Nockenwellenversteller Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 .

Nockenwellenversteller werden in modernen Brennkraftmaschinen zur Optimierung der Verbrauchs- und Leistungswerte eingesetzt und dienen dazu die Öff- nungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile zu verändern. Dazu besitzt der Nockenwellenversteller einen von der Kurbelwelle antreibbaren Stator und einen drehfest mit der Nockenwelle verbindbaren Rotor. Zwischen dem Rotor und dem Stator sind mit einem Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskammern vorgesehen, welche durch dem Rotor zugeordnete Flügel in gegeneinan- der wirkende Druckräume unterteilt sind. Während des Betriebes der Brennkraftmaschine sind beide Druckräume permanent mit Druckmittel gefüllt, so dass der Rotor und der Stator relativ steif miteinander verbunden sind. Die Steuerzeiten der Gaswechselventile werden dann dadurch verändert, indem der Druck in einem der Druckräume erhöht wird, während der Druck in dem jeweils anderen Druckraum gesenkt wird. Das Druckmittel muss dazu dem einen Druckraum zugeführt und aus dem anderen Druckraum abgeführt werden. Damit das System nicht in Schwingungen versetzt wird, muss grundsätzlich der Zulauf durch den Ablauf des Druckmittels gesteuert werden. Ferner müssen in dem Rotor Druckmittelkanäle vorgesehen werden, welche ausgehend von der Nabe des Rotors in die Druckräume des Rotors münden. Die Druckmittelkanäle sind strömungstechnisch jeweils in zwei Gruppen an zwei radial innenseitig an dem Rotor vorgesehene, voneinander druckmitteldicht getrennte Ringräume angeschlossen, welche über ein Zentralventil mit Druckmittel beaufschlagbar sind. Dazu weist das Zentralventil einen in einer Steuerhülse verschiebbar angeordneten federbelasteten Ventilkörper auf, welcher über einen Aktuator in der Steuerhülse gegen die Federkraft verschoben werden kann. In der Steuerhülse ist eine komplexe Geometrie aus Steuerkan- ten vorgesehen, über welche das durch den Ventilkörper zuströmende Druckmittel in die Ringräume, die Druckmittelkanäle und schließlich in die Druckkammern abströmt. Der Ventilkörper ist dazu hohl ausgebildet und verschließt und öffnet in Abhängigkeit von seiner Stellung mit verschiedenen Steuerkanten bestimmte Strömungswege, so dass das Druckmittel in einer Stellung des Ventilkörpers in die ersten Druckräume und in einer anderen Stellung in die zweiten Druckräume zuströmt, während es aus den jeweils anderen Druckräumen in einen Tank abströmt. Die Regelungsgeschwindigkeit des Nockenwellenverstellers sowie das Schwingverhalten der bewegten Teile ist dabei erheblich von dem Eigengewicht der Teile abhängig, wobei insbesondere der Rotor als besonders große Masse das Regelverhalten entscheidend mit beeinflusst. Außerdem ist es aus Verbrauchsgründen im Fahrzeugbau grundsätzlich erstrebenswert, Bauteile mit einem geringen Eigengewicht zu verwenden. Aus diesem Grund werden in dem Rotor bereits Aussparungen vorgesehen, soweit der Verlauf der Druckmittel ka- näle dies zulässt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller mit einem mög- liehst geringen Eigengewicht und einem möglichst einfachen konstruktiven Aufbau bereitzustellen.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen von Anspruch 1 . Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfin- dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Rotor einen Innenring und einen Außenring aufweist, welche durch einen scheibenförmigen Steg miteinander verbunden sind, und die ersten Druckmittelkanä- le auf einer Seite des Steges und die zweiten Druckmittelkanäle auf der anderen Seite des Steges angeordnet sind. Der Vorteil des vorgeschlagenen Nockenwellenverstellers ist darin zu sehen, dass der Rotor durch die vorgeschlagene Ausbildung mit dem Innenring, dem Außenring und dem den Innenring und den Außenring verbindenden Steg ein erheblich geringeres Gewicht aufweist. Das Druckmittel wird den ersten und den zweiten Druckräumen dann durch den Steg getrennt zugeführt, so dass der Steg neben der Verbindung des Außen- und des Innenringes zusätzlich die Aufgabe hat die Druckmittelströme zu trennen. Ferner wird durch die seitlich des Steges geschaffenen Hohlräume ein Vorvolumen zur Aufnahme von Druckmittel geschaffen, welches z.B. unter Ausnutzung der Nockenwellen- Wechselmomente in die Druckräume wieder eingeleitet werden kann.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die ersten und zweiten Druckmittelkanäle durch Druckmittelleithülsen gebildet sind... Die Druckmittelleithülsen sind erheblich leichter als das bisher verwendete Vollmaterial mit den darin angeord- neten Druckmittelkanälen. Ferner wird durch die vorgeschlagene Anordnung der Druckmittelleithülsen auf unterschiedlichen Seiten des Steges ein einfacher Grundaufbau mit einer sehr großen Steifigkeit des Rotors erreicht, da der Steg möglichst mittig zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet werden kann. Zur Anordnung der Druckmittelleithülsen bleibt dadurch an beiden Seiten des Steges ein ausreichender Freiraum, so dass sie seitlich versetzt zueinander angeordnet werden können und über axial beabstandete und voneinander druckmitteldicht getrennte Ringräume an das Druckmittelsystem angeschlossen werden können. Ferner sind die Druckmittelleithülsen durch die vorgeschlagene Anordnung durch den Steg voneinander getrennt, so dass auch bei einer möglichen Undichtigkeit der Verbindungsstellen der Druckmittelleithülsen in den Öffnungen des Innenringes und des Außenringes ein hydraulischer Kurzschluss zwischen den Druckräumen A und B verhindert werden kann. Weiter wird vorgeschlagen, dass der Innenring und der Außenring konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass sich eine möglichst gleichmäßige Massenverteilung mit einer möglichst geringen Unwucht ergibt. Da der Rotor mit der Nockenwelle zusammen mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl dreht, ist eine Unwucht von besonderem Nachteil für die Lebensdauer des Nocken- wellenverstellers selbst und die Lebensdauer der gesamten Brennkraftmaschine. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die ersten Druckmittelleithülsen in einer ersten Ebene und die zweiten Druckmittelleithülsen in einer zweiten Ebene angeordnet sind. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Druckmittelleithülsen können diese über möglichst schmale, druckmitteldicht voneinander getrennte Ringräume an das Druckmittelsystem angeschlossen werden, wobei durch die vorgeschlagene Anordnung ferner ein Massenausgleich besonders einfach verwirklicht werden kann.

Der Aufbau und der Massenausgleich kann dabei weiter vereinfacht werden, indem die erste Ebene parallel zu der zweiten Ebene angeordnet ist und/oder die ersten und die zweiten Druckmittelleithülsen in den Ebenen in Umfangsrich- tung äquidistant zueinander angeordnet sind.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die ersten und die zweiten Druckmittelleithül- sen durch gerade Rohrabschnitte gebildet sind. Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Druckmittelleithülsen kann die Massenverteilung weiter vereinfacht werden. Außerdem können kostengünstige Großserienteile verwendet werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass die ersten und die zweiten Druckmittelleithülsen identische Massen aufweisen, wodurch der Massenausgleich weiter vereinfacht werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiele näher er- läutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:

Stator und Rotor eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers Fig.2 Rotor in Schnittrichtung A-A; und

Fig.3 Rotor in Schrägansicht. In Fig .1 ist ein Stator 1 und ein Rotor 3 eines erfindungsgemäßen Nockenwel- lenverstellers zu erkennen, welcher einen im Stand der Technik bekannten Grundaufbau mit dem von einer Kurbelwelle antreibbaren Stator 1 und dem drehfest mit einer nicht dargestellten Nockenwelle verbindbaren Rotor 3 aufweist. Der Stator 1 besitzt an seiner Außenseite eine Verzahnung 2, in die eine die Drehbewegung der Kurbelwelle in Drehrichtung„D" übertragende Antriebskette eingreift. Der Stator 1 ist mit radial einwärts gerichteten Vorsprüngen 4 versehen, die den Hohlraum zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 3 in Arbeitskammern unterteilen. Die Arbeitskammern sind weiter durch an dem Rotor 3 angeordnete Flügel 18 in Druckräume A und B unterteilt, wobei die Flügel 18 sich mit ihrer radialen Außenseite über Dichtungen 8 an dem Stator 1 abstützen. In dem Rotor 3 sind Druckmittelkanäle 5 und 6 vorgesehen, welche über ein nicht dargestelltes Zentralventil von einer Ölpumpe mit Druckmittel beaufschlagt werden bzw. das Druckmittel über das Zentralventil in einen Tank abführen. Die Druckmittelkanäle 5 und 6 münden in die Druckräume A und B, wobei das Druckmittel bei Beaufschlagung einer der Druckräume A oder B durch die Ölpumpe aus dem jeweils nicht mit Druckmittel beaufschlagten Druckraum A oder B in den Tank abgeführt wird.

Die Druckmittelkanäle 5 und 6 sind jeweils als Druckmittelleithülsen in Form von kurzen geraden Rohrstücken gleicher Länge und Masse ausgebildet. Die ersten Druckmittelkanäle 5 münden jeweils in die ersten Druckräume A und die zweiten Druckmittelkanäle 6 münden in die zweiten Druckräume B. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 3 vier Flügel 18 und dementsprechend vier erste Druckräume A und vier zweite Druckräume B auf, welche durch die Flügel 18 voneinander getrennt sind. Die ersten Druckräume A und die zweiten Druckräume B unterscheiden sich dadurch, dass sie gruppenweise auf derselben Seite der Flügel 18 angeordnet sind, so dass der Rotor 3 bei einer Druckbeaufschlagung z.B. der ersten Druckräume A im Uhrzeigersinn gegenüber dem Stator 1 verdreht wird.

Der Rotor 3 ist gebildet aus einem Außenring 14 und einem Innenring 15, die über einen Steg 9 in Form einer Scheibe mittig verbunden sind. Die Scheibe weist eine konstante Breite in Radialrichtung auf, so dass der Innenring 15 und der Außenring 14 konzentrisch zueinander angeordnet sind, wie auch in der Fig. 3 zu erkennen ist. An dem Außenring 14 sind die radial nach außen gerichteten Flügel 18 vorgesehen, welche die Arbeitsräume in die Druckräume A und B unterteilen. Die Scheibe verbindet den Außenring 14 und den Innenring 15 mittig, so dass seitlich der Scheibe Freiräume 7 vorhanden sind, wie in der Fig. 2 zu erkennen ist. Ferner sind in dem Innenring 15 und in dem Außenring 14 seitlich der Scheibe auf einer Seite erste Öffnungen 1 1 und 13 und auf der anderen Seite zweite Öffnungen 10 und 12 vorgesehen, in welche die Druck- mittelleithülsen eingesetzt sind. Die ersten Öffnungen 13 in dem Außenring 14 münden in die ersten Druckräume A und die zweiten Öffnungen 12 in dem Außenring 14 münden in die zweiten Druckräume B und zwar in einem an die Flügel 18 angrenzenden Randabschnitt des Außenringes 14. Die ersten Öffnungen 1 1 und 10 in dem Innenring 15 münden in radial innen an dem Innen- ring 15 vorgesehene Ringräume 17 und 16, welche über das nicht dargestellte Zentralventil mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

Die Druckmittelleithülsen können vorzugsweise aus Stahl ausgebildet sein. Alternativ wären auch Druckmittelleithülsen aus Aluminium oder aus Kunststoff verwendbar. Die Druckmittelleithülsen können im Querschnitt vorzugsweise rund, alternativ aber auch oval, eckig oder sogar quadratisch geformt sein. Die Befestigung der Druckmittelleithülsen an dem Innenring 15 und an dem Außenring 14 kann z.B. über ein Gewinde, über Stoffschluss, Formschluss oder Kraftschluss erfolgen. Die Druckmittelleithülsen weisen vorzugsweise alle die- selbe Masse und identische Abmaße auf, so dass der Rotor 3 durch eine identische Anordnung der Druckmittelleithülsen in Radialrichtung und eine äquidis- tante Anordnung in Umfangsrichtung eine möglichst geringe Unwucht aufweist. Ferner ist es wichtig, dass die ersten Druckmittelkanale 5 und die zweiten Druckmittelkanale 6 gebildet durch die Druckmittelleithülsen gruppenweise auf unterschiedlichen Seiten des Steges 9 angeordnet sind, damit durch den Steg 9 auch bei einer möglichen Undichtigkeit der Verbindungsstellen der Druckmit- telleithulsen in den Öffnungen 10,1 1 ,12,13 des Innenringes 15 und/oder des Außenringes 14 ein hydraulischer Kurzschluss zwischen den Druckräumen A und B verhindert werden kann. Ferner hat sich erstaunlicherweise herausgestellt, dass durch die seitlich versetzte Anordnung der ersten und der zweiten Druckmittelkanäle 5 und 6 sichergestellt werden kann, dass in den Druckräu- men A und B und in dem Vorvolumen zwischen dem Außenring 14 und dem Innenring 15 bzw. in den Druckmittelleithülsen immer ein geringer Rest an Druckmittel auch in den Anschlagstellungen„früh" und„spät" verbleibt, so dass in dem Nockenwellenversteller auch in der Kaltstartphase bereits eine geringe Menge an Druckmittel vorhanden ist, welche unkontrollierte Bewegungen des Rotors 3 gegenüber dem Stator 1 zumindest verringert.

Bezugszeichenliste

1 Stator

2 Verzahnung

3 Rotor

4 Vorsprünge

5 erste Druckmittelkanale

6 zweite Druckmittel kanäle

7 Freiräume

8 Dichtungen

9 Steg

10 erste Öffnung

1 1 erste Öffnung

12 zweite Öffnung

13 zweite Öffnung

14 Außenring

15 Innenring

16 Ringraum

17 Ringraum

18 Flügel

Α,Β Druckräume

D Drehrichtung