszubilden, daß er geräuschlos arbeitet.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Nockenwellenversteller erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller sorgen das Dämpfungselement und das Gegendämpfungselement dafür, daß bei Annäherung des Rotors in seine Endlage seine kinetische Energie ver ringert wird, so daß er langsam in seine Endlage dreht. Dadurch legt sich der Rotorflügel sanft an die Seitenwand des entsprechenden Statorsteges an. Das zwischen dem Dämpfungselement und dem Gegendämpfungselement befindliche Druckmedium kann, wenn die beiden Elemente zusammenwirken, nur noch gedrosselt entweichen, wodurch sich eine hohe Dämpfungswirkung ergibt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 im Radialschnitt einen Teil einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers,
2 das Detail Y in 1 in vergrößerter Darstellung,
3 in einer Darstellung entsprechend 1 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers,
4 das Detail X in 3 in vergrößerter Darstellung.
Der Nockenwellenversteller ist Teil einer Nockenwellenverstelleinrichtung, mit der der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlaßventile einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit vom geforderten Leistungsbedarf der Brennkraftmaschine verändert werden kann.
Der Nockenwellenversteller gemäß den 1 und 2 hat einen Stator 1 mit einem zylindrischen Mantel 2, von dessen Innenseite radial nach innen in gleichmäßigen Abständen Stege 3 abstehen. Sie liegen mit ihren Stirnseiten 4 dichtend an einem zylindrischen Grundkörper 5 eines Rotors 6 an, der drehfest auf der Nockenwelle sitzt. Vom Grundkörper 5 stehen radial Flügel 7 ab, die mit ihren Stirnseiten 8 dichtend an der Innenwand 9 des Statormantels 2 anliegen. Die Rotorflügel 7 ragen zwischen zwei benachbarte Statorstege 3. Der Bereich zwischen benachbarten Stegen 3 wird durch die Rotorflügel 7 in zwei Druckkammern 10, 11 unterteilt, in die jeweils Druckmedium zugeführt werden kann. Mit ihm wird wahlweise die eine oder andere Seitenwand 12, 13 der Rotorflügel 7 beaufschlagt, um den Rotor 6 relativ zum Stator 1 zu verdrehen. Der Rotor 6 kann maximal so weit gegenüber dem Stator 1 gedreht werden, bis die Seitenwände 12 oder 13 an den entsprechenden Seitenwänden 14 und 15 der Statorstege 3 zur Anlage kommen.
Damit die Rotorflügel 7 gedämpft an den Seitenwänden 14 bzw. 15 der Statorstege 3 zur Anlage kommen, ist der Nockenwellenversteller mit einer entsprechenden Endlagendämpfung versehen. Dabei ist der Rotor 6 so ausgebildet, daß vorteilhaft nur einer seiner Flügel 7 an der entsprechenden Seitenwand 14, 15 des jeweiligen Statorsteges 3 in der Endlage anschlägt, um auf diese Weise eine genaue Endlage des Rotors 6 zu gewährleisten. Die übrigen Rotorflügel 7 sind hingegen so ausgebildet, daß zwischen der jeweiligen Seitenwand 12 bzw. 13 der Rotorflügel 7 und der benachbarten Seitenwand 14, 15 des jeweiligen Statorsteges 3 ein Dämpfungsspalt 16 (2) verbleibt.
In den Seitenwänden 11, 12 der Rotorflügel 7 ist jeweils etwa in halber radialer Länge eine Nut 17 vorgesehen, die sich über die axiale Breite der Seitenwand 12, 13 erstreckt und die im Radialschnitt rechteckförmigen Querschnitt hat. In diese Nut 17 ragt in der Endlage ein Vorsprung 18, der etwa in halber radialer Länge der Seitenwände 14, 15 der Statorstege 3 vorgesehen ist.
Wie 2 zeigt, sind die Vorsprünge 18 an den Seitenwänden 14, 15 der Statorstege 3 so angeordnet, daß ihr Abstand zur radial äußeren Begrenzungswand 19 der Nuten 17 kleiner ist als zur radial inneren Begrenzungswand 20. Die Stirnseite 21 der im Querschnitt rechteckigen Vorsprünge 18 hat Abstand vom Boden 22 der Nuten 17. Im übrigen Bereich haben die Seitenwände 12, 13 der Rotorflügel 7 Abstand von der jeweils benachbarten Seitenwand 14, 15 der Statorstege 3. Der somit über die radiale Länge der Rotorflügel 7 bzw. Statorstege 3 gebildete Spalt 23 bildet die Endlagendämpfung des Nockenwellenverstellers. Wird der Rotor 6 so weit gedreht, daß er mit der entsprechenden Seitenwand 12 bzw. 13 seiner Flügel 7 sich den entsprechenden Seitenwänden 14, 15 der Statorstege 3 nähert, wird das in der Druckkammer 10 bzw. 11 befindliche Druckmedium verdrängt, je nach Drehrichtung des Rotors 6. Sobald die Vorsprünge 18 der Statorstege 3 in die Nuten 17 der Rotorflügel 7 eingreifen, erfolgt die Dämpfung der Drehbewegung des Rotors 6 aufgrund des Dämpfungsspaltes 23. Dadurch wird die kinetische Energie des Rotors 6 verringert, so daß er langsam in seine Endlage gelangt.
Wie 2 weiter zeigt, ist der Übergang 24 zwischen der Seitenwand 14 bzw. 15 in die Stirnseite 4 der Statorstege 3 abgerundet. Auch die Seitenwände 12, 13 der Rotorflügel 7 gehen abgerundet in die Mantelfläche 25 des Rotorgrundkörpers 5 über. Der so gebildete Übergang 26 der Rotorflügel 7 hat kleineren Krümmungsradius als der Übergang 24 der Statorstege 3. Der Rotorgrundkörper 5 hat radial liegende Bohrungen 27, durch die das Druckmedium aus dem Druckraum 1 1 verdrängt wird. Diese Bohrungen 27 münden im Übergangsbereich 26 des Rotors 6. Aufgrund der unterschiedlichen Krümmungsradien der Übergänge 24 und 26 des Stators 1 und des Rotors 6 wird auch in diesem Bereich eine optimale Dämpfung erreicht. In der Endlage des Rotors 6 wird in diesem Bereich ein sichelförmiger Raum gebildet, der in die jeweilige Bohrung 27 mündet und der sicherstellt, daß beim Umschalten des Nockenwellenverstellers das Druckmedium über die Bohrungen 27 über diesen sichelförmigen Bereich an die Seitenwand 12 der Rotorflügel 7 gelangen kann, damit der Rotor 6 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der in den 1 und 2 dargestellten Endlage gedreht werden kann.
Da die seitlichen Vorsprünge 18 der Statorstege 3 etwa in halber radialer Breite vorgesehen sind, erstreckt sich die Stirnseite 4 der Statorstege 3 über einen verhältnismäßig großen Umfangswinkel. Dadurch wird ein langer Dichtspalt zwischen der Stegstirnseite 4 und der Mantelfläche 25 des Rotorgrundkörpers 5 gebildet. Entsprechend ist auch der zwischen der Stirnseite 8 der Rotorflügel 7 und der Innenwand 9 des Statormantels 2 gebildete Dichtspalt in Umfangsrichtung groß, da die Nuten 17 nicht zu einer Verkürzung dieses Dichtspaltes führen.
Bei der Ausführungsform nach den 3 und 4 sind die Rotorflügel 7 an ihren radial äußeren Enden mit in Umfangsrichtung sich erstreckenden Vorsprüngen 28 versehen, die in der Endlage des Rotors 6 in Nuten 29 eingreifen, die am radial äußeren Ende der Stege 3 des Stators 1 vorgesehen sind. Diese Nuten 29 werden radial nach außen durch die Innenwand 9 des Statormantels 2 begrenzt. Im übrigen sind die Rotorflügel 7 und die Statorstege 3 gleich ausgebildet wie bei der Ausführungsform nach den 1 und 2.
Die Vorsprünge 28 sind so vorgesehen, daß ihre radiale Außenseite eine Verlängerung der Stirnseite 8 der Rotorflügel 7 bildet. Dadurch wird der zwischen dieser Stirnseite 8 und der Innenwand 9 des Statormantels 2 gebildete Dichtspalt im Vergleich zur vorigen Ausführungsform vergrößert, wodurch Leckageverluste sehr gering gehalten werden. Die Vorsprünge 28 sind in Radialrichtung so breit, daß zwischen ihrer radialen Innenseite 30 und der benachbarten Seitenfläche 31 der Nuten 29 nur ein sehr schmaler Dämpfungsspalt 32 gebildet wird, der zu einer optimalen Dämpfung des Rotors 6 führt. In Um fangsrichtung ist die Tiefe der Nuten 29 größer als die entsprechende Länge der Vorsprünge 28. Dadurch wird gewährleistet, daß die Vorsprünge 28 in der Endlage des Rotors 6 nicht mit ihren Stirnseiten 33 am Boden 34 der Nuten 29 anschlagen. Zwischen der Stirnseite 33 und dem Boden 34 verbleibt ein mit dem Druckmedium gefüllter Raum, der zur optimalen Dämpfung des Rotors 6 beiträgt.
Die Rotorflügel 7 und die Statorstege 3 sind in Umfangsrichtung ausreichend breit, so daß eine hohe Festigkeit der Rotorflügel gewährleistet ist.

Claims

Nockenwellenversteller für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem Stator, der von einem Mantel radial nach innen abstehende Stege aufweist, zwischen die Flügel eines Rotors ragen, der relativ zum Stator drehbar ist, drehfest auf der Nockenwelle sitzt und einen Grundkörper aufweist, an dem Stirnseiten der Stege des Stators dichtend anliegen, an dessen Mantelinnenwand die Flügel des Rotors mit ihren Stirnseiten dichtend anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Flügel (7) des Rotors (6) wenigstens ein Dämpfungselement (17, 28) aufweist, das beim Verdrehen des Rotors (6) in seine Endlage mit wenigstens einem Gegendämpfungselement (18, 29) des Stators (1) zusammenwirkt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) eine Nut in der Seitenwand (12, 13) des Rotorflügels (7) ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) mit Abstand von der Stirnseite (8) des Rotorflügels (7) vorgesehen ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (17) etwa in halber radialer Länge der Seitenwand (12, 13) des Rotorflü gels (1) vorgesehen ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendämpfungselement (18) ein von der Seitenwand (14, 15) des Statorsteges (3) in Umfangsrichtung abstehender Vorsprung ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (28) ein in Umfangsrichtung sich erstreckender Vorsprung an der Seitenwand (12, 13) des Rotorflügels (7) ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (28) am radial äußeren Ende der Seitenwände (12, 13) des Rotorflügels (7) vorgesehen ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendämpfungselement (29) eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Nut in den Seitenwänden (14, 15) des Statorsteges (3) ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (12, 13) des Rotorflügels (7) abgerundet in die Stirnseite (8) des Rotorflügels (7) übergehen.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (14, 15) des Statorsteges (3) abgerundet in die Stirnseite (4) des Statorsteges (3) übergehen.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Abrundungen (26) des Rotorflügels (7) kleiner ist als der Krümmungsradius der Abrundungen (24) des Statorsteges (3).
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (12, 13; 14, 15) des Rotorflügels (7) und des Statorsteges (3) im Bereich außerhalb des Dämpfungselementes (17, 28) und des Gegendämpfungselementes (28, 29) eben sind.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe des Überganges (26) von den Seitenwänden (12, 13) des Rotorflügels (7) in die Mantelfläche (25) des Rotorgrundkörpers (5) wenigstens eine Bohrung (27) zur Zuleitung von Druckmedium mündet.