EP2743466B1 - Schwenkmotorversteller - Google Patents

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EP2743466B1
EP2743466B1 EP20130195665 EP13195665A EP2743466B1 EP 2743466 B1 EP2743466 B1 EP 2743466B1 EP 20130195665 EP20130195665 EP 20130195665 EP 13195665 A EP13195665 A EP 13195665A EP 2743466 B1 EP2743466 B1 EP 2743466B1
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rotor
sleeve
connector
oscillating motor
working
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Fatih Dogan
Andreas Knecht
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Hilite Germany GmbH
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    • 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
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F01L2001/34433—Location oil control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34479—Sealing of phaser devices

Definitions

  • the invention relates to a Schwenkmotorversteller with the features specified in the preamble of claim 1.
  • a Schwenkmotorversteller with the features specified in the preamble of claim 1 is from the EP 2 508 723 A2 known.
  • Schwenkmotorversteller With a Schwenkmotorversteller the angular position on the camshaft with respect to a drive wheel is changed continuously during the operation of an internal combustion engine. By turning the camshaft, the opening and closing times of the gas exchange valves are shifted so that the internal combustion engine brings its optimum performance at the respective speed.
  • Schwenkmotorversteller have a stator 1 which is rotatably connected to the drive wheel.
  • a rotor is arranged, which is non-rotatably connected to the camshaft and by hydraulic pressure, which rests against one of its two rotor terminals, can be adjusted relative to the stator.
  • the hydraulic pressure is provided by a central valve in the camshaft at its first or second working port.
  • Object of the present invention is to show a way how the working ports of the central valve can be inexpensively connected to one of the two rotor connections.
  • the working ports of the central valve are connected via an annular space with the rotor terminals.
  • the two annular spaces are each sealed on the one hand to the central valve and on the other hand to the rotor. Hydraulic pressure at a working port of the central valve thus transfers to the associated rotor port so that the angular position of the rotor relative to the stator can be controlled.
  • the two sealing points of the sleeve can be sealed with sealing rings.
  • only one of the two sealing points is sealed with a sealing ring, while the other sealing point is sealed by a press fit of the sleeve.
  • a sealing ring can be seated between the sleeve and the central valve and the sleeve can be pressed into the hub of the rotor.
  • Manufacturing and position tolerances of the sleeve with respect to the sleeve surrounded by the central valve can be compensated by a sealing ring, such as an O-ring.
  • the sleeve protrudes from the rotor.
  • a protruding from the rotor portion of the sleeve having an annular shoulder in which there is a recess into which engages a projection of the rotor. In this way, the positioning of the sleeve relative to the rotor can be facilitated and twisting of the sleeve relative to the rotor can be prevented.
  • the sleeve can be made, for example, as a double drawn deep drawn part.
  • the sleeve has three cylindrical sections, for example a first cylindrical section which presses a sealing ring against the central valve, a second cylindrical section which bears against the rotor and a third cylindrical section outside the rotor.
  • the diameter of the second cylindrical portion is larger than the diameter of the first cylindrical portion and the diameter of the third cylindrical portion larger than the diameter of the second cylindrical portion.
  • the Schwenkmotorversteller 14 has a cylindrical stator 1 which is rotatably connected to the drive wheel 2.
  • the drive wheel 2 is a sprocket over which a chain, not shown, is guided.
  • the drive wheel 2 may also be a toothed belt wheel, via which a drive belt is guided as a drive element.
  • the stator 1 is drivingly connected to the crankshaft.
  • the stator 1 comprises a cylindrical stator base body 3, on the inside of which protrude webs 4 at equal intervals radially inwardly. Between adjacent webs 4 gaps 5 are formed, in which, via an in Fig. 2 controlled central valve 12 controlled, pressure medium is introduced. Between adjacent webs 4 protrude wings 6, which project radially outward from a cylindrical rotor hub 7 of a rotor 8. These wings 6 divide the spaces 5 between the webs 4 each in two pressure chambers 9 and 10. The one pressure chamber 9 is associated with the adjustment in the direction of "early", whereas the other pressure chamber is associated with the adjustment in the "late” direction.
  • the webs 4 lie with their end faces sealingly against the outer circumferential surface of the rotor hub 7.
  • the wings 6 in turn lie with their end faces sealingly against the cylindrical inner wall of the stator main body 3.
  • the rotor 8 is rotatably connected to the camshaft 18. In order to change the angular position between the camshaft 18 and the drive wheel 2, the rotor 8 is rotated relative to the stator 1. For this purpose, depending on the desired direction of rotation Pressure medium in the pressure chambers 9 or 10 is pressurized, while the respective other pressure chambers 10 or 9 are relieved via the tank port T to the tank. In order to pivot the rotor 8 counterclockwise relative to the stator 1 into the illustrated position, a first annulus 19 as an annular rotor channel in the rotor hub 7 is pressurized by the central valve 12. From this first rotor channel then lead further channels 11 as the first rotor connection in the pressure chambers 10.
  • This first annular space 19 is associated with the first working port A of the central valve 12.
  • the central valve 12 pressurizes a second annular space 20 as an annular rotor channel in the rotor hub 7, into which channels 13 open as the second rotor connection.
  • This second rotor channel 20 is associated with the second working port B.
  • These two annular spaces 19, 20 are arranged with respect to a central axis 22 axially spaced from each other, so that these in the plane of Fig. 1 lie hidden behind each other.
  • the Schwenkmotorversteller 14 is placed on the designed as a hollow tube 16 camshaft 18.
  • the rotor 8 is placed on the camshaft 18.
  • the hollow tube 16 has bores for a tank connection T and a supply connection V.
  • one of the two working ports A, B is connected either to the tank connection T or the supply connection and thus either the first rotor connection 11 or the second rotor connection 13 is subjected to hydraulic pressure.
  • hydraulic pressure at the first rotor connection 11 the rotor 8 is therefore displaced relative to the stator 1 in a first direction and by hydraulic pressure at the second rotor connection 13 relative to the stator 1 in a second, opposite direction of rotation.
  • the two annular spaces 19, 20 are separated in the axial direction by a sleeve 30 from each other.
  • the annular spaces 19, 20 are thus formed by subdividing an annular space between the rotor 8 and the central valve 12.
  • One of the two annular spaces 19 connects the first working connection A with the first rotor connection 11 and the other annular space 20 connects the second working connections B with the second rotor connection 13.
  • the diameter of the sleeve 30 increases between the two working ports A, B of the hydraulic central valve 12.
  • a sealing ring 31 is arranged between the two working ports A, B and can sit in a groove of the central valve 12.
  • This second cylindrical section has openings for the passage of hydraulic fluid to connect the working port B via the annular space 20 with the second rotor terminal 13.
  • the sleeve 30 may protrude from the rotor 8, for example with a third cylindrical portion having a larger diameter than the first and the second cylindrical portion. Between the second cylindrical portion and the third cylindrical portion, the sleeve 30 has an annular shoulder. The annular shoulder has a recess into which a projection 32 engages in the axial direction. The sleeve 30 is thus rotatably connected to the rotor 8.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotorversteller mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein Schwenkmotorversteller mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der EP 2 508 723 A2 bekannt.
  • Mit einem Schwenkmotorversteller wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage an der Nockenwelle gegenüber einem Antriebsrad stufenlos verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Schwenkmotorversteller weisen einen Stator 1 auf, der drehfest mit dem Antriebsrad verbunden ist. In dem Stator ist ein Rotor angeordnet, der drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist und durch hydraulischen Druck, der an einem seiner beiden Rotoranschlüsse anliegt, relativ zu dem Stator verstellt werden kann. Der hydraulische Druck wird von einem in der Nockenwelle steckenden Zentralventil an dessen erstem oder zweitem Arbeitsanschluss zur Verfügung gestellt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie die Arbeitsanschlüsse des Zentralventils kostengünstig mit jeweils einem der beiden Rotoranschlüsse verbunden werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Schwenkmotorversteller mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Untersprüchen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller sind die Arbeitsanschlüsse des Zentralventils über einen Ringraum mit den Rotoranschlüssen verbunden. Dazu ist ein Ringraum zwischen Zentralventil und Rotor von einer Hülse in zwei Ringräume unterteilt, die jeweils einen der beiden Arbeitsanschlüsse mit einem der Rotoranschlüsse verbinden. Die beiden Ringräume sind jeweils einerseits zu dem Zentralventil und andererseits zu dem Rotor hin abgedichtet. Hydraulischer Druck an einem Arbeitsanschluss des Zentralventils überträgt sich somit auf den zugeordneten Rotoranschluss, so dass die Winkelstellung des Rotors relativ zu dem Stator gesteuert werden kann.
  • Die beiden Dichtstellen der Hülse, nämlich zu dem Zentralventil und zu dem Rotor, können mit Dichtringen abgedichtet werden. Bevorzugt wird nur eine der beiden Dichtstellen mit einem Dichtring abgedichtet, während die andere Dichtstelle durch eine Presspassung der Hülse abgedichtet wird. Beispielsweise kann zwischen der Hülse und dem Zentralventil ein Dichtring sitzen und die Hülse in die Nabe des Rotors eingepresst sein. Auf diese Weise ist eine besonders kostengünstige Fertigung möglich, da die Hülse beispielsweise durch Tiefziehen aus Blech preiswert hergestellt und nur in Bezug auf den Rotor zentriert werden muss. Fertigungs- und Lagetoleranzen der Hülse in Bezug auf das von der Hülse umgebene Zentralventil können durch einen Dichtring, beispielsweise einen O-Ring, ausgeglichen werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hülse aus dem Rotor herausragt. Beispielsweise kann ein aus dem Rotor herausragender Abschnitt der Hülse eine Ringschulter aufweisen, in der sich eine Aussparung befindet, in die ein Vorsprung des Rotors eingreift. Auf diese Weise kann das Positionieren der Hülse relativ zu dem Rotor erleichtert und ein Verdrehen der Hülse relativ zu dem Rotor verhindert werden.
  • Die Hülse kann beispielsweise als ein doppelt gezogenes Tiefziehteil hergestellt werden. Erfindungsgemäß hat die Hülse drei zylindrische Abschnitte, beispielsweise einen ersten zylindrischen Abschnitt, der einen Dichtring gegen das Zentralventil presst, einen zweiten zylindrischen Abschnitt, der an dem Rotor anliegt, und einen dritten zylindrischen Abschnitt außerhalb des Rotors. Der Durchmesser des zweiten zylindrischen Abschnitts ist größer als der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts und der Durchmesser des dritten zylindrischen Abschnitts größer als der Durchmesser des zweiten zylindrischen Abschnitts.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Schwenkmotorversteller in einer Querschnittansicht, und
    • Fig. 2 den Schwenkmotorversteller in einem Längsschnitt.
  • Mit einem Schwenkmotorversteller 14 gemäß Fig. 1 und 2 wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage an der Nockenwelle 18 gegenüber einem Antriebsrad 2 stufenlos verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle 18 werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Der Schwenkmotorversteller 14 weist einen zylindrischen Stator 1 auf, der drehfest mit dem Antriebsrad 2 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Antriebsrad 2 ein Kettenrad, über das eine nicht näher dargestellte Kette geführt ist. Das Antriebsrad 2 kann aber auch ein Zahnriemenrad sein, über das ein Antriebsriemen als Antriebselement geführt ist. Über dieses Antriebselement und das Antriebsrad 2 ist der Stator 1 mit der Kurbelwelle antriebsverbunden.
  • Der Stator 1 umfasst einen zylindrischen Statorgrundkörper 3, an dessen Innenseite radial nach innen in gleichen Abständen Stege 4 abstehen. Zwischen benachbarten Stegen 4 werden Zwischenräume 5 gebildet, in die, über ein in Fig. 2 näher dargestelltes Zentralventil 12 gesteuert, Druckmedium eingebracht wird. Zwischen benachbarten Stegen 4 ragen Flügel 6, die radial nach außen von einer zylindrischen Rotornabe 7 eines Rotors 8 abstehen. Diese Flügel 6 unterteilen die Zwischenräume 5 zwischen den Stegen 4 jeweils in zwei Druckkammern 9 und 10. Die eine Druckkammer 9 ist der Verstellung in Richtung "Früh" zugeordnet, wohingegen die andere Druckkammer der Verstellung in Richtung "Spät" zugeordnet ist.
  • Die Stege 4 liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der Außenmantelfläche der Rotornabe 7 an. Die Flügel 6 ihrerseits liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der zylindrischen Innenwand des Statorgrundkörpers 3 an.
  • Der Rotor 8 ist drehfest mit der Nockenwelle 18 verbunden. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle 18 und dem Antriebsrad 2 zu verändern, wird der Rotor 8 relativ zum Stator 1 gedreht. Hierzu wird je nach gewünschter Drehrichtung das Druckmedium in den Druckkammern 9 oder 10 unter Druck gesetzt, während die jeweils anderen Druckkammern 10 oder 9 über den Tankanschluss T zum Tank hin entlastet werden. Um den Rotor 8 gegenüber dem Stator 1 entgegen dem Uhrzeigersinn in die dargestellte Stellung zu verschwenken, wird vom Zentralventil 12 ein erster Ringraum 19 als ringförmiger Rotorkanal in der Rotornabe 7 unter Druck gesetzt. Von diesem ersten Rotorkanal führen dann weitere Kanäle 11 als erster Rotoranschluss in die Druckkammern 10. Dieser erste Ringraum 19 ist dem ersten Arbeitsanschluss A des Zentralventils 12 zugeordnet. Um den Rotor 8 hingegen im Uhrzeigersinn zu verschwenken, wird vom Zentralventil 12 ein zweiter Ringraum 20 als ringförmiger Rotorkanal in der Rotornabe 7 unter Druck gesetzt, in den als zweiter Rotoranschluss Kanäle 13 münden. Dieser zweite Rotorkanal 20 ist dem zweiten Arbeitsanschluss B zugeordnet. Diese beiden Ringräume 19, 20 sind bezüglich einer Zentralachse 22 axial beabstandet zueinander angeordnet, so dass diese in der Zeichnungsebene von Fig. 1 verdeckt hintereinander liegen.
  • Der Schwenkmotorversteller 14 ist auf die als Hohlrohr 16 ausgeführte Nockenwelle 18 aufgesetzt. Dazu ist der Rotor 8 auf die Nockenwelle 18 gesteckt. Das Hohlrohr 16 weist Bohrungen für einen Tankanschluss T und einen Versorgungsanschluss V auf. Je nach Stellung eines in der Buchse 27 angeordneten Hohlkolbens 28, ist einer der beiden Arbeitsanschlüsse A, B entweder mit dem Tankanschluss T oder dem Versorgungsanschluss verbunden und somit entweder der erste Rotoranschluss 11 oder der zweite Rotoranschluss 13 mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Durch hydraulischen Druck an dem ersten Rotoranschluss 11 wird der Rotor 8 relativ zu dem Stator 1 also in einer ersten Richtung und durch hydraulischen Druck an dem zweiten Rotoranschluss 13 relativ zu dem Stator 1 in einer zweiten, entgegen gesetzten Drehrichtung verstellt.
  • Die beiden Ringräume 19, 20 sind in axialer Richtung durch eine Hülse 30 von einander getrennt. Die Ringräume 19, 20 sind also durch Unterteilung eines Ringraums zwischen Rotor 8 und Zentralventil 12 gebildet. Einer der beiden Ringräume 19 verbindet den ersten Arbeitsanschluss A mit dem ersten Rotoranschluss 11 und der andere Ringraum 20 den zweiten Arbeitsanschlüsse B mit dem zweiten Rotoranschluss 13.
  • Wie Figur 2 zeigt, vergrößert sich der Durchmesser der Hülse 30 zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen A, B des hydraulischen Zentralventils 12. Zwischen einem ersten zylindrischen Abschnitt der Hülse 30 und dem Zentralventil 12 ist ein Dichtring 31 angeordnet. Der Dichtring 31 ist zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen A, B angeordnet und kann in einer Nut des Zentralventils 12 sitzen. Ein zweiter zylindrischer Abschnitt der Hülse 30, der einen größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt hat, liegt mit einer Presspassung dichtend an dem Rotor 8 an. Dieser zweite zylindrische Abschnitt weist Öffnungen für den Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit auf, um den Arbeitsanschluss B über den Ringraum 20 mit dem zweiten Rotoranschluss 13 zu verbinden.
  • Die Hülse 30 kann aus dem Rotor 8 herausragen, beispielsweise mit einem dritten zylindrischen Abschnitt, der einen größeren Durchmesser als der erste und der zweite zylindrischen Abschnitt hat. Zwischen dem zweiten zylindrischen Abschnitt und dem dritten zylindrischen Abschnitt hat die Hülse 30 eine Ringschulter. Die Ringschulter hat eine Aussparung, in die ein Vorsprung 32 in axialer Richtung eingreift. Die Hülse 30 ist also drehfest mit dem Rotor 8 verbunden.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims (9)

  1. Schwenkmotorversteller mit
    einem Stator (1),
    einem Rotor (8), der in dem Stator (1) sitzt und durch hydraulischen Druck an einem ersten Rotoranschluss (11) relativ zu dem Stator (1) in einer ersten Richtung und durch hydraulischen Druck an einem zweiten Rotoranschluss (13) relativ zu dem Stator (1) in einer zweiten Richtung verstellbar ist,
    einem Zentralventil (12), das durch eine Nabe (7) des Rotors (8) hindurchragt und in einer Nockenwelle (18) steckt,
    wobei das Zentralventil (12) einen ersten Arbeitsanschluss (A) und in einem axialen Abstand von dem ersten Arbeitsanschluss (A) einen zweiten Arbeitsanschluss (B) aufweist,
    wobei der erste Arbeitsanschluss (A) mit dem ersten Rotoranschluss (11) und der zweite Arbeitsanschluss (B) mit dem zweiten Rotoranschluss (13) verbunden ist,
    wobei ein Ringraum zwischen dem Zentralventil (12) und dem Rotor (8) mittels einer Hülse (30) in zwei Ringräume (19, 20) unterteilt ist, wobei einer der beiden Ringräume (19) den ersten Arbeitsanschluss (A) mit dem ersten Rotoranschluss (11) und der andere Ringraum (20) den zweiten Arbeitsanschluss (B) mit dem zweiten Rotoranschluss (13) verbindet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hülse (30) einen ersten zylindrischen Abschnitt, der in der Nabe (7) des Rotors (8) angeordnet ist, einen zweiten zylindrischen Abschnitt, der einen größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt hat und in der Nabe (7) des Rotors (8) angeordnet ist, und einen dritten zylindrischen Abschnitt, der einen größeren Durchmesser als der zweite zylindrische Abschnitt hat und sich außerhalb des Rotors (8) befindet, aufweist.
  2. Schwenkmotorversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser der Hülse (30) zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen (A, B) vergrößert.
  3. Schwenkmotorversteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (30) und dem Zentralventil (12) ein Dichtring (31) angeordnet ist.
  4. Schwenkmotorversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (31) in einer Nut des Zentralventils (12) sitzt.
  5. Schwenkmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (30) mit einer Presspassung an den Rotor (8) anliegt.
  6. Schwenkmotorversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Rotor (8) anliegender Abschnitt der Hülse (30) Öffnungen für den Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit aufweist.
  7. Schwenkmotorverstellung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (30) aus dem Rotor (8) herausragt.
  8. Schwenkmotorversteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (30) eine Schulter aufweist, in der sich eine Aussparung befindet, in die ein Vorsprung (32) des Rotors (8) eingreift.
  9. Schwenkmotorversteller nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (30) außerhalb des Rotors (8) einen Endabschnitt hat, der einen größeren Durchmesser als die Nabe (7) des Rotors (8) hat.
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