WO2014187450A1 - Flügelzellenversteller für eine nockenwellenverstelleinrichtung - Google Patents

Flügelzellenversteller für eine nockenwellenverstelleinrichtung Download PDF

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WO2014187450A1
WO2014187450A1 PCT/DE2014/200083 DE2014200083W WO2014187450A1 WO 2014187450 A1 WO2014187450 A1 WO 2014187450A1 DE 2014200083 W DE2014200083 W DE 2014200083W WO 2014187450 A1 WO2014187450 A1 WO 2014187450A1
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rotor
stator
sealing surface
pressure
stepped
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Olaf Boese
Ahmet Deneri
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vane cell adjuster for a camshaft scanning device with the features of the preamble of claim 1.
  • Camshaft adjusting devices include inter alia a Flogetzel- lenverstelier, which in its basic structure a drivable by a crankshaft stator and a rotatably connected to a camshaft rotor Between the stator and the rotor, an annular space is provided which by non-rotatably connected to the stator, radially inwardly protruding projections is divided into a plurality of pressure chambers. which are each divided by a radially projecting from the rotor outwardly projecting wings in two working chambers opposite effective direction.
  • the rotor is then adjusted relative to the stator and thus also the camshaft relative to the crankshaft in the direction of "early or late".
  • the working chambers are limited by the lateral surfaces of the projections and the wings and by a first sealing surface on the rotor and a second sealing surface on the stator, against which each of the projections and the wings sealingly abut with their end faces.
  • the first and / or the second sealing surface is designed to be stepped at least in one section, and at least one of the projections and / or wings bears against the stepped portion of the first or second sealing surface Stepped face is executed, so that at least one of the wings on its two sides pressure surfaces of different sizes, wherein the steps are aligned on the end face of the projection or the wing and on the first or second sealing surface such that the larger pressure surface is associated with a working chamber , which is acted upon to rotate the rotor in the direction of rotation of the stator with pressure medium.
  • the rotor is adjusted when pressurized by the pressure medium acting on the lateral pressure surfaces of the wings when pressurizing the working chambers.
  • the alternating torques acting on the camshaft and thus also on the rotor basically act counter to the direction of rotation of the camshaft.
  • the alternating torques also counteract in the direction of Drehtchtung the camshaft directed adjusting movement of the rotor, which also corresponds to the direction of rotation of the stator due to the drive of the cam from the stator on the pressure medium located in the working chambers
  • the first solution or the second Executed sealing surface and the adjacent end face of at least one projection or wing stepped and aligned the stage so that at least one of the wings on one side has a larger pressure surface than on the other side, wherein the larger pressure surface is associated with a working chamber.
  • the adjusting force exerted for adjusting the rotor in the direction of rotation of the stator is deliberately increased, so that thereby the acting alternating moments can be compensated.
  • the different sized pressure surfaces thereby form practically a direction of rotation-dependent pressure transmission, being basically assumed that the pressure medium is always introduced regardless of the adjustment direction with an identical pressure in the working chambers
  • the steps on the first or the second sealing surface and on the end face of the projection or the wing are aligned with each other so that the end face of the projection or the flies lies with both diameters formed by the step at the different diameters of the first or second sealing surface.
  • this smaller pressure surface is realized by deliberately not applying any pressure medium to a part of the lateral surface of the blade due to the partial sealing surface of the first sealing surface having the larger diameter or due to the partial sealing surface having the smaller diameter of the second sealing surface.
  • the step of the first or second sealing surface and / or the step on the end face of the projection or the wing is dimensioned such that it forms a stop for limiting the rotational angle of the rotor to the stator.
  • the step can be used in addition to the creation of different sized sealing surfaces in addition to the rotation angle of the rotor relative to the stator, so that the wings not directly with the lateral pressure surfaces on the lateral surfaces of the projections or in the region of the radii between the projections and the second sealing surface
  • the design of the step is to be seen in particular in the positioning of the step on the circumference, so that the rotor with the step of the first sealing surface or the end face of the wings for abutment with the step of the end face of the projections or the second sealing surface for conditioning passes before the wings laterally come to rest on the projections.
  • a partial working chamber is formed between the stepped first or second sealing surface and the stepped end face of the projection or the wing.
  • the partial working chamber according to further preferred embodiments can be acted upon by pressure means by means of a venting device and / or can be vented by means of a venting device.
  • a parallel working chamber is created through which, for example, by applying pressure to the adjusting force can be increased.
  • the partial working chamber can be switched by a vent virtually passive. By selectively loading the partial working chamber with pressure medium or the venting of the partial working chamber, the partial working chamber can be used for a further change of the pressure transmission ratio and the adjusting force caused thereby.
  • the rotor is mounted on the first and / or the second Dichr configuration opposite the stator.
  • a locking device locking the rotor relative to the stator in a predetermined position be provided on the rotor.
  • the locking device may be formed, for example, by a spring-loaded locking pin, which can be locked in a predetermined position of the rotor in a locking link of the stator, wherein the locking link for releasing the rotor can be acted upon with pressure medium.
  • the first sealing surface is made stepped on the rotor, and in the portion of the sealing surface with the larger diameter, a recess for the arrangement of a part of the locking device is provided.
  • the intended step causes the rotor to produce a having a larger diameter and a portion having a smaller diameter, resulting in a section with a greater wall thickness and a section with a smaller wall thickness.
  • the section with the greater wall thickness in the region of the larger diameter can then preferably be used for arranging the recess, for example for the locking pin of the Ve ügegeungs adopted.
  • FIG. 3 shows a vane cell adjuster according to the invention with the rotor in a first stop position
  • FIG. 4 shows a vane cell adjuster according to the invention with the rotor in a second stop position
  • the vane cell adjuster with a rotor 1 and a stator 2 can be seen in an oblique view, while the same vane adjuster in FIG. 2 can be seen in plan view with a cover 16. so that the covered by the lid 16 sections of the rotor 1 and the stator 2 are shown in dashed lines.
  • the stator 2 comprises radially outside a toothing, via which the diegelzellenversteller in the illustration of Figure 2 in operation via a Endloszugstoff is driven in the counterclockwise direction
  • the stator 2 itself is cup-shaped or formed as a ring with two attached lids and has a plurality of radially inwardly projecting projections 3. in each case a mounting hole 15 for Versc robbery of the lid 16 is provided.
  • the ceiling! 16 and the stator 2 thus form a rotationally fixed composite.
  • the radially inwardly projecting projections 3 extend up to a first sealing surface 7 of the rotor 1 and thereby divide the present between the rotor 1 and the stator 2 annulus in several pressure chambers.
  • a plurality of flights 4 are provided on the rotor 1, which extend up to a second sealing surface 8 of the stator 2 and thereby further divide the pressure chambers formed into two oppositely acting working chambers 5 and 6.
  • a recess 12 is also provided for receiving a Verriegeiungs administrates with which the rotor 1 in a predetermined position in an unrecognizable Verriegelungskulis- se in the lid 16 can be locked.
  • the working chambers 5 and 6 can be acted upon by a respective pressure medium line 21 and 22 via a central Druckstoffnik- optionally with a pressure medium. wherein the pressure medium from the respectively not acted upon with pressure medium working chamber 5 or 6 in a pressure fluid reservoir boaststr mt.
  • the rotor 1 By applying pressure medium to one of the working chambers 5 or 6, the rotor 1 is then rotated either counterclockwise, ie in rotation of the stator 2, or counterclockwise relative to the stator 2. Since the stator 2 via the endless traction means rotatably connected to the crankshaft and the rotor 1 rot est connected to the camshaft, so that the angle of rotation of the camshaft is adjusted to the Kurbeiweile far as the diegelzellenverstelier corresponds to the prior art.
  • the first sealing surface 7 on the rotor 1 and the voltage applied to the first sealing surface 7 end faces of the projections 3 are stepped.
  • the first sealing surface 7 has a plurality of sections 10 formed by steps 10 with a smaller first diameter 9 and a plurality of sections 20 with a larger second diameter 23.
  • the stepped end faces of the projections 3 are shaped so that they each sealing with a first portion on one of Sections 19 and rest with a second portion on one of the sections 20. Due to the stepped design of the first DMtiflache 7 and the sealing surfaces of the projections 3 are in the illustration left-side working chambers 5 m their radial Warreckurtgen smaller than the working chambers 6 right wing 4.
  • additional sub-working chambers 11 are formed by the steps 10 between the projections 3 and the first sealing surface 7 of the rotor 1, which are permanently connected by provided in the lid 16 vent holes 17 to a pressure medium reservoir or to the environment
  • the vane-type adjuster with the rotor 1 can be seen in a first impact position, in which the rotor 1 with the vanes 4 rests against the side surfaces of the projections 3 on the right-hand side.
  • the working chambers 6 on the right of the wings 4 thereby have the smallest possible volume. while the working chambers 5 left of the wings 4 have the largest possible volume.
  • the working chambers 6 are acted on the right of the wings 4 via the pressure medium lines 22 with pressure medium, while the pressure medium from the working chambers 5 left of the wing 4 in the Pressure medium reservoir drains Through the pressure medium flowing into the working chambers 6, a pressure force is exerted on the right-side pressure surfaces 14 of the wings 4, by which the rotor 1 is rotated relative to the stator 2. It is of particular importance that the partial working chambers 11 through the vent holes 17 practically are switched passively by the existing air or possibly penetrating pressure medium in the Druckmitteireservoir or in the environment can escape.
  • the rotor 1 can be seen in a second stop position, in which the rotor 1 bears against the steps of the end faces of the projections 3 with the steps 10 of the first sealing face 7.
  • the steps 10 form in the transitions from the sections 20 with the larger second diameter 23 to the sections 20 with the smaller first diameter 9 lateral stops 18 from. which limit the possible rotational movement of the rotor 1 in the counterclockwise direction relative to the stator 2.
  • the adjustment of the rotor 1 in a clockwise direction from the second stop position relative to the stator 2 is effected by the working chambers 5 left of the wings 4 are acted upon by the pressure medium lines 21 with pressure medium, while the pressure medium from the working chambers 6 right of the wings 4 through the pressure medium lines 22nd flows back into the pressure medium reservoir.
  • 17 air or another medium can flow through the vent holes 17 again in the sub-working chambers 11, so that in the sub-working chambers 11 no negative pressure can arise
  • the different sized pressure surfaces 13 and 14 of the wings 4 form practically a pressure transmission ratio, which allow the generation of different Verstefl machine at the same pressure medium pressure.
  • the pressure superimposition ratio can be further varied by including the Tehrarbeitskam- 11 are subjected to pressure medium. Whereby the pressurizing of the partial working chambers 11 can also be controlled in order to adjust the adjusting force.
  • Oie storage of the rotor 1 relative to the stator 2 is preferably carried out via the first or the second sealing surface 7 or 8. wherein also a mixed storage can be realized. If an external bearing of the rotor 1 is provided : sealing strips can additionally be provided on the sealing surfaces 7 and 8 or on the end faces of the wings 4 and / or the projections 3, by which the possible leakage through the sealing surfaces 7 and 8 continues can be reduced
  • the invention has been described with reference to an exemplary embodiment with a stepped first sealing surface 7 and stepped abutting front surfaces of the projections 3.
  • not all wings 4 have printing surfaces 13 and 14 with a different size, it is enough already. if only one of the wings 4 and the pressure surfaces 13 and 14 provided thereon are of different sizes due to a stepped design of the sealing surfaces.
  • control of the pressure ratio can also be effected by an optional application of the working chambers 5 or 6 in a different number, without the pressure surfaces 13 and 14 are of different sizes Femer can be done the control of the pressure ratio, in which the inflow or outflow of air or the pressure medium from the Generalarbeitskammem 11 is controlled.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flügelzellenversteller für eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit - einem, von einer Kurbelwelle rotatorisch antreibbaren Stator (2), und - einem in dem Stator drehbar gelagerten mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor (1), wobei - an dem Stator (2) eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden sich bis zu einer an dem Rotor (1) vorgesehen ersten Dichtflache (7) versteckenden Vorsprüngen (3) vorgesehen sind, weiche einen Ringraum zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (1) in mehrere Druckräume unterteilen, und - an dem Rotor (1) eine Mehrzahl von radial nach außen vorstehende Flügel (4) vorgesehen sind, welche sich bis zu einer an dem Stator (2) vorgesehen zweiten Dichtflache (8) erstrecken und die Druckräume in entgegengesetzt wirkenden Arbeitskammern (5, 6) unterteilen, wobei - die Arbeitskammern (5, 6) zur Verstellung des Rotors (1) gegenüber dem Stator (2) wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, wobei -die erste und/oder die zweite Dichtfläche (7, 8) wenigstens in einem Abschnitt gestuft ausgeführt ist, und - wenigstens einer der Vorsprünge (3) und/oder der Flügel (4) an seiner an gestuften ersten oder zweiten Dichtfläche (7, 8) anliegenden Stirnfläche gestuft ausgeführt ist, so dass wenigstens einer der Flügel (4) an seinen beiden Seiten Druckflächen (13, 14) unterschiedlicher Grolle aufweist, wobei - die Stufen an der Stirnfläche des Vorsprungs (3) oder des Flügels (4) und an der ersten oder zweiten Dichtfläche (7, 8) derart ausgerichtet sind, dass -die größere Druckfläche (13, 14) einer Arbeitskammer (7, 8) zugeordnet ist, welche zur Verdrehung des Rotors (1) in Richtung der Drehrichtung des Stators (2) mit Druckmittel beaufschlagt wird.

Description

Flügelzellenversteller für eine Nockenwellenveretelleinrichtung
Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenversteller für eine Nockenwellenver- sfelleinhchtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Nockenwellenverstelleinrichtungen umfassen unter anderem einen Flogetzel- lenverstelier, welcher in seinem Grundaufbau einen von einer Kurbelwelle antreibbaren Stator und einen drehfest mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor aufweist Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Ringraum vorgesehen, welcher durch drehfest mit dem Stator verbundene, radial nach innen ragende Vorsprunge in eine Mehrzahl von Druckräumen unterteilt ist. die jeweils durch einen radial von dem Rotor nach außen abragenden Flügel in zwei Arbeitskammern entgegengesetzter Wirkrichtung unterteilt sind. Je nach der Be- aufschlagung der Arbeitskammern mit einem Druckmittel wird der Rotor dann gegenüber dem Stator und damit auch die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle in Richtung„früh oder„spät' verstellt. Die Arbeitskammern werden dabei durch die seitlichen Flächen der Vorsprünge und der Flügel und durch eine erste Dichtflache an dem Rotor und eine zweite Dichtfläche an dem Stator be- grenzt, an denen jeweils die Vorsprünge und die Flügel mit ihren Stirnflächen dichtend anliegen.
Grundsätzlich wirken auf die Nockenwelle während des Betriebes der Nocken- wellenversteileinrichtung zusatzlich in eine Richtung wirkende Wechselmomen- te, wodurch die Verstellbewegung in Richtung der wirkenden Wechselmomente schneller ist als entgegen der wirkenden Wechselmomente Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, den Rotor mittels einer entgegen der Wechselmomente wirkenden Feder zu belasten, damit in beide Drehrichtungen des Rotors m glichst identische Verstellgeschwindigkeiten realisiert werden kön- nen. Nachteilig bei dieser Losung ist es, dass die vorzusehende Feder einen Bauraum benötigt und sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage Kosten verursacht Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen Fiügeizellenversteller bereitzustellen, bei dem der nachteilige Ein- fluss der Wechselmomente auf die Verstellgeschwindigkeit des Rotors in eine Richtung mit einfachen Mitteln kompensiert wird
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß dem Grundgedanken der Erfindung vorgeschlagen, dass die erste und/oder die zweite Dichtflache wenigstens in einem Abschnitt gestuft ausgeführt ist, und wenigstens einer der Vorsprünge und/oder Flügel an seiner an dem gestuften Abschnitt der ersten oder zweiten Dichtfläche anliegenden Stirnfläche gestuft ausgeführt ist, so dass wenigstens einer der Flügel an seinen beiden Seiten Druckflachen unterschiedlicher Größe aufweist, wobei die Stufen an der Stirnfläche des Vorsprungs oder des Flügels und an der ersten oder zweiten Dichtflache derart ausgerichtet sind, dass die größere Druckfläche einer Arbeitskammer zugeordnet ist, welche zur Verdre- hung des Rotors in Drehrichtung des Stators mit Druckmittel beaufschlagt wird.
Grundsatzlich wird der Rotor beim Beaufschlagen der Arbeitskammern mit Druckmittel durch die von dem Druckmittel auf die seitlichen Druckflachen der Flügel wirkenden Druckkräfte verstellt. Die auf die Nockenwelle und damit auch auf den Rotor wirkenden Wechselmomente wirken grundsätzlich entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle. Dadurch wirken die Wechselmomente auch entgegen der in Richtung der Drehnchtung der Nockenwelle gerichteten Verstellbewegung des Rotors, weiche aufgrund des Antriebes der Nockenweile von dem Stator über das in den Arbeitskammern befindliche Druckmittel auch der Drehrichtung des Stators entspricht Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung sind die erste oder die zweite Dichtfläche und die anliegende Stirnfläche wenigstens eines Vorsprungs oder Flügels gestuft ausgeführt und die Stufe so ausgerichtet, dass wenigstens einer der Flügel an einer Seite ein größere Druckfläche als an der anderen Seite aufweist, wobei die größere Druckfläche einer Arbeitskammer zugeordnet ist. die zur Verdrehung des Rotors in Drehrichtung des Stators beaufschlagt wird Durch die größere Druckfläche an dem Flügel wird die zur Verstellung des Rotors in Drehrichtung des Stators ausgeübte Versteilkraft bewusst vergrößert, so dass hierdurch die wirkenden Wechsel- momente Kompensiert werden können. Die unterschiedlich großen Druckflächen bilden dadurch praktisch eine drehrichtungsabhängige Druckübersetzung, wobei dabei grundsätzlich davon ausgegangen wird, dass das Druckmittel unabhängig von der Verstellrichtung immer mit einem identischen Druck in die Arbeitskammern eingeleitet wird
Die Stufen an der ersten oder der zweiten Dichtfläche und an der Stirnfläche des Vorsprungs oder des Flügels sind dabei so zueinander ausgerichtet, dass die Stirnfläche des Vorsprunges oder des Flügeis mit beiden durch die Stufe gebildeten Durchmessern an den unterschiedlichen Durchmessern der ersten oder zweiten Dichtfläche anliegt. Es ergeben sich dadurch an der ersten oder zweiten Dichtfläche Teikdichtflachen mit unterschiedlichen Durchmessern, was dazu genutzt wird, dass der Flügel an einer Seite bewusst eine kleinere Druck- fläche aufweist. Diese kleinere Druckfläche wird in diesem Fall dadurch reali- siert, indem ein Teil der seitlichen Fläche des Flügels aufgrund der Teildichtfläche der ersten Dichtfläche mit dem größeren Durchmesser oder aufgrund der Teildichtfläche mit dem kleineren Durchmesser der zweiten Dichtflache bewusst nicht mit Druckmittel beaufschlagt wird. Weiter wird vorgeschlagen, dass die Stufe der ersten oder zweiten Dichtfläche und/oder die Stufe an der Stirnfläche des Vorsprungs oder des Flügel derart bemessen ist, dass sie einen Anschlag zur Begrenzung des Drehwinkels des Rotors zu dem Stator bildet. Die Stufe kann dadurch neben der Schaffung der unterschiedlich großen Dichtflächen zusätzlich zur Drehwinkelbegrenzung des Rotors gegenüber dem Stator genutzt werden, so dass die Flügel nicht unmittelbar mit den seitlichen Druckflächen an den seitlichen Flächen der Vorsprünge oder im Bereich der Radien zwischen den Vorsprüngen und der zweiten Dichtfläche zur Anlage gelangen Die Bemessung der Stufe ist insbesondere in der Positionierung der Stufe an dem Umfang zu sehen, so dass der Rotor mit der Stufe der ersten Dichtfläche oder der Stirnfläche der Flügel zur Anlage an der Stufe der Stirnfläche der Vorsprunge oder der zweiten Dichtfläche zur Anlage gelangt, bevor die Flügel seitlich zur Anlage an den Vorsprüngen gelangen. Ferner wird vorgeschlagen dass zwischen der gestuften ersten oder zweiten Dichtflache und der gestuften Stirnfläche des Vorsprunges oder des Flügels eine Teilarbeitskammer gebildet ist. wobei die Teilarbeitskammer gemäß weite- ren bevorzugten Ausführungsformen mittels einer Ventiieinrichtung mit Druckmittel beaufschlagbar ist und/oder mittels einer Entlüftungseinrichtung entlüftet werden kann. Durch die vorgesehene Teilarbertskammer wird eine parallel wirkende Arbeitskammer geschaffen, durch welche z.B. durch eine Beaufschlagung mit Druckmittel die Verstellkraft erhöht werden kann. Femer kann die Teilarbeitskammer durch eine Entlüftung praktisch passiv geschaltet werden. Durch die wahlweise Beaufschlagung der Teilarbeitskammer mit Druckmittel oder die Entlüftung der Teilarbeitskammer kann die Teilarbeitskammer zu einer weiteren Veränderung des Druckübersetzungsverhältnisses und der dadurch bedingten Verstellkraft genutzt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Rotor über die erste und/oder die zweite Dichrfläche gegenüber dem Stator gelagert ist. Durch die Verwendung einer oder beider Dichtflächen zur Lagerung des Rotors kann der konstruktive Aufbau vereinfacht werden, wobei eine geringe Leckage durch die Dichtflächen gleichzeitig einen Schmiereffekt für die Lagerung bewirkt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass an dem Rotor eine den Rotor gegenüber dem Stator in einer vorbestimmten Stellung verriegelnde Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist. Die Verriegelungseinrichtung kann z.B. durch einen federbelas- teten Verriegelungsstift gebildet sein, welcher in einer vorbestimmten Stellung des Rotors in einer Verriegelungskulisse des Stators verriegelbar ist, wobei die Verriegelungskulisse zur Entriegelung des Rotors mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Dichtfläche an dem Rotor gestuft ausgeführt ist, und in dem Abschnitt der Dichtfläche mit dem größeren Durchmesser eine Ausnehmung zur Anordnung eines Teils der Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist. Die vorgesehene Stufe bewirkt, dass der Rotor einen Ab- schnitt mit einem größeren Durchmesser und einen Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser aufweist, wodurch sich ein Abschnitt mit einer größeren Wandstärke und ein Abschnitt mit einer kleineren Wandstärke ergibt. Der Abschnitt mit der größeren Wandstärke im Bereich des größeren Durchmessers kann dann bevorzugt zur Anordnung der Ausnehmung z B. für den Verriegelungsstift der Ve iegeiungseinrichtung genutzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbet- spieles näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen:
Fig. 1. einen erfindungsgemäßen Flügelzellenversteller in Schrägansicht ohne Deckel:
Fig. 2. einen erfindungsgemäßen Flügelzellenversteller in Draufsicht mit
Deckel,
Fig. 3: einen erfindungsgemäßen Flügelzellenversteller mit dem Rotor in einer ersten Anschlagstellung, und Fig. 4: einen erfindungsgemäßen Flügelzellenversteller mit dem Rotor in einer zweiten Anschlagstellung
In der Fig 1 ist der Flügelzellenversteller mit einem Rotor 1 und einem Stator 2 in Schrägansicht zu erkennen, während derselbe Flügelzellenversteller in der Fig 2 in Draufsicht mit einem Deckel 16 zu erkennen ist. so dass die durch den Deckel 16 abgedeckten Abschnitte des Rotors 1 und des Stators 2 gestrichelt dargestellt sind.
Der Stator 2 umfasst radial außen eine Verzahnung, über die der Flügelzellenversteller in der Darstellung der Fig 2 im Betrieb über ein Endloszugmittel entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird Der Stator 2 selbst ist topfförmig oder als Ring mit zwei daran befestigten Deckeln ausgebildet und weist eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden Vorsprüngen 3 auf. in denen jeweils eine Befestigungsöffnung 15 zur Versc raubung des Deckels 16 vorgesehen ist. Der Decke! 16 und der Stator 2 bilden damit einen drehfesten Verbund. Die radial nach innen ragenden Vorsprunge 3 erstrecken sich bis zu einer ersten Dichtfläche 7 des Rotors 1 und unterteilen dadurch den zwischen dem Rotor 1 und dem Stator 2 vorhandenen Ringraum in mehrere Druckräume. Ferner sind an dem Rotor 1 eine Mehrzahl von Flugein 4 vorgesehen, welche sich bis zu einer zweiten Dichtfläche 8 des Stators 2 erstrecken und dadurch die gebildeten Druckräume weiter in jeweils zwei entgegengesetzt wirkende Arbeitskammern 5 und 6 unterteilen. In einem der Fluge) 4 ist außerdem eine Ausnehmung 12 zur Aufnahme eines Verriegeiungsstiftes vorgesehen, mit dem der Rotor 1 in einer vorbestimmten Stellung in einer nicht zu erkennenden Verriegelungskulis- se in dem Deckel 16 verriegelbar ist. Die Arbeitskammern 5 und 6 sind durch jeweils eine Druckmittelleitung 21 und 22 über einen zentralen Druckmittelkreis- iauf wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar. wobei das Druckmittel aus der jeweils nicht mit Druckmittel beaufschlagten Arbeitskammer 5 oder 6 in ein Druckmittelreservoir zurückstr mt. Durch die Druckmittelbeaufschlagung einer der Arbeitskammern 5 oder 6 wird der Rotor 1 dann entweder gegen den Uhrzeigersinn, also in Drehnchtung des Stators 2, oder entgegen dem Uhrzeigersinn gegen ber dem Stator 2 verdreht. Da der Stator 2 Uber das Endlos- Zugmittel drehfest mit der Kurbelwelle und der Rotor 1 dreh est mit der Nockenwelle verbunden ist, wird damit auch der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbeiweile verstellt Soweit entspricht der Flügelzellenverstelier dem Stand der Technik. In der dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung sind die erste Dichtfläche 7 an dem Rotor 1 und die an der ersten Dichtfläche 7 anliegenden Stirnflächen der Vorsprünge 3 gestuft ausgeführt. Die erste Dichtfläche 7 weist mehrere durch Stufen 10 gebildete Abschnitte 1 mit einem kleineren ersten Durchmesser 9 und mehrere Abschnitte 20 mit einem größeren zweiten Durchmesser 23 auf Die gestuften Stirnflächen der Vorsprunge 3 sind so geformt, dass sie jeweils dichtend mit einem ersten Abschnitt an einem der Abschnitte 19 und mit einem zweiten Abschnitt an einem der Abschnitte 20 anliegen. Durch die gestufte Ausführung der ersten DMtiflache 7 und der dichtend anliegenden Stirn- flächen der Vorsprünge 3 sind die in der Darstellung linksseitigen Arbeitskammern 5 m ihren radialen Erstreckurtgen kleiner als die Arbeitskammern 6 rechts der Flügel 4. Dadurch ergeben sich an den jeweils linken Seiten der Flügel 4 kleinere Druckflachen 13 als an den rechten Seiten der Flügel 4 Die DrucKfla- chen 14 an den rechten Seiten sind dabei in radialer Erstreckung genau um die Durchmesserdifferenz der Abschnitte 20 und 1 der ersten Dichtflache 7 des Rotors 1 größer als die Druckflachen 13 an den linken Seiten der Flügel
Außerdem werden durch die Stufen 10 zwischen den Vorsprüngen 3 und der ersten Dichtfläche 7 des Rotors 1 zusatzliche Teilarbeitskammern 11 gebildet, welche durch in dem Deckel 16 vorgesehene Entlüftungsbohrungen 17 dauerhaft an ein Druckmittelreservoir oder an die Umgebung angeschlossen sind
In der Fig. 3 ist der Flügelzellen versteller mit dem Rotor 1 in einer ersten An- Schlagstellung zu erkennen, in der der Rotor 1 mit den Flügeln 4 rechtsseitig an den Seitenflächen der Vorsprünge 3 anliegt. Die Arbeitskammern 6 rechts der Flügel 4 weisen dadurch ein kleinstmögliches Volumen auf. während die Arbeitskammern 5 links der Flügel 4 ein größtmögliches Volumen aufweisen. Zur Verstellung des Rotors 1 aus der ersten Anschlagstellung entgegen dem Uhr- zeigersinn, also m Antriebsrichtung des Stators 2 werden die Arbeitskammern 6 rechts der Flügel 4 über die Druckmittelleitungen 22 mit Druckmittel beaufschlagt, wahrend das Druckmittel aus den Arbeitskammern 5 links der Flügel 4 in das Druckmittelreservoir abfließt Durch das in die Arbeitskammern 6 einströmende Druckmittel wird auf die rechtsseitigen Druckflachen 14 der Flügel 4 eine Druckkraft ausgeübt, durch die der Rotor 1 gegenüber dem Stator 2 verdreht wird Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass die Teilarbeitskammern 11 durch die Entlüftungsbohrungen 17 praktisch passiv geschaltet sind, indem die darin vorhandene Luft oder möglicherweise eingedrungenes Druckmittel in das Druckmitteireservoir oder in die Umgebung entweichen kann.
In der Fig. 4 ist der Rotor 1 in einer zweiten Anschlagstellung zu erkennen, in der der Rotor 1 mit den Stufen 10 der ersten Dichtfläche 7 an den Stufen der Stirnflächen der Vorsprünge 3 anliegt. Die Stufen 10 bilden in den Übergängen von den Abschnitten 20 mit dem größeren zweiten Durchmesser 23 zu den Abschnitten 20 mit dem kleineren ersten Durchmesser 9 seitliche Anschläge 18 aus. welche die mögliche Drehbewegung des Rotors 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber dem Stator 2 begrenzen. Die Verstellung des Rotors 1 im Uhrzeigersinn aus der zweiten Anschlagstellung gegenüber dem Stator 2 erfolgt dadurch, indem die Arbeitekammern 5 links der Flügel 4 durch die Druckmittelleitungen 21 mit Druckmittel beaufschlagt werden, während das Druckmittel aus den Arbeitskammern 6 rechts der Flügel 4 durch die Druckmittelleitungen 22 in das Druckmittelreservoir zurückströmt. Gleichzeitig kann durch die Entlüftungsbohrungen 17 Luft oder ein anderes Medium wieder in die Teilarbeitskammern 11 einströmen, so dass dabei in den Teilarbeitskammern 11 kein Unterdruck entstehen kan
Während der Drehbewegung des Flügeizellenversteilers wirken auf den Rotor 1 über die Nockenwelle entgegen der Antriebsbewegung eingeleitete Wechselmomente, welche demnach entgegen der Verstellbewegung aus der in der Fig. 3 gezeigten ersten Anschlagstellung wirken Da die die Arbeitskammern 6 rechts der Flügel 4 begrenzenden Druckflachen 14 aufgrund der gestuften Ausfuhrung der ersten Dichtfläche 7 und der Stirnflächen der Vorsprünge 3 größer sind als die die Arbeitskammern 5 links der Flügel 4 begrenzenden Druckflächen . ist die Verstellkraft des Rotors 1 entgegen dem Uhrzeigersinn größer als die Verstellkraft des Rotors 1 im Uhrzeigersinn aus der in der Fig 4 gezeigten zweiten Anschlagstellung. Durch die unterschiedlich großen Druckflächen 13 und 14 und die dadurch erzeugten unterschiedlich großen Verstellkräfte in die verschiedenen Verstellrichtungen können die Nockenwelienwechselmo- mente und zusätzliche^ durch Reibung entstehende, auf die Nockenwelle wirkende Momente im Mittel wieder so weit kompensiert werden, dass sich in beide Versteilrichtungen wieder identische Verstellkräfte ergeben, oder wenigstens Verstellkräfte mit einem geringeren Unterschied verwirklicht werden können. Die unterschiedlich großen Druckflächen 13 und 14 der Flügel 4 bilden praktisch ein Druckübersetzungsverhältnis, welche die Erzeugung unterschiedlicher Versteflkräfte bei gleichem Druckmitteldruck ermöglichen. Das Druckoberset- zungsverhäftnis kann weiter variiert werden, indem auch die TeHarbeitskam- mern 11 mit Druckmittel beaufschlagt werden. Wobei die Druckmittelbeaufschlagung der Teilarbeitskammern 11 zur Anpassung der Verstellkraft auch gesteuert erfolgen kann. Oie Lagerung des Rotors 1 gegenüber dem Stator 2 erfolgt bevorzugt über die erste oder die zweite Dichtfläche 7 oder 8. wobei auch eine Mischlagerung verwirklicht werden kann. Sofern eine externe Lagerung des Rotors 1 vorgesehen ist: können an den Dichtflächen 7 und 8 bzw. an den Stirnflächen der Flügel 4 und/oder der Vorsprünge 3 zusätzlich Dichtleisten vorgesehen sein, durch wel- che die mögliche Leckage durch die Dichtflächen 7 und 8 weiter verringert werden kan
Oie Erfindung wurde anhand eines Ausfuhrungsbeispiels mit einer gestuften ersten Dichtfläche 7 und gestuften daran anliegenden Stirnflachen der Vor- Sprunge 3 beschrieben. Es ist jedoch genauso denkbar, die zweiten Dichfflä- chen 8 an dem Stator 2 und die Stirnflachen der Flügel 4 gestuft auszuführen. Wichtig ist nur, dass die Druckflachen 3 und 14 an den Flügeln unterschiedlich groß sind. Ferner ist es auch denkbar, die seitlichen Dichtflachen an dem Decket 16 oder an dem Stator 2 gestuft und die daran anliegenden Seitenflachen der Flügel 4 gestuft auszuführen; wodurch Druckflachen 13 und 14 mit einer unterschiedlichen Breite verwirklicht werden können.
Ferner müssen nicht alle Flügel 4 Druckflachen 13 und 14 mit einer unterschiedlichen Große aufweisen, es reicht auch schon aus. wenn nur einer der Flügel 4 und die daran vorgesehenen Druckflachen 13 und 14 durch eine gestufte Ausführung der Dichtflachen unterschiedlich groß sind.
Alternativ kann die Steuerung der Druckübersetzung auch durch eine wahlweise Beaufschlagung der Arbeitskammern 5 oder 6 in einer unterschiedlichen Anzahl erfolgen, ohne dass die Druckflachen 13 und 14 unterschiedlich groß sind Femer kann die Steuerung der Druckübersetzung dadurch erfolgen, in dem die Zustromung oder das Abströmen der Luft bzw. des Druckmittels aus den Teilarbeitskammem 11 gesteuert wird. Bezugszeichenliste
1 Rotor
2 Stator
3 Vorsprung
4 Flügel
5 Arbeitskammer
6 Arbeitskammer
7 Erste Dichtflache
8 Zweite Dichtflache
9 Erster Durchmesser
10 Stufe
11 Teitarbeitskammer
12 Ausnehmung
13 Druckfläche
14 Druckfläche
1S Befestigungsöffnung
16 Deckel
17 Entlüflungsöffnung
18 Anschlag
19 Abschnitt
20 Abschnitt
21 Druckmittelleitung
22 Druckmittelleitung
Figure imgf000012_0001
23 Zweiter Durchmesser

Claims

Patentansprüche
Flugeizeflenverstelier für eine Nockenwelienveretelleinrichtung mit -einem von einer Kurbelweile rotatorisch antreibbaren Stator (2). und •einem in dem Stator drehbar gelagerten mit einer Nockenwelle verbindbaren Rotor (1), wobei •an dem Stator (2) eine Mehrzahl von radial nach innen ragenden sich bis zu einer an dem Rotor (1) vorgesehen ersten Dichtfläche {7) ersteckenden Vorsprüngen {3) vorgesehen sind, weiche einen Ringraum zwischen dem Stator (2) und dem Rotor (1) in mehrere Druckräume unterteilen, und •an dem Rotor (1) eine Mehrzahl von radial nach außen vorstehende Flügel (4) vorgesehen sind, welche sich bis zu einer an dem Stator (2) vorgesehen zweiten Dichtflache {8) erstrecken und die Druckräume in entgegengesetzt wirkenden Arbeitskammern (5.6) unterteilen, wobei -die Arbeitskammern (5.6) zur Versteilung des Rotors (1) gegenüber dem Stator (2) wahrweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet dass, -die erste und/oder die zweite Dichtflache (7.8) wenigstens in einem Abschnitt gestuft ausgeführt ist. und -wenigstens einer der Vorsprünge (3) und/oder der Fiügei (4) an seiner an gestuften ersten oder zweiten Dichtflache (7.8) anliegenden Stirnfläche gestuft ausgeführt ist, so dass wenigstens einer der Fiügei (4) an seinen beiden Seiten Druckflächen (13,14) unterschiedlicher Größe aufweist, wobei -die Stufen an der Stirnfläche des Vorsprungs (3) oder des Flügels (4) und an der ersten oder zweiten Dichtflache (7,8) derart ausgerichtet sind. dass -die größere Druckfläche (13 14) einer Arbeitskammer (5.6) zugeordnet ist. welche zur Verdrehung des Rotors (1) in Richtung der Drehrichtung des Stators (2) mit Druckmittel beaufschlagt wird lügelzellen versteller nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass -die Stufe der ersten oder zweiten Dichtfläche (7.8) und/oder die Stufe an der Stirnfläche des Vorsprungs (3) oder des Flugeis (4) derart bemessen ist. dass sie einen Anschlag zur Begrenzung des Drehwinkels des Rotors (1) zu dem Stator (2) bildet.
Flügelzellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-zwischen der gestuften ersten oder zweiten Dichtfläche (7.8) und der gestuften Stirnfläche des Vorsprunges (3) oder des Flügels (4) eine Teilarbeitskammer (11) gebildet ist.
Flügelzellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass -die Teilarbeitskammer (11) mittels einer Ventileinrichtung mit Druckmittel beaufschlagbar ist.
Flügelzellenversteller nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
•die Teilarbeitskammer (11) mittels einer Entlüftungseinrichtung entlüftet werden kann.
Flügelzellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-der Rotor (1) über die erste und/oder die zweite Dichtfläche (7.8) gegenüber dem Stator (2) gelagert ist.
Flügelzellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet. dass
-an dem Rotor (1) eine den Rotor gegenüber dem Stator (2) in einer vorbestimmten Stellung verriegelnde Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist. Fiügeizellenversteller nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass •die erste Dichtfläche 17) an dem Rotor (1) gestuft ausgeführt ist. und -in einem Abschnitt (20) der ersten Dichtfläche (7) mit dem größeren Durchmesser (23) eine Ausnehmung (12) zur Anordnung eines Teils der Verriegeiungseinrichtung vorgesehen is
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