EP1387047B1 - Schwenkmotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung - Google Patents

Schwenkmotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung Download PDF

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EP1387047B1
EP1387047B1 EP03014026A EP03014026A EP1387047B1 EP 1387047 B1 EP1387047 B1 EP 1387047B1 EP 03014026 A EP03014026 A EP 03014026A EP 03014026 A EP03014026 A EP 03014026A EP 1387047 B1 EP1387047 B1 EP 1387047B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
stator
vanes
region
oscillating motor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03014026A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1387047A2 (de
EP1387047A3 (de
Inventor
Ralf Naumann
Gerold Sulka
Frank Heidl
Andreas Knecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilite Germany GmbH
Original Assignee
Hydraulik Ring GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydraulik Ring GmbH filed Critical Hydraulik Ring GmbH
Publication of EP1387047A2 publication Critical patent/EP1387047A2/de
Publication of EP1387047A3 publication Critical patent/EP1387047A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1387047B1 publication Critical patent/EP1387047B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34436—Features or method for avoiding malfunction due to foreign matters in oil

Definitions

  • the invention relates to a swivel motor for a camshaft adjusting device according to the preamble of claim 1.
  • Swivel motors for camshaft adjusting devices have a stator and a rotor, which are arranged coaxially with each other and each have wings.
  • the rotor blades abut with their end face on the stator inner wall and can be moved between two adjacent stator blades, which abut sealingly with their end faces on a main body of the rotor.
  • the rotor blades divide the pressure space between two stator blades into two pressure chambers. Depending on the admission of the pressure medium in one of the pressure chambers, the rotor is rotated relative to the stator.
  • the rotor is non-rotatably mounted on the camshaft, which is adjusted in this manner relative to the crankshaft in order to adjust the opening duration of the gas exchange valves of an internal combustion engine to the power to be delivered by the engine.
  • the rotor is non-rotatably mounted on the camshaft, which is adjusted in this manner relative to the crankshaft in order to adjust the opening duration of the gas exchange valves of an internal combustion engine to the power to be delivered by the engine.
  • the US 2002/0029651 A1 already relates to a swivel motor for a camshaft adjusting.
  • a projection is provided at the transition from the side surfaces of a radially inner narrow region in the radially outwardly divergently linear side surfaces of the widened region, so that the areas next to the projection are inevitably recessed relative to the projection.
  • the stator vanes have at the free end on the side surfaces in each case a depression, so that remain in a stop position between the rotor blades and the stator vanes in the region of the body free spaces can get into the pressure medium to rotate the rotor relative to the stator can. In the stop position, the projection partially engages in this free space.
  • From the JP 10 238 319 A is another pivoting motor for a camshaft adjusting known.
  • the side surfaces of the rotor are designed to diverge radially outwardly to increase the length of the sealing gap. Thus, a widened area forms radially outward.
  • the stator vanes have radially outward on the side surfaces in each case a depression, which are provided to achieve a damping effect.
  • the invention has the object of providing the generic pivot motor in such a way that the leakage losses are kept at least low and the swing motor over its service life allows proper adjustment of the camshaft.
  • the inventive rotor motor is achieved by a special design of the rotor blades, that the gap length between the end face of the rotor blades and the stator inner wall is increased without thereby the pivot angle of the rotor is impaired relative to the stator for a given size of the inventive pivot motor. Due to the large width of the radially outer region of the rotor blades, the gap length between the end face of the rotor blade and the stator inner wall is increased, whereby the seal between the two pressure chambers is optimized.
  • the inventive pivot motor therefore has only a slight leakage at most, so that the functional limits of the camshaft adjusting be extended.
  • the pivot angle of the rotor relative to the stator is not reduced for a given size, since the broadening of the rotor blades is discontinuous.
  • the radially inner region of the rotor blades can therefore be kept narrow, so that the pivoting angle of the rotor is not reduced.
  • the swivel motor is used in a camshaft adjusting device, which is used in motor vehicles for the targeted adjustment of the opening duration of gas exchange valves of the internal combustion engine.
  • camshaft adjusting devices and associated swivel motors are known and are therefore not explained in detail.
  • the swivel motor according to the prior art ( FIG. 10 ) has a stator 1 having a cylindrical housing 2 which is closed at one end by a bottom 3 and at the other end by an attached lid (not shown).
  • the stator 1 is drivingly connected to a sprocket 4, via which a chain (not shown) of the camshaft adjusting device is guided.
  • a sprocket 4 On the cylindrical inner wall 5 of the housing 2 are radially inwardly from wings 6, which are arranged uniformly distributed over the circumference and each formed the same.
  • the wings 6 are formed integrally with the housing 2. Between adjacent wings 6 pressure chambers 7 are formed in the pressure medium, preferably hydraulic oil is introduced.
  • the housing bottom 3 and the (not shown) end cover have a central opening through which a camshaft (not shown) projects, rotatably on a rotor 8 is seated.
  • He has a cylindrical body 9, protrude from the radially outward wing 10. They are advantageously integrally formed with the base body 9 and have the same shape.
  • the wings 10 lie with their end faces 11 flat against the inner wall 5 of the stator housing 2.
  • the stator vanes 6 lie with their end faces 12 flat against the cylindrical lateral surface 13 of the main body 9.
  • the pressure chambers 7 are divided into two pressure chambers 14 and 15.
  • the rotor blades 10 abut the stator blades 6.
  • the pressure medium in the pressure chambers 15 is under pressure.
  • the medium contained in the pressure chambers 14 is displaced towards the tank during rotation of the rotor 8 relative to the stator 1 in a known manner. If the rotor 8 is to be rotated in the counterclockwise direction, the pressure chambers 15 are relieved and the pressure medium located in the pressure chambers 14 is pressurized. At least one corresponding valve is provided for this switching.
  • the pressure chambers 15 must be reliably sealed against each other so that the rotor 8 reliably comes into abutment in its respective end position on the side walls of the stator vanes 6 and that the rotor can reliably approach and hold any intermediate position.
  • the end faces 11 of the rotor blades 10 are relatively short in the direction of rotation, so that the leakage over the sealing gap 16 between the inner wall 5 of the stator housing 2 and the end faces 11 of the rotor blades 10 is relatively high.
  • this gap length 16 is increased without the pivoting or rotation angle of the rotor 8 relative to the stator 8 to achieve without structural enlargement of the pivot motor, the rotor blades 10 are widened in their radially outer region ( Fig. 1 and 2 ).
  • this widened region 17 extends approximately over half the radial length of the rotor vanes 10.
  • the radially inner region 18 of the rotor blade adjoining the base body 9 is substantially narrower in comparison to the radially outer, widened region 17.
  • the width of the region 17 in the region of the end face 11 is approximately one and a half to three times the width of the radially inner region 18.
  • the widened wing region 17 is bounded by two flat, radially outwardly diverging side walls 19 and 20, which are continuously curved by the extending end face 11 are interconnected.
  • the two side surfaces 21, 22 extend in the radial direction and parallel to each other and go at an obtuse angle in the side walls 19, 20 over.
  • the stator vanes 6 are adapted to the shape of the rotor blades 10.
  • the stator vanes 6 have side walls 23, 24 adjoining the inner wall 5 of the stator housing 2 at an acute angle, against which the rotor vanes 10 rest in the respective end position with the side walls 19, 20 of their widened portion 17 ( Fig. 1 ). Accordingly, the side walls 23, 24 of the stator vanes 6 diverge radially inwardly.
  • the side walls 23, 24 are flat and go at an obtuse angle in planar side walls 25, 26 on which the rotor blades 10 abut with their side surfaces 21, 22 in the respective end position flat.
  • a groove-shaped recess 27, 28 is provided in each case, which serves as a dirt pocket, are displaced in the befindliches during operation of the pivot motor in the hydraulic medium dirt particles.
  • the rotor 8 can be rotated relative to the stator 1 by a comparatively large angle, without the external dimensions of the stator 1 having to be increased. Nevertheless, the sealing gap 16, which is formed between the end face 11 of the rotor blade 10 and the inner wall 5 of the stator housing 2, due to the widened region 17 has a large length. As a result, the leakage of the swing motor is significantly reduced, since due to the large gap length, the two pressure chambers 14, 15 are sealed on both sides of the rotor blades 8 more effective.
  • Fig. 1 As can be seen, the rotor blades 8 protrude with the transition region 31, 32 (FIG. Fig. 2 ) contributes in the respective stop position partially in the recesses 27, 28 in the region of the housing inner wall 5. This contributes to the fact that the rotor 8 despite broadening its radially outer portion 17 by a relatively large tilt angle the stator 1 can be relatively rotated.
  • the rotor blades 10 are also widened in the circumferential direction in the radially outer region 17, while the radially inner region 18, which adjoins the base body 9, is made relatively narrow.
  • the planar side walls 21, 22 of the inner portion 18 are continuously curved in the planar side walls 19, 20 of the radially outer portion 17 of the rotor blades 10 over.
  • the radially outer, circumferentially widened region 17 of the rotor blades 10 has a smaller radial width than in the previous embodiment. Due to this configuration, the widened portion 17 may be formed even longer in the circumferential direction than in the embodiment according to the Fig.
  • stator 1 to 3 The lying between the housing inner wall 5 and the side walls 23, 24 of the stator 6 recesses 27, 28 are accordingly formed deeper in the circumferential direction than in the previous embodiment. This ensures that the rotor 8 despite the wider end portions 17 of its rotor blades 10 has the same pivot angle as the rotor 8 according to the Fig. 1 to 3 , The outer dimensions of the stator 1 are the same as in the previous embodiment.
  • stator 1 and the rotor 8 are otherwise the same design as in the embodiment of the Fig. 1 to 3 ,
  • the Fig. 7 to 9 show the embodiment of the invention, in which the radially inner portion 18 of the rotor blades 10, which adjoins the cylindrical base body 9 of the rotor 8, two approximately radially extending planar side walls 21, 22 which are shorter in the radial direction than in the two previous embodiments.
  • the radially outer portion 17 of the Rötorhoffl 10 is according to the embodiment of the Fig. 1 to 3 formed and has the planar, radially outwardly diverging side surfaces 19, 20. These side surfaces 19, 20 each pass over a circumferentially extending shoulder 33, 34 in the side walls 21, 22 of the radially inner portion 18 via.
  • the stator vanes 6 have the plane of the housing inner wall radially inwardly diverging planar side surfaces 23, 24, in which the rotor blades 10 in Stop position with their side walls 19, 20 abut surface.
  • the side walls 23, 24 close at an obtuse angle to side walls 35, 36, which are flat and parallel to each other.
  • the rotor blades 10 are in the respective end position with a flat bottom 37, 38 of recesses 39, 40 on the surface, which are provided in the side walls of the rotor blades 10.
  • the bottoms 37, 38 connect approximately at right angles to the shoulders 33, 34, which connect the bottoms 37, 38 with the side surfaces 21, 22.
  • the lateral depressions 39, 40 are provided approximately at half the radial length of the rotor blades 10.
  • the rotor blades 10 protrude with the corner region of their outer, widened regions 17 into the pocket-like recesses 27 and 28, which are provided at the foot of the stator vanes 6.
  • the medium which is located in the direction of rotation in front of the rotor blades 10 pressure chamber, displaced to the tank, while the pressure medium in those chambers, which is located in the direction of rotation behind the rotor blades 10, under pressure is set. Due to the recesses 27, 28 at the foot of the stator 6 and the recesses 29, 30 at the free end of the stator a damping effect is achieved, so that the rotor blades 10 do not hit strongly against the side walls of the stator vanes 6. In the described embodiments, the rotor 8 can rotate relative to the stator 1 by a large angle, since the rotor blades 10 are narrow at the radially inner part 18.
  • the camshaft can be adjusted with respect to the crankshaft with this swivel motor over a large angular range.
  • the leakage of the swing motor is reduced to a considerable extent, as a result of the widened ends 17 of the rotor blade 10 of the sealing gap 16 between the end face 11 of the rotor blade 10 and the housing inner wall 5 is long.
  • the functional limits of the pivoting motor and thus also of the camshaft adjusting device are characterized in comparison with the conventional systems ( Fig. 10 ) significantly expanded.
  • the rotor blades 10 do not widen radially outward steadily, but only in the outer region 17.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Actuator (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Schwenkmotoren für Nockenwellenverstelleinrichtungen haben einen Stator und einen Rotor, die koaxial zueinander angeordnet sind und jeweils Flügel aufweisen. Die Rotorflügel liegen mit ihrer Stirnseite an der Statorinnenwand an und können zwischen zwei benachbarten Statorflügeln bewegt werden, die mit ihren Stirnseiten an einem Grundkörper des Rotors dichtend anliegen. Die Rotorflügel unterteilen den zwischen jeweils zwei Statorflügeln befindlichen Druckraum in zwei Druckkammern. Je nach Beaufschlagung des Druckmediums in einer der Druckkammern wird der Rotor relativ zum Stator verdreht. Der Rotor sitzt drehfest auf der Nockenwelle, die auf diese Weise relativ zur Kurbelwelle verstellt wird, um die Öffnungsdauer der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors an die jeweils vom Motor abzugebende Leistung anzupassen. Zwischen der Stirnseite der Rotorflügel und der Statorinnenwand kommt es im Betrieb des Schwenkmotors zu Leckage, wodurch die Funktionsweise des Schwenkmotors beeinträchtigt wird.
  • Die US 2002/0029651 A1 betrifft bereits einen Schwenkmotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung. An dessen Rotor ist am Übergang von den Seitenflächen eines radial inneren schmalen Bereiches in die radial nach außen linear divergierend ausgeführten Seitenflächen des verbreiterten Bereiches ein Vorsprung vorgesehen, so dass die Bereiche neben dem Vorsprung zwangsläufig gegenüber dem Vorsprung vertieft sind. Die Statorflügel weisen am freien Ende an den Seitenflächen jeweils eine Vertiefung auf, so dass in einer Anschlagstellung zwischen den Rotorflügeln und den Statorflügeln im Bereich des Grundkörpers Freiräume verbleiben, in die Druckmedium gelangen kann, um den Rotor relativ zum Stator drehen zu können. In der Anschlagstellung greift der Vorsprung teilweise in diesen Freiraum ein.
  • Aus der JP 10 238 319 A ist ein weiterer Schwenkmotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung bekannt. Die Seitenflächen des Rotors sind radial nach außen zur Vergrößerung der Länge des Dichtspalts divergierend ausgeführt. Somit bildet sich radial außen ein verbreiterter Bereich. Die Statorflügel weisen radial außen an den Seitenflächen jeweils eine Vertiefung auf, die zur Erzielung einer Dämpfungswirkung vorgesehen sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Schwenkmotor so auszubilden, dass die Leckageverluste zumindest gering gehalten werden und der Schwenkmotor über seine Einsatzdauer eine einwandfreie Verstellung der Nockenwelle ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird beim gattungsgemässen Schwenkmotor erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Beim erfindungsgemässen Schwenkmotor wird durch eine besondere Ausbildung der Rotorflügel erreicht, dass die Spaltlänge zwischen der Stirnseite der Rotorflügel und der Statorinnenwand vergrössert wird, ohne dass dadurch der Schwenkwinkel des Rotors relativ zum Stator bei vorgegebener Baugrösse des erfindungsgemässen Schwenkmotors beeinträchtigt wird. Aufgrund der grossen Breite des radial äusseren Bereiches der Rotorflügel wird die Spaltlänge zwischen der Stirnseite des Rotorflügels und der Statorinnenwand vergrössert, wodurch die Abdichtung zwischen den beiden Druckkammern optimiert wird. Der erfindungsgemässe Schwenkmotor weist darum nur noch eine allenfalls geringe Leckage auf, so dass die Funktionsgrenzen der Nockenwellenverstelleinrichtung erweitert werden. Trotz der Verbreiterung des radial äusseren Bereiches der Rotorflügel wird der Schwenkwinkel des Rotors relativ zum Stator bei vorgegebener Baugrösse nicht verringert, da die Verbreiterung der Rotorflügel unstetig erfolgt. Der radial innere Bereich der Rotorflügel kann darum schmal gehalten werden, so dass der Schwenkwinkel des Rotors nicht verringert wird.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die Erfindung wird anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform Fig. 7 bis Fig. 9 näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 in Axialansicht einen Teil eines nicht Bestandteil der Erfindung bildenden Schwenkmotors für einen Nockenwellenversteller,
    • Fig. 2 einen Teil eines nicht Bestandteil der Erfindung bildenden Rotors des Schwenkmotors gemäß Fig. 1 in Axialansicht,
    • Fig. 3 einen Teil eines nicht Bestandteil der Erfindung bildenden Stators des Schwenkmotors gemäß Fig. 1 in Axialansicht,
    • Fig. 4 bis Fig. 6 in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 eine zweite Ausführungsform eines nicht Bestandteil der Erfindung bildenden Schwenkmotors,
    • Fig. 7 bis Fig. 9 in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 eine dritte Ausführungsform eines Schwenkmotors, der jedoch erfindungsgemäß ausgebildet ist,
    • Fig. 10 in Axialansicht einen Schwenkmotor nach dem Stand der Technik.
  • Der Schwenkmotor wird bei einer Nockenwellenverstelleinrichtung eingesetzt, die bei Kraftfahrzeugen zur gezielten Einstellung der Öffnungsdauer von Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors herangezogen wird. Solche Nockenwellenverstelleinrichtungen und zugehörige Schwenkmotoren sind bekannt und werden darum auch nicht näher erläutert.
  • Der Schwenkmotor nach dem Stand der Technik (Fig. 10) hat einen Stator 1, der ein zylindrisches Gehäuse 2 aufweist, das an einem Ende durch einen Boden 3 und am anderen Ende durch einen aufgesetzten (nicht dargestellten) Deckel geschlossen ist. Der Stator 1 ist mit einem Kettenrad 4 antriebsverbunden, über das eine (nicht dargestellte) Kette der Nockenwellenverstelleinrichtung geführt ist. Von der zylindrischen Innenwand 5 des Gehäuses 2 stehen radial nach innen Flügel 6 ab, die über den Umfang gleichmässig verteilt angeordnet und jeweils gleich ausgebildet sind. Die Flügel 6 sind einstückig mit dem Gehäuse 2 ausgebildet. Zwischen benachbarten Flügeln 6 werden Druckräume 7 gebildet, in die Druckmedium, vorzugsweise Hydrauliköl, eingebracht wird.
  • Der Gehäuseboden 3 und der (nicht dargestellte) Abschlussdeckel haben eine zentrale Öffnung, durch welche eine (nicht dargestellte) Nockenwelle ragt, auf der drehfest ein Rotor 8 sitzt. Er hat einen zylindrischen Grundkörper 9, von dem radial nach aussen Flügel 10 abstehen. Sie sind vorteilhaft einstückig mit dem Grundkörper 9 ausgebildet und haben gleiche Form. Die Flügel 10 liegen mit ihren Stirnseiten 11 flächig an der Innenwand 5 des Statorgehäuses 2 an. Die Statorflügel 6 liegen mit ihren Stirnseiten 12 flächig an der zylindrischen Mantelfläche 13 des Grundkörpers 9 an.
  • Durch die Rotorflügel 10 werden die Druckräume 7 in zwei Druckkammern 14 und 15 unterteilt. Im dargestellten Beispiel liegen die Rotorflügel 10 an den Statorflügeln 6 an. In diesem Falle steht das Druckmedium in den Druckkammern 15 unter Druck. Das in den Druckkammern 14 befindliche Medium wird beim Verdrehen des Rotors 8 relativ zum Stator 1 in bekannter Weise zum Tank hin verdrängt. Soll der Rotor 8 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, werden die Druckkammern 15 entlastet und das in den Druckkammern 14 befindliche Druckmedium unter Druck gesetzt. Für diese Umschaltung ist wenigstens ein entsprechendes Ventil vorgesehen.
  • Die Druckräume 15 müssen zuverlässig gegeneinander abgedichtet sein, damit der Rotor 8 zuverlässig in seiner jeweiligen Endstellung an den Seitenwänden der Statorflügel 6 zur Anlage kommt und dass der Rotor zuverlässig jede Zwischenposition anfahren und halten kann. Die Stirnseiten 11 der Rotorflügel 10 sind in Drehrichtung verhältnismäßig kurz, so dass die Leckage über den Dichtungsspalt 16 zwischen der Innenwand 5 des Statorgehäuses 2 und den Stirnseiten 11 der Rotorflügel 10 verhältnismäßig hoch ist.
  • Damit diese Spaltlänge 16 vergrößert wird, ohne den Schwenk- bzw. Drehwinkel des Rotors 8 relativ zum Stator 8 ohne bauliche Vergrößerung des Schwenkmotors zu erreichen, sind die Rotorflügel 10 in ihrem radial äußeren Bereich verbreitert ausgebildet (Fig. 1 und 2). Dieser verbreiterte Bereich 17 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel etwa über die halbe radiale Länge der Rotorflügel 10. Der an den Grundkörper 9 anschließende, radial innere Bereich 18 des Rotorflügels ist im Vergleich zum radial äußeren, verbreiterten Bereich 17 wesentlich schmaler. Die Breite des Bereiches 17 im Bereich der Stirnseite 11 beträgt etwa das Eineinhalb- bis Dreifache der Breite des radial inneren Bereiches 18. Der verbreiterte Flügelbereich 17 wird von zwei ebenen, radial nach aussen divergierend verlaufenden Seitenwänden 19 und 20 begrenzt, die durch die stetig gekrümmt verlaufende Stirnseite 11 miteinander verbunden sind. Die beiden Seitenflächen 21, 22 verlaufen in radialer Richtung und parallel zueinander und gehen stumpfwinklig in die Seitenwände 19, 20 über.
  • Die Statorflügel 6 sind an die Form der Rotorflügel 10 angepasst. Die Statorflügel 6 haben an die Innenwand 5 des Statorgehäuses 2 spitzwinklig anschliessende Seitenwände 23, 24, an denen die Rotorflügel 10 in der jeweiligen Endstellung mit den Seitenwänden 19, 20 ihres verbreiterten Abschnittes 17 anliegen (Fig. 1). Dementsprechend divergieren die Seitenwände 23, 24 der Statorflügel 6 radial nach innen. Die Seitenwände 23, 24 sind eben ausgebildet und gehen stumpfwinklig in ebene Seitenwände 25, 26 über, an denen die Rotorflügel 10 mit ihren Seitenflächen 21, 22 in der jeweiligen Endstellung flächig anliegen.
  • Am Übergang von der Innenwand 5 zur jeweiligen Seitenwand 23, 24 der Statorflügel 6 ist jeweils eine nutförmige Vertiefung 27, 28 vorgesehen, die als Schmutztasche dient, in die beim Betrieb des Schwenkmotors im Hydraulikmedium befindliche Schmutzteilchen verdrängt werden. Durch diese Vertiefungen 27, 28 wird somit verhindert, dass sich die Schmutzteilchen zwischen den Seitenwänden der Rotorflügel 10 und der Statorflügel 6 festsetzen können. Dadurch ist gewährleistet, dass die Rotorflügel 10 in der jeweiligen Endlage zuverlässig an den Seitenwänden der Statorflügel 6 anliegen.
  • Am Übergang von der radial innen liegenden, stetig gekrümmten Stirnseite 12 der Statorflügel 6 in die Seitenwände 25, 26 ist jeweils eine Vertiefung 29, 30 vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass in der Anschlagstellung zwischen den Rotorflügeln 10 und den Statorflügel 6 im Bereich des Rotorgrundkörpers 9 Freiräume verbleiben, in die das Druckmedium gelangen kann, um den Rotor 8 im Uhrzeigersinn relativ zum Stator 1 drehen zu können.
  • Da die Rotorflügel 10 im radial äusseren Bereich 17 verbreitert, im radial inneren Bereich 18 hingegen schmal ausgebildet sind, kann der Rotor 8 gegenüber dem Stator 1 um einen verhältnismässig grossen Winkel gedreht werden, ohne dass die Aussenabmessungen des Stators 1 vergrössert werden müssen. Dennoch hat der Dichtspalt 16, der zwischen der Stirnseite 11 der Rotorflügel 10 und der Innenwand 5 des Statorgehäuses 2 gebildet wird, infolge des verbreiterten Bereiches 17 eine grosse Länge. Dadurch wird die Leckage des Schwenkmotors erheblich verringert, da infolge der grossen Spaltlange die beiden Druckkammern 14, 15 beiderseits der Rotorflügel 8 effektiver abgedichtet sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Rotor 8 relativ zum Stator 1 während der Einsatzdauer des Schwenkmotors stets um den gleichen Schwenkwinkel verdreht werden kann. Dadurch ist gewährleistet, dass die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle während der gesamten Einsatzdauer des Schwenkmotors genau verstellt werden kann.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ragen die Rotorflügel 8 mit dem Übergangsbereich 31, 32 (Fig. 2) zwischen den Stirnseiten 11 und den Seitenwänden 19, 20 in der jeweiligen Anschlagstellung teilweise in die Vertiefungen 27, 28 im Bereich der Gehäuseinnenwand 5. Dies trägt dazu bei, dass der Rotor 8 trotz Verbreiterung seines radial äusseren Abschnittes 17 um einen verhältnismässig grossen Schwenkwinkel gegenüber dem Stator 1 relativ gedreht werden kann.
  • Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann die in Umfangsrichtung erfolgende Verbreiterung der Rotorflügel 10 beispielsweise auch erst im letzten Drittel der Rotorflügel erfolgen, so dass sich der schlanke Bereich 18 der Rotorflügel 10 über eine entsprechend grössere Länge radial erstreckt.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 sind die Rotorflügel 10 ebenfalls im radial äusseren Bereich 17 in Umfangsrichtung verbreitert ausgebildet, während der radial innere Bereich 18, der an den Grundkörper 9 anschliesst, verhältnismässig schmal ausgebildet ist. Die ebenen Seitenwände 21, 22 des inneren Abschnittes 18 gehen stetig gekrümmt in die ebenen Seitenwände 19, 20 des radial äusseren Bereiches 17 der Rotorflügel 10 über. Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform hat der radial äussere, in Umfangsrichtung verbreiterte Bereich 17 der Rotorflügel 10 kleinere radiale Breite als bei der vorigen Ausführungsform. Aufgrund dieser Gestaltung kann der verbreiterte Bereich 17 in Umfangsrichtung noch länger ausgebildet sein als beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3. Die zwischen der Gehäuseinnenwand 5 und den Seitenwänden 23, 24 der Statorflügel 6 liegenden Vertiefungen 27, 28 sind dementsprechend in Umfangsrichtung tiefer ausgebildet als beim vorigen Ausführungsbeispiel. Dadurch wird gewährleistet, dass der Rotor 8 trotz der breiteren Endbereiche 17 seiner Rotorflügel 10 den gleichen Schwenkwinkel hat wie der Rotor 8 gemäss den Fig. 1 bis 3. Die Aussenabmessungen des Stators 1 sind gleich wie beim vorigen Ausführungsbeispiel.
  • Der Stator 1 und der Rotor 8 sind im übrigen gleich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3.
  • Die Fig. 7 bis 9 zeigen die erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der der radial innere Bereich 18 der Rotorflügel 10, der an den zylindrischen Grundkörper 9 des Rotors 8 anschliesst, zwei etwa radial verlaufende ebene Seitenwände 21, 22 aufweist, die in Radialrichtung kürzer sind als bei den beiden vorigen Ausführungsformen. Der radial äussere Abschnitt 17 der Rötorflügel 10 ist entsprechend der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ausgebildet und hat die ebenen, radial nach aussen divergierenden Seitenflächen 19, 20. Diese Seitenflächen 19, 20 gehen jeweils über eine in Umfangsrichtung verlaufende Schulter 33, 34 in die Seitenwände 21, 22 des radial innen liegenden Abschnittes 18 über.
  • Die Statorflügel 6 haben die von der Gehäuseinnenwand radial nach innen divergierenden ebenen Seitenflächen 23, 24, an denen die Rotorflügel 10 in Anschlagstellung mit ihren Seitenwänden 19, 20 flächig anliegen. Die Seitenwände 23, 24 schliessen stumpfwinklig an Seitenwände 35, 36 an, die eben sind und parallel zueinander verlaufen. An diesen Seitenwänden 35, 36 liegen die Rotorflügel 10 in der jeweiligen Endlage mit einem ebenen Boden 37, 38 von Vertiefungen 39, 40 flächig an, die in den Seitenwänden der Rotorflügel 10 vorgesehen sind. Die Böden 37, 38 schliessen etwa rechtwinklig an die Schultern 33, 34 an, welche die Böden 37, 38 mit den Seitenflächen 21, 22 verbinden. Die seitlichen Vertiefungen 39, 40 sind etwa in halber radialer Länge der Rotorflügel 10 vorgesehen.
  • Die Seitenwände 35, 36 der Statorflügel 6 schliessen etwa rechtwinklig an Schulterflächen 41, 42 an, die nach innen gerichtet sind und die Seitenwände 35, 36 mit den Seitenflächen 25, 26 verbinden. Am freien Ende sind die Seitenflächen 25, 26 durch die Stirnseite 12 verbunden, mit der die Statorflügel 6 flächig am Grundkörper 9 des Rotors 8 anliegen. Die beiden Seitenwände 25, 26 konvergieren radial nach innen. Dadurch wird in der Anschlagstellung der Rotorflügel 10 (Fig. 7) zwischen den Seitenwänden 21, 22 der Rotorflügel 10 und den Seitenwänden 25, 26 der Statorflügel 6 ein radial nach innen sich erweiternder Freiraum 43 gebildet, in den das Hydraulikmedium gelangen kann, wenn der Rotor 8 aus der in Fig. 7 dargestellten Anschlagstellung im Uhrzeigersinn gegenüber dem Stator 1 gedreht werden soll. Wenn die Rotorflügel 10 dann mit ihrer anderen Seitenfläche am benachbarten Statorflügel 6 anliegen, wird dort in gleicher Weise ein entsprechender Freiraum gebildet.
  • In der jeweiligen Anschlagstellung ragen die Rotorflügel 10 mit dem Eckbereich ihrer äusseren, verbreiterten Bereiche 17 in die taschenartigen Vertiefungen 27 bzw. 28, die am Fuss der Statorflügel 6 vorgesehen sind.
  • Beim Drehen des Rotors 8 relativ zum Stator 1 wird das Medium, das sich in der in Drehrichtung vor den Rotorflügeln 10 befindlichen Druckkammer befindet, zum Tank verdrängt, während das Druckmedium in denjenigen Kammern, die sich in Drehrichtung hinter den Rotorflügeln 10 befindet, unter Druck gesetzt wird. Aufgrund der Vertiefungen 27, 28 am Fuss der Statorflügel 6 sowie der Vertiefungen 29, 30 am freien Ende der Statorflügel wird eine Dämpfwirkung erzielt, so dass die Rotorflügel 10 nicht stark gegen die Seitenwände der Statorflügel 6 anschlagen. Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann der Rotor 8 relativ zum Stator 1 um einen grossen Winkel drehen, da die Rotorflügel 10 am radial inneren Teil 18 schmal sind. Dadurch lässt sich die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle mit diesem Schwenkmotor über einen grossen Winkelbereich verstellen. Gleichzeitig wird die Leckage des Schwenkmotors in erheblichem Masse verringert, da infolge der verbreiterten Enden 17 der Rotorflügel 10 der Dichtspalt 16 zwischen der Stirnseite 11 der Rotorflügel 10 und der Gehäuseinnenwand 5 lang ist. Die Funktionsgrenzen des Schwenkmotors und damit auch der Nockenwellenverstelleinrichtung werden dadurch im Vergleich zu den herkömmlichen Systemen (Fig. 10) wesentlich erweitert. Die Rotorflügel 10 verbreitern sich radial nach aussen nicht stetig, sondern lediglich im äusseren Bereich 17.

Claims (9)

  1. Schwenkmotor für eine Nockenwellenverstelleinrichtung, mit einem Stator (1) und einem Rotor (8), die relativ zueinander drehbar sind und radial verlaufende Flügel (6, 10) aufweisen, von denen die Flügel (10) des Rotors (8) an einer Innenwand des Stators (1) und die Flügel (6) des Stators (1) an einem Mantel eines Grundkörpers (9) des Rotors (8) mit ihren Stirnseiten (12) anliegen, wobei an dem Rotor (8) am Übergang von den Seitenflächen (21, 22) eines radial inneren schmalen Bereiches (18) in die radial nach außen zur Vergrößerung der Länge des Dichtspalts (16) divergierend ausgeführten Seitenflächen (19, 20) des verbreiterten Bereiches (17) eine Vertiefung (39, 40) vorgesehen ist, wobei die Statorflügel (6) am freien Ende an den Seitenflächen (23 bis 26) jeweils eine Vertiefung (29, 30) aufweisen, so dass in einer Anschlagstellung zwischen den Rotorflügeln (10) und den Statorflügeln (6) im Bereich des Grundkörpers (9) Freiräume verbleiben, in die Druckmedium gelangen kann, um den Rotor (8) relativ zum Stator (1) drehen zu können,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vertiefungen (29, 30) überdies zur Erzielung einer Dämpfungswirkung vorgesehen sind, wobei die Rotorflügel (10) von ihrer Stirnseite (11) aus in Richtung auf den Grundkörper (9) des Rotors (8) lediglich in dem äußeren verbreiterten Bereich (17) stetig verjüngt sind,
    wobei an Seitenwänden (35, 36) der Statorflügel (6) Rotorflügel (10) in der jeweiligen Endlage mit einem ebenen Boden (37, 38) von den Vertiefungen (39, 40) flächig anliegen, wobei diese Vertiefungen in den Seitenwänden der Rotorflügel (10) vorgesehen sind.
  2. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der verbreiterte Bereich (17) der Rotorflügel (10) von seiner Stirnseite (11) aus radial nach innen verjüngt.
  3. Schwenkmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der verbreiterte Bereich (17) über wenigstens ein Drittel der radialen Länge des Rotorflügels (10) erstreckt.
  4. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verbreiterte Bereich (17) von der Stirnseite (11) des Rotorflügels (10) aus konvergierend zueinander verlaufende Seitenflächen (19, 20) aufweist.
  5. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (21, 22) des radial inneren Bereiches (18) annähernd parallel zueinander verlaufen.
  6. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verbreiterte Bereich (17) an seiner Stirnseite (11) eine Breite hat, die etwa der eineinhalb bis dreifachen Breite des radial inneren Bereiches (18) entspricht.
  7. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Übergang von den Seitenflächen (23 bis 26) der Statorflügel (6) in die Innenwand (5) des Stators (1) eine Vertiefung (27, 28) vorgesehen ist.
  8. Schwenkmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorflügel (10) in Anschlagstellung am Statorflügel (6) mit dem verbreiterten Abschnitt (17) in die Vertiefung (27, 28) eingreift.
  9. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Bereich (18) der Rotorflügel (10) über seine Länge annähernd konstante Breite hat.
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