EP1605141A2 - Flügelzellen-Nockenwellenversteller - Google Patents

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EP1605141A2
EP1605141A2 EP05010197A EP05010197A EP1605141A2 EP 1605141 A2 EP1605141 A2 EP 1605141A2 EP 05010197 A EP05010197 A EP 05010197A EP 05010197 A EP05010197 A EP 05010197A EP 1605141 A2 EP1605141 A2 EP 1605141A2
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EP
European Patent Office
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groove
vane
circular arc
radius
camshaft adjuster
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EP05010197A
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EP1605141B1 (de
EP1605141A3 (de
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Mike Kohrs
Hermann Golbach
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
Schaeffler KG
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Application filed by INA Schaeffler KG, Schaeffler KG filed Critical INA Schaeffler KG
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Publication of EP1605141A3 publication Critical patent/EP1605141A3/de
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    • 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
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    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/01—Absolute values

Definitions

  • the invention relates to a vane-type camshaft adjuster with a stator, a connectable with a camshaft rotor having a plurality of radially projecting Wings inserted in wing grooves, with a wing groove Nutrich lake, a groove bottom and the Nutsecurity lake undercutting, rounded transition areas between the groove side surfaces and the Has groove base.
  • Camshaft adjusters are used to control the opening times or closing the valves to change.
  • the fixed angular relationship between the camshaft and the crankshaft driving it is thereby canceled and the timing can vary depending on the speed and more Parameters are set optimally.
  • Enable camshaft adjuster a relative rotation of the camshaft to the crankshaft.
  • Known vane-type camshaft adjusters have a rotor with several radially projecting wings on, by the force of a spring radially to pressed against a stator housing outside. There are several on the stator formed radially inwardly projecting stops that the adjusting movement of the rotor in both directions when the wings are against the attacks are running.
  • the wings are with their front edges on the stator, so that between each one wing side and the adjacent side of a stop the stator is formed into a chamber, into which a fluid, as a rule the engine oil, promoted via a valve associated with the camshaft adjuster becomes.
  • the stator serves on the one hand for separating and sealing the fluid chambers, on the other hand, to set the adjustment angle between the camshaft and the crankshaft.
  • the introduced into the rotor torque is supported by the inserted in grooves Wings on the stator and hydraulically on the oil cushion in the stator chambers from.
  • the force acting on the wings causes reaction forces in the groove of the rotor.
  • a force acts on the groove edge on the rotor outer diameter, the associated reaction force acts on the opposite Groove side in groove bottom.
  • These forces cause a combined tension and bending stress in the two transitions of the groove side surface to the Groove base.
  • the transition range is conventional Vane-shaped camshaft adjusters rounded, so that he Undercut groove side surface.
  • there are still significant tensions in the corner area which at the usual operating loads for the used Materials can be critical.
  • the invention is therefore based on the object, a vane-camshaft adjuster indicate that lower voltages occur.
  • the groove bottom is not flat, but the corner areas are as the groove bottom designed undercutting circular arc sections. Only the middle area the Nutgroundes is flat because there is a spring supported.
  • the inventive Solution has the advantage that only low production engineering Changes are required. Due to the optimized cross section the wing groove can withstand the stress especially in the transition region be reduced, so that dispensed with higher quality materials which can result in cost savings.
  • the Distance of the lower end of the groove side surface from the groove bottom to the groove width in a ratio of 0.4 to 0.55, in particular approximately 0.48.
  • the radius of the circular arc sections 0.5 times to 0.6 times the distance of the lower end of the groove side surface of the groove bottom is.
  • the radius may be 0.56 times the distance be.
  • the horizontal distance of the center of a circular arc portion from the symmetry line of the groove 0.3 times to 0.4 times the groove width is particularly preferred.
  • the vertical distance of the center of the circular arc portion to the groove bottom 0.90 times to 0.99 times the radius of the circular arc section.
  • Particularly preferred is the value 0.95.
  • the specified geometric Values and parameters are not rigid limits, they can be varied if this results in the desired voltage reduction.
  • the vane-type camshaft adjuster can be achieve a further optimization of the occurring stresses, if a Grooved side surface has a relief notch.
  • Geometric optimization is not on the rounded transition area limited, since the groove side surface also optimized Form has.
  • the power flow is based on the upper groove edge in the direction of the rotor center in a wide arc gently deflected, so that no high stress concentration in the groove bottom arises. The occurring forces and stresses are caused by the relief notch distributed more evenly, so that the material stress is reduced.
  • the relief groove of the nutground paragraphen End of the groove side surface is spaced.
  • the wing is thus at the top, outer end of the groove, further, the wing is located between the relief notch and the rounded area near the bottom of the groove the Nutrich lake so that it is guided in the groove.
  • a particularly effective voltage reduction can be achieved when the Relief groove of the vane-type camshaft adjuster according to the invention at least partially formed as a circular arc section.
  • a circular arc section is dispensed with corners leading to a Can cause voltage increase.
  • the radius of the circular arc section in Region of Nutgrunds is selected such that it tangentially into the circular arc section the relief score opens. Accordingly, by the boundary of both circular arc sections are placed an envelope, the has a certain radius.
  • Optimal tension conditions can be achieved if the radius of the Circular arc section in the area of the relief score 0.75 times to 0.85 times the groove height. Particularly preferred is a value of 0.81.
  • the Radius of the circular arc section in the region of the groove base about 0.20 times to 0.28 times the radius of the arc section in the range of Discharge notch. Particularly preferred is a value of 0.24.
  • Fig. 1 shows a conventional vane-type camshaft adjuster 1 comprising a stator 2 and a rotor 3 having a plurality of vane grooves 4 used Wings 5.
  • the stator 2 is part of a chain or belt drive, whereby the rotation of the Crankshaft via a chain or a belt over the stator 2 and the rotor 3 is transmitted to a camshaft.
  • the stator 2 has projections 6 on, which serve as stops for the wings 5.
  • Fig. 1 is the wing 5 in an end position.
  • In the rotor 3 are on the left and the right Side each shegelnut 4 holes, through which a fluid in a chamber next to the wing 5 can flow in or out.
  • Fig. 2 shows an enlarged detail of Fig. 1 in the region of the wing groove 4th
  • the force acting on the wing 5 calls a reaction force 9 at the outer end the Nutrich Chemistry 10 forth.
  • another reaction force 11 caused on the opposite groove side surface 12.
  • the forces 9, 11 cause a combined tensile and bending stress in the field of Transitions of the groove side surfaces 10, 12 towards the groove bottom 13.
  • Fig. 3 shows the Fluginut a camshaft adjuster according to the first Embodiment of the invention.
  • FIG. 3 The contour of the conventional vane groove according to FIG. 2 is shown in FIG. 3 for comparison shown in dashed lines.
  • the distance of the lower end the groove side surface 15, 16 of the groove bottom 17 and the width of the wing groove 14 in a ratio of about 0.48 to each other.
  • the radius of the circular arc sections 18, 19 is 0.56 times the distance of the lower end of the Nut side surfaces 15, 16 of the groove bottom 17.
  • the horizontal distance of the center point of the circular arc portion 18, 19 from the symmetry line of the wing groove 14 is 0.35 times the width of the wing groove 14.
  • the vertical distance the center of the circular arc sections 18, 19 to the groove bottom 17 is the 0.95 times the radius of the circular arc sections 18, 19.
  • Fig. 4 shows the vane groove of a camshaft adjuster according to a second Embodiment of the invention.
  • the wing groove in the region of the groove side surfaces 26, 27 relief notches 28, 29.
  • the relief scores 28, 29 are of the nutground solution 26, 31 of the Nutrich lake 26, 27 spaced so that a wing in this area to the Nut side surfaces 26, 27 abuts and is guided.
  • the relief notches 28, 29 are at least partially as a circular arc section formed with a radius 32.
  • the nut base end of the relief notch 28, 29, the lower end in Fig. 4 runs approximately perpendicular to Grooved side surface 26, 27.
  • the opposite end, the upper end in Fig. 4 the relief notch 28, 29 extends tangentially to the groove side surface 26, 27th Since the radius 32 of the relief notches 28, 29 at least partially with the Radius of the circular arc sections 33, 34 coincides in the region of the groove bottom 35, the flow of force is starting from the upper edge of the groove in a wide Bow deflected so that in the corner areas, especially near the in Fig. 4 left arc section 33 shows the formation of stress concentrations is avoided.
  • the radius 36 of the circular arc section 33, 34 in the region of the groove bottom 35 is selected such that the arcuate portion 33, 34 tangent in the Arc section of the relief notch 28, 29 opens.
  • the radius 32 of the circular arc section in the region of the relief notch 28, 29 is in the illustrated embodiment 0.81 times the groove height 37.
  • the radius 36 of the circular arc section 33, 34 in the region of the groove bottom 35 is 0.24 times the radius 32 of the circular arc section in FIG Area of the relief notch 28, 29.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Flügelzellen-Nockenwellenversteller mit einem Stator, einem mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor mit mehreren radial abstehenden Flügeln, die in Flügelnuten eingesetzt sind, wobei eine Flügelnut Nutseitenflächen, einen Nutgrund und die Nutseitenflächen hinterschneidende, abgerundete Übergangsbereiche zwischen den Nutseitenflächen und dem Nutgrund aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Übergangsbereiche zumindest teilweise als den Nutgrund (17, 35) hinterschneidende Kreisbogenabschnitte (18, 19, 33, 34) ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Flügelzellen-Nockenwellenversteller mit einem Stator, einem mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor mit mehreren radial abstehenden Flügeln, die in Flügelnuten eingesetzt sind, wobei eine Flügelnut Nutseitenflächen, einen Nutgrund und die Nutseitenflächen hinterschneidende, abgerundete Übergangsbereiche zwischen den Nutseitenflächen und dem Nutgrund aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller werden eingesetzt, um die Steuerzeiten für das Öffnen oder Schließen der Ventile zu verändern. Die feste Winkelbeziehung zwischen der Nockenwelle und der sie antreibenden Kurbelwelle wird dadurch aufgehoben und die Steuerzeiten können in Abhängigkeit der Drehzahl und weiterer Parameter optimal eingestellt werden. Nockenwellenversteller ermöglichen eine relative Verdrehung der Nockenwelle zur Kurbelwelle.
Bekannte Flügelzellen-Nockenwellenversteller weisen einen Rotor mit mehreren radial abstehenden Flügeln auf, die durch die Kraft einer Feder radial nach außen gegen ein Statorgehäuse gedrückt werden. An dem Stator sind mehrere radial nach innen vorspringende Anschläge ausgebildet, die die Verstellbewegung des Rotors in beide Drehrichtungen begrenzen, wenn die Flügel gegen die Anschläge laufen. Die Flügel liegen mit ihren Stirnkanten am Stator an, so dass zwischen jeweils einer Flügelseite und der benachbarten Seite eines Anschlags des Stators eine Kammer gebildet wird, in die ein Fluid, in der Regel das Motoröl, über ein dem Nockenwellenversteller zugeordnetes Ventil gefördert wird. Der Stator dient einerseits zum Trennen und Abdichten der Fluidkammern, andererseits zur Festlegung des Verstellwinkels zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle.
Das in den Rotor eingeleitete Drehmoment stützt sich über die in Nuten eingesteckten Flügel am Stator sowie hydraulisch am Ölpolster in den Statorkammern ab. Die dadurch auf die Flügel wirkende Kraft ruft ihrerseits Reaktionskräfte in der Nut des Rotors hervor. Eine Kraft wirkt an der Nutkante am Rotoraußendurchmesser, die zugehörige Reaktionskraft wirkt auf der gegenüberliegenden Nutseite im Nutgrund. Diese Kräfte bewirken eine kombinierte Zug- und Biegebeanspruchung in den beiden Übergängen der Nutseitenfläche zum Nutgrund. In dem Eckbereich am Übergang der Nutseitenfläche zum Nutgrund wird durch die Kerbwirkung eine dynamisch auftretende Spannungskonzentration erzeugt. Aus diesem Grund ist der Übergangsbereich bei herkömmlichen Flügelzellen-Nockenwellenverstellern abgerundet ausgebildet, so dass er die Nutseitenfläche hinterschneidet. Allerdings treten dennoch erhebliche Spannungen in dem Eckbereich auf, die bei den üblichen Betriebslasten für die verwendeten Werkstoffe kritisch sein können.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flügelzellen-Nockenwellenversteller anzugeben, bei dem geringere Spannungen auftreten.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Flügelzellen-Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die abgerundeten Übergangsbereiche zumindest teilweise als den Nutgrund hinterschneidende Kreisbogenabschnitte ausgebildet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenversteller ist der Nutgrund nicht eben ausgebildet, sondern die Eckbereiche sind als den Nutgrund hinterschneidende Kreisbogenabschnitte gestaltet. Lediglich der mittlere Bereich des Nutgrundes ist eben, da sich dort eine Feder abstützt. Die erfindungsgemäße Lösung weist den Vorteil auf, dass lediglich geringe fertigungstechnische Änderungen erforderlich sind. Durch den optimierten Querschnitt der Flügelnut kann die Beanspruchung insbesondere in dem Übergangsbereich reduziert werden, so dass auf höherwertige Werkstoffe verzichtet werden kann, wodurch sich Kosteneinsparungen ergeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenversteller kann der Abstand des unteren Endes der Nutseitenfläche vom Nutgrund zur Nutbreite in einem Verhältnis von 0,4 bis 0,55, insbesondere näherungsweise 0,48, stehen. Mit diesen Parametern kann die Spannungskonzentration in dem Übergangsbereich bereits beträchtlich reduziert werden. Die Nutbreite ist ausreichend bemessen, so dass die in die Flügelnut eingesetzten Flügel den auftretenden Kräften standhalten können.
Bei dem erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenversteller wird es besonders bevorzugt, dass der Radius der Kreisbogenabschnitte das 0,5-fache bis 0,6-fache des Abstands des unteren Endes der Nutseitenfläche vom Nutgrund beträgt. Insbesondere kann der Radius das 0,56-fache des Abstands betragen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der horizontale Abstand des Mittelpunkts eines Kreisbogenabschnitts von der Symmetrielinie der Nut das 0,3-fache bis 0,4-fache der Nutbreite beträgt. Besonders bevorzugt wird der Wert 0,35.
Bei dem erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenversteller kann der vertikale Abstand des Mittelpunkts des Kreisbogenabschnitts zum Nutgrund das 0,90-fache bis 0,99-fache des Radius des Kreisbogenabschnitts betragen. Besonders bevorzugt wird der Wert 0,95. Die angegebenen geometrischen Werte und Parameter sind keine starren Grenzen, sie können variiert werden, sofern sich dadurch die gewünschte Spannungsreduzierung ergibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenversteller lässt sich eine weitere Optimierung der auftretenden Spannungen erzielen, wenn eine Nutseitenfläche eine Entlastungskerbe aufweist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung ist die geometrische Optimierung nicht auf den abgerundeten Übergangsbereich beschränkt, da die Nutseitenfläche ebenfalls eine optimierte Form aufweist. Durch die Entlastungskerbe wird der Kraftfluss ausgehend von der oberen Nutkante in Richtung der Rotormitte in einem weiten Bogen sanft umgelenkt, so dass keine hohe Spannungskonzentration im Nutgrund entsteht. Die auftretenden Kräfte und Spannungen werden durch die Entlastungskerbe gleichmäßiger verteilt, so dass die Materialbeanspruchung verringert wird.
Es wird besonders bevorzugt, dass die Entlastungskerbe von dem nutgrundseitigen Ende der Nutseitenfläche beabstandet ist. Der Flügel liegt damit am oberen, äußeren Ende der Nut an, ferner liegt der Flügel zwischen der Entlastungskerbe und dem abgerundeten Bereich in der Nähe des Nutgrundes an den Nutseitenflächen an, so dass er in der Nut geführt wird.
Eine besonders wirksame Spannungsreduzierung lässt sich erzielen, wenn die Entlastungskerbe des erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenverstellers zumindest teilweise als Kreisbogenabschnitt ausgebildet ist. Bei der Verwendung eines Kreisbogenabschnitts wird auf Ecken verzichtet, die zu einer Spannungserhöhung führen könnten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das nutgrundseitige Ende der Entlastungskerbe näherungsweise senkrecht und das gegenüberliegende Ende der Entlastungskerbe tangential zur Nutseitenfläche verläuft. Bei einem derart aufgebauten Rotor lässt sich nochmals eine beträchtliche Reduzierung der Spannungen erzielen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Radius des Kreisbogenabschnitts im Bereich des Nutgrunds derart gewählt ist, dass er tangential in den Kreisbogenabschnitt der Entlastungskerbe einmündet. Dementsprechend kann durch die Berandung beider Kreisbogenabschnitte ein Einhüllende gelegt werden, die einen bestimmten Radius besitzt.
Optimale Spannungsverhältnisse lassen sich erzielen, wenn der Radius des Kreisbogenabschnitts im Bereich der Entlastungskerbe das 0,75-fache bis das 0,85-fache der Nuthöhe beträgt. Besonders bevorzugt wird ein Wert von 0,81.
Bei dem erfindungsgemäßen Flügelzellen-Nockenwellenversteller kann der Radius des Kreisbogenabschnitts im Bereich des Nutgrunds etwa das 0,20-fache bis das 0,28-fache des Radius' des Kreisbogenabschnitts im Bereich der Entlastungskerbe betragen. Besonders bevorzugt wird ein Wert von 0,24.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1
zeigt einen herkömmlichen Flügelzellen-Nockenwellenversteller mit einem Stator und einem Rotor mit eingesetzten Flügeln;
Fig. 2
zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1 im Bereich einer Flügelnut;
Fig. 3
zeigt die Flügelnut eines Nockenwellenverstellers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 4
die Flügelnut eines Nockenwellenverstellers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Flügelzellen-Nockenwellenversteller 1 umfassend einen Stator 2 und einen Rotor 3 mit mehreren in Flügelnuten 4 eingesetzten Flügeln 5.
Der Stator 2 ist Teil eines Ketten- oder Riementriebs, wodurch die Drehung der Kurbelwelle über eine Kette oder einen Riemen über den Stator 2 und den Rotor 3 an eine Nockenwelle übertragen wird. Der Stator 2 weist Vorsprünge 6 auf, die als Anschläge für die Flügel 5 dienen. In Fig. 1 befindet sich der Flügel 5 in einer Endlage. In dem Rotor 3 befinden sich auf der linken und der rechten Seite jeder Flügelnut 4 Bohrungen, durch die ein Fluid in eine Kammer neben den Flügel 5 ein- oder ausströmen kann. Durch das ein- oder ausströmende Fluid wird eine Relativdrehung zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2 und damit zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors erzielt.
An dem Flügel 5 greift die als Pfeil dargestellte Kraft 7 an, der das an der Welle des Rotors 3 angreifende Drehmoment 8 entgegenwirkt.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 1 im Bereich der Flügelnut 4.
Die auf den Flügel 5 wirkende Kraft ruft eine Reaktionskraft 9 am äußeren Ende der Nutseitenfläche 10 hervor. Gleichzeitig wird eine weitere Reaktionskraft 11 an der gegenüberliegenden Nutseitenfläche 12 hervorgerufen. Die Kräfte 9, 11 bewirken eine kombinierte Zug- und Biegebeanspruchung im Bereich der Übergänge der Nutseitenflächen 10, 12 hin zum Nutgrund 13. Obwohl der Übergang zwischen dem Nutgrund 13 und den Nutseitenflächen 10, 12 als Hinterschnitt in der Nutseitenfläche ausgebildet ist, treten in den Eckbereichen, insbesondere in der in Fig. 2 links dargestellten Ecke sehr hohe Spannungen im Werkstoff auf.
Fig. 3 zeigt die Flügeinut eines Nockenwellenverstellers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Kontur der herkömmlichen Flügelnut gemäß Fig. 2 ist in Fig. 3 zum Vergleich gestrichelt dargestellt.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Flügelnut 14 sind die abgerundeten Übergangsbereiche zwischen den Nutseitenflächen 15, 16 und dem Nutgrund 17 als Kreisbogenabschnitte 18, 19 ausgebildet, die den Nutgrund 17 zumindest teilweise hinterschneiden. Berechnungen haben gezeigt, dass durch die in Fig. 3 dargestellte optimierte Geometrie eine Reduzierung der maximalen Hauptspannung um 13 % erzielt werden kann.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stehen der Abstand des unteren Endes der Nutseitenfläche 15, 16 vom Nutgrund 17 und die Breite der Flügelnut 14 in einem Verhältnis von etwa 0,48 zueinander. Der Radius der Kreisbogenabschnitte 18, 19 beträgt das 0,56-fache des Abstands des unteren Endes der Nutseitenflächen 15, 16 vom Nutgrund 17. Der horizontale Abstand des Mittelpunkts des Kreisbogenabschnitts 18, 19 von der Symmetrielinie der Flügelnut 14 beträgt das 0,35-fache der Breite der Flügelnut 14. Der vertikale Abstand des Mittelpunkts der Kreisbogenabschnitte 18, 19 zum Nutgrund 17 beträgt das 0,95-fache des Radius der Kreisbogenabschnitte 18, 19.
Fig. 4 zeigt die Flügelnut eines Nockenwellenverstellers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Anders als bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Flügelnut im Bereich der Nutseitenflächen 26, 27 Entlastungskerben 28, 29 auf. Die Entlastungskerben 28, 29 sind von dem nutgrundseitigen Ende 30, 31 der Nutseitenflächen 26, 27 beabstandet, so dass ein Flügel in diesem Bereich an den Nutseitenflächen 26, 27 anliegt und geführt wird.
Die Entlastungskerben 28, 29 sind zumindest teilweise als Kreisbogenabschnitt mit einem Radius 32 ausgebildet. Das nutgrundseitige Ende der Entlastungskerbe 28, 29, das in Fig. 4 untere Ende, verläuft näherungsweise senkrecht zur Nutseitenfläche 26, 27. Das gegenüberliegende Ende, das in Fig. 4 obere Ende der Entlastungskerbe 28, 29 verläuft tangential zur Nutseitenfläche 26, 27. Da der Radius 32 der Entlastungskerben 28, 29 zumindest teilweise mit dem Radius der Kreisbogenabschnitte 33, 34 im Bereich des Nutgrunds 35 übereinstimmt, wird der Kraftfluss ausgehend von der oberen Nutkante in einem weiten Bogen umgelenkt, so dass in den Eckbereichen, insbesondere in der Nähe des in Fig. 4 links dargestellten Kreisbogenabschnitts 33 die Entstehung von Spannungskonzentrationen vermieden wird.
Der Radius 36 des Kreisbogenabschnitts 33, 34 im Bereich des Nutgrunds 35 ist derart gewählt, dass der Kreisbogenabschnitt 33, 34 tangential in den Kreisbogenabschnitt der Entlastungskerbe 28, 29 einmündet.
Der Radius 32 des Kreisbogenabschnitts im Bereich der Entlastungskerbe 28, 29 beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das 0,81-fache der Nuthöhe 37. Der Radius 36 des Kreisbogenabschnitts 33, 34 im Bereich des Nutgrunds 35 beträgt das 0,24-fache des Radius 32 des Kreisbogenabschnitts im Bereich der Entlastungskerbe 28, 29.
Berechnungen haben ergeben, dass durch die optimierte Geometrie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Spannungsreduzierung um 30 % erzielt wird.
Bezugszahlen
1
Flügelzellen-Nockenwellenversteller
2
Stator
3
Rotor
4
Flügelnut
5
Flügel
6
Vorsprung
7
Kraft
8
Drehmoment
9
Reaktionskraft
10
Nutseitenfläche
11
Reaktionskraft
12
Nutseitenfläche
13
Nutgrund
14
Flügelnut
15
Nutseitenfläche
16
Nutseitenfläche
17
Nutgrund
18
Kreisbogenabschnitt
19
Kreisbogenabschnitt
20
Nutbreite
21
horizontaler Abstand
22
vertikaler Abstand
23
vertikaler Abstand
24
Radius
25
Flügelnut
26
Nutseitenfläche
27
Nutseitenfläche
28
Entlastungskerben
29
Entlastungskerben
30
Ende der Nutseitenfläche
31
Ende der Nutseitenfläche
32
Radius
33
Kreisbogenabschnitt
34
Kreisbogenabschnitt
35
Nutgrund
36
Radius
37
Nuthöhe

Claims (12)

  1. Flügelzellen-Nockenwellenversteller mit einem Stator, einem mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor mit mehreren radial abstehenden Flügeln, die in Flügelnuten eingesetzt sind, wobei eine Flügelnut Nutseitenflächen, einen Nutgrund und die Nutseitenflächen hinterschneidende, abgerundete Übergangsbereiche zwischen den Nutseitenflächen und dem Nutgrund aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die abgerundeten Übergangsbereiche zumindest teilweise als den Nutgrund (17, 35) hinterschneidende Kreisbogenabschnitte (18, 19, 33, 34) ausgebildet sind.
  2. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (23) des unteren Endes der Nutseitenfläche (15, 16) vom Nutgrund (17) und die Nutbreite im Verhältnis von 0,4 bis 0,55, insbesondere näherungsweise 0,48, zueinander stehen.
  3. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (24) der Kreisbogenabschnitte das 0,5-fache bis 0,6-fache, insbesondere das 0,56-fache, des Abstands (23) des unteren Endes der Nutseitenfläche (15, 16) vom Nutgrund (17) beträgt.
  4. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Abstand (21) des Mittelpunkts des Kreisbogenabschnitts (18, 19) von der Symmetrielinie der Nut (14) das 0,3-fache bis 0,4-fache der Nutbreite (20), insbesondere das 0,35-fache beträgt.
  5. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand (22) des Mittelpunkts des Kreisbogenabschnitts (18, 19) zum Nutgrund (17) das 0,90-fache bis 0,99-fache des Radius' (24) des Kreisbogenabschnitts (18, 19), insbesondere das 0,95-fache beträgt.
  6. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nutseitenfläche (26, 27) eine Entlastungskerbe (28, 29) aufweist.
  7. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungskerbe (28, 29) von dem nutgrundseitigen Ende (30, 31) der Nutseitenfläche (26, 27) beabstandet ist.
  8. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungskerbe (28, 29) zumindest teilweise als Kreisbogenabschnitt ausgebildet ist.
  9. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das nutgrundseitige Ende der Entlastungskerbe (28, 29) näherungsweise senkrecht und das gegenüberliegende Ende der Entlastungskerbe (28, 29) tangential zur Nutseitenfläche (26, 27) verläuft.
  10. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (36) des Kreisbogenabschnitts (33, 34) im Bereich des Nutgrunds (35) derart gewählt ist, dass er tangential in den Kreisbogenabschnitt der Entlastungskerbe (28, 29) einmündet.
  11. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (32) des Kreisbogenabschnitts im Bereich der Entlastungskerbe (28, 29) das 0,75-fache bis das 0,85-fache, insbesondere das 0,81-fache, der Nuthöhe beträgt.
  12. Flügelzellen-Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (36) des Kreisbogenabschnitts (33, 34) im Bereich des Nutgrunds (35) etwa das 0,20-fache bis das 0,28-fache, insbesondere das 0,24-fache, des Radius' (32) des Kreisbogenabschnitts im Bereich der Entlastungskerbe (28, 29) beträgt.
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