DE19932299A1

DE19932299A1 - Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE19932299A1
Application number: DE19932299A
Authority: DE
Inventors: Jens Schaefer; Martin Steigerwald; Matthias Kapp
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-07-10
Filing date: 1999-07-10
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2019-07-11
Also published as: US6374785B1; DE19932299B4; DE29925012U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenversteller mit einem von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetriebenen Außenrotor (1) und einem mit einer Nockenwelle drehfest verbundenen Innenrotor (2), der in Flügelaufnahmenuten (16) geführte Schwenkflügel (15) aufweist, die in hydraulischen Arbeitsräumen (31) des Außenrotors (1) mit Drucköl beaufschlagbar sind. DOLLAR A Die Gefahr des Abhebens der Schwenkflügel (15) von den radialen Dichtflächen wird dadurch gebannt, daß die Unterseiten der Schwenkflügel (15) bei laufendem Verbrennungsmotor mit Drucköl beaufschlagt sind.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Noc kenwelle gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an sogenannten Flügelzellenverstellern realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Vorrichtung ist aus der gattungsbildenden EP 0 818 610 A2 vor bekannt. Hierbei sind im Inneren eines Außenrotors fünf hydraulische Arbeits kammern vorgesehen, die durch Schwenkflügel eines Innenrotors in jeweils zwei Druckkammern unterteilt werden. Die Schwenkflügel sind in radialen Flü gelaufnahmenuten dichtend geführt. Zwischen der Unterseite der Schwenkflü gel und dem Nutengrund der Flügelaufnahmenuten befindet sich ein Abstands raum für Flügelandruckfedern, der durch an der Unterseite befestigte Abstand selemente in seiner Breite und Tiefe festgelegt ist. Die Flügelandruckfedern bewirken ein radiales Anliegen der Schwenkflügel an einer zylindrischen In nenseite der Arbeitskammern. Dadurch soll eine radiale Abdichtung zwischen den Druckkammern erreicht werden, die für eine hohe Funktionssicherheit, Effizienz und Stellgeschwindigkeit der Flügelzellenversteller erforderlich ist.

Bei der DE 197 15 570 A1 ist ein Flügelzellenversteller mit drei hydraulischen Arbeitsräumen im Außenrotor und mit drei Schwenkflügeln des Innenrotors beschrieben, die die Arbeitsräume in jeweils zwei Druckkammern unterteilen. Die radiale Abdichtung zwischen zwei Druckkammern wird durch die Dicke (= Dichtlänge) der Schwenkflügel und durch deren Fliehkraft, die axiale Abdich tung durch federbelastete Dichtleisten an den Seiten der Schwenkflügel ange strebt.

In der EP 0 807 746 A1 wird ein Drehflügelversteller beschrieben, bei dem ein Außenrotor mit vier hydraulischen Arbeitskammern vorgesehen ist, die durch jeweils einen Flügel eines Innenrotors in zwei Druckkammern geteilt werden. Die Arbeitskammern weisen eine zylindrische Innenkontur und radial stehende Trennwände auf, die bis zu einer Nabe des Innenrotors reichen. Als radiale Dichtung zwischen Trennwänden und Nabe sowie zwischen Flügeln und zylin drischer Innenkontur sind federbelastete Dichtleisten vorgesehen, die die Leckage zwischen den Druckkammern minimieren sollen.

Allen drei Lösungen ist gemeinsam, daß die Dichtelemente durch Feder- und/oder Fliehkraft an die Dichtflächen angedrückt werden. Dabei besteht die Gefahr, daß die Dichtelemente durch den Öldruck in den Druckkammern von ihren Dichtflächen abgehoben werden und dadurch ihre Dichtwirkung verlieren, wodurch die Funktionssicherheit, der Wirkungsgrad und die Verstellgeschwin digkeit der Vorrichtung absenkt werden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Drehwin kelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle eines Verbren nungsmotors, insbesondere bei einem Flügelzellenversteller nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 im gesamten Drehzahlbereich ein Anliegen der Schwenkflügel am Innenumfang des Außenrotors zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Unterseiten der Schwenkflügel bei laufendem Verbrennungsmotor mit Drucköl beaufschlagt sind. Dadurch werden die Schwenkflügel hydraulisch gegen den Innenumfang des Außenrotors gedrückt. Da die Schwenkflügel auch noch drehzahlabhängig durch die Fliehkraft nach außen getrieben werden, können die Flügelandruck federn ggf. entfallen. Ohne Flügelandruckfedern wird die Montage des Flügel zellenverstellers wesentlich vereinfacht. Außerdem entfällt bzw. verringert sich der Einfluß nachlassender Anpreßkraft der Flügelandruckfedern auf die Funkti on und damit auf die Zuverlässigkeit des Flügelzellenverstellers. Die Flügelan druckfedern sind üblicherweise einfach gebogene Flachbiegefedern aus Fe derband hergestellt. Die hydraulische Beaufschlagung der Unterseiten der Schwenkflügel erfordert keinen zusätzlichen Bauraum.

Von Vorteil ist, daß die Unterseiten der Schwenkflügel in Strömungsverbindung mit den Druckkammern oder mit deren Versorgungsleitungen, insbesondere mit im Innenrotor angeordneten Ringräumen stehen. Auf diese Weise entspricht der auf der Unterseite der Schwenkflügel herrschende Öldruck immer dem in den Druckkammern. Das heißt, je höher der Öldruck in den Druckkammern und damit die Tendenz zum Abheben der Schwenkflügel ist, desto größer ist deren Anpreßkraft und damit die Abdichtung zwischen den Druckkammern. Eine grö ßere interne Öldichtheit bewirkt, daß vor allem in geregelter Position des Flü gelzellenverstellers weniger Öl in die Druckkammern nachgefördert werden muß, was eine Steigerung des Wirkungsgrads und der Verstellgeschwindigkeit des Flügelzellenverstellers bedeutet.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, daß die beiden Arbeitsflächen der Schwenk flügel vorzugsweise radiale und mittige Zuführnuten aufweisen. Durch die Zu führnuten gelangt Drucköl von den Druckkammern in den Abstandsraum und damit auf die Unterseite der Schwenkflügel. Da die Druckölzufuhr von beiden Druckkammern aus geschehen muß und damit auf beiden Arbeitsflächen der Schwenkflügel eine Zuführnut erforderlich ist, bedeuten diese zugleich auch eine Leckagequelle. Deshalb bilden deren Abmessungen einen Kompromiß zwischen unerwünschter Drosselung der Ölzufuhr zur Unterseite der Schwenk flügel und damit einen verzögerten Druckaufbau im Abstandsraum und gewoll ter Drosselung zur jeweils anderen Druckkammer. Die Kompromißlösung wird dadurch erleichtert, daß die Leckageströmung in die benachbarte Druckkam mer doppelt so häufig gedrosselt wird als die Füllströmung in den Abstands raum.

Um diesen Kompromiß zu optimieren, ist es von Vorteil, daß die Zuführnuten bei eingebauten Schwenkflügeln von deren Unterseiten zumindest bis in den Bereich unterhalb der Oberkanten der Flügelaufnahmenuten reichen. Die er forderliche Drosselung kann durch Wahl des Querschnitts von den sich über die gesamte Länge der Schwenkflügel erstreckenden Zuführnuten oder durch Wahl der Überdeckung zwischen der Flügelaufnahmenut und den bis kurz vor deren Oberkanten reichenden Zuführnuten des eingebauten Schwenkflügels erreicht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß in einer Nabe des Innenrotors unter jeder Flügelaufnahmenut eine Axialbohrung vorgesehen ist, die die beiden Ringräume miteinander verbindet und eine von Radialboh rungen kreuzt, die durch die Mitte eines jeden Nutengrunds verlaufen. In den Axialbohrungen ist dabei ein axial verschiebbarer Kolben dichtend geführt, der die Radialbohrungen steuernd beherrscht und dessen Hub durch Axialan schläge beidseitig begrenzt ist. Auf diese Weise wird die Unterseite der Schwenkflügel abwechselnd von einem der beiden Ringräume über die Axial- und Radialbohrungen mit Drucköl versorgt. Der Kolben verhindert eine Lecka geströmung vom druckbeaufschlagten in den jeweils druckentlasteten Rin graum. Die beiden Axialanschläge verhindern ein Herausfallen des Kolbens aus der Axialbohrung. Sie können durch beidseitiges Einpressen von bei spielsweise hohl gebohrten Sicherungsstopfen oder Scheiben oder durch ein seitiges Einpressen derselben in Verbindung mit einer Durchmesserverminde rung am gegenüberliegenden Ende der Axialbohrung verwirklicht werden.

Von Vorteil ist auch, daß der Kolben Kreiszylinder- oder Kugelform aufweisen kann. Die Kreiszylinderform gewährleistet maximalen Leckageschutz aufgrund ihrer großen Dichtlänge. Die Kugelform bietet eine sichere Druckölversorgung der Unterseite der Schwenkflügel auch bei beidseitiger Druckbeaufschlagung derselben. Die Kugel, die dann in ihrer Mittelstellung steht, verschließt dabei die Radialbohrung nicht. Die bei dieser Betriebsweise mögliche Mittelstellung des zylinderförmigen Kolbens, der dann die Ölzufuhr zur Unterseite des Schwenkflügels blockiert, ist unkritisch, da in diesem Fall kein Druckgefälle und damit keine Leckölströmung zwischen den Druckkammern besteht und somit die hydraulische radiale Anpressung der Schwenkflügel nicht unbedingt erfor derlich ist.

Der Bauaufwand für die Druckölversorgung der Unterseiten der Schwenkflügel wird dadurch verringert, daß die Radialbohrungen bis zu einer Verteilnut rei chen, die in einer Mittenbohrung des Innenrotors oder am Außenumfang einer mit Preßsitz in dieser Mittenbohrung sitzenden Hülse angebracht ist. Auf diese Weise reicht eine Axialbohrung für die Druckölversorgung aller Unterseiten der Drehflügel aus, da das Drucköl über die Ringnut zu allen Radialbohrungen und damit zu allen Unterseiten gelangt.

Eine alternative Lösung zur Druckölbeaufschlagung der Unterseiten der Schwenkflügel besteht darin, daß der Abstandsraum zwei Teilräume aufweist, die untereinander abgedichtet sind und die mit unterschiedlichen Ringräumen in dauernder Strömungsverbindung stehen. Bei dieser Lösung wird die Unter seite der Schwenkflügel zwar nur zur Hälfte und exzentrisch mit Drucköl beauf schlagt, dafür entfällt jedoch jeglicher Aufwand für die Steuerung der Ölzufuhr.

Von Vorteil ist auch, daß die Schwenkflügel einen im Profilquerschnitt bevor zugt runden oder viereckigen Zapfen mit einem Durchmesser oder einer Stärke ihrer Dicke aufweisen, der senkrecht und mittig auf deren Unterseite angeord net und in einer radialen Führungsbohrung der Nabe des Innenrotors dichtend geführt ist. Dadurch wird auf einfache Weise eine ausreichende gegenseitige Abdichtung der beiden Teilräume des Abstandsraumes erreicht, so daß trotz fehlender Steuerung der Druckölzufuhr keine Kurzschlußströmung zwischen den beiden Ringräumen auftritt. Wenn der Zapfen eine größere Länge als die Führungsbohrung aufweist, stößt er eher auf deren Boden an als die Unterseite des Schwenkflügels auf dem Nutengrund der Flügelaufnahmenut. Die Längen differenz zwischen Zapfen und Führungsbohrung bestimmt bei dieser Lösung die Höhe des Abstandsraums.

Eine weitere Variante der Druckbeaufschlagung der Unterseite der Schwenk flügel besteht darin, daß der Abstandsraum mit den beiden Ringräumen durch je eine in den Nutengrund eingebrachte Zufuhröffnung verbunden ist, welche durch jeweils eine auf dem Nutengrund liegende und durch die Flügelandruck feder belastete Ventilplatte dicht abgedeckt und steuernd beherrscht ist. Da durch gelangt das Drucköl auf einfache Weise und ohne Leckage in den Ab standsraum. Die Flügelandruckfedern und die Ventilplatten bestehen zweck mäßigerweise aus Federstahl und tragen ggf. einen elastomeren Überzug zur Sicherstellung einer Abdichtung der Zufuhröffnungen auch bei nicht optimaler Oberflächenqualität des Nutengrunds.

Eine besonders einfache Version der Druckölzufuhr ergibt sich daraus, daß die Zufuhröffnungen durch die flachen Enden der spiegelbildlich eingebauten Flü gelandruckfeder dicht abgedeckt und steuernd beherrscht sind. Hierbei kann die Ventilplatte entfallen, da ihre Funktion von der entsprechend ausgebildeten Flügelandruckfeder übernommen wird.

Eine Ausführung wahlweise mit oder ohne Flügelandruckfedern ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mittig angeordnetes Abstandselement vorgesehen ist, das zur Fixierung einer anderen Ventilplatte dient, die andere Zufuhröffnungen dicht abdeckt und steuernd beherrscht, wobei die andere Ventilplatte außer halb des Bereiches der anderen Zufuhröffnungen und das mittig angeordnete Abstandselement sowie ggf. eine Flügelandruckfeder Seitenspiel gegenüber der Flügelaufnahmenut aufweisen. Die Lösung mit dem zentralen Abstand standselement ist besonders montagefreundlich, da die andere Ventilplatte, deren Länge der Breite des Schwenkflügels entspricht, vor dessen Montage lediglich in die Flügelaufnahmenut gelegt werden muß. Das Seitenspiel zwi schen der Flügelaufnahmenut und dem zentralen Abstandselement bzw. der Ventilplatte und ggf. der Flügelandruckfeder gestattet eine ungedrosselte Be aufschlagung der Unterseite des Schwenkflügels mit Drucköl aus den Zufuhr öffnungen. Das mittig angeordnete Abstandselement bietet im Vergleich zu den an den Seiten der Schwenkflügel angeordneten Abstandselementen den Vor teil einer größeren Freiheit bei der Anordnung der Zufuhröffnungen, da der für deren Abdeckung erforderliche Raum um die Breite der außenliegenden Ab standselemente vergrößert ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeich net, daß das mittig angeordnete Abstandselement in direktem Kontakt zum Nutengrund steht und in jedem der beiden anderen Teilräume eine zu den an deren Zufuhröffnungen hin offene, U-förmige andere Flügelandruckfeder vor gesehen ist, deren auf der anderen Zufuhröffnung liegender Federschenkel diese dicht abdeckt und steuernd beherrscht. Hierbei dient die U-förmige Flü gelandruckfeder zugleich als Ventilplatte für die Zufuhröffnungen und ihre Fe derkraft zugleich als Schließkraft zum Abdecken der Zufuhröffnungen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der fol genden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher er läutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen dabei:

Fig. 1 einen Querschnitt B-B gemäß Fig. 2 durch einen erfindungs gemäß ausgebildeten Flügelzellenversteller;

Fig. 2 einen Längsschnitt A-A gemäß Fig. 1 durch den erfindungs gemäßen Flügelzellenversteller mit einer zu einem Abstands raum führenden, ungesteuerten Zuführnut in den Arbeitsflä chen eines Schwenkflügels;

Fig. 3 ein vergrößerter Ausschnitt X der Fig. 2 jedoch ohne Zuführ nut und mit einer zu dem Abstandsraum führenden Axial- und Radialbohrung, die durch einen Kolben öldruckabhängig ge steuert sind;

Fig. 4 der vergrößerte Ausschnitt X der Fig. 2, jedoch ohne Zuführ nut und mit öldicht geteiltem Abstandsraum, wobei die Teilräu me eine getrennte und ungesteuerte Druckölzufuhr aufweisen;

Fig. 5 der vergrößerte Ausschnitt X der Fig. 2, jedoch ohne Zuführ nut und mit Zufuhröffnungen, die durch eine Ventilplatte öl druckabhängig gesteuert sind, wobei die Ventilplatte durch eine Flügelandruckfeder mittig belastet ist;

Fig. 6 der vergrößerte Ausschnitt X der Fig. 2, jedoch ohne Ventil platte und mit spiegelbildlich eingebauter Flügelandruckfeder, deren flache Enden die Zufuhröffnungen abdecken und steu ernd beherrschen;

Fig. 7 der vergrößerte Ausschnitt X der Fig. 2, jedoch ohne Zuführ nut und mit anderen Zufuhröffnungen, die durch eine andere Ventilplatte abgedichtet und öldruckabhängig gesteuert sind, wobei anstelle der beiden seitlich stehenden ein mittig ange ordnetes Abstandselement mit einer geringeren Dicke als die des Schwenkflügels vorgesehen ist;

Fig. 8 der vergrößerte Ausschnitt X der Fig. 2, jedoch mit zwei U-för migen Flügelandruckfedern, deren flügelferne Federschenkel die anderen Zufuhröffnungen abdichten und öldruckabhängig steuern.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In den Fig. 1 und 2 ist ein Flügelzellenversteller dargestellt. Dieser weist einen Außenrotor 1 und einen konzentrischen Innenrotor 2 auf.

Der Außenrotor 1 besteht aus einem Umfangsteil 3 und einer ersten Seiten wand 4 sowie einer zweiten Seitenwand 5. Das Umfangsteil 3 ist kreiszylin derförmig ausgebildet, mit einer kreiszylindrischen Außenfläche 6 und einer kreiszylindrischen Innenfläche 7. Letztere ist mit vier radial stehenden, äquidi stanten Trennkörpern 8 einstückig verbunden, deren zueinander geneigte erste und zweite Seitenfläche 9, 10 auf eine Drehachse 11 gerichtet sind. Die erste Seitenwand 4 trägt an ihrem Außenumfang eine Verzahnung 12 für eine nicht dargestellte Rollenkette, die eine Antriebsverbindung zu der ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle herstellt. Das Umfangsteil 3 ist durch vier Schrauben 13 zwischen der ersten und zweiten Seitenwand 4, 5 öldicht verspannt.

Der Innenrotor 2 weist eine kreiszylindrische Nabe 14 auf, die mit einer nicht dar gestellten Nockenwelle drehfest verbunden ist. In der Nabe 14 sind radial stehen de Schwenkflügel 15 in Flügelaufnahmenuten 16 dichtend geführt. Die Nabe 14 und die Schwenkflügel 15 weisen gegenüber den Seitenwänden 4, 5 Dichtspiel auf. Das selbe gilt gegenüber dem kreiszylindrischen Umfang der Nabe 14 und den dazu passenden Innenflächen 17 der Trennkörper 8.

Zwischen einer Unterseite 18 der Schwenkflügel 15 und einem Nutengrund 19 der Flügelaufnahmenut 16 befindet sich ein Abstandsraum 20, der als Tasche im Fuß des Schwenkflügels 15 ausgebildet ist. Seine Höhe ist durch seitliche Abstand selemente 21 festgelegt. Im Abstandsraum 20 befindet sich eine als einfach gebo gene Flachbiegefeder ausgebildete Flügelandruckfeder 23. Diese bewirkt auch bei Stillstand des Verbrennungsmotors eine radiale Anlage der Schwenkflügel 15 an der kreiszylindrischen Innenfläche 7 des Umfangsteils 3.

Die Nabe 14 weist eine Mittenbohrung 24 auf, an deren Enden ein erster und zweiter Ringraum 25, 26 angeordnet sind. In der Mittenbohrung 24 ist eine Hülse 27 eingepreßt, die der getrennten Ölzufuhr zu den Ringräumen 25, 26 dient. Auf dem nockenwellenfernen Ende 28 der Hülse 27 ist ein Druckring 29 aufgepreßt, der den ersten Ringraum 25 nach außen abdichtet und auf dem der Außenrotor 1 gelagert ist. Die Druckölzufuhr zum ersten Ringraum 25 erfolgt vom Inneren der Hülse 27 durch radiale Ölzufuhrbohrungen 30, die Druckölzufuhr zum zweiten Ringraum 26 und dessen Abdichtungen nach außen sind nicht dargestellt.

Im Außenrotor 1 sind Arbeitsräume 31 angeordnet, die durch die Seitenwände 4, 5, die kreiszylindrische Innenfläche 7 des Umfangsteils 3 und die Trennkörper 8 begrenzt und durch die Nabe 14 des Innenrotors 2 abgedichtet sind. Die Schwenkflügel 15 teilen die Arbeitsräume 31 in je zwei Druckkammern 32, 33 auf, die von den Ringräumen 25, 26 über Ölversorgungsbohrungen 34 mit Drucköl beschickt werden. Bei einseitiger Beschickung wird der Innenrotor 2 gegenüber dem Außenrotor 1 geschwenkt, wodurch eine Drehwinkelverstellung der Nocken welle gegenüber der Kurbelwelle bewirkt wird. Dies hat eine Änderung der Steuer zeiten zur Folge. Bei gleichzeitiger Beschickung der beiden Druckkammern 32, 33 werden die jeweilige Lage der Schwenkflügel 15 und damit die Steuerzeiten der Nockenwelle fixiert.

Beim Absinken des Öldrucks unter ein bestimmtes Maß wird ein Fixierpin 35 von einer Druckfeder 36 in eine Sacköffnung 37 in eine zweite Seitenwand 5 eingera stet. Dadurch werden Außen- und Innenrotor 1, 2 festgekoppelt, wodurch hochfre quente, durch Wechselmomente der Nockenwelle verursachte Klappergeräusche beim Auslaufen und Anfahren des Verbrennungsmotors vermieden werden.

Die Funktionssicherheit und die Verstellgeschwindigkeit sowie der Wirkungsgrad eines Flügelzellenverstellers hängen entscheidend von der Drucköldichtheit zwi schen den einzelnen Druckkammern 32, 33 ab. Dazu ist es besonders wichtig, ein öldruckbedingtes Abheben der Schwenkflügel 15 von der kreiszylindrischen In nenfläche 7 des Außenrotors 1 zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß durch Beaufschlagung der Unterseiten 18 der Schwenkflügel 15 durch Drucköl bei lau fendem Verbrennungsmotor verwirklicht. Dabei wird das Drucköl den Druckkam mern 32, 33 oder den Ringräumen 25, 26 entnommen. Damit ist immer ein weitge hendes Gleichgewicht zwischen dem auf der radialen Dichtseite und dem auf der Unterseite 18 der Schwenkflügel 15 herrschenden Öldruck gegeben. Da dieser sich von den Ringräumen 25, 26 kommend zuerst auf den Unterseiten 18 auswirkt und somit zur radialen Anlage der Schwenkflügel 15 vor dem Druckaufbau in den Druckkammern 33, 34 führt, kann unter Umständen auf die Flügelandruckfedern 23 gänzlich verzichtet werden.

Bei der Lösung nach Fig. 2 sind in den Arbeitsflächen 38 der Schwenkflügel 15 radiale und mittige Zuführnuten 39 vorgesehen. Durch diese gelangt Drucköl von den Druckkammern 32, 33 in den Abstandsraum 20 und damit auf die Unterseite 18 der Schwenkflügel 15. Da die Druckölzufuhr von beiden Druckkammern 32, 33 erfolgen muß und deshalb auf beiden Arbeitsflächen 38 der Schwenkflügel 15 eine Zuführnut 39 erforderlich ist, bedingen diese zugleich auch einen gewissen Strö mungskurzschluß zwischen den Druckkammern 32, 33. Die Zuführnuten 39 sind so ausgelegt, daß ihre Drosselwirkung den Druckaufbau im Abstandsraum 20 nur unwesentlich verzögert, jedoch die doppelte Drosselwirkung zwischen den Druck kammern 32, 33 die Kurzschlußströmung vernachlässigbar klein hält. Die Drossel wirkung wird durch entsprechende Wahl der Überdeckung zwischen den Ober kanten 40 der Flügelaufnahmenut 16 und dem Ende 41 der Zuführnut 39 abge stimmt. Bei einer Zuführnut 39, die sich über die gesamte Länge der Schwenkflü gel 15 erstreckt (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt), müssen Breite und/oder Tiefe der Zuführnut 39 entsprechend ausgelegt werden.

Weitere Lösungen zur Druckölbeaufschlagung der Unterseiten 18 der Schwenk flügel 15 sind in den Fig. 3 bis 8 dargestellt, die einen vergrößerten Ausschnitt X aus Fig. 2 in jeweils modifizierter Form zeigen.

Bei der Lösung nach Fig. 3 sind die beiden Ringräume 25, 26 durch eine Axial bohrung 42 verbunden. Diese ist in der Ebene einer der Schwenkflügel 15 und parallel zu deren Unterseite 18 angeordnet. Sie kreuzt eine von der Mitte eines jeden Nutengrunds 19 ausgehende Radialbohrung 43. In der Axialbohrung 42 ist ein axial verschiebbarer und dichtend geführter Kolben 44 angeordnet, der die Radialbohrung 43 steuernd beherrscht und dessen Hub durch Axialanschläge beidseitig begrenzt ist. Das Drucköl fließt abwechselnd von einem der beiden Ringräume 25, 26 über die Axial- und Radialbohrung 42, 43 in den Abstandsraum 20 und beaufschlagt die Unterseite 18 des Schwenkflügels 15. Der Kolben 44 ver hindert dabei eine Kurzschlußströmung vom jeweils druckbeaufschlagten in den druckentlasteten Ringraum 25, 26. Als Axialanschläge dienen ein hohlgebohrter, eingepreßter Sicherungsstopfen 45 und ein Absatz 46 am gegenüberliegenden Ende der Axialbohrung 42. Die Radialbohrungen 43 führen zu einer Verteilnut 47 im Außenumfang der Hülse 27, durch die die Unterseiten 18 der restlichen Schwenkflügel 15 mit Drucköl versorgt werden. Die in den Abstandsräumen 20 eingelegten Flügelandruckfedern 23 verhindern ein Absinken der Schwenkflügel 15 bei fehlendem Öldruck.

Bei der Lösung nach Fig. 4 ist der Raum unterhalb der Schwenkflügel 15 in zwei Teilräume 48 unterteilt, die gegeneinander abgedichtet und mit unterschiedlichen Ringräumen 25, 26 über Seitenkanäle 49 in dauernder Strömungsverbindung ste hen. Die Unterteilung geschieht durch einen Zapfen 50, dessen Durchmesser gleich der Dicke der Schwenkflügel 15 ist und der senkrecht und in der Mitte auf deren Unterseite 18 angeordnet ist. Er wird in einer radialen Führungsbohrung 51 der Nabe 14 dichtend geführt. Er dient auch als Abstandselement, da seine Länge größer als die Tiefe der Führungsbohrung 51 ist und er somit auf deren Grund stößt, bevor die Unterseite 18 den Nutengrund 19 berührt. Bei dieser Lösung wird die Unterseite 18 der Schwenkflügel 15 zwar nur zur Hälfte und exzentrisch mit Drucköl beaufschlagt, dafür entfällt jedoch jegliche Steuerung der Ölzufuhr. Für die Teilräume 48 werden getrennte Flügelandruckfedern 23 verwendet, die auch hier ein Absenken der Schwenkflügel 15 bei fehlendem Öldruck verhindern.

Bei der Lösung nach Fig. 5 wird der Abstandsraum 20 mit den beiden Ringräu men 25, 26 durch je eine in den Nutengrund 19 eingebrachte Zuführöffnung 52 verbunden, die durch eine auf dem Nutengrund 19 liegende Ventilplatte 53 dicht abgedeckt und steuernd beherrscht sind. Die Ventilplatte 53 wird durch die Flügel andruckfeder 23 auf dem Nutengrund 19 gehalten. Bei dieser Lösung gelangt das Drucköl auf einfache Weise und ohne Leckage in den Abstandsraum 20.

Das gilt auch für die Lösung nach Fig. 6, bei der die Zufuhröffnungen 52 durch die flachen Enden 22 der spiegelbildlich eingebauten Flügelandruckfeder 23 dicht abgedeckt und steuernd beherrscht sind. Hierbei kann die Ventilplatte 53 entfallen, da ihre Funktion von der entsprechend ausgebildeten und angeordneten Flügel andruckfeder 23 wahrgenommen wird.

In Fig. 7 ist eine Lösung dargestellt, bei der ein mittig angeordnetes Abstands element 21' vorgesehen ist, welches den Raum unterhalb des Schwenkflügels 15 in zwei andere Teilräume 48' aufteilt und welches zur Fixierung einer anderen Ventilplatte 53' dient, die die anderen Zufuhröffnungen 52' dicht abdeckt und steu ernd beherrscht. Das mittig angeordnete Abstandselement 21' und die andere Ventilplatte 53' haben außerhalb des Bereichs der anderen Zufuhröffnungen 52' Seitenspiel gegenüber der Flügelaufnahmenut 16. Das gleiche gilt auch für die Flügelandruckfedern 23, 23' bzw. die Ventilplatten 53, 53' der Fig. 5 bis 8. Da durch gelangt das Drucköl von den Zufuhröffnungen 52, 52' ungedrosselt in den Abstandsraum 20 bzw. in die anderen Teilräume 48' und zu der Unterseite 18. Die Lösung der Fig. 7 ist besonders montagefreundlich, da die Ventilplatte 53', deren Länge gleich der des Nutengrunds 19 ist, nur in einer Position auf den selben ge legt werden kann.

Bei der Lösung nach Fig. 8 steht das mittig angeordnete Abstandselement 21' in direktem Kontakt zum Nutengrund 19. In jedem der beiden anderen Teilräume 48' befindet sich eine zu den anderen Zufuhröffnungen 52' hin offene, U förmige ande re Flügelandruckfeder 23', deren auf der anderen Zufuhröffnung 52' liegender Fe derschenkel 54 diese dicht abdeckt und steuernd beherrscht. Somit ist die U- förmige Flügelandruckfeder 23' auch Verschlußelement für die anderen Zufuhröff nungen 52'.

Bei den Lösungen der Fig. 5 bis 8 bestehen die Flügelandruckfedern 23, 23' und die Ventilplatten 53, 53' aus Federstahl, der zweckmäßigerweise einen ela stomeren Überzug trägt, um eine Abdichtung der Zufuhröffnungen 52, 52' auch bei nicht optimaler Oberflächenqualität des Nutengrunds 19 zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäßen Lösungen lassen sich auch auf Dichtleisten eines Schwenkflügelverstellers anwenden. Auch hier besteht die Gefahr eines Abhebens der Dichtleisten von den Dichtflächen des Außen- und Innenrotors. Dieser Gefahr läßt sich ebenfalls durch Beaufschlagung der Unterseiten der Dichtleisten mit Drucköl begegnen.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind nicht auf Drehwinkelversteller beschränkt, sondern können auch bei hydraulischen oder pneumatischen Schwenkmotoren bzw. Schwenkpumpen, beispielsweise bei Flügelzellenpumpen od. dgl., Anwen dung finden.

Bezugszahlenliste

1

Außenrotor

2

Innenrotor

3

Umfangsteil

4

erste Seitenwand

5

zweite Seitenwand

6

kreiszylindrische Außenfläche

7

kreiszylindrische Innenfläche

8

Trennkörper

9

erste Seitenfläche

10

zweite Seitenfläche

11

Drehachse

12

Verzahnung

13

Schraube

14

Nabe

15

Schwenkflügel

16

Flügelaufnahmenut

17

Innenfläche

18

Unterseite

19

Nutengrund

20

Abstandsraum

21

Abstandselement

21

' mittiges Abstandselement

22

flaches Ende

23

Flügelandruckfeder

23

' andere Flügelandruckfeder

24

Mittenbohrung

25

erster Ringraum

26

zweiter Ringraum

27

Hülse

28

nockenwellenfernes Ende

29

Druckring

30

radiale Ölzufuhrbohrung

31

Arbeitsraum

32

erste Druckkammer

33

zweite Druckkammer

34

Ölversorgungsbohrung

35

Fixierpin

36

Druckfeder

37

Sacköffnung

38

Arbeitsfläche

39

Zuführnut

40

Oberkante

41

Ende der Zuführnut

42

Axialbohrung

43

Radialbohrung

44

Kolben

45

hohlgebohrter Sicherungsstopfen

46

Absatz

47

Verteilnut

48

Teilraum

48

' anderer Teilraum

49

Seitenkanal

50

Zapfen

51

Führungsbohrung

52

Zufuhröffnung

52

' andere Zufuhröffnung

53

Ventilplatte

53

' andere Ventilplatte

54

Federschenkel

Claims

1. Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, insbesondere ein Flügelzellenver steller, welche im wesentlichen folgende Merkmale aufweist:

- die Vorrichtung besteht aus einem von der Kurbelwelle angetriebenen Außenrotor (1) und einem koaxial zu diesem angeordneten Innenrotor (2), der mit der Nockenwelle drehfest verbunden ist und mit dem Außen rotor (1) eine gemeinsame Drehachse (11) aufweist;
- innerhalb des Außenrotors (1) ist mindestens ein hydraulischer Arbeits raum (31) vorgesehen, der durch einen Schwenkflügel (15) des Innen rotors (2) in eine erste und zweite Druckkammer (32, 33) unterteilt ist;
- die Druckkammern (32, 33) stehen mit zwei Ringräumen (25, 26) in Strömungsverbindung und werden von diesen abwechselnd oder gleich zeitig mit Drucköl versorgt;
- der Innenrotor (2) weist Flügelaufnahmenuten (16) für die Schwenkflügel (15) auf;
- zwischen einem Nutengrund (19) der Flügelaufnahmenuten (16) und einer Unterseite (18) der Schwenkflügel (15) ist ein Abstandsraum (20) für Flügelandruckfedern (23) vorgesehen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Unterseiten (18) der Schwenkflügel (15) bei laufenden Verbren nungsmotor mit Drucköl beaufschlagt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter seiten (18) der Schwenkflügel (15) in Strömungsverbindung mit den Druck kammern (32, 33) oder mit deren Versorgungsleitungen, insbesondere mit im Innenrotor (2) angeordneten Ringräumen (25, 26) stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitsflächen (38) der Schwenkflügel (15) vorzugsweise radiale und mitti ge Zuführnuten (39) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ nuten (39) bei eingebauten Schwenkflügeln (15) von deren Unterseite (18) zumindest bis in den Bereich der Oberkanten (40) der Flügelaufnahmenu ten (16) reichen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Na be (14) des Innenrotors (2) unter jeder Flügelaufnahmenut (16) eine Axial bohrung (42) vorgesehen ist, welche die beiden Ringräume (25, 26) mit einander verbindet und eine von Radialbohrungen (43) kreuzt, die durch die Mitte eines jeden Nutengrunds (19) verlaufen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Axial bohrungen (42) ein axial verschiebbarer Kolben (44) dichtend geführt ist, der die Radialbohrungen (43) steuernd beherrscht und dessen Hub durch Axialanschläge beidseitig begrenzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (44) eine Kreiszylinder- oder Kugelform aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radial bohrungen (43) bis zu einer Verteilnut (47) reichen, die in einer Mittenboh rung (24) des Innenrotors (2) oder am Außenumfang einer bevorzugt mit Preßsitz in der Mittenbohrung (24) sitzenden Hülse (27) angebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab standsraum (20) zwei untereinander abgedichtete Teilräume (48) aufweist, die mit unterschiedlichen Ringräumen (25, 26) in dauernder Strömungsver bindung stehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkflügel (15) einen Zapfen (50) mit einem Durchmesser ihrer Dicke aufweisen, der rechtwinklig und mittig auf deren Unterseite (18) angeordnet und in einer radialen Führungsbohrung (51) der Nabe (14) des Innenrotors (2) dichtend geführt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (50) eine größere Länge als die Führungsbohrung (51) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab standsraum (20) mit den beiden Ringräumen (25, 26) durch je eine in den Nutengrund (19) eingebrachte Zufuhröffnung (52) verbunden ist, welche durch jeweils eine auf dem Nutengrund (19) liegende und durch die Flügel andruckfeder (23) belastete Ventilplatte (53) dicht abgedeckt und steuernd beherrscht ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr öffnungen (52) bevorzugt durch die flachen Enden (22) der spiegelbildlich eingebauten Flügelandruckfeder (23) dicht abgedeckt und steuernd be herrscht sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittig angeordnetes Abstandselement (21') vorgesehen ist, das zur Fixierung ei ner anderen Ventilplatte (53') dient, welche andere Zufuhröffnungen (52') dicht abdeckt und steuernd beherrscht, wobei sowohl die andere Ventil platte (53') außerhalb des Bereichs der anderen Zufuhröffnungen (52') als auch das mittig angeordnete Abstandselement (21') sowie ggf. eine Flü gelandruckfeder (23) ein Seitenspiel gegenüber der Flügelaufnahmenut (16) aufweisen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mittig angeordnete Abstandselement (21') in direktem Kontakt zum Nutengrund (19) steht und in jedem der beiden anderen Teilräume (48') eine zu den anderen Zufuhröffnungen (52') hin offene, U-förmige andere Flügelan druckfeder (23') vorgesehen ist, deren auf der anderen Zufuhröffnung (52') liegender Federschenkel (54) diese dicht abdeckt und steuernd beherrscht.