WO2015110100A1

WO2015110100A1 - Nockenwellenverstelleinrichtung

Info

Publication number: WO2015110100A1
Application number: PCT/DE2014/200519
Authority: WO
Inventors: Olaf Boese
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-21
Also published as: DE102014200949A1; DE102014200949B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator, einem gegenüber dem Stator drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor, und einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator, wobei die Verriegelungseinrichtung einen federkraftbeaufschlagten Verriegelungskolben (2) mit einer Ventilfunktion und eine Verriegelungskulisse umfasst, in die der Verriegelungskolben (2) einrasten kann, und wobei der Verriegelungskolben aus mehreren Teilen gebildet ist.

Description

Nockenwellenverstelleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem von einer Kurbelwelle einer Brenn kraftmasch ine antreibbaren Stator, einem gegenüber dem Stator drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor, und einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator, wobei die Verriegelungseinrichtung einen federkraftbeaufschlagten Verriegelungskolben mit einer Ventilfunktion und eine Verriegelungskulisse umfasst, in die der Verriegelungskolben einrasten kann.

Nockenwellenverstelleinrichtungen werden im Allgemeinen für Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen verwendet, um die entsprechenden Öffnungs- und Schließzeiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine und das Betriebsverhalten im Allgemeinen verbessert werden können.

Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform der Nockenwellenverstelleinrich- tung weist einen Flügelzellenversteller mit einem Stator und einem Rotor auf, welche einen Ringraum begrenzen, der durch Vorsprünge und Flügel in mehrere Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern können wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar sein, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Arbeitskammern, deren Volumen dabei vergrößert wird, weisen eine Wirkrichtung auf, welche der Wirkrichtung der Arbeitskammern, deren Volumen verkleinert wird, entgegengesetzt ist. Die Wirkrichtung bedeutet demnach, dass eine Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Gruppe von Arbeitskammern eine Verdrehung des Rotors entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zu dem Stator bewirkt. Die Steuerung des Druckmittel- flusses und damit der Verstell beweg ung der Nockenwellenverstelleinrichtung erfolgt z.B. mittels eines Zentralventils mit einer komplexen Struktur von Durchflussöffnungen und Steuerkanten und einem in dem Zentralventil verschiebba- ren Ventilkolben, welcher die Durchflussöffnungen in Abhängigkeit von seiner Stellung verschließt oder freigibt.

Ein Problem bei einer solchen Nockenwellenverstelleinrichtung ist es, dass sie in einer Startphase noch nicht vollständig mit Druckmittel gefüllt ist oder sogar leer gelaufen sein kann, so dass der Rotor aufgrund der von der Nockenwelle ausgeübten Wechselmomente unkontrollierte Bewegungen relativ zu dem Stator ausführen kann, welche zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen können. Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, zwischen dem Rotor und dem Stator eine Verriegelungseinrichtung vorzusehen, welche den Rotor beim Abstellen der Brennkraftmaschine in einer für den Start günstigen Drehwinkelposition, insbesondere einer Mittenposition, gegenüber dem Stator verriegelt. In Ausnahmefällen, wie z.B. beim Abwürgen der Brennkraftmaschine, ist es aber möglich, dass die Verriegelungseinrichtung den Rotor nicht bestimmungsgemäß verriegelt, und der Nockenwellenversteller in der sich anschließenden Startphase mit unverriegel- tem Rotor betrieben werden muss. Da manche Brennkraftmaschinen jedoch ein sehr schlechtes Startverhalten haben, wenn der Rotor nicht in der Mittenposition verriegelt ist, muss der Rotor dann in der Startphase selbsttätig in die Mit- tenverriegelungsposition verdreht und verriegelt werden.

Eine solche selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator ist z.B. aus der DE 10 2008 01 1 915 A1 bekannt. Die dort beschriebene Verriegelungseinrichtung umfasst eine Mehrzahl von federbelasteten Ver- riegelungskolben, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an dem Dichtdeckel oder dem Stator vorgesehene Verriegelungskulissen einrasten bzw. verriegeln und dabei vor dem Erreichen der Mittenverriegelungsposition jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren. Nach dem Warmlaufen der Brennkraftmaschine und/oder dem vollständigen Befüllen des Nockenwellenverstellers mit Druckmittel werden die Verriegelungskolben druckmittelbetätigt aus den Verriegelungskulissen verdrängt, so dass der Rotor anschließend bestimmungsgemäß zur Verstellung der Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber dem Stator verdreht werden kann.

Der Nockenwellenversteller kann außerdem in der Weise ausgestaltet sein, dass vorzugsweise in dem Rotor bzw. in dessen mindestens einem Flügel ein Ventil vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit von der Stellung des Rotors zu dem Stator ein Überströmen des Druckmittels aus der einen Arbeitskammer in die andere Arbeitskammer ermöglicht oder verhindert. Bevorzugt wird dazu das Druckmittel aus der Arbeitskammer einer ersten Wirkrichtung mit einem größe- ren Volumen in die Arbeitskammern einer zweiten, zu der ersten Wirkrichtung entgegengesetzten Wirkrichtung mit einem kleineren Volumen verdrängt. Besonders bevorzugt kann das Ventil als Rückschlagventil ausgestaltet sein.

Durch Ausgestaltung des Ventils kann der Rotor allein unter Ausnutzung der wirkenden Nockenwellenwechselmomente beispielsweise aus den Anschlags- tellungen in die Mittenverriegelungsposition verdreht werden, da die bevorzugte Rückschlagfunktion des Ventils nur ein bestimmtes Überströmen des Druckmittels ermöglicht, und zwar vorzugsweise aus den Arbeitskammern mit dem größeren Volumen in die Arbeitskammern mit dem kleineren Volumen. Dadurch kann der Rotor während der wirkenden Nockenwellenwechselmomente ruck- weise aus den Endanschlagstellungen in Richtung der Mittenverriegelungsposition verdreht werden, bis er in der Mittenverriegelungsposition verriegelt bzw. verrastet. Dabei werden die Nockenwellenwechselmomente vorzugsweise nur in eine Richtung zur Verstellung des Rotors genutzt, da ein Rückströmen des Druckmittels durch die Rückschlagfunktion der Ventile gleichzeitig verhindert ist. Dabei kann ein besonders einfacher konstruktiver Aufbau der Nockenwellen- verstelleinrichtung dadurch verwirklicht werden, indem die Rückschlagfunktion des Ventils jeweils zwei den Arbeitskammern unterschiedlicher Wirkrichtung zugeordnete Rückschlagventilöffnungen verschließt. Beide zuvor vorgestellten Varianten zur Beeinflussung der Drehwinkelposition des Rotors gegenüber dem Stator weisen mindestens ein Ventil auf, das zur Steuerung eines Druckmittels der Arbeitskammern dient. Dabei kann das Ventil derart ausgestaltet und/oder gesteuert sein, dass der Rotor die bevorzugte Mit- tenposition für ein verbessertes Startverhalten der Brennkraftmaschine erreicht. Ist die Mittenposition erreicht, kann der Rotor gegenüber dem Stator verriegelt werden. Mit der Verriegelung entfällt die Notwendigkeit einer Beeinflussung der Drehwinkelposition des Rotors gegenüber dem Stator, so dass das Ventil in einen geschlossenen Zustand wechseln kann. Es hat sich deshalb als vorteilhaft herausgestellt, den Verriegelungskolben mit einer Ventilfunktion zu versehen. Dazu kann der Verriegelungskolben einen Ventilkolben bilden oder zumindest einen Ventilkolben steuern. Somit kann der Verriegelungskolben in Abhängigkeit von seiner Stellung eine Druckmittelöffnung eines Ventils der Nockenwellenverstelleinrichtung verschließen oder freigeben. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Ventil um ein Ventil zwischen zwei Arbeitskammern der Nockenwellenverstelleinrichtung.

Wenn der Verriegelungskolben zusätzlich zu seiner Verriegelungsfunktion mit einer Ventilfunktion versehen ist, bedarf es einer mechanischen Nachbearbeitung des Verriegelungskolbens. Vorzugsweise wird dazu der Außendurchmesser derart spanend bearbeitet, dass der Verriegelungskolben einen Überströmkanal aufweist. Der Überströmkanal zeichnet sich dann durch eine Durchflussöffnung und Steuerkanten aus, mit denen der Durchfluss von Druck- mittel durch ein Ventil gesteuert werden kann. Für die Herstellung eines derartigen Verriegelungskolbens bedarf es deshalb eines zusätzlichen Prozessschrittes mit einem entsprechenden Zeit- und Kostenaufwand.

Die DE 10 2010 023 193 offenbart ein Regulierelement, welches sich im Flüge- Irotor in eine Schubrichtung in einer Aussparung bewegt, die von einer Innenfläche des Gehäuses ausgespart ist, wobei eine Vorspannung von einem Federelement erfolgt, um die Rotationsphase in einer Regulierphase im ersten Bereich zu verriegeln, wenn ein Fluid aus der Verriegelungskammer abgelassen wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstigere Nockenwellenverstel- leinrichtung zu schaffen. Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Nockenwellenverstelleinrich- tung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 .

Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Verriegelungskolben von mehreren Teilen gebildet ist. Mit anderen Worten ist der Verriegelungskolben mehrteilig. So kann der Verriegelungskolben beispielsweise von zwei, drei, vier oder mehr Teilen gebildet sein, wobei die Teile des Verriegelungskolbens ein Stiftelement und zumindest eine Hülse umfassen und die Hülse auf dem ersten Ende des Stiftelements befestigt aufgebracht ist und die Teile des Verriegelungskolbens fest miteinander verbunden sind.

Die mehreren Teile des Verriegelungskolben bieten den Vorteil, dass diese für sich gesehen schon derart ausgestaltet sein können, um die Funktionen des Verriegelungskolben zu gewährleisten. Somit ist es nicht mehr notwendig, den Verriegelungskolben nachträglich zu bearbeiten, um zu der Verriegelungsfunktion auch die gewünschte Ventilfunktion vorzusehen. Dazu kann der Verriegelungskolben aus seinen Teilen derart aufgebaut sein, dass sich durch den Zusammenbau eine Form ergibt, durch die die Verriegelungsfunktion als auch die Ventilfunktion verwirklicht werden kann. Darüber hinaus bietet ein mehrteiliger Verriegelungskolben die Möglichkeit, die Teile individuell an die jeweils zugehörige Funktion anzupassen. So können beispielsweise kraft- oder druckbeaufschlagte Teile des Verriegelungskolbens aus besonders widerstandsfähigem Material bestehen. Andere Teile, die einer kleineren Kraft und/oder einem kleineren Druck ausgesetzt sind, können aus einem weniger widerstandsfähi- gen Material bestehen. Außerdem können die einzelnen Teile, insbesondere sofern sie aus unterschiedlichen Materialien bestehen, mit für sie jeweils optimalen Herstellungsverfahren hergestellt werden. Dabei können die Herstellungsverfahren der jeweiligen Teile so gewählt werden, dass sie besonders schnell und kostengünstig hergestellt werden können. Insgesamt betrachtet kann ein mehrteiliger Verriegelungskolben deshalb die mechanischen und/oder hydrostatischen Anforderungen besonders gut erfüllen und ist zudem schnell und kostengünstig herstellbar. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass der Verriegelungskolben eine Überströmöffnung, insbesondere einen Überströmkanal, für die Ventilfunktion aufweist, wobei die

Überströmöffnung von mindestens zwei Teilen des Verriegelungskolbens gebil- det ist. Kolben mit Überströmöffnungen für eine Ventilfunktion eines Ventils sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen zur Steuerung eines Durchflusses von Druckmittel durch das Ventil. Eine zugehörige

Überströmöffnung kann als Bohrung ausgestaltet sein. Bekannt ist ferner, dass die Überströmöffnung durch einen Überströmkanal gebildet sein kann. Sowohl die Bohrung als auch der Kanal werden für gewöhnlich durch spanende Verfahren hergestellt. Derartige nachgelagerte Verfahrensschritte sind für die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nicht notwendig, da die Überströmöffnung von mindestens zwei Teilen des Verriegelungskolbens gebildet ist. Die zwei Teile können dazu entsprechende Ausnehmungen und/oder Nuten aufweisen, die am Verriegelungskolben die zugehörige

Überströmöffnung bilden. Auch ist es denkbar, dass die zwei Teile derart voneinander beanstandet sind, dass ein Zwischenraum zwischen den beiden Teilen entsteht. Der von den beiden Teilen gebildete Zwischenraum kann sodann als Überströmöffnung bzw. als Überströmkanal verwendet werden. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Teile an der Bildung des Überströmkanals beteiligt sein. Mindestens zwei Teile des Verriegelungskolbens können also bereits in ihrer konstruktiven Ausgestaltung derart angepasst sein, dass nachträgliche Bearbeitungsschritte für den Verriegelungskolben entfallen können, ohne dabei auf die Ventilfunktion des Verriegelungskolbens zu verzichten. Ein derartiger Verriegelungskolben ist deshalb besonders einfach und günstig herstellbar.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass eines der Teile des Verriegelungskolbens als eine erste Hülse ausgestaltet ist, die einen ersten Endabschnitt des Verriegelungskolbens bildet. Die Hülse ist vorzugsweise ein hohler, zylindrischer Körper. Derartige Körper können mit bekannten Herstellungsverfahren besonders schnell und kostengünstig hergestellt werden. Außerdem lassen sich derartige Hülsen besonders präzise herstellen. Eine Hülse, die einen ersten Endabschnitt des Ver- riegelungskolbens bildet, bietet deshalb den Vorteil, dass auch der Verriegelungskolben besonders präzise arbeiten kann. Dies gilt insbesondere für die Verriegelungsfunktion des Verriegelungskolbens. Denn mit einem besonders präzisen Endabschnitt kann die gewünschte Drehwinkelposition des Rotors gegenüber dem Stator entsprechend präzise erreicht bzw. gehalten werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Hülse eine Metallhülse, insbesondere eine Stahlhülse, ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Verriegelungsei- nrichtung eine Verriegelungskulisse umfasst, in die der Verriegelungskolben einrasten kann. Vorzugsweise fasst dabei ein Ende des Verriegelungskolbens in eine Aufnahme der Verriegelungskulisse. Das entsprechende Ende des Verriegelungskolbens ist sodann besonders hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Indem die erste Hülse als Metallhülse bzw. als Stahlhülse ausges- taltet ist, kann der Verriegelungskolben den zuvor genannten Belastungen standhalten. Ein Verriegelungskolben mit der zuvor genannten Metallhülse bietet deshalb eine lange Lebensdauer.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass eines der Teile des Verriegelungskolbens als ein Stiftelement ausgestaltet ist, wobei die erste Hülse auf einem ersten Ende des Stiftelements befestigt aufgebracht ist. Der Verriegelungskolben weist also zumindest ein Stiftelement und die erste Hülse auf. Um die Verriegelungsfunktion und die Ventilfunktion zu gewährleisten, ist es vorgesehen, dass die Teile des Verriegelungskolbens fest miteinander verbunden sind. Die erste Hülse kann dazu auf das erste Ende des Stiftelements aufgepresst sein. Alternativ oder ergänzend kann die Verbindung zwischen der ersten Hülse und dem Stiftelement als eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebung, ausgebildet sein. Damit wird sichergestellt, dass die erste Hülse fest auf dem Stif- telement befestigt aufgebracht ist, so dass die Teile des Verriegelungskolbens eine formstabile Einheit bilden. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass das Stiftelement aus Kunststoff ist. Wie zuvor erläutert, ist die erste Hülse dazu ausgestaltet, um den mechanischen Belastungen zwischen dem Verriegelungskolben und der Verriegelungskulisse standzuhalten. In der Praxis wurde festgestellt, dass die übrigen Teile des Verriegelungskolbens geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Deshalb ist es möglich, dass das Stiftelement aus einem anderen Material hergestellt ist, als es für die erste Hülse vorgesehen ist. Besonders günstig, einfach und schnell lässt sich das Stiftelement aus Kunststoff herstellen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Stiftelement mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt wird, wobei das erste Ende des Stiftelements in die erste Hülse eingespritzt sein kann.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass eines der Teile des Verriegelungskolbens als eine zweite Hülse ausgestaltet ist, die einen zweiten Endabschnitt des Verriegelungskolbens bildet. Indem die zweite Hülse einen zweiten Endabschnitt des Verriegelungskolbens bildet, können die Werkstoffe und/oder Materialien für die Teile des Verriegelungskolbens so gewählt werden, dass sie den mechanischen Belastungen angepasst sind sowie günstig und einfach herstellbar sind. Die zweite Hülse des Verriegelungskolbens dient vorzugsweise zur Führung, insbesondere zur Längsführung, des Verriegelungskolbens und/oder zum Verschließen eines Ventils. In der Praxis wurde festgestellt, dass die zweite Hülse geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Somit ist es möglich, dass die zweite Hülse aus einem Material hergestellt ist, das an die geringeren, mechanischen Belastungen angepasst ist.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Hülse aus Kunststoff ist. Die vorgeschlagene Weiterentwicklung hat sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen, da eine derartige Hülse einerseits ausreichend widerstandsfähig gegenüber den zu erwartenden mechanischen Belastungen ist und andererseits besonders günstig und schnell herstellbar ist. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Hülse auf einem zweiten Ende des Stiftelements befestigt aufgebracht ist. Sofern die zweite Hülse aus Kunststoff ist, kann sie mittels eines Spritzgießverfahrens auf das Stiftelement aufgebracht und damit an dem Stiftelement befestigt sein. Die zweite Hülse kann aber auch aus einem anderen Material, wie beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein. Eine derartige zweite Hülse kann beispielsweise auf das Stiftelement aufgepresst sein. Grundsätzlich kann die zweite Hülse kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig auf dem zweiten Ende des Stif- telements befestigt aufgebracht sein. Somit lässt sich der Verriegelungskolben mit der zweiten Hülse besonders einfach und kostengünstig herstellen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Hülse und die zweite Hülse in Längsrichtung voneinander beabstandet sind, und die Überströmöffnung zwischen der ersten Hülse und der zweiten Hülse vorgesehen ist. Besonders bevorzugt sind die Hülsen derart beabstandet, dass sich zwischen den Hülsen die

Überströmöffnung ausbildet. Mit der Längsrichtung ist hierbei die Längsrichtung des Verriegelungskolbens gemeint. Bevorzugt ist die erste Hülse auf dem ers- ten Ende des Stiftelements und die zweite Hülse auf dem zweiten Ende des Stiftelements befestigt. Indem die beiden Hülsen voneinander beanstandet angeordnet sind, bildet sich zwischen den Hülsen eine ringförmige Nut aus, die als Überströmöffnung bzw. als Überströmkanal für die Ventilfunktion des Verriegelungskolbens dienen kann. Die beiden Hülsen können jedoch auch so ausges- taltet sein, dass sie nur in einem vorbestimmten Bereich voneinander beanstandet sind, so dass sich zwischen den beiden Hülsen und/oder den beiden Hülsen und dem Stiftelement eine Queröffnung nach Art einer Bohrung oder eines Kanals ausbildet. Die beiden Hülsen und/oder eine der Hülsen und das Stiftelement können dabei auch in Längsrichtung aneinander anliegen und eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen, welche in der Anlage der beiden Teile eine freie Durchströmungsöffnung bilden. Anstatt einer Queröffnung können auch mehrere Queröffnungen vorgesehen sein. Die beiden Hülsen und vorzugsweise das Stiftelement können also konstruktiv derart ausgestaltet sein, dass sich die Überströmöffnung mit dem Zusammenbringen der Teile des Verriegelungskolbens bildet. Eine nachträgliche Bearbeitung mit entsprechendem Aufwand und zugehörigen Kosten kann somit entfallen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Verriegelungskolbens des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Verriegelungskolbens aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Teile des Verriegelungskolbens aus Fig. 1 ; Fig. 4 eine Seitenansicht des Verriegelungskolbens des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Verriegelungskolbens aus Fig. 4; Fig. 6 eine Schnittdarstellung der Teile des Verriegelungskolbens aus Fig. 4;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Verriegelungskolbens des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers gemäß einer dritten Ausführungsform; Fig. 8 eine Schnittdarstellung des Verriegelungskolbens aus Fig. 7; und

Fig. 9 eine Schnittdarstellung der Teile des Verriegelungskolbens aus Fig. 7.

Eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator, einem gegenüber dem Stator drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor, und einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator, wobei die Verriegelungseinrichtung einen federkraftbeaufschlagten Verriegelungskolben 2 mit einer Ventilfunktion und eine Verriegelungskulisse umfasst, in die der Verriegelungskolben 2 einrasten kann, ist aus dem Stand der Technik bekannt und bedarf an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Verriegelungskolben 2 von me- hreren Teilen gebildet ist.

Die Fig. 1 zeigt den Verriegelungskolben 2 in einer Seitenansicht. Daraus lässt sich erkennen, dass der Verriegelungskolben 2 als Teile eine erste Hülse 6 und ein Stiftelement 10 umfasst. Die Hülse 6 ist auf das Stiftelement 10 aufgepresst, so dass sich zwischen der Hülse 6 und dem Stiftelement 10 eine

kraftschlüssige Verbindung ausbildet. Somit bilden die Teile 6 und 10 des Verriegelungskolbens 2 eine gemeinsame Einheit.

Die Fig. 2 zeigt den Verriegelungskolben 2 aus Fig. 1 entlang der Schnittachse A-A. Aus der Fig. 2 lässt sich entnehmen, dass die erste Hülse 6 einen ersten Endabschnitt 8 des Verriegelungskolbens 2 bildet. Dazu kann die Hülse 6 in einer Querebene mit einem ersten Ende 12 des Stiftelements 10 abschließen. Bevorzugt ist jedoch, dass die Hülse 6 über das erste Ende 12 des Stiftelements hinaus ragt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Damit wird gewährleistet, dass die erste Hülse 6 den zugehörigen Endabschnitt 8 des Verriegelungskolbens 2 bildet. Die erste Hülse 6 ist vorzugsweise aus Stahl. Sie ist damit vorteilhaft geeignet, um in eine Verriegelungskulisse einzurasten und den damit einhergehenden mechanischen Belastungen standzuhalten. Der zweite Endabschnitt 16 des Verriegelungskolbens 2 dient primär zur Führung des Verriegelungskolbens 2. Der zweite Endabschnitt 16 ist deshalb geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt als der erste Endabschnitt 8 des Verriegelungskolbens 2. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist es für eine erste Ausführungsform vorgesehen, dass das Stiftelement 10 den zweiten Endab- schnitt 16 des Verriegelungskolbens 2 bildet. Somit ist der Verriegelungskolben 2 aus zwei Teilen gebildet. Ein derartiger Verriegelungskolben 2 ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. So lässt sich das Stiftelement 10 beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere mittels eines Spritzgießverfahrens, herstellen. Ist dies erfolgt, kann die erste Hülse 6 auf ein erstes Ende 12 des Stiftelements 10 aufgeschoben und mit dem Stiftelement 10 verpresst werden.

Wie es aus Fig. 2 hervorgeht, ist es für eine erste Ausführungsform des Verrie- gelungskolbens 2 vorgesehen, dass ein von dem Stiftelement 10 gebildeter zweiter Endabschnitt 16 einen größeren Außendurchmesser als der übrige Bereich des Stiftelements 10 aufweist. Somit ist es möglich, dass sich zwischen dem von der ersten Hülse 6 gebildeten ersten Endabschnitt 8 und dem zweiten Endabschnitt 16 eine Ringnut mit einem verringerten Außendurchmesser aus- bildet, die als Überströmöffnung 20 für die Ventilfunktion des Verriegelungskolbens 2 dient. In Abhängigkeit von der Stellung des Verriegelungskolbens 2 kann somit der Durchfluss von einem Druckmittel verschlossen oder freigegeben werden. Darüber hinaus ist in der Fig. 2 an einer Stirnseite des zweiten Endabschnitts 16 eine Aufnahmeöffnung 22 für eine Feder dargestellt. In diese Aufnah- meöffnung 22 kann eine Feder eingreifen, um den Verriegelungskolben 2 mit einer Federkraft zu beaufschlagen, damit dieser in die Verriegelungskulisse einrasten kann, wenn der erste Endabschnitt 8 des Verriegelungskolbens 2 über eine entsprechende Öffnung der Verriegelungskulisse gefahren wird.

In der Fig. 3 sind nochmals die Teile, hier also die erste Hülse 6 und das Stiftelement 10, des Verriegelungskolbens 2 getrennt voneinander dargestellt. Die Teile des Verriegelungskolbens 2 können separat mit entsprechend optimalen Herstellungsverfahren hergestellt sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Teile jeweils präzise, kostengünstig und schnell herstellbar sind. Um den Verriegelungskolben 2 zu bilden, können die Teile 6 und 10 kraftschlüssig,

formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen eine zweite Ausführungsform des Verriegelungskolbens 2. Erkennbar sind die erste Hülse 6 und die zweite Hülse 14, die kraftschlüssig auf das Stiftelement 10 aufgebracht sind. Die Schnittdarstellung aus Fig. 5 zeigt die zweite Ausführungsform des Verriegelungskolbens 2 entlang einer Schnittachse A-A. In seinen Grundzügen entspricht der Verriegelungskolben 2 aus den Fig. 4 bis Fig. 6 dem Verriegelungskolben 2, wie er zu den Fig. 1 bis Fig. 3 erläutert wurde. Jedoch ist der zweite Endabschnitt 16 des Verriegelungskolbens 2 in seiner zweiten

Ausführungsform nicht von dem Stiftelement 10 gebildet. Vielmehr weist der Verriegelungskolben 2 nunmehr eine zweite Hülse 14 auf. Diese zweite Hülse 14 bildet den zweiten Endabschnitt 16 des Verriegelungskolbens 2. Dazu ist die zweite Hülse 14 auf ein zweites Ende 18 des Stiftelements 10 aufgebracht und dort befestigt, nämlich vorzugsweise aufgepresst.

Gemäß der zweiten Ausführungsform des Verriegelungskolbens 2 wird der Verriegelungskolben 2 von drei Teilen, also der ersten Hülse 6, dem Stiftelement 10 und der zweiten Hülse 14, gebildet. Grundsätzlich kann der Verriege- lungskolben 2 auch von mehr als drei Teilen gebildet sein. Der Vorteil einer derartigen mehrteiligen Ausgestaltung des Verriegelungskolbens 2 ist die Wahl und Ausgestaltung der Materialien für die einzelnen Teile des Verriegelungskolbens, denn diese können so gewählt sein, dass sie den mechanischen und/oder thermischen Belastungen angepasst sind. Aus ökonomischer Sicht können die Materialien auch in der Weise gewählt sein, dass sie möglichst günstig, einfach und/oder schnell herstellbar sind. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Hülse 6 aus einem gehärteten Material, insbesondere aus Stahl, und das Stiftelement 10 sowie die zweite Hülse 14 jeweils aus Kunststoff hergestellt sind.

Um die Ventilfunktion des Verriegelungskolbens 2 ohne nachträgliche Bearbeitung, insbesondere ohne ein Fräsen oder Spanen, zu gewährleisten, können die Teile des erfindungsgemäßen Verriegelungskolben 2 bereits in der Weise konstruiert und/oder hergestellt sein, dass sie die Überströmöffnung 20 beim Zusammenbringen durch ihre Form bilden. Mit anderen Worten sind die Teile des Verriegelungskolbens 2 bereits dazu ausgestaltet, um die

Überströmöffnung 20 zu bilden. Die Fig. 5 zeigt eine entsprechende Konstruktion, wonach die erste Hülse 6 auf einem ersten Ende 12 des Stiftelements 10 aufgebracht ist, um einen ersten Endabschnitt 8 des Verriegelungskolbens 2 zu bilden, und die zweite Hülse 14 auf einem zweiten Ende 18 des Stiftelements 10 aufgebracht ist, um einen zweiten Endabschnitt 16 des Verriegelungskolbens 2 zu bilden, wobei die erste Hülse 6 und die zweite Hülse 14 in Längsrich- tung L voneinander beanstandet sind, so dass sich zwischen den Hülsen 6, 14 die Überströmöffnung 20 ausbildet. Durch den gewählten Abstand zwischen den Hülsen 6, 14 bedarf es nunmehr keiner nachträglichen, spanenden Bearbeitung des Verriegelungskolben 2, um die Überströmöffnung 20 bereitzustellen.

In der Fig. 6 sind die Teile, also die erste Hülse 6, das Stiftelement 10 und die zweite Hülse 14, des Verriegelungskolbens 2 getrennt voneinander dargestellt. Diese Teile können auch entsprechend getrennt hergestellt sein, um sie möglichst präzise und kostengünstig herstellen zu können.

Eine dritte Ausführungsform des Verriegelungskolbens 2 ist in den Fig. 7 bis Fig. 9 dargestellt. Die dritte Ausführungsform des Verriegelungskolbens 2 entspricht weitestgehend der zweiten Ausführungsform des Verriegelungskolbens 2, so dass im Folgenden im Wesentlichen nur auf die Unterschiede der beiden Ausführungsformen eingegangen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.

Einen wesentlichen Unterschied zeigt die Befestigung der ersten Hülse 6 auf dem Stiftelement 10. Das erste Ende 12 des Stiftelements 10 weist dazu einen gegenüber dem restlichen Teil des Stiftelements 10 verringerten Durchmesser auf. Der Übergang von dem ersten Ende 12 zu dem übrigen Teil des Stiftelements 10 ist vorzugsweise sprunghaft, so dass sich dort eine Anschlagkante 24 ausbildet. Um die erste Hülse 6 auf dem Stiftelement 10 zu befestigen, wird die erste Hülse 6 zunächst auf das erste Ende 12 des Stiftelements 10 aufgescho- ben, bis die erste Hülse 6 an die Anschlagkante 24 schlägt. Daraufhin wird die erste Hülse 6 in Radialrichtung R zusammengepresst, bis zwischen der ersten Hülse 6 und dem Stiftelement 10 eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Somit wird besonders einfach sichergestellt, dass die erste Hülse 6 präzise auf dem Stiftelement 10 befestigt ist. Die zuvor genannten Erläuterungen können analog auch für die zweite Hülse 14 bzw. das zweite Ende 18 des Stiftelements 10 gelten.

Bezugszeichenliste

2 Vemegelungskolben

6 erste Hülse

8 erster Endabschnitt

10 Stiftelement

2 erstes Ende

14 zweite Hülse

16 zweiter Endabschnitt

18 zweites Ende

20 Überströmöffnung

22 Aufnahmeöffnung

24 Anschlagkante L Längsrichtung

R Radialrichtung

Claims

Patentansprüche

Nockenwellenverstelleinrichtung mit

- einem von einer Kurbelwelle einer Brenn kraftmasch ine antreibbaren Stator,

- einem gegenüber dem Stator drehbar gelagerten, mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Rotor, und

- einer Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator, wobei die Verriegelungseinrichtung einen federkraftbeaufschlagten Verriegelungskolben (2) mit einer Ventilfunktion und eine Verriegelungskulisse umfasst, in die der Verriegelungskolben (2) einrasten kann,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Verriegelungskolben (2) von mehreren Teilen gebildet ist, und die Teile des Verriegelungskolbens (2) ein Stiftelement (10) und zumindest eine Hülse (6, 14) umfassen,

- wobei die Hülse (6, 14) auf dem ersten Ende des Stiftelements (10) befestigt aufgebracht ist,

- wobei die Teile des Verriegelungskolbens (2) fest miteinander verbunden sind.

Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungskolben (2) eine Überströmöffnung (20), insbesondere einen Überströmkanal, für die Ventilfunktion aufweist, wobei die Überströmöffnung (20) von mindestens zwei Teilen des Verriegelungskolbens (2) gebildet ist.

Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Teile des Verriegelungskolbens (2) als eine erste Hülse (6) ausgestaltet ist, die einen ersten Endabschnitt (8) des Verriegelungskolbens (2) bildet.

4. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse (6) eine Metallhülse, insbesondere eine Stahlhülse ist. 5. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stiftelement (10) aus Kunststoff ist.

6. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Teile des Verriegelungskolbens (2) als eine zweite Hülse (14) ausgestaltet ist, die einen zweiten Endabschnitt

(16) des Verriegelungskolbens (2) bildet.

7. Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hülse (14) aus Kunststoff ist.

8. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hülse (14) auf einem zweiten Ende (18) des Stiftelements (10) befestigt aufgebracht ist. 9. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse (6) und die zweite Hülse (14) in Längsrichtung (L) voneinander beabstandet sind, und die Überströmöffnung (20) zwischen der ersten Hülse (6) und der zweiten Hülse (14) vorgesehen ist.