DE10358888B4

DE10358888B4 - Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE10358888B4
Application number: DE10358888.4A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Wierl Ulrich; Dipl.-Ing. Kohrs Mike; Dipl.-Ing. Ottersbach Rainer; Dipl.-Ing. Auchter Jochen; Dipl.-Ing. Wiehl Hermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: ATE475783T1; BRPI0406256A; EP1544420B1; RU2353782C2; EP1544420A2; CN100439663C; US20050155567A1; JP4608300B2; KR101119457B1; CN1629453A; JP2005180434A; KR20050061354A; DE502004011438D1; DE10358888A1; RU2004136796A; US7284516B2; EP1544420A3; BRPI0406256B1

Abstract

Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Vorrichtung (1) zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle, umfassend: Einen Rotor (6) mit daran angeordneten Flügeln (10), der drehfest mit der Nockenwelle (2) verbunden ist, einen an zumindest einer Stirnseite mit einer Stirnwand (5) versehenen, im wesentlichen eine zylindrische Außenkontur aufweisenden Stator (4), der drehfest mit einem von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebsrad (3) verbunden ist, wobei beiderseits der Flügel (10) Druckkammern (11, 11', 11", 12, 12', 12") vorgesehen sind, die jeweils durch Stegwände (7, 7', 7") und innere (9, 9', 9") sowie äußere (8, 8', 8"), in Umfangsrichtung, konzentrisch zueinander verlaufende Wände des Stators (4) begrenzt sind und über ein Hydrauliksystem mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagbar oder entleerbar sind, wobei der Stator (4), insbesondere seine Stegwände (7, 7', 7") und seine inneren sowie äußeren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wände (8, 8', 8", 9, 9', 9"), als spanlos hergestelltes Band- oder Blechteil ausgebildet ist, wobei der Stator (4) aus abwechselnd äußeren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden (8, 8', 8") und inneren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden (9, 9', 9"), welche jeweils Abschnitte eines Kreiszylinders sind, besteht, wobei jeweils benachbarte äußere (8, 8', 8") und innere (9, 9', 9"), in Umfangsrichtung verlaufende Wände durch Stegwände (7, 7', 7") verbunden sind, welche gemeinsam mit einem kreisförmigen, in den Stator eingesetzten Rotor (6) und den darin angeordneten Flügeln (10) Druckkammern (11, 11', 11", 12, 12', 12") bilden und an ihren von den Druckkammern abgewandten Seiten Hohlräume oder Einschnitte (15, 15', 15") bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwände (7, 7', 7") aus der Umfangswand eines Außenzylinders oder Innenzylinders paarweise als nach innen eingezogene oder nach außen ausgezogene Stege gebildet sind und die Stegwände (7, 7',7") aus der inneren oder äußeren Umfangswand des Stators (4) ausgestanzt sind und paarweise in radiale Richtung, nach außen oder innen, gebogen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, umfassend: einen Rotor mit daran angeordneten Flügeln, der drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist, einen stirnseitig mit einer Stirnwand versehenen Stator, der drehfest mit einem von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebsrad verbunden ist, wobei beiderseits der Flügel Druckkammern vorgesehen sind, die jeweils durch Stegwände und innere sowie äußere, in Umfangsrichtung, konzentrisch zueinander verlaufende Wände des Stators begrenzt sind und über ein Hydrauliksystem mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagbar oder entleerbar sind.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 101 34 320 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer gattungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle bekannt, die die Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle verändern kann. Diese Vorrichtung besteht aus einem Rotor und einem Stator, von denen ersterer, als Flügelrad ausgebildet, die Nockenwelle umfasst und sich synchron mit ihr dreht. Der Stator ist einerseits durch eine Stirnwand, welche Teil eines den Stator umgebenden Gehäuses sein kann, und andererseits durch ein Antriebsrad druckmitteldicht verschlossen. Er umfasst den Rotor und dreht sich synchron mit dem von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebsrad. Im wesentlichen radial verlaufende Stegwände im Stator erlauben nur einen begrenzten Drehwinkel des Rotors und bilden mit diesem mehrere Druckkammern, die mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagt oder entleert werden können.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass die Einzelteile der Vorrichtung vorwiegend aus Stahl oder Eisen bestehen, welche durch Sintern oder Zerspanen hergestellt sind. Daraus resultieren

1. eine hohe Masse der Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung,
2. hohe Fertigungskosten durch den Zerspanungsaufwand bei der Fertigung der Sinterbauteile,
3. eine unerwünschte, externe Ölleckage durch die porösen Sinterbauteile.

Weil in der Sintermetallurgie dünne Wandstärken, insbesondere im Zusammenhang mit Wandstärkenschwankungen hinsichtlich Dichteverteilung sowie Festigkeit und Steifigkeit problematisch sind und sich weiterhin komplexe Formen mit unterschiedlichen Füllhöhen oftmals nur mit teuren Schiebern im Werkzeug realisieren lassen, sind bisherige Vorrichtungen zur Drehwinkelverstellung meist aus relativ schweren und massiven Bauteilen gefertigt. Bei spanend hergestellten Vorrichtungen liegt die Problematik ähnlich; komplizierte, der Belastung angepasste Formen sind mit hohem Zerspanungsaufwand verbunden.
Ein Vorschlag zur Massereduzierung der Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung kann beispielsweise der DE 101 48 687 A1 oder der DE 101 34 320 A1 entnommen werden, indem Teile der Vorrichtung aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Leichtmetall gefertigt werden. Dies hat zum Nachteil, dass durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten die Leckspalte über die Erwärmung zunehmen können und sich damit eine hohe Leckage ergibt. Außerdem verformt sich bei gleichen Abmessungen Aluminium unter Last stärker als Stahl bzw. Eisen. Insbesondere wenn dann die Einzelteile durch Gehäuseschrauben miteinander verspannt werden, müssen entsprechend große Spalte eine Verformung zulassen. Die Gehäuseschrauben stellen einen erhöhten Bauaufwand dar, verursachen demnach höhere Kosten und haben zudem einen nicht optimalen Kraftfluß für die Vorrichtung zur Folge.
Die DE 199 51 390 A1 zeigt eine Vorrichtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung einer Welle relativ zu einem Antriebsrad, wobei eine wellenseitig angeordnete Platte mit dem Antriebsrad oder einem antriebsradseitig angeordneten Bauteil zur Drehwinkelverstellung zusammenwirkt. Die Vorrichtung weist wenigstens eine ringstückförmige Ausformung in der Platte sowie auf dem Antriebsrad oder dem Bauteil vorgesehene Mittel auf, welche derart mit der Ausformung zusammenwirken, daß diese in zwei separate Kammern unterteilbar ist. Darüber hinaus ist die Vorrichtung mit Mitteln zur wahlweisen hydraulischen Beaufschlagung der Kammern zur Verstellung der relativen Drehlage von Antriebsrad und Welle ausgebildet.
Die US 2001 / 0 027 763 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Stator, wobei die Statorflügel als in den Stator eingesteckte Metallplatten ausgebildet sind.
Die JP 2000-64 814 A zeigt einen Stator eines Nockenwellenverstellers der aus einem kreisrunden Ring geformt ist, wobei die Statorflügel durch ein Werkzeug aus der kreisrunden Form radial nach innen gedrückt werden.
Die DE 199 08 934 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Drehflügelversteller, mit einem Stator, der von der Kurbelwelle vorzugsweise über ein Zugmittel und über ein Antriebsrad angetrieben ist und mit einem durch Drucköl beaufschlagbaren Flügelrotor, der in drehfester Verbindung mit der Nockenwelle steht und der Mittel zu einer lösbaren Drehfixierung desselben, vorzugsweise einen axial verschiebbaren Fixierstift, aufweist. Der Nachteil der Ölundichtheit gängiger Drehflügelversteller wird dadurch vermieden, dass alle Bauteile des Drehflügelverstellers, die Druckölkontakt haben, in einem öldichten Gehäuse angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle für eine Brennkraftmaschine derart zu konzipieren, dass einerseits eine Massereduzierung der Vorrichtung erfolgt bei andererseits gleichzeitiger Minimierung der Leckage.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass wesentliche Teile des Stators, insbesondere seine Stegwände und seine inneren sowie äußeren Wände, sowie gegebenenfalls das Gehäuse mit einer eventuell darin angeordneten Dichtscheibe als spanlos hergestellte Blechteile ausgebildet sind. Selbstverständlich kann statt Blech auch Band verwendet werden, wobei im folgenden Blech als Oberbegriff für Blech oder Band verwendet wird.
Die massiven Sinterbauteile als Druckkammer bildende Einheiten der Antriebsseite werden somit durch dünnwandige Blech- und Blechumformteile ersetzt. Weil somit weniger Sinterbauteile gefertigt werden müssen, ergibt sich eine Verringerung des Zerspanungsaufwands und eine Verringerung der externen Ölleckage durch den Wegfall der porösen Sinterteile.
Eine erfindungsgemäße Ausbildung ist ein rohrförmiger Stator, dessen Stegwände als eingezogene Stege ausgebildet sind. Durch die verbleibende, geschlossene Ringfläche wird das Gehäuse eingespart. Dadurch wird die Masse weiter verringert. Zwischen Rand und den radial verlaufenden Wänden kann die Dichtscheibe eingelegt und dann der Rand abgedichtet und fest verbunden werden. Bei dieser Ausführung nimmt die Ringfläche die Radialkräfte auf und verhindert ein Schwingen des Stators.
Damit die Vorrichtung trotz ihrer geringeren Masse eine hohe Steifigkeit und Belastbarkeit aufweist, können diese Bleche lokal, entlang den Belastungsrichtungen durch Ausformungen oder entsprechende Profilierungen ideal der Belastung angepasst werden, ohne dass global größere Wandstärken erforderlich sind und damit eine hohe Masse in Kauf genommen werden muss. Gegenüber einer Massereduktion durch Verwendung von Leichtmetall wie beispielsweise in DE 101 34 320 A1 vorgeschlagen, hat dies zum Vorteil, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient aller Bauteile gleich bleibt und somit keine Undichtigkeiten aufgrund thermischer Effekte entstehen können.
Der Stator besteht aus inneren und äußeren in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden und aus Stegwänden. Die Stegwände verbinden jeweils zwei Enden von benachbarten inneren und äußeren in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden und verlaufen im wesentlichen radial. Für einige Statorvarianten ist es vorteilhaft, wenn die Stegwände nicht genau radial verlaufen, sondern einen gewissen Winkel zur Radialen aufweisen oder sie nicht eben ausgebildet sind, sondern Vertiefungen aufweisen, um beispielsweise ein Verklemmen der Flügel in ihren Endstellungen zu verhindern.
Weil der Stator aus dünnwandigem Blech hergestellt ist, ist er nicht so formstabil wie ein aus dem Stand der Technik bekannter, gesinterter Stator. Es besteht die Möglichkeit, den Stator direkt über stoffschlüssige Verbindungsmöglichkeiten an die momentenübertragende Komponente anzubringen. Um eine vergleichbare Biege- und Drucksteifigkeit wie die des gesinterten Stators zu erzielen, kann er aber in ein ihn umfassendes Gehäuse eingesetzt werden ( 2a), das mit Verbindungstechnologien der Umformtechnik bzw. durch allgemein kraft-, form-, reibstoffschlüssige Technologien wie beispielsweise Rändeln, Bördeln, Schweißen, Verstemmen, Vernieten, Kleben oder umgebogene Haltenasen an das Antriebsrad angebunden ist. Das Gehäuse übernimmt dann die Anbindung des Stators an das Antriebsrad als momentenübertragendes und radiallastübertragbares Bauteil und die Abdichtung. Es verhindert auch, dass am Stator aufgrund von eingebrachten Radialkräften Schwingungen auftreten.
Das Gehäuse dichtet den Stator auf einer Stirnseite ab und bildet dort eine Stirnwand. Wenn die Statorwände zur Stirnwand keinen rechtwinkligen Winkel bilden, ist die Abdichtung der Druckkammern nicht vollständig gewährleistet. Um Leckageverluste zu vermeiden, ist es daher vorteilhaft, eine Dichtscheibe unmittelbar vor der Stirnwand anzuordnen, so dass nach Verbinden der Stirnwand mit dem Stator und Einsetzen des Rotors mit Flügeln rechtwinklige Druckkammern entstehen. Die Stabilität des Gehäuses kann zusätzlich erhöht werden, wenn man die Dichtscheibe fest mit der Stirnwand verbindet. Die Dichtscheibe ist vorzugsweise aus dünnwandigem Blech profiliert und an Größe und Form des Stators angepasst.
Der Zusammenhalt der Teile Stator, Gehäuse und Dichtscheibe wird durch oben angeführte Verbindungstechnologien der Umformtechnik gewährleistet. Gegenüber der axialen, kraftschlüssigen Schraubverbindung werden Druckspannungsverformungen reduziert; außerdem wird vorteilhafterweise kein zusätzliches Bauteil benötigt und der Montageaufwand vermindert.
Es ist zweckmäßig, die spanlos hergestellten Teile aus Blechstreifen zu formen. Gegebenenfalls muss - wie beim Stator - an einer Stelle der Streifen zu einem Ring geformt und dann fest verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißen. Die spanlose Herstellung des Stators und des Gehäuses bedeutet selbstverständlich nicht, dass diese Teile nicht spanend nachbearbeitet werden, sofern eine sehr hohe Genauigkeit erforderlich sein sollte.
Eine zweite Möglichkeit, um die Biege und Drucksteifigkeit des Stators zu erhöhen, ist es, die Stegwände so auszubilden, dass sie Radialkräfte und/oder Umfangskräfte übertragen können (3a). Die Abstützung der radialen Ketten- bzw. Riemenkraft kann intern zwischen Stator und Rotor oder extern zwischen Nockenwelle bzw. einer Verlängerung des Rotors und Kettenrad oder aus einer Kombination beider Möglichkeiten erfolgen. Dabei hat es besonders vorteilhaft erwiesen, die Stegwände nicht genau radial auszubilden, sondern in einem Bereich von 10° bis 30° zur Radialen anzustellen, so dass die Flügel in ihren Endstellungen die radial außen liegenden Stegwandenden berühren.
Um eine bessere Umformbarkeit zu erreichen, können die radial verlaufenden Wände auch als offene Enden ausgebildet sein, wobei dann zur Lagerung und Abdichtung im Rotor Gleitschuhe verwendet werden. Die Gleitschuhe sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie die als eingezogene Stege ausgebildeten Stegwände gegeneinander abstützen. Sie verhindern damit ein Verbiegen der Stegwände.
Die zwischen den Stegwänden sich befindenden Räume, entweder Hohlräume oder Einschnitte, werden mit Kunststoff um- oder ausgespritzt oder Metall geschäumt. Dadurch wird das Profil der im wesentlichen radial verlaufenden Stegwände versteift und eine hohe Dichtheit der Druckkammern untereinander sowie nach außen sicher gestellt.
Die Wandstärke der radial verlaufenden Wände des Stators kann weiter reduziert werden, wenn verhindert wird, dass die Flügel des Rotors in ihren jeweiligen Endpositionen an die radial verlaufenden Wände des Stators anschlagen und Druck auf diese ausüben. Dazu ist eine Verstellwinkelbegrenzung notwendig. Diese kann beispielsweise über ein mit dem Rotor in Verbindung stehendes Element zur Verstellwinkelbegrenzung, das in eine korrespondierende Kulisse eingreift, realisiert werden.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist also gegenüber einer Vorrichtung des Standes der Technik leichter, benötigt weniger Zerspanungsaufwand und reduziert damit die Fertigungskosten und kann auch auf eine Kunstharzimprägnierung oder Wasserdampfbehandlung des zur Abdichtung des nun nicht mehr benötigten Sinterwerkstoffs verzichten.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und in den dazu gehörigen Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen

1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung, wobei ein spanlos ausgebildeter Stator in einem Außengehäuse eingesetzt ist;
2 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung,
3 einen Querschnitt einer zweiten Ausführung eines Stators,
4a einen Querschnitt einer dritten Ausführung eines Stators,
4b eine perspektivische Ansicht des Stators gemäß 4a,
5a einen Querschnitt einer vierten Ausführung eines Stators, dessen äußere Ringfläche geschlossen ist,
5b eine perspektivische Ansicht des Stators gemäß 5a,
6a eine perspektivische Ansicht auf eine äußere, in Umfangsrichtung verlaufende Wand und nach außen ausgeformte Stegwände einer fünften Ausführung eines Stators
6b eine perspektivische Ansicht auf eine äußere, in Umfangsrichtung verlaufende Wand und nach innen ausgeformte Stegwände einer sechsten Ausführung eines Stators mit einem Gleitschuh.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus den 1 und 2 gehen die wesentlichen Teile einer hydraulischen Vorrichtung 1 zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle 2 gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle hervor, die als hydraulischer Stellantrieb ausgebildet ist. Diese Vorrichtung 1 wird durch ein Antriebsrad 3, das beispielsweise durch eine nicht näher dargestellte Kette mit der Kurbelwelle verbunden ist, angetrieben. Im wesentlichen besteht die Vorrichtung 1 aus einem fest mit dem Antriebsrad 3 verbundenen Stator 4, der durch eine Stirnwand 5 und das Antriebsrad 3 druckmitteldicht verschlossen ist, und einem durch eine axiale Zentralschraube 21 drehfest mit der Nockenwelle 2 verbundenen Rotor 6, wobei der Rotor 6 als Flügelrad ausgebildet ist. Der Stator 4 der Vorrichtung 1 bildet durch Stegwände 7, 7', 7" und durch äußere 8, 8', 8" und innere 9, 9', 9", in Umfangsrichtung verlaufende Wände mit dem Rotor 6 und dessen Flügeln 10 erste Druckkammern 11, 11', 11" und zweite Druckkammern 12, 12', 12", die, mit Hydraulikflüssigkeit befüllt, eine Winkelverstellung zwischen Rotor 6 und Stator 4 herstellen. Der Rotor 6 und der Stator 4 sind in einem Gehäuse 13 angeordnet, das die ersten 11, 11', 11" und zweiten 12, 12', 12" Druckkammern nach außen abdichtet. Durch ein mit dem Rotor 6 in Verbindung stehendes Element 16 zur Verstellwinkelbegrenzung, das in eine korrespondierende Kulisse 17 eingreift, erfolgt ein Begrenzen des Verstellbereichs des Rotors 6, was die Belastungen des Stators 4 herabsetzt.
Zwecks Abdichtung der Druckkammern 11, 11', 11", 12, 12', 12" ist zwischen Gehäuse 13 und Stator 4 eine Dichtscheibe 14 eingelegt, welche dem Durchmesser des Stators 4 angepasst ist.
In 2 sind die Stegwände 7, 7', 7" nicht genau radial ausgebildet, sondern in einem Winkel von etwa 20°, so dass die Flügel 10 in ihren Endstellungen die radial außen liegenden Enden der Stegwände 7, 7', 7" berühren. Damit wird die Biege und Drucksteifigkeit des Stators 4 erhöht und es ist möglich, Radialkräfte und Umfangskräfte zu übertragen
3 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Version eines als Rohr ausgebildeten Stators 4. Er bildet durch seine im wesentlichen radial verlaufenden Stegwände 7, 7', 7" und seine inneren 8, 8', 8" und äußeren 9, 9', 9", in Umfangsrichtung verlaufenden Wände mit dem in dieser Figur nicht dargestellten Rotor 6 die ersten 11, 11', 11" und zweiten 12, 12', 12" Druckkammern. Der Stator 4 selbst ist in einem zylindrischen Gehäuse 13 derart angeordnet, dass das Gehäuse 13 und die äußeren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wände 9, 9', 9" sich berühren, wodurch die Steifigkeit des Stators 4 erhöht wird und Schwingungen infolge radialer Kräfte gedämpft werden. Die Steifigkeit kann weiter erhöht werden, indem die durch die Gehäuse 13 und Stator 4 gebildeten Hohlkammern bzw. Einschnitte 15, 15', 15" beispielsweise mit Metallschaum gefüllt sind. Damit sich die Flügel 10 in den Endstellungen nicht verklemmen, ist es vorteilhaft, radial verlaufende Stegwände zweiteilig auszubilden, derart, dass sie zumindest einen ersten, radial verlaufenden Teil 20 aufweisen, an den die Flügel anschlagen und mindestens einen weiteren Teil.
Die 4a und 4b zeigen einen Querschnitt und eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Stators 4. Gegenüber der in 2 dargestellten Ausführung ist dieser dritte Stator 4 steifer bezüglich einer Radialkraftaufnahme. Besonders vorteilhaft ist es, die Stegwände derart anzustellen, dass die jeweiligen benachbarten Stegwände 7, 7' und das Gehäuse 13 ein Aufspreizen unter Radialkraft verhindern (Selbsthemmung).
Die 5a und 5b zeigen einen Querschnitt und eine perspektivische Ansicht einer vierten Bauart eines Stators 4. Die Stegwände 7, 7', 7" sind als in den Stator 4 eingezogene Stege ausgebildet. Sie bilden mit den in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden 8, 8', 8", 9, 9', 9" dieses Stators 4 gleichzeitig einen Teil des Gehäuses 13. Besonders vorteilhaft an dieser Ausbildung ist, dass durch die verbleibende, geschlossene Ringfläche, die kreisrunde Außenwand 18, das Gehäuse 13 mit Ausnahme der Stirnwand 5 eingespart werden kann. Als Stirnwand 5 kann die Dichtscheibe 14 (1) verwendet werden, die stirnseitig auf den Stator 4 eingesetzt ist und deren Rand beispielsweise gebördelt werden kann. Aus der kreisrunden Außenwand 18 entstehen durch beispielsweise Stanzen die Stegwände 7, 7' die dann nach innen gebogen sind. Die Stegwände 7, 7', 7" sind durch ihre offenen Enden gut umformbar. Sie können auch wie in 6b dargestellt ausgebildet sein und dann mit Gleitschuhen 19 abgedichtet sein.
Die 6a und 6b zeigen eine perspektivische Ansicht eines Teils eines fünften und sechsten Stators 4, die Varianten des fünften Stators 4 darstellen. Die Stegwände 7, 7' sind einmal nach innen, das andere Mal nach außen gebogen. Diese Statorvarianten 4 werden deshalb in ein Gehäuse 13 eingesetzt. Die Stegwände 7,7' werden jeweils durch Gleitschuhe 19 (6b) abgedichtet. Letztere stützen die Stegwände 7,7' ab und verhindern ein Verformen durch eingebrachte externe Radialkräfte.
Zusammenfassend ergibt sich durch die spanlos hergestellten Bauteile, insbesondere durch wesentliche Teile des Stators 4, eine große Massereduzierung der Vorrichtung. Eine ähnliche Steifigkeit wie bei den Vorrichtungen des Standes der Technik wird durch die dargestellten Ausführungsformen des Stators 4 erreicht. Gleichzeitig werden die Leckageverluste gemindert, da auf poröse Sinterbauteile bzw. auf eine aufwändige Wasserdampfbehandlung oder Kunstharzimprägnierung verzichtet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: hydraulische Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung
2: Nockenwelle
3: Antriebsrad
4: Stator
5: Stirnwand
6: Rotor
7, 7', 7": Stegwände
8, 8', 8": äußere, in Umfangsrichtung verlaufende Wände
9,9',9": innere, in Umfangsrichtung verlaufende Wände
10: Flügel
11, 11', 11": erste Druckkammern
12, 12', 12": zweite Druckkammern
13: Außengehäuse
14: Dichtscheibe
15, 15', 15": Hohlkammern oder Einschnitte
16: Element zur Verstellwinkelbegrenzung
17: Kulisse
18: kreisrunde Außenwand
19: Gleitschuh
20: erster, radial verlaufender Teil der Stegwand
21: axiale Zentralschraube

Claims

Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Vorrichtung (1) zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (2) gegenüber einer Kurbelwelle, umfassend: Einen Rotor (6) mit daran angeordneten Flügeln (10), der drehfest mit der Nockenwelle (2) verbunden ist, einen an zumindest einer Stirnseite mit einer Stirnwand (5) versehenen, im wesentlichen eine zylindrische Außenkontur aufweisenden Stator (4), der drehfest mit einem von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebsrad (3) verbunden ist, wobei beiderseits der Flügel (10) Druckkammern (11, 11', 11", 12, 12', 12") vorgesehen sind, die jeweils durch Stegwände (7, 7', 7") und innere (9, 9', 9") sowie äußere (8, 8', 8"), in Umfangsrichtung, konzentrisch zueinander verlaufende Wände des Stators (4) begrenzt sind und über ein Hydrauliksystem mit Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagbar oder entleerbar sind, wobei der Stator (4), insbesondere seine Stegwände (7, 7', 7") und seine inneren sowie äußeren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wände (8, 8', 8", 9, 9', 9"), als spanlos hergestelltes Band- oder Blechteil ausgebildet ist, wobei der Stator (4) aus abwechselnd äußeren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden (8, 8', 8") und inneren, in Umfangsrichtung verlaufenden Wänden (9, 9', 9"), welche jeweils Abschnitte eines Kreiszylinders sind, besteht, wobei jeweils benachbarte äußere (8, 8', 8") und innere (9, 9', 9"), in Umfangsrichtung verlaufende Wände durch Stegwände (7, 7', 7") verbunden sind, welche gemeinsam mit einem kreisförmigen, in den Stator eingesetzten Rotor (6) und den darin angeordneten Flügeln (10) Druckkammern (11, 11', 11", 12, 12', 12") bilden und an ihren von den Druckkammern abgewandten Seiten Hohlräume oder Einschnitte (15, 15', 15") bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwände (7, 7', 7") aus der Umfangswand eines Außenzylinders oder Innenzylinders paarweise als nach innen eingezogene oder nach außen ausgezogene Stege gebildet sind und die Stegwände (7, 7',7") aus der inneren oder äußeren Umfangswand des Stators (4) ausgestanzt sind und paarweise in radiale Richtung, nach außen oder innen, gebogen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) an besonders belasteten Stellen lokal, entlang den Belastungsrichtungen durch Ausformungen, Sicken oder entsprechende Profilierungen verstärkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) ein vorzugsweise rohrförmiges und als Blechteil ausgebildetes Außengehäuse (13) aufweist, das die Stegwände (7, 7', 7") und die äußeren (8, 8', 8") sowie inneren (9, 9', 9") Wände in Umfangsrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile Stator (4), Gehäuse (13) und Antriebsrad (3) durch Verbindungstechnologien der Umformtechnik, beispielsweise Rändeln, Bördeln, Schweißen, Verstemmen, Vernieten, Kleben oder umgebogene Haltenasen aneinander befestigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammern (11, 11', 11", 12, 12', 12") stirnseitig durch eine kreisringförmige, als Blechteil ausgebildete Dichtscheibe (14) verschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (14) mit der Stirnwand (5) fest verbunden ist, welche einteilig mit einem Außengehäuse (13) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotor (6) ein Element (16) zur Verstellwinkelbegrenzung angeordnet ist, welches in eine korrespondierende Kulisse (17) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume oder Einschnitte (15, 15', 15") mit Metallschäumen gefüllt sind oder mit Kunststoff um- oder ausgespritzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwände (7, 7', 7") derart verlaufen oder ausgebildet sind, dass die Flügel (10) in den Endstellungen an die Stegwände (7, 7', 7") entweder nur an ihrem radial äußeren, nur an ihrem radial inneren Ende oder nur in einem mittleren Bereich anschlagen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwände (7, 7', 7") paarweise durch einen sie abstützenden Gleitschuh (19) verbunden sind und Hohlräume (15, 15', 15") bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (15, 15', 15") durch Metallschäumen gefüllt sind oder mit Kunststoff um- oder ausgespritzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegwände (7, 7', 7") zur Radialen einen Winkel von 10° bis 30° bilden, so dass die Flügel in ihren Endstellungen nur die radial außen liegenden Enden der Stegwände (7, 7', 7") berühren.