Nockenwellenversteller

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.

Hintergrund der Erfindung Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein.

Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Öldruck beaufschlagbar sind. Antriebselement und Abtriebselement sind hierbei koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen Antriebselement und Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebs- element gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.

Eine verbreitete Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flü- gelzellenversteller. Flügelzellenversteller weisen einen Stator, einen Rotor und ein Antriebselement auf. Der Rotor ist meist mit der Nockenwelle drehfest verbunden und bildet das Abtriebselement. Der Stator und das Antriebselement werden ebenfalls untereinander drehfest verbunden und sind ggf. auch einteilig ausgebildet. Dabei befindet sich der Rotor koaxial zum Stator und innerhalb des Stators. Rotor und Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativbewegung zwischen Stator und Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet und/oder als„gesteckte Flügel" in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators vorgesehen. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Stator, Antriebselement und Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen gesichert.

Die DE 199 63 094 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller, bei dem die Flügel als angefederte, dünne Bleche ausgebildet sind. Diese angefederten, dünnen Flügel ermöglichen einen hohen Verstellwinkel und integrieren zugleich durch die Anfederung eine Dichtfunktion zwischen den beiden Arbeitskammern.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, dessen Dichtelemente zur Abdichtung zwischen den Arbeitskammern besonders montagefreundlich und zuverlässig ausgebildet sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird erreicht, dass der Hinterschnitt der Nut mit einer komplementären Geometrie des Dichtelementes derart zusammenwirkt, dass eine Wegbegrenzung in radialer Richtung erzielt wird. Die Dichtelemente können ohne externe Montagehilfen, von einer axialen Stirnseite des Antriebselementes oder des Abtriebselementes aus, montiert werden und sind durch den erfindungsgemäßen Hinterschnitt in radialer Richtung gesichert. Dies ist besonders vorteilhaft bei federbeaufschlagten Dichtelementen.

Die Dichtelemente sind bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet. Alternativ kön- nen die Dichtelemente aus Metall ausgebildet sein. Zusätzlich zum verwendeten Werkstoff kann eine Beschichtung vorgesehen sein.

Der erfindungsgemäße Hinterschnitt kann sich auf die gesamte Länge oder auf einen Teil der gesamten Länge der Nut erstrecken. Gleichermaßen kann die komplementäre Geometrie des Dichtelementes partiell oder auf der gesamten Länge des Dichtelementes ausgebildet sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtelement mit dem Flügel einteilig ausgebildet. Der Flügel ist zugleich das Dichtelement und kann in der Nut des Antriebselementes oder des Abtriebselementes platziert werden. Derartige Flügel sind als dünnwandige Trennelemente ausgebildet, die vorteilhafterweise aus Blech ausgebildet sein können. Der Flügel bzw. das Dichtelement weist eine zum Hinterschnitt komplementäre Geometrie auf. Eine Vorspannkraft eines Federelementes drückt den Flügel bzw. das Dichtelement in radialer Rich- tung und damit die komplementäre Geometrie gegen den erfindungsgemäßen Hinterschnitt. Der erfindungsgemäße Hinterschnitt ist als maximale Wegbegrenzung in radialer Richtung vorgesehen. Im montierten Zustand des Abtriebselementes mit dem Antriebselement ist bevorzugterweise ein Restabstand zwischen dem Hinterschnitt und der komplementären Geometrie des Dichtelementes vorgesehen. Die Flügel bzw. Dichtelemente werden in axialer Richtung in die Nut eingeschoben. Werkstoffe wie Kunststoff und/oder Metall können für den Flügel bzw. das Dichtelement vorgesehen sein. Zusätzlich zum verwendeten Werkstoff kann eine Beschichtung vorgesehen sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dichtelement federbeaufschlagt ausgebildet. Das Dichtelement ist an einer radialen Stirnseite eines Flügels angeordnet. Federbeaufschlagte Dichtelemente gleichen vorteilhafterweise Koaxial itätsfehler zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement aus. Der erfindungsgemäße Hinterschnitt ist als maximale Wegbegrenzung in radialer Richtung vorgesehen. Im montierten Zustand des Abtriebselementes mit dem Antriebselement ist bevorzugterweise ein Restabstand zwischen dem Hinterschnitt und der komplementären Geometrie des Dichtelementes vorge- sehen.

In einer Ausbildung der Erfindung kann der Hinterschnitt auf der gesamten Länge der Nut ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann ein Teil der Nut als Hinterschnitt vorgesehen sein. Eine Ausbildung des Hinterschnittes auf der ge- samten Länge der Nut ist vorteilhaft für die Ausbildung der komplementären Geometrie des Dichtelementes auf seiner gesamten Länge, denn durch die Verbreiterung des Dichtelementes aufgrund der komplementären Geometrie wird mehr Bauraum für ein Federelement bereitgestellt, welches in einer dafür vorgesehenen Tasche des Dichtelementes positioniert werden kann. Das Fe- derelement kann somit ebenfalls größer ausfallen und eine höhere Federkraft aufweisen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Hinterschnitt als ein radialer Anschlag vorgesehen. Vorteilhafterweise lassen sich die Dichtelemente am Antriebselement oder am Abtriebselement in der Nut platzieren und sind verliersicher in der Nut positioniert bevor das Antriebselement mit dem Abtriebselement montiert wird. Entsprechend vorteilhaft ist es, wenn das Dichtelement und der Flügel einteilig ausgebildet sind. Der Flügel bzw. das Dichtelement sind bevorzugt dünnwandig ausgebildet und werden gleichermaßen verliersicher mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement vormontiert.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Hinterschnitt eine konische Form auf. Eine konische Form weist eine größere Kontaktfläche zwischen Dichtelement und Hinterschnitt auf. Eine einseitig an der Nut ausgebildete konische Form des Hinterschnittes kann eine Positionierung des Dichtelementes an einer Begrenzungswand der Nut begünstigen. Durch zusätzliche Federbeaufschlagung des Dichtelementes kommt das Dichtelement bereits im vormon- tierten Zustand in Anlage mit einer Begrenzungswand einer Nut. Vorteilhafterweise kann somit einem Anlagewechsel in der Nut bei einem Richtungswechsel der Verstellung des Nockenwellenverstellers entgegengewirkt werden. Selbiger Effekt ist auf ein mit dem Flügel einteilig ausgebildetes Dichtelement übertragbar.

Alternativ sind verschiedene lineare und nichtlineare Hinterschnittgeometrien denkbar.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Hinterschnitt im Quer- schnitt der Nut symmetrisch ausgebildet. Durch eine zusätzliche Federbeaufschlagung wird eine Zentrierung des Dichtelementes in der Nut begünstigt. Selbiger Effekt ist auf ein mit dem Flügel einteilig ausgebildetes Dichtelement übertragbar. Hierzu sind verschiedene lineare und nichtlineare Hinterschnittgeometrien denkbar.

Alternativ lassen sich verschiedenste Hinterschnittgeometrien in einer Nut oder in einer Vielzahl von Nuten implementieren.

Die Herstellung von Hinterschnitt in der Nut kann durch Fräsen, Sintern, Gießen, Schleifen, o.ä. erfolgen. Nicht einteilig mit dem Antriebselement oder dem Abtriebselement ausgebildete Hinterschnitte lassen sich durch zusätzliche Elmente wie Plättchen, Manschetten o.ä. zusammen mit einer einfachen Nut des Antriebselementes oder des Abtriebselementes bilden. Eine Vielzahl von Geometrien für den Querschnitt der Nut, z.B. Rechteckformen, Kreisformen o.ä. sind denkbar. In einer Ausbildung der Erfindung ist das Dichtelement federbeaufschlagt, wobei die Vorspannkraft des Federelementes das Dichtelement gegen den Hinterschnitt der Nut drückt und somit der radiale Federweg begrenzt wird. Vorteilhafterweise lassen sich die Dichtelemente am Antriebselement oder am Abtriebselement in der Nut platzieren und sind verliersicher in der Nut positioniert bevor das Antriebselement mit dem Abtriebselement montiert wird. Entsprechend vorteilhaft ist es, wenn das Dichtelement und der Flügel einteilig ausgebildet sind. Der Flügel bzw. das Dichtelement sind bevorzugt dünnwandig ausgebildet und werden gleichermaßen verliersicher mit dem Antriebsele- ment oder dem Abtriebselement vormontiert.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von einem Hinterschnitt in einer Nut, welche ein Dichtelement oder einen Flügel aufnimmt, wird eine Erleichterung in der Vormontage erreicht. Zudem ist ein Poka Yoke Effekt erzielbar, wodurch z.B. bei der Zuführung in der Montage eine eindeutige Lageorientierung durch die komplementäre Geometrie am Dichtelement sichergestellt werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Figur dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Abtriebselement mit einem montierten Dichtelement. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Abtriebselement 3 mit einem montierten Dichtelement 6. Das Abtriebselement 3 ist als Flügelrad ausgebildet, wobei vier umfangsseitig verteilte Flügel 4 einteilig mit dem Abtriebselement 3 (Rotor) geformt sind und sich in radialer Richtung 10 von einer Nabe 1 1 weg erstrecken. Die Flügel 4 teilen die gegensätzlich wirkenden Arbeitskammern A, B ab, deren räumliche Begrenzungen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch einen nicht dargestellten Stator bzw. Antriebselement 2, welches sich radial erstreckende Flügel aufweist, und ggf. zusätzliche Seitendeckel 15 komplettiert wird. Die Nabe 1 1 ist zur drehfesten Befestigung mit einer nicht weiter dargestellten Nockenwelle 16 oder einem Adapterteil für die Nockenwellen 16 vorgesehen. An den radialen Stirnseiten 5 der Flügel 4 sind Nuten 7 ausgebildet, welche jeweils den Hinterschnitt 8 aufweisen. In einer Nut 7 ist bereits das Dichtelement 6 vormontiert. Das Dichtelement 6 ist als Kunststoffleiste ausgebildet. Die komplementäre Geometrie 12 des Dichtelementes 6 hintergreift den Hinterschnitt 8. Die Nut 7 ist rechteckförmiger Gestalt mit einem linearen Nutgrund 13 und linearen Begrenzungsflächen 14, welche zur Führung des Dichtelementes 6 in der Nut 7 dienen. Die Begrenzungsflächen 14 bilden eine Anlage für das Dichtelement 6 im Betrieb des Nockenwellenverstellers. Der Querschnitt der Nut 7 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Abtriebselementes 3. Nicht sichtbar dargestellt ist ein innerhalb des Dichtelementes 6 angeordnetes Federelement 9, welches das Dichtelement 6 in radialer Richtung 10 nach außen und somit gegen den Hinterschnitt 8 drückt.

Liste der Bezugszahlen

1 ) Nockenwellenversteller

2) Antriebselement

3) Abtriebselement

4) Flügel

5) radiale Stirnseite

6) Dichtelement

7) Nut

8) Hinterschnitt

9) Federelement

10) radiale Richtung

1 1 ) Nabe

12) komplementäre Geometrie

13)Nutgrund

4) Begrenzungsfläche

15) Seitendeckel

16) Nockenwelle