Bezeichnung der Erfindung

Nockenwellenversteller und Trennhülse für einen Nockenwellenversteller Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller umfassend einen Stator, einen relativ zum Stator um eine Drehachse drehbaren Rotor mit einer Nabe zur Aufnahme einer Nockenweile, wobei erste Versorgungskanäle und hierzu getrennte zweite Versorgungskanäle die Nabe jeweils im Wesentlichen radial durchsetzen, und eine in die Nabe zumindest mit einem Endabschnitt eingesetzte Trennhülse, die in der Nabe einen äußeren axialen Versorgungsraum und einen hierzu getrennten inneren axialen Versorgungsraum ausbildet, wobei der äußere axiale Versorgungsraum mit den ersten Versorgungskanälen und der innere axiale Versorgungsraum mit den zweiten Versorgungskanälen strömungstechnisch verbunden ist. Weiter betrifft die Erfindung eine Trennhüi- se zum Einsatz in die Nabe eines derartigen Nockenwellenverstellers mit ei- nem im Wesentlichen hohlzyiindrischen Grundkörper.

Hintergrund der Erfindung

Nockenwellenversteller sind technische Baugruppen zum Verstellen der Pha- senlage zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor

Aus der DE 10 2008 01 1 1 16 AI ist ein Nockenwellenversteller der eingangs genannten Art bekannt. Die in die Nabe eingesetzte Trennhülse hält dort durch die Ausbildung wenigstens eines ersten und eines zweiten axialen Versorgungsraumes die Versorgungswege für Hydraulikflüssigkeit für die ersten und für die zweiten Versorgungskanäle durch die Nockenwelle hindurch getrennt. Über außerhalb des Rotors in der Nockenwelle angeordnete Radialbohrungen werden die Versorgungsräume mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Dazu ist üblicherweise ein Drehübertrager vorgesehen, der die Hydraulikflüssigkeit schaltbar mittels Ringräumen in die Radialbohrungen der sich drehenden Nockenwelle ein- oder aus diesen ausläset. Die getrennten axialen Versorgungsräume der Trennhülse koppein die Versorgungskanäle des Rotors durch die Nockenwelle an die externe Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit an. Die ersten und zweiten Versorgungskanäle des Rotors sind mit den jeweiligen Druckkammern des Nockenwellenverstellers verbunden. Durch Druckbeaufschlagung der ersten Versorgungskanäle erfolgt beispielsweise eine Spätversteilung und durch Druckbeaufschlagung der zweiten Versorgungskanäle eine Frühverstellung des Rotors gegenüber dem Stator und damit der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle.

Die Trennhülse gemäß der DE DE 10 2008 01 1 1 16 A1 ist zur Ausbildung der getrennten axialen Versorgungsräume doppelwandig ausgebildet. Die Aufnahmebohrungen in der Nockenwelle und in der Nabe des Rotors sind jeweils als komplexe und in der Herstellung aufwändige mehrstufige Stufenbohrung ausgestaltet. Die jeweils als Ringräume ausgebildeten axialen Versorgungsräume und die zur Ankopplung im Rotor notwendigen entsprechenden Aussparungen führen zu einem relativ großen Totvolumen, welches beim Ansteuern der Druckkammern durchflutet werden muss.

Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenverstelier der eingangs genannten Art anzugeben, der hinsichtlich der Trennhülse insbesondere im Hinblick auf die Herstellungskosten und auf das zu schaltende Totvolumen an Hydraulikflüssigkeit weiter verbessert ist. Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine entsprechend geeignete Trennhülse anzugeben.

Lösung der Aufgabe

Die erstgenannte Aufgabe wird durch einen Nockenwellenverstelier der ein- gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die in der Nabe eingesetzte Trennhülse am Außenmantel eine Anzahl von Axialnuten umfasst, die wenigstens teilweise den äußeren axialen Versorgungsraum bilden und die jeweils mit den ersten Versorgungskanälen strömungstechnisch verbunden sind, und dass die Trennhülse eine Anzahl von radialen Durchbrüchen umfasst. die strömungstechnisch den inneren Versorgungsraum jeweils mit einer zweiten Versorgungsleitung verbinden.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass durch das Vorsehen von Axialnuten, die gegenüber der Nabe und gegenüber der Aufnahmebohrung der Nockenwelle wenigstens teilweise den ersten axialen Versorgungsraum bilden, das Totvolumen der zu schaltenden Hydraulikflüssigkeit in dem äußeren Versorgungsraum verringert werden kann. Durch das Vorsehen von radialen Durchbrüchen wird der innere Versorgungsraum unmittelbar mit den zwei- ten Versorgungskanälen der Nabe gekoppelt. Mit anderen Worten ragt weder der erste noch der zweite Versorgungsraum als ein Ringraum in die Nabe, um dort strömungstechnisch an die Versorgungskanäle zu koppeln. Ein axialer Mindestabstand am eingesetzten Endabschnitt zwischen den zu trennenden Ringräumen kann insofern entfallen. Die Trennung der axialen Versorgungs- räume kann insbesondere über einen Abstand in Umfangsrichtung erfolgen. Die Erfindung ermöglicht es damit, die axiale Baulänge des Rotors zu verkürzen, so dass im Nockenwellenversteller mehr Bauraum für weitere mechanische Elemente wie z.B. für eine Rückstellfeder zur Verfügung steht. Zudem wird das zu schaltende Volumen der Hydraulikflüssigkeit insgesamt verringert, Weiter entfällt die aufwändige und kostenintensive Herstellung einer komplexen Innengeometrie der Nabe und der Nockenwelle. Insbesondere kann eine mehrstufige Innenbohrung zur Aufnahme der Trennhülse entfallen.

Vorteilhafterweise sind die radialen Durchbrüche in Umfangsrichtung jeweils zwischen den Axialnuten angeordnet. Diese ermöglicht eine variable Anordnung der Mündungsstellen der ersten und zweiten Versorgungskanäle in der Nabe. Die strömungstechnische Trennung wischen dem inneren und dem äußeren axialen Versorgungsraum erfolgt hierbei ausschließlich durch die Beabstandung der Durchbrüche von den Axialnuten in Umfangsrtchtung. Bevorzugt ist die Wandbreite zwischen einem Durchbruch und einer Axialnut in Umfangsrichtung größer als die Hälfte der Nutbreite gewählt. In einer Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Axialnuten jeweils bis zu einem Nutende, wobei die Nutenden und die radialen Durchbrüche im Wesentlichen in einer axialen Ebene an dem in der Nabe eingesetzten Endabschnitt der Trennhülse angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, die Mündungsstellen der radialen Versorgungskanäle im Inneren der Nabe ebenfalls im Wesentlichen in einer axialen Ebene anzuordnen, Die ersten Versorgungskanäle münden dabei in die Nutenden, Die zweiten Versorgungskanäle münden in die radialen Durchbrüche, Mit anderen Worten kann auf diese Weise der axiale Bauraum des Rotors bzw. der Nabe reduziert werden, ohne dass es einer komplexen Ausgestaltung der Innengeometrie bedarf. f~ür die ausreichende Trennung des inneren Versorgungsraums vom äußeren Versorgungsraum ist am Endabschnitt der Trennhülse bevorzugt ein umlaufender axialer Rand vorgesehen, der gegen den Boden des Aufnahmeraums in der Nabe anliegt. Vorteilhaft ist dort ein Dichtelement, insbesondere eine Dichtscheibe oder dergleichen, angeordnet.

Weiter bevorzugt münden die Axialnuten am dem Endabschnitt abgewandten Ende der Trennhülse in eine gemeinsame Ringnut. Dies ermöglicht eine einfache Einkopplung der Hydraulikflüssigkeit außerhalb des Rotors beispielsweise über eine Radialnut in der Nockenwelle. Über die Ringnut wird zudem eine gleichmäßige Versorgung der Axialnuten mit der Hydraulikflüssigkeit gewährleistet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Trennhülse in die Nabe mittels komplementärer Formschlusselemente winkelorientiert eingesetzt ist. Hierdurch wird eine fehlerfreie Montage möglich. Die Trennhülse kann nur in korrekter Winkelorientierung in die Nabe eingesetzt werden. In dieser Orientierung kommunizieren die Nuten mit den ersten und die Durchbrüche mit den zweiten Versorgungskanälen in der Nabe. bzw. liegen die Mündungen dieser Versorgungskanäle auf den Axialnuten bzw. auf den Durchbrüchen. Zweckmäßigerweise weist die Trennhülse an ihrem Endabschnitt beispielsweise eine Nase auf, die in eine entsprechende Nut in der Nabe des Rotors eingreift. Vorteilhafterweise ist die Trennhülse weiter derart ausgebildet ist, dass bei einer in der Nabe aufgenommenen Nockenwelle der äußere axiale Versorgungsraum mit einer ersten Radialbohrung der Nockenwelle und der innere axiale Versorgungsraum mit einer zweiten Radialbohrung der Nockenwelle strömungstechnisch verbunden ist. Dazu weist die Trennhülse insbesondere eine geeignete axiale Länge auf, so dass die Axialnuten an dem zur in die Nabe eingesetzten Endabschnitt anderen Ende mit einer dortigen Radialbohrung der Nockenwelle koppeln, insbesondere ist der innere Versorgungsraum der Trennhülse über die Aufnahmebohrung der Nockenwelle über das Ende der Trennhülse hinaus fortgesetzt und dort an die zweite Radialbohrung gekoppelt. Der innere Versorgungsraum ist insbesondere gegen eine Zentralschraube gebildet, die die Aufnahmebohrung der Nockenwelle im montierten Zustand axial durchsetzt und am Ende der Aufnahmebohrung mit der Nockenwelle verschraubt ist. Bevorzugt ist daher die Trennhülse derart ausgebildet, dass bei aufgenommener Nockenwelle die Axialnuten des äußeren axialen Versorgungsraums über die gemeinsamen Ringnut mit der ersten Radialbohrung der Nockenwelle strömungstechnisch verbunden sind, und dass der innere axiale Versorgungsraum über eine Aufnahmebohrung in der Nockenwelle mit der zweiten Radialbohrung strömungstechnisch verbunden ist.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Trennhülse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Grundkörper am Außenmantel eine Anzahl von Axialnuten und weiter eine Anzahl von radialen Durchbrfi- chen umfasst. Bevorzugt erstrecken sich die Axiainuten jeweils bis zu einem Nutende, wobei die Nutenden und die radialen Durchbrüche im Wesentlichen in einer axialen

Ebene an einem Endabschnitt des Grundkörpers angeordnet sind. In einer Weiterbildung münden die Axialnuten an einem Ende des Grundkörpers in eine gemeinsame Ringnut münden.

Die für den Nockenwellenversteller genannten Vorteile können hierbei sinngemäß für die Weiterbildungen der Trennhülse übernommen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert.. Dabei zeigt

Fig, 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit Nockenwellen verstellern,

Fig. 2 eine radiale Schnittansicht eines Nockenwellenverstellers aus Fig.. 1 ,

Fig. 3 eine axiale Schnittansicht eines Nockenwellenverstellers aus Fig. 1 , Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Trennhülse aus Fig. 2 und 3, Fig. 5 eine Seitenansicht der Trennhülse aus Fig. 4 und

Fig. 8 eine axiale Schnittansicht der Trennhülse aus Fig. 5.

Ausführliche Beschreibung der Zeichoyng

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 2 mit Nockenwellenverstellern 4 zeigt. Der Verbrennungsmotor 2 umfasst in einer an sich bekannten Weise einen Brennraum 6, der durch Ventile 8 geöffnet und geschlossen werden kann. Die Ventile werden durch Nocken 10 auf entsprechenden Nockenwellen 12 angesteuert. Im Brennraum 6 ist ferner ein Hubkolben 14 aufgenommen, der eine Kurbelwelle 16 antreibt. Die Rotation der Kurbelwelle 16 wird an ihrem axialen Ende über Triebmittel 18 auf die Nockenwelienversteller 4 übertragen. Im vorliegenden Beispiel kann das Triebmittel eine Kette oder ein Riemen sein.

Die Nockenwelienversteller 4 sind jeweils auf eine der Nockenwellen 12 axial aufgesetzt, werden vom Triebmittel 18 angetrieben und treiben ihrerseits die Nockenwellen 12 an. Dabei können die Nockenwelienversteller 4 die Phasenlage der Nockenwellen 12 gegenüber der Kurbelwelle 16 verändern.

Es wird auf Fig. 2 und 3 Bezug genommen, die beispielhaft einen der Nocken- wellenverstelier 4 aus Fig. 1 in einer radialen und axialen Schnittansicht zeigen.

Der Nockenwelienversteller 4 ist auf die Nockenwelle 12 aufgesetzt, die in der vorliegenden Ausführung eine erste Radialbohrung 20 und eine zweite Radial- bohrung 22 aufweist. Die beiden Radialbohrungen 20, 22 können beispielsweise mittels eines 4/3-Wegeventil und eines Drehübertragers über eine jeweilige Ringnut mit einem nicht gezeigten Druckanschluss und einem nicht gezeigten Tankanschluss einer Ölversorgung verbunden werden. Axial in der Nockenwelle 12 ist eine Aufnahmebohrung 24 ausgebildet, in der eine Trennhülse 26 eingesetzt ist, Eine Stufe 28 der Aufnahmebohrung 24 ist zwischen der ersten Radialbohrung 20 und der zweiten Radialbohrung 22 ausgebildet, wobei die Trennhülse 26 mit einem Ende dieser Stufe 28 anliegt. Über die erste Radialbohrung 20 wird Hydraulikflüssigkeit einem im Wesentlichen durch Axialnuten 70 (siehe z.B. Fig. 5) der Trennhülse 26 gebildeten äußeren axialen Versorgungsraum 27 zugeführt bzw. aus diesem ausgelassen, während über die zweite Radialbohrung 22 Hydraulikflüssigkeit über die Aufnahmeboh- rung 24 in einen inneren axialen Versorgungsraum 29 innerhalb geführt bzw. aus diesem abgelassen wird.

Die Trennhülse 26 ragt mit einem Endabschnttt 31 axial aus der Äufnahmeboh- rung 24 der Nockenwelle 12 heraus. Axial auf die Trennhülse 26 und die Nockenwelle 12 ist der Nockenwellenversteller 4 aufgesetzt. Der Nockenwellen- versteller 4 weist einen Stator 30 und einen drehbar im Stator 30 aufgenommenen Rotor 32 auf. Die Drehachse 33 des Rotors 32 ist eingezeichnet. Der Stator 30 weist einen Außenring 34 auf, an dem Zähne 36 ausgebildet sind, in die das Triebmittel 18 eingreifen kann, um den Stator 30 drehfest mit der Kurbelwelle 16 zu verbinden. Vom Außenring 34 ragen radial nach innen Trennelemente 38 ab, in denen Durchgangsbohrungen 40 ausgebildet sind, die Befestigungsschrauben 42 führen. Die Befestigungsschrauben 42 befestigen axial vor und hinter dem Stator 30 jeweils einen Deckel 44, wodurch de Innenraum im Außenring 34 des Stators 30 verschlossen ist. Die Deckel 44 weisen jeweils zentral eine Durchlassöffnung auf, durch die beim nockenwellenseitigen Deckel 44 die Nockenwelle geführt ist und durch die beim nockenwellenabge- wandten Deckel 44 eine noch zu beschreibende Zentralschraube 46 geführt werden kann. Die Durchlassöffnung des nockenwellenabge andten De- ckels 44 ist mit einer Abdeckscheibe 48 verschlossen.

Der Rotor 32 ist über die Zentralschraube 46 drehfest mit der Nockenwelle 12 verbunden. Dabei durchdringt die Zentralschraube 46 die Aufnahmebohrung 24 der Nockenwelle 12. Der innere axiale Versorgungsraum 29 ist somit zwi- sehen der Trennhülse 26 und der Zentralschraube 46 als ein Ringraum gebildet. Der Roto 32 weist eine Nabe 50 auf, in der die Nockenwelle 12 und der Endabschnitt 31 der Trennhülse 26 aufgenommen sind. Von der Nabe 50 ragen radiale Flügel 52 ab und enden jeweils zwischen den Trennelementen 38 am Stator 30. Auf diese Weise werden Druckkammern 54, 56 ausgebildet, die radial durch die Nabe 50 des Rotors 32 und den Außenring 34 des Stators 30 und in Umfangshchtung des Nockenwellenverstellers 4 durch jeweils ein Trennelement 38 am Stator 32 und einen Flügel 52 am Rotor 32 begrenzt werden. In einer nicht gezeigten Drehrichtung des Nockenwellenverstellers 4 wer- den die Druckkammern 54, 58 vor einem Flügel 5.2 des Rotors 32 als Frühverstellkammern und nach einem Flügel 52 des Rotors 32 als Spätverstellkammern bezeichnet. Die Flügel 52 des Rotors 32 weisen an ihrem radialen Ende Dichtelemente 58 auf, die die Druckkammern 54, 56 gegeneinander abdichten. In einem ersten der Flügel 52 des Rotors 32 ist eine Haltebohrung 60 ausgebildet, in der ein nicht gezeigter Verriegelungspin rückstellbar abgestützt werden kann. Der Verriegelungspin kann eine festgelegte Position des Rotors 32 gegenüber dem Stator 30 verriegeln, um beispielsweise beim Anfahren des Verbrennungsmotors 2 im Nockenwellenversteller 4 zunächst einen bestimmten Betriebsdruck mit der Hydraulikflüssigkeit aufzubauen. Mittig im Rotor 32 ist eine Zentralbohrung 62 ausgebildet, durch die die Zentralschraube 46 geführt ist. Der Flügel 52 mit Haltebohrung 60 ist vergrößert ausgebildet. Um eine Unwucht des No- ckenwellenverstellers 4 zu vermeiden, ist gegenüberliegende Flügel 52 ebenfalls vergrößert ausgebildet. Ausgehend von der Zentralbohrung 62 in die jeweiligen Verstellkammern 54. 56 wird die Nabe 50 von strömungstechnisch getrennten radialen Versorgungskanälen 64 , 66 durchsetzt. Die ersten Versorgungskanäle 66 führen in Druckkammern 56, während die zweiten Versor- gungskanäle 64 in die Druckkammern 54 führen,

Die ersten Versorgungskanäle 66 münden jeweils in Axialnuten 70 (s. Fig. 5) der Trennhülse 26 und damit in den äußeren axialen Versorgungsraum 27. Demgegenüber münden die zweiten Versorgungskanäle 64 in radiale Durch- brüche 68 der Trennhülse 26, die in den inneren axialen Versorgungsraum 29 führen.

In der vorliegenden Ausführung münden die ersten und zweiten Versorgungsbohrungen 6-1 66 in derselben axialen Ebene des Nockenwellenverstellers 4. In Fig. 3 ist der Übersichtlichkeit halber nur einer der Abstände 72 zwischen den Versorgungsbohrungen 64, 66 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Axialnuten 70 erstrecken sich insofern jeweils bis zu einem Nutende 73 am Endabschnitt 31 der Trennhülse 26. Die radialen Durchbrüche 68 der Trenn- hülse 70 sind jeweils zwischen die Axialnuten 70 eingebracht. Durchbrüche 63 und Nutenden 73 sind im Wesentlichen in einer axialen Ebene angeordnet.

Da die Versorgungskanäle 84, 66 im Wesentlichen in einer axialen Ebene münden, kann der Rotor mit einer geringen axialen Breite ausgeführt werden. Die Trennung des inneren Versorgungsraums 29 und des äußeren Versorgungsraums 27 geschieht über die Beabstandung der Nutenden 73 zu den radialen Durchbrüchen 68. Die Wandbreite 72 dazwischen beträgt in etwa die Hälfte der Nutbreite. Zum Aufnahmegrund der Nabe 50 sind die Nutenden 73 und die Durchbrüche 68 durch eine umlaufende axiale Wandung am Endabschnitt 31 der Trennhülse 26 beabstandet. Dort ist weiter ein nicht näher bezeichnetes Dichtelement eingesetzt, welches von der Zentralschraube 46 durchdrungen wird. Es wird auf die Fig. 4 bis 6 Bezug genommen, die die Trennhülse 26 in einer perspektivischen Ansicht, in einer Seitenansicht und in einer axialen Schnittansicht zeigen.

Die Trennhülse 26 umfasst im Wesentlichen einen hohlzylindrischen Grund- körper 69. In die Mantelfläche des Grundkörpers 69 ist eine Anzahl von Axialnuten 70 eingebracht. Diese enden jeweils am in die Nabe 50 einzubringenden Endabschnitt 31 der Trennhülse 26 in einem Nutende 73. Dort sind jeweils zwischen den Nutenden 73 in einer gemeinsamen axialen Ebene die radialen Durchbrüche 68 eingebracht. Am anderen Ende des Grundkörpers 69 münden die Axialnuten 70 in eine gemeinsame Ringnut 74. Diese Ringnut 74 ist in montiertem Zustand strömungstechnisch mit der ersten Radialbohrung 20 der Nockenwelle 12 gekoppelt (s Fig. 2). Dies ist jedoch nur beispielhaft dargestellt. Die axialen Nuten 70 können auch als eine einzige Nut in Umfangsrichtung der Trennhülse 70 ausgebildet sein. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass an der Oberfläche der Trennhülse 28 fließende Hydraulikflüssigkeit nicht in die Durchbrüche 68 eintritt. Der Wandbreite 72 zwischen den Durchlassöffnungen 68 und den Nutenden 73 ist entsprechend in etwa durch eine halbe Nutbreite gegeben.

Wie aus Fig. 3 unmittelbar ersichtlich, wird die Trennhülse 26 in einer bestimm- ten Winkelorientierung in der Zentralbohrung 62 des Rotors 32 eingesetzt sein. Um diese Winkellage beim Einbau ohne Justieraufwand zu gewährleisten, ist an der Trennhülse 28 eine Nase 76 ausgebildet _» die in eine nicht gezeigte a- xiale Nut am Rotor 32 einführbar ist.

Liste der Bezugszahlen

2 Verbrennungsmotor

4 Nockenwellenversteller

6 Brennraum

8 Ventil

10 Nocken

12 Nockenwelle

14 Hubkolben

16 Kurbelwelle

18 Triebmittel

20 erste Radialbohrung

22 zweite Radialbohrung

24 Aufnahmebohrung

26 Trennhüise

27 äußerer axialer Versorgungsraum

28 Stufe

29 innerer axialer Versorgungsraum

30 Stator

31 Endabschnitt

32 Rotor

33 Drehachse

34 Außenring

36 Zahn

38 Trennelement

40 Durchgangsbohrung

42 Befestigungsschraube

44 Deckel

46 Zentralschraube

48 Abdeckscheibe

50 Nabe

52 Flügel

54 Druckkammer 56 Druckkammer

58 Dichtelement

60 Haltebohrung

62 Zentralbohrung

64 zweiter Versorgungskanal

66 erster Versorgungskanal

68 Durchbruch

69 Grundkörper

70 Axialnut

72 Wandbreite

74 Ringnut

76 Nase