WO2011157542A1

WO2011157542A1 - Rotor für einen nockenwellenversteller und nockenwellenversteller

Info

Publication number: WO2011157542A1
Application number: PCT/EP2011/058879
Authority: WO
Inventors: Armin Braun
Original assignee: Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2011-12-22
Also published as: DE102010024197A1; CN102947553A; EP2582929B1; EP2582929A1; US20130081585A1; CN102947553B; US8635978B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (1, 21, 41) für einen Nockenwellenversteller (61), mit einem Rotorgrundkörper (3, 23, 43) sowie mit einer Anzahl von am Rotorgrundkörper (3, 23, 43) angeordneter und sich radial nach außen erstreckender Rotorflügel (5, 25, 45), die jeweils ein Flügelende (7, 27, 47) aufweisen. Die Flügelenden (7, 27, 47) der Rotorflügel (5, 25, 45) sind zur Leckagereduzierung zu radial nach außen elastisch verformbaren Dichtstegen (9, 31, 49) geformt. Ein solcher Rotor (1, 21, 41) bietet eine kosten neutrale und fertigungstechnisch einfach umsetzbare Möglichkeit zur Verringerung der Leckage in einem Nockenwellenversteller (61). Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller (61) für eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Rotor (1, 21, 41).

Description

Bezeichnung der Erfindung

Rotor für einen Nockenwellenversteller und Nockenwellenversteller Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Nockenwellenversteller mit einem Rotorgrundkörper sowie mit einer Anzahl von am Rotorgrundkörper angeordneten und sich radial nach außen erstreckenden Rotorflügeln. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller mit einem derartigen Rotor.

Hintergrund der Erfindung

Ein Rotor dient der Unterstützung der gezielten Verstellung der Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle in einer Brennkraftmaschine. Hierzu ist er als Teil eines Nockenwellenverstellers üblicherweise in einem drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Stator gehalten. Im eingebauten Zu- stand ist der Rotor drehfest mit der Nockenwelle verbunden und kann gegenüber dem Stator verstellt werden, wodurch eine Drehung der Nockenwelle gegenüber dem Stator in einem vorbestimmten Winkelbereich erreicht werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise gezielt die Leistung einer Brennkraftmaschine erhöht oder deren Kraftstoffverbrauch gesenkt werden.

Die Flügel eines Rotors unterteilen im eingebauten Zustand üblicherweise im Stator ausgebildete Druckkammern jeweils in Hydraulikbereiche, die zur Steuerung des Nockwellenverstellers mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Hierbei treten insbesondere an der Kontaktstelle der Rotorflügel und der Man- telfläche des Stators funktionsbedingte Spalte auf, wodurch das Hydraulikfluid unkontrolliert von einem in den anderen Hydraulikbereich gelangen kann. Um diese unerwünschte interne Leckage zu verringern, sind verschiedene Konzepte zur Abdichtung bekannt. Aus der WO 2007/088108 A1 ist hierzu ein Rotor der eingangs genannten Art bekannt, der in einem Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine eingesetzt ist. Der Rotor weist eine Anzahl von radial orientierten Flügeln auf, die im Bereich ihrer Stirnfläche gegenüber der inneren Mantelfläche des Stators abdichten. Zur Abdichtung der durch die Flügel voneinander getrennten Hydraulikbereiche schlägt die WO 2007/088 08 A1 die Verwendung eines separaten Dichtelementes vor. Das Dichtelement ist mit einem U-förmigen Grundquerschnitt mit einem in Umfangsrichtung orientierten Grundschenkel und zwei radial orientierten Seitenschenkeln ausgebildet. Der U-förmige Grundquerschnitt kann den gesamten Endbereich der Stirnseite des Rotorflügels von außen umgreifen. Eine andere Ausführungsvariante sieht vor, dass der Flügel stirnseitige Nuten aufweist, in die die Seitenschenkel des separaten Dichtelements eingreifen.

Die WO 2006/1 1217 A1 offenbart einen Rotor als Teil einer Vorrichtung zur Nockenwellenverstellung einer Brennkraftmaschine, dessen Rotorgrundkörper mit einer Anzahl von Nuten ausgebildet ist. In diese Nuten werden die Rotorflügel eingesteckt. Zwischen dem Nutgrund der Nut und dem Rotorflügel ist hier ein separates sogenanntes Federelement angeordnet, welches den Rotorflügel einerseits radial nach außen drückt und zum anderen am Nutgrund dichtend anliegt. Das Federelement wirkt entsprechend als Feder- und Dichtelement gleichermaßen und verhindert so den Fluss von Hydraulikflüssigkeit zwischen den Hydraulikbereichen sowohl zwischen dem Flügelende des Rotorflügels als auch im Nutgrund innerhalb des Rotorgrundkörpers.

Weiterhin ist aus der DE 199 805 80 T1 ein Flügelrotor als Teil einer Ventilzeitsteuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt. Die Flügel des Rotors sind mit einer in axialer Richtung geschnittenen Haltenut an der Stirnflä- che des Flügelendes versehen. In diese Haltenut kann ein separates Dichtelement eingepasst werden, welches in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsflä- che des Stators steht. Das Dichtelement wird zusätzlich mit einer Blattfeder in der Haltenut des Flügels gehalten. Zwar bieten alle vorgenannten Ausgestaltungen für einen Rotor eine Möglichkeit zur Verringerung der Leckage innerhalb eines Nockenwellenverstellers, allerdings sind separate Dichtelemente nachteiligerweise mit einem zusätzli- chen fertigungstechnischen Aufwand und Mehrkosten verbunden.

Aufgabe der Erfindung Es ist demnach eine erste Aufgabe der Erfindung, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Rotor anzugeben, der eine kostenneutralen und fertigungstechnisch einfach umsetzbare Möglichkeit zur Verringerung der Leckage in einem Nockenwellenversteller bietet. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Nockenwellenversteller mit einem solchen Rotor anzugeben.

Lösung der Aufgabe

Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Rotor für einen Nockenwellenversteller, mit einem Rotorgrundkörper sowie mit einer Anzahl von am Rotorgrundkörper angeordneter und sich radial nach außen erstreckender Rotorflügel, die jeweils ein Flügelende aufweisen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Flügelenden der Rotorflügel zur Leckagereduzierung zu radial nach außen elastisch verformbaren Dichtstegen geformt sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die interne Leckage in einem Nockenwellenversteller durch zu breite Spalte zwischen den die Hydraulikbe- reiche begrenzenden Bauteilen hervorgerufen wird. Zur Minimierung dieser Leckage können die Spalte derart verringert werden, dass im Betrieb eines Nockenwellenverstellers eine ausreichende Abdichtung der Hydraulikbereiche voneinander gegeben ist. Dies lässt sich beispielsweise durch engere Spalt- maße erreichen. Allerdings ist hierbei eine hohe Maßgenauigkeit bei der Herstellung der Bauteile gefordert, um eine störungsfreie Funktion des Nockenwel- lenverstellers zu gewährleisten. Dies kann bis zum jetzigen Zeitpunkt nur mit sehr hohem Aufwand erreicht werden.

Vor diesem Hintergrund werden daher separate Dichtelemente zur Abdichtung verwendet. Durch eine derartige Ausgestaltung sind die Anforderungen an die Maßgenauigkeit bei der Fertigung zwar geringer, jedoch ist auch hiermit ein erhöhter Kostenfaktor und eine aufwändigere Montage verbunden, da die Dichtelemente zum einen separat gefertigt und in zusätzlichen Prozessschritten montiert werden müssen. Zusätzlich kann beispielsweise auch eine Anpassung des Rotors bei der Verwendung eines separaten Dichtelementes notwendig sein. Die Erfindung löst diese Problematik überraschenderweise dadurch, dass sie auf die Verwendung eines separaten Dichtelements verzichtet. Dazu sind die Flügelenden der Rotorflügel als solche zur Leckagereduzierung zu radial nach außen elastisch verformbaren Dichtstegen geformt. Die Dichtstege sind Teil der Rotorflügel und erfüllen aufgrund ihrer Elastizität die erforderliche Dichtfunktion im Betrieb eines Nockenwellenverstellers, die bislang von separaten Dichtelementen übernommen wurde. Durch den Verzicht auf separate Dichtelemente können bislang notwendige Bearbeitungsschritte der Rotorflügel, wie zum Beispiel ein Einbringen von Nuten zur Positionierung der Dichtelemente entfallen. Die Dichtwirkung der Rotorflügel beruht insbesondere auf den im Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Nockenwellenverstellers wirkenden Zentrifugalkräften, die in einem rotierenden System auf einen Körper wirken. Die Zentrifugalkraft ist von der Drehachse weg radial nach außen gerichtet und abhängig von der Masse des Körpers und dessen Abstand von der Drehachse.

Infolge der Rotation des Rotors im eingebauten Zustand wirkt eine radial nach außen gerichtete Kraft auf die Flügelenden und insbesondere auf die Dichtstege. Die elastisch verformbaren Dichtstege werden radial nach außen gegen die Innenwandung des Stators gedrückt, wodurch sich die radialen Leckspalten zwischen den Flügelenden und der inneren Mantelfläche des Stators verringern. Auf diese Weise kann eine sichere Abdichtung zwischen den Hydraulikbereichen innerhalb des Nockenwellenverstellers erreicht werden kann.

Mit anderen Worten übernehmen die Flügelenden bzw. die Dichtstege aufgrund ihrer elastischen Ausgestaltung die Dichtfunktion innerhalb des Nockenwellenverstellers, so dass auf die Verwendung separater Dichtkomponenten gänzlich verzichtet werden kann.

Der Rotor kann beispielsweise mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Grundkörper ausgebildet sein. Die Anzahl der am Grundkörper angeordneten Rotorflügel kann in Abhängigkeit des einzustellenden Verstellwinkels variabel sein. Grundsätzlich gilt hierbei, dass, je mehr Rotorflügel an dem Rotorgrund- körper angeordnet sind, desto geringer ist der einstellbare Verstell Winkel. Die Rotorflügel können an dem Rotorgrundkörper als separate Komponenten angebracht sein oder bevorzugt einteilig mit diesem gefertigt sein.

Die Rotorflügel erstrecken sich in radialer Richtung, so dass sie im eingebauten Zustand mit ihren Flügelenden am Innenumfang bzw. an der inneren Mantelfläche eines Stators anliegen. Die Flügelenden erstrecken sich in Umfangsrich- tung vorzugsweise mit einem dem Innenradius des Stators entsprechenden äußeren Radius, um im Betrieb beispielsweise ein Verkanten der Flügelenden an der inneren Mantelfläche des Stators zu vermeiden. Die Funktionalität ist aufgrund der elastischen Verformbarkeit der Flügelenden gewährleistet. Weiterhin kann einer der Rotorflügel mit einer Verriegelungsbohrung ausgebildet sein, die im eingebauten Zustand zur Verriegelung mit einem Stator dient, so dass Stator und Rotor in einer optimalen Position insbesondere für den Start oder Leerlauf einer Brennkraftmaschine gehalten werden können.

Die Dichtstege können grundsätzlich verschieden ausgestaltet sein. Die Materialstärke der Dichtstege ist hierbei insbesondere abhängig von der gesamten Bauteilbeschaffenheit des Rotors bzw. der Rotorflügel. Die Bemaßungen der Dichtstege sowie das Material wirken sich auf die elastische Verformbarkeit der Dichtstege auf. Das Material kann insbesondere den im Betrieb wirkenden Kräften entsprechend gewählt werden, so dass eine Einstellung der resultierenden radialen Leckspalten zwischen den Flügelenden und der inneren Mantelfläche eines Stators sowohl im Stillstand als auch im Betrieb möglich ist. Die Stege sind insbesondere durch eine gezielte Materialschwächung am Flügelende ausgebildet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in den Flügelenden zur Ausbildung der Dichtstege Materialaussparungen eingebracht. Die Materialaussparungen sind hierbei vorzugsweise in radialer Richtung von den Dichtstegen begrenzt. Durch die Materialaussparungen wird eine Schwächung der Flügelenden hervorgerufen und die elastische Verformbarkeit der Dichtstege erreicht. Die Materialaussparungen können beispielsweise als Hohlräume, als Ausnehmungen oder als Vertiefungen in die Rotorflügel eingebracht sein. Sie sind vorzugsweise bereits während der unmittelbaren Herstellung des Rotors, zum Beispiel bei einem Sinter- oder Gußteil durch die Verwendung einer entsprechenden Form, in die Rotorflügel eingebracht, so dass keine nachträglichen Bearbeitungsschritte notwendig sind. Weiterhin können die elastischen Dichtstege durch eine Abstimmung der Materialaussparungen mit der Materialstärke dauerfest ausgelegt werden, so dass sie grundsätzlich den auf sie wirkenden Kräften beständig standhalten können.

Bevorzugt sind die Materialaussparungen an den Flügelenden entlang der Um- fangsrichtung mit einer gleichbleibenden radialen Breite ausgebildet. Im Betrieb tritt so über den Umfang verteilt eine gleichmäßige Dichtwirkung ein. Hierbei wird in der Mitte des Steges die höchste Dichtwirkung erreicht, da die elastische Verformung an dieser Stelle am stärksten ausgeprägt ist. Durch die Befestigung der Dichtstege an den Rändern der Rotorflügel ist die nötige Stabilität der Flügelenden gewährleistet.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung sind die Materialaussparungen an den Flügelenden entlang der Umfangsrichtung mit einer veränderlichen radia- len Breite ausgebildet. Daraus resultiert eine sich entlang der Umfangsrichtung ändernde Materialstärke, wodurch die elastische Verformbarkeit gezielt den Anforderungen angepasst werden kann. Insbesondere wird hierdurch für die Dichtstege ein lokaler Verform- oder Biegebereich geschaffen.

Vorzugsweise sind die die Materialaussparungen an den Flügelenden begrenzenden Dichtstege mit einem freibeweglichen Stegende ausgebildet sind. Da der Steg nur an einer Seite fest mit dem Flügelende verbunden ist, kann hierbei das freibewegliche Ende im Betrieb besonders einfach elastisch verformt wer- den. Auch diese Ausgestaltung ermöglicht eine Einflussnahme auf die Breite der radialen Leckspalte entlang der Umfangsrichtung.

Grundsätzlich sind zusätzlich weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Flügelenden bzw. der Dichtstege eines Rotors denkbar. Die Materialaussparungen und die Materialdicke können im Hinblick auf die im Betrieb wirkenden Zentrifugalkräfte aufeinander abgestimmt werden, um so eine störungsfreie Funktion des Nockenwellenverstellers zu gewährleisten.

Zweckmäßigerweise ist der Rotorgrundkörper mit den Rotorflügeln einstückig mit einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt. Die einstückige Fertigung ist besonders von Vorteil, da eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses erreicht werden kann. Die Erfindung ermöglicht es, Rotorgrundkörper und Rotorflügel als ein Bauteil in einem gemeinsamen Prozess unter Schaffung der Dichtefunktionalität herzustellen. Ein Zusammenbau von Einzelteilen entfällt. Im Gegensatz zu einer mehrteiligen Fertigung werden zusätzlich mögliche Undichtigkeiten an der Kontaktstelle des Rotorgrundköpers mit den Rotorflügeln vermieden.

Als pulvermetallurgisches Verfahren ist insbesondere ein Sinterverfahren be- vorzugt. Mit einem Sinterverfahren lässt sich eine hohe Präzision erreichen, die für die Einstellung der radialen Leckspalte von Vorteil ist. Da gesinterte Bauteile eine hohe Maßgenauigkeit aufweisen, können zusätzliche aufwändige Nachbearbeitungsschritte des Rotors entfallen. Ein Sinterprozess bietet zusätzlich die Möglichkeit der Nutzung eines automatisierten Prozessablaufs, wodurch erhöhte Prozesskosten und zusätzlicher Bearbeitungsaufwand vermieden werden. Weiterhin hat beispielsweise das Sintermaterial Einfluss auf die Festigkeit und das Gewicht des Rotors, wodurch wiederum die elastische Verformung der Dichtstege beeinflusst werden kann. Dementsprechend kann durch die Wahl des Sintermaterials auch Einfluss auf die verbleibende Breite der radialen Leckspalte im Betreib eines Nockenwellenverstellers genommen werden.

Bei der Auslegung der Dichtstege sind die im Betrieb wirkenden Kräfte zu be- rücksichtigen, um eine sichere Funktion des Nockenwellenverstellers zu gewährleisten. Hierbei können die Dichtstege eine Wandstärke haben, durch die die gewünschte Dichtwirkung bei einer ausreichend hohen Festigkeit gegeben ist. Die Wandstärke ist hierbei in Umfangsrichtung abhängig von der Form der in den Flügelenden ausgebildeten Materialaussparungen. Beispielsweise ist die Wandstärke bei einer hanteiförmigen Materialaussparung an den äußeren Enden der Dichtstege, im Bereich der größeren Aussparungen, geringer als in dem sich dazwischen befindlichen Bereich.

Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Stator sowie einen innerhalb des Stators angeordneten, relativ zu diesem drehbaren Rotor entsprechend den vorgenannten Ausgestaltungen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Dichtstege der sich radial nach außen erstreckenden Flügelenden gegenüber der inneren Mantelfläche des Stators abdichten.

Wie vorhergehend bereits erläutert, beruht die Dichtwirkung der Dichtstege auf den im Betrieb des Nockenwellenverstellers wirkenden Zentrifugalkräften. Die Dichtstege werden hierbei radial elastisch verformt und gegen die innere Mantelfläche des Stators gedrückt. Hierdurch kommt eine Reduzierung der radialen Leckspalte zwischen den Rotorflügeln und der Innenwand des Stators zustande. Die hierdurch erreichte Dichtwirkung ermöglicht den Betrieb eines Nockenwellenverstellers ohne ein zusätzliches Dichtelement. Der Stator weist üblicherweise eine Anzahl sich radial nach innen erstreckender Stege auf, zwischen denen Druckkammern gebildet sind. In den Druckkammern können die sich radial nach außen erstreckenden Flügel des Rotors positioniert werden, so dass jeweils an den Außenseiten der Flügel die Hydraulikbe- reiche zur Beaufschlagung mit Hydraulikflüssigkeit entstehen. Zur Beaufschlagung weist der Rotor insbesondere Ölkanäle in seinem Grundkörper auf, durch die Öl in die Druckkammern des Stators bzw. des Nockenwellenverstellers gepumpt werden können. An den Stegen des Stators können Flügelanschlagsflächen ausgebildet sein, an denen im eingebauten Zustand die Flügel eines Ro- tors anschlagen können.

Der Nockenwellenversteller ist neben dem Stator und dem Rotor üblicherweise noch mit einem Dichtdeckel sowie mit einem Verriegelungsdeckel ausgebildet. Der Verriegelungsdeckel ist vorzugsweise mit dem Stator verbunden und be- grenzt die Druckkammern nockenwellenseitig. Er dient der Abdichtung des Druckraums nach außen, verhindert ein unkontrolliertes Auslaufen von Hydraulikflüssigkeit und verringert somit eine externe Leckage. In dem Verriegelungsdeckel ist üblicherweise eine Kulisse ausgebildet, die der Verriegelung von Stator und Rotor in einer vorgesehenen Position dient.

Im Betrieb verringern sich die Spaltmaße in Abhängigkeit der auf den Rotor bzw. auf die Flügelenden wirkenden Zentrifugalkräfte. Die Abmessungen bzw. die Breite der radialen Leckspalte ist hierbei beispielsweise abhängig von der Bauteildicke des Rotors und von der Wandstärke der Dichtstege. Diese und die Materialaussparungen können aufeinander abgestimmt werden, so dass eine dauerfeste Auslegung der elastischen bzw. elastisch verformbaren Dichtstege möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den auf den Rotor gerichte- ten Unteransprüchen, die sinngemäß auf den Nockenwellenversteller übertragen werden können. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 jeweils einen Rotor mit unter- schiedlich ausgebildeten Rotorflügeln in einem Querschnitt und Fig. 4 einen Nockenwellenversteller mit einem Rotor gemäß Fig. 1 im eingebauten Zustand in einem Querschnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt einen Rotor 1 für einen Nockenwellenversteller in einem Querschnitt. Der Rotor 1 hat einen Rotorgrundkörper 3 mit vier sich radial nach außen erstreckenden Rotorflügeln 5. Im eingebauten Zustand, wenn der Rotor 1 in einem Stator positioniert ist, dienen die Rotorflügel 5 der Unterteilung jeweils einer Druckkammer eines Nockenwellenverstellers in zwei benachbarte Hydraulikbereiche. Ein Nockenwellenversteller ist in Fig. 4 gezeigt.

Der Rotorgrundkörper 3 und die Rotorflügel 5 sind einteilig durch ein Sinterver- fahren aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Im Unterschied zu einer zweiteiligen Fertigung, bei welcher die Rotorflügel 5 beispielsweise in Nuten im Rotorgrundkörper 3 gehalten werden, werden durch die Einteiligkeit mögliche Stellen für Undichtigkeiten minimiert. Weiterhin bietet der Sinterprozess die Möglichkeit der Nutzung eines automatisierten Prozessablaufs und ist somit kostengünstig und einfach durchzuführen. Aufgrund der Maßgenauigkeit des Verfahrens kann der Rotor 1 so hergestellt werden, dass die radialen Leckspalten zwischen den Flügelenden und der inneren Mantelfläche eines Stators im eingebauten Zustand hinreichend gering sind. Die Rotorflügel 5 weisen Flügelenden 7 auf, die zur Leckagereduzierung in einem Nockenwellenversteller ausgebildet sind. Hierzu sind die Flügelenden 7 zu radial nach außen elastisch verformbaren Dichtstegen 9 geformt. Sie bestehen aus demselben Material wie die Rotorflügel 5 und sind während des Sinterprozesses als Teil der Rotorflügel 5 bzw. als Teil des Rotors 1 hergestellt.

Die elastische Verformbarkeit der Dichtstege 9 wird durch die in den Flügelen- den 7 eingebrachten Materialaussparungen 1 1 hervorgerufen. Die Materialaussparungen 11 sind in radialer Richtung von den Dichtstegen 9 begrenzt und verlaufen in Umfangsrichtung mit einem gleichbleibenden radialen Spaltmaß. Hierdurch tritt im Betrieb über den Umfang verteilt eine gleichmäßige Dichtwirkung ein. In der Mitte der Dichtstege 9 wird hierbei die höchste Dichtwirkung erreicht, da an dieser Stelle die elastische Verformung der Flügelenden 7 am stärksten ausgeprägt ist. Die Materialaussparungen 1 1 sind durch das Herstellungsverfahren des Rotors 1 bereits unmittelbar in die Rotorflügel 5 eingebracht. Insgesamt kann eine Verringerung der internen Leckage ohne die Verwendung separater Dichtelemente erreicht werden.

Zusätzlich ist in einem Rotorflügel 5 eine Verriegelungsbohrung 13 zur Verriegelung mit einem Stator im eingebauten Zustand umfasst. Hierzu kann bei- spielsweise ein Kolben durch die Verriegelungsbohrung 13 in eine Kulisse im Grund eines Verriegelungsdeckels eingreifen, so dass der Rotor 1 und ein Stator in einer optimalen Position insbesondere für den Start oder Leerlauf einer Brennkraftmaschine gehalten werden können. Die Kulisse zur Verriegelung ist in Fig. 4 zu sehen.

Auch in Fig. 2 ist ein Rotor 21 für einen Nockenwellenversteller in einem Querschnitt zu sehen. Der Rotor 21 hat ebenfalls einen Rotorgrundkörper 23 mit vier sich radial nach außen erstreckenden Rotorflügeln 25, die im eingebauten Zustand die Druckkammern eines Nockenwelienverstellers in Hydraulikbereiche unterteilen. Der Rotor 21 ist ebenfalls einstückig mittels eines Sinterprozesses aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. In die Flügelenden 27 sind ebenfalls Materialaussparungen 29 eingebracht, die radial nach außen von Dichtstegen 31 begrenzt werden. Die Materialaussparungen 29 sind mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden veränderlichen radialen Spaltmaß in Form einer Hantel ausgebildet. Dementsprechend haben die Dichtstege 31 eine sich entlang der Umfangsrichtung veränderte Wandstärke. Deren Bezeichnung 33, 35 ist der Übersichtlichkeit halber nur an einer Ma- terialausnehmung 29 gezeigt. An den kreisförmigen Aussparungen 33 ist gezielt eine Verformstelle zur elastischen Bewegung des Dichtstegs 31 nach außen geschaffen.

Entsprechend Fig. 1 ist auch von einem Rotorflügel 25 des Rotors 21 eine Verriegelungsbohrung 37 zur Verriegelung mit einem Stator im eingebauten Zustand umfasst. Der in Fig. 3 ebenfalls in einem Querschnitt gezeigte Rotor 41 mit einem Rotorgrundkörper 43 und vier an diesem angeordneten Rotorflügeln 45 ist entsprechend den Fig. 1 und 2 einteilig durch Sintern hergestellt. Die sich radial nach außen erstreckenden Rotorflügel 45 weisen an den Flügelenden 47 Dichtstege 49 auf.

Diese Dichtstege 49 begrenzen die in die Flügelenden 47 eingebrachten Materialaussparungen 51 in radialer Richtung. Die Materialaussparungen 51 sind in Umfangsrichtung mit einem veränderlichen radialen Spaltmaß ausgebildet und zu einer der Flügelanschlagsflächen 71 , 73 hin geöffnet. Die Flügelenden 47 sind durch die Materialaussparungen 51 einseitig zu angelenkten Dichtstegen 49 geschwächt. Das jeweils freie Stegende 53 der Dichtstege 49 wird durch die im Betrieb auf den Rotor 41 wirkende Zentrifugalkraft radial nach außen gedrückt. Die Wandstärke an der Stelle der kreisförmigen Aussparung 57 ist gegenüber der Stelle der sich anschließenden stegförmigen Aussparung 57 erhöht. Deren Bezeichnung 55, 57 ist wie in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nur an einer Materialausnehmung 51 gezeigt. Auch in Fig. 3 ist in einem Rotorflügel 45 des Rotors 41 eine Verriegelungsbohrung 59 eingebracht, die im eingebauten Zustand der Verriegelung von Rotor und Stator in einer gewünschten Position dient.

Fig. 4 zeigt einen Nockenwellenversteller 61 mit einem in einem Stator 63 eingesetzten Rotor 1 gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht. Der Rotor 1 hat einen Rotorgrundkörper 3 mit vier sich radial nach außen erstreckenden Rotorflügeln 5. Rotorgrundkörper 3 und Rotorflügeln 5 sind einteilig durch Sintern aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Zur Beschreibung des Rotors 1 wird an dieser Stelle auf Fig. 1 verwiesen.

Der Stator 63 weist sich radial nach innen erstreckende Stege 65 auf, zwischen denen jeweils ein Rotorflügel 5 des Rotors 1 positioniert ist. Die Rotorflügel 5 unterteilen die im Stator 63 ausgebildeten Druckkammern 67 in jeweils zwei Hydraulikbereiche 69, die sich jeweils rechts bzw. links von den Rotorflügeln 5 befinden. Dies ist in Fig. 4 aufgrund der Übersichtlichkeit nur für eine Druckkammer 67 bzw. zwei Hydraulikbereiche 69 kenntlich gemacht. An zwei Stegen 65 ist jeweils eine Flügelanschlagsfläche 71 , 73 ausgebildet, die die Rotorflügel 5 in einer bestimmten Position durch einen Anschlag stoppen. Beide Flügelanschlagsflächen 71 , 73 befinden sich innerhalb einer Druckkammer 67 bzw. jeweils in einem Hydraulikbereich 69, so dass der Rotorflügel 5 an beiden Seiten der Druckkammer 67 anschlagen kann.

Fig. 4 zeigt den Nockenwellenversteller 61 im Stillstand, wobei die sich radial nach außen erstreckenden Flügelenden 7 der Rotorflügel 5, bzw. die Dichtstege 9 mit ihrem Außenumfang nicht direkt am Innenumfang des Stators 63 anliegen. Deutlich zu erkennen sind dementsprechend die radialen Leckspalten 75, die zwischen der inneren Mantelfläche 77 des Stators 63 und den Flügelenden ausgebildet ist. Im Betrieb, also bei der Rotation des Rotors 1 innerhalb des Stators 63, verringern sich die Leckspalten 75 unter Erhöhung der Dichtigkeit zwischen den Hydraulikbereichen 69. Die Dichtstege 9 werden radial in Richtung der inneren Mantelfläche 77 des Stators 63 verformt, so dass sich die radialen Spaltmaße zwischen Rotor 1 und Stator 63 verkleinern. Hierdurch wird die Leckage reduziert und eine Abdichtung der Hydraulikbereiche 69 voneinander kann ohne die Verwendung separater Dichtelemente erreicht werden.

Weiterhin weist der Rotor 1 Ölkanäle zum Beaufschlagen der Druckkammern 67 mit Öl auf, wobei diese Kanäle nicht zu erkennen sind, da sie sich im Inneren des Körpers des Rotors 1 befinden.

In einem Rotorflügel 5 ist eine Verriegelungsbohrung 13 eingebracht, durch die ein nicht gezeigter Kolben in die im Verriegelungsdeckel 79 eingebrachte Kulis- se 81 eingreifen kann. So kann der Rotor 1 in einer vorgesehenen Position gehalten werden. Im entriegelten Zustand ist der Kolben angehoben und der Rotor 1 kann sich in einem bestimmten Verstell Winkel bewegen. Der Verriegelungsdeckel 79 ist mit dem Stator 63 verbunden und begrenzt die Druckkammern 67 nockenwellenseitig. Auf diese Weise dient der Verriegelungsdeckel 79 zusätzlich der Verringerung der externen Leckage des Nockenwellenverstellers 61.

Liste der Bezugszahlen Rotor

3 Rotorgrundkörper

5 Rotorflügel

7 Flügelende

9 Dichtsteg

I Materialaussparung

13 Verriegelungsbohrung

21 Rotor

23 Rotorgrundkörper

25 Rotorflügel

27 Flügelende

29 Materialaussparung

31 Dichtsteg

33 Aussparung

35 Aussparung

37 Verriegelungsbohrung

41 Rotor

43 Rotorgrundkörper

45 Rotorflügel

47 Flügelende

49 Dichtsteg

51 Materialaussparung

53 Stegende

55 Aussparung

57 Aussparung

59 Verriegelungsbohrung

61 Nockenwellenversteller

63 Stator

65 Stege

67 Druckkammern

69 Hydraulikbereiche Flügelanschlagsfläche Flügelanschlagsfläche radiale Leckspalten innere Mantelfläche erriegelungsdeckel Kulisse

Claims

Patentansprüche

1. Rotor (1 , 21 , 41) für einen Nockenwellenversteller (61), mit einem Rotorgrundkörper (3, 23, 43) sowie mit einer Anzahl von am Rotorgrund körper (3, 23, 43) angeordneter und sich radial nach außen erstreckender Rotorflügel (5, 25, 45), die jeweils ein Flügelende (7, 27, 47) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelenden (7, 27, 47) der Rotorflügel (5, 25, 45) zur Leckagereduzierung zu radial nach außen elastisch verformbaren Dichtstegen (9, 31 , 49) geformt sind.

2. Rotor (1 , 21 , 41) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in die

Flügelenden (7, 27, 47) zur Ausbildung der Dichtstege (9, 31 , 49) Materialaussparungen (11 , 29, 51 ) eingebracht sind.

3. Rotor (1 , 21 , 41) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparungen (11 , 29, 51 ) an den Flügelenden (7, 27, 47) in radialer Richtung von den Dichtstegen (9, 31 , 49) begrenzt sind.

4. Rotor (1 , 21 , 41 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparungen (11 , 29, 51) an den Flügelenden (7, 27,

47) entlang der Umfangsrichtung mit einer gleichbleibenden radialen Breite ausgebildet sind.

5. Rotor (1 , 21 , 41 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialaussparungen (1 1 , 29, 51) an den Flügelenden (7, 27,

47) entlang der Umfangsrichtung mit einer veränderlichen radialen Breite ausgebildet sind.

6. Rotor (1 , 21 , 41) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Materialaussparungen (11 , 29, 51) an den Flügelenden (7, 27, 47) begrenzenden Dichtstege (9, 31 , 49) mit einem freibeweglichen Stegende (53) ausgebildet sind. Rotor (1 , 21 , 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkörper (3, 23, 43) mit den Rotorflügeln (5, 25, 45) einstückig mit einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt ist.

Nockenwellenversteller (61) für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Stator (63) sowie einen innerhalb des Stators (63) angeordneten, relativ zu diesem drehbaren Rotor (1 , 21 , 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dichtstege (9, 31 , 49) der sich radial nach außen erstreckenden Flügelenden (7, 27, 47) gegenüber der inneren Mantelfläche (77) des Stators (63) abdichten.