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Patent Searching and Data


Title:
CAMSHAFT ADJUSTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/114278
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a camshaft adjuster, comprising - a stator (1) and a rotor (2) rotatably guided in the stator (1) having a plurality of working chambers, which are provided between the stator (1) and the rotor (2) and to which a pressure medium can be applied, and - at least one sealing cover (5, 8) screwed to the stator (1), wherein - the surface of the stator (1) and/or of the sealing cover (5, 6) has a friction-increasing design at least in some sections in the region of a first section that comes in contact with the other part.

Inventors:
SCHULTE ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2013/200201
Publication Date:
July 31, 2014
Filing Date:
October 08, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F01L1/344
Foreign References:
DE102011014460A12012-09-20
DE19908934A12000-09-07
DE102010024596A12011-12-22
DE102008032031A12010-01-14
DE102005024241A12006-12-14
Other References:
None
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Claims:
Nockenwelten »ratete mit:

-e nem Stator (1) und einem in dem Stator (1) drehbar geführten Rotor (2) mit einer Mehrzahl von zwischen dem Stüter (1) und dem Rotor (2) vorgesehenen, mit einem Druckmittel beauf ohlagbaren Arheltskammern . und

-w nigst ns einem mit dem Stator (1) versehraufelen Dichtdecfiel (5,6), dadurch gekennzeichnet, dass

-die Oberfläche des Stators (1) ynd oder des Dichtdeckels (5,6) wenigstens abschnittsweise in einem im Bereich des an dem jeweils anderen Teil zur Anlage gelangenden ersten Abschnittes raibungserhöliend aus- gebildet ist.

Nookenweiienverstelier nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass -die Oberflache des Stators (1) «nd/oder des Dichtdeckels (5,8) ausschließlich- wenigstens abschnittsweise in dem Bereich des an dem jeweils anderen Teil zur Anlage gelangenden ersten Abschnittes- res* bungserhöhend mit einem ersten Reibwert und In einem: an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt (17,19,21) mit einem zweiten Reibwert ausgebildet ist welcher kleiner als der erste Relbwert ist«

Ncetenwellenversieiler nach Anspruch 1 oder 2< dadurch gekennzeichnet, dass

-der reibimgserhöhend ausgebildete erste Abschnitt der Oberfläche ein In dem äußeren Randabschnitt des Stators- (1) und/oder des Dichtdeckels (5,S) verlaufender Ring (14,16) ist. ockenwellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

-der reibyngserheheod ausgebildete erste Abschnitt der Oberfläche mehrere voneinander getrennte, im Bereich dar Verschrau ung n ange- ordnete Einzaiabschnitfe ,1Ss18) urnfasst. cokenwelienveist&ifer nach einem der vorangegangenen Ansprache:, dadurch geke nze chnet, dass

-an dein gegenüberliegend angeordneten: Oberflächen des Stators (1) und des Dichtdeckels (5,6) jeweils feifoungserhöhend ausgebildete erste Abschnitte vorgesehen sind,: weiche Jeweils durch eine Mehrzahl von Vertiefungen und Erhebungen gebildet sind, und

-der reihungserhöhend ausgebildete Abschnitt des Stators (1) ein Abdruck des reibyngserhöhend ausgebildeter? Abschnittes des Dichtde- ekele (Ss8) ist,

Nockenweiienverstelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass «die Vertiefungen und Erhebungen radial gerichtete Streifen sind.

Nockenweiienversteiier nach einem de vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

-der reibungsef öhend ausgebildete erste Abschnitt durch eine Umformung, vorzugsweise durch Walzen oder Prägen, eine Abtragung von Material, vorzugsweise durch Ätzen oder Erodieren, eine spanende Bearbeitung, vorzugsweise durch Schleifen oder Börsten oder eine Umwandlung der Oberfläc e mittels Lasern oder Eiektronenstrahien hergestellt ist.

Nockenwelfenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

-an dem Dlohtdeck©! (5,6) eine Verzahnung zum Antrieb des oekenwei- lenversteilers vorgesehen ist

Description:
Nosk&n ei -ersv rsteli r

Die Erfindu g betrifft einen Noeken etferiverstelter m t den Merkmalen des 5 Oberbegriffe von Anspruch 1. ockenwelienversteiler werden im Allgemeinen in Ventlitbeben von Brenn » kraflmasehinen er e det, um die Ventlöffnungs-- und Schfe& eiten zu verändern, wodurch die Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine und das Betriebs- 10 verhalte im Al g mei e verbessert werden können,

Eine in der Praxis bewährte Äysführungsfcrm des ookenwelienverstellers weist einen Flügelzelter erstefier mit einem Stator und einem Rotor auf, weiche einen Ringraum begrenzen, der durch Vorsprünge und f löget m mehrere Ar- I S heitskammern unterteilt ist Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlaghah weiches in einem Druckmittelkreisfauf über eine Or ckmittelpumpe aus einem Dryokmitteireservoi In die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Ärfeeltska mern an der jeweils anderen Seite der Flüge wieder in das Druckmlfteireservoir zurück- 20 geführt wird. Die Steuerung des Druckmittelftusses und damit der Verstelihe- wegung der Noekenwelienv rstelleinnebtung erfolgt ζ,Β, mittels eines Zentral- ventils .mit einer komplexen Struktur von Durchflussöf nungen und Steuerkanten und einem in dem Zentralventü verschiebbaren Ventilkörpen welcher die Durehflussöffnungen In Abhängigkeit von seiner Stellung- verschließt oder frei- 5 gibt

Die Arbeifskammern in dem Stator werden mit einem oder zwei mit dem Stator versühraubten Diehideckeln seitlich verschlossen. Der oder die Dichtdeckel bilden in der an dem Stato befestigten Stellung die statische an der seitlichen 0 Änlagefliche des Stators anliegenden Dtehlfiächen aus und dienen außerd m zur Schaffung von seitlichen dynamischen Dichtflächen,: an denen der verstellbare Roter mit den Flögeln seitlich anliegt. Zwischen den Flögeln des Rotors und dem .Dichtdeckel sollte dabei eine größtmögliche Dichtwirkung erzielt er- d n, ohne dass der Rotor - da ei In seiner Drehbe eglichkeit durch eine zu hohe Reibung an den Dichlfliehen behindert wird. Dies wird über ein entsprechend hohe Formgenauigkeit des Rotors, des Stators und des Dichtdeckeis insbesondere im Bereich der aneinander a l genden Flachen erreicht. Ferner muss der Diohideckei über die ' Schrauben mit verhaltnisniäSig hohen Spannkräften an dem Stato befestig! werden, damit eine möglichst gute und dauerhafte Dichtwirkung in den statischen D chtfiächen erzielt wird. Diese hohen Spannkräfte haben wiederum den Nachteil von verh ltnismäßig hohen BauteÜbeiastungen, insbesondere des Stators, des Dichtdeckels und der die Bauteile verspannen- den Schrauben, zur Folge, da zum Verspannen des Dichtdeckels mit dem Stator überdies nur eine begrenzte Anzahl von Schrauben verwendet wird , und zur Schaffung einer ausreichend hohe« Dichtwirkung über die gesamte Dlchtfiiehe eine gewisse lndestflachenpressung über die gesamte Dichtfiäche erforderlich Ist, treten zwangsweise aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Spannkräfte im Serelch der Schrauben weiter erhöhte Spannkräfte und damit verbundene Sautei!be!astungen auf, welche die gemrifeite zu erwartende Lebensdauer der Bauteile verringert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Noekenwelienversteller mit einer geringeren Baufeilbeiastung zu schaffen.

Zur Lösung der Aufgabe wird gemi& dem Grundgedanken der Erfindung vor« geschlagen, dass die Oberfläche des Stators und/oder des Dichtdeckels wenigstens abschnittsweise in einem im Bereich des an dem jeweils anderen Teils zur Anlage gelangenden ersten Abschnittes reibungserhöhend ausgebildet ist. Durch den reibungserhöhend ausgebildeten ersten Abschnitt der Oberfläche, weicher im Bereich der statischen Dichtflache angeordnet ist, kann dieselbe zwischen dem Stator und dem Dichtdeckel erforderlsche indesfflächenpres-- suog bei einer gleichzeitig geringeren maximalen Bautellbeiasiung enbelt wer- den, da durch den reibungserhöhend ausgebildeten ersten Abschnitt mit einer geringeren Vorspanokrafi eine vorgegebene, gegen eine Verdrehung wirkende Haltekraft erzielt werden kann. Die Relbungserhöbung wird dabei praktisch durch eine rauere Öberflichenbeschaffenheit erzielt, welche gleichzeitig nach dem: Ρήηζΐρ einer Labyrinthdichtung eine verbesserte Dichtwlrkung uf eist so dass die geringere Vorspannkraf! nicht einer geringeren Dicht irkung im Bereich des ersten Abschnitte fuhrt. Weier wird vorgeschlagen, dass di Oberfläche des Stators und/oder des Dichtdeckels ausschließlich wenigstens abschnittsweise m dem Bereich des an dem jeweils dere« Teil zur Anlage gelangenden ersten Abschnittes reb buogserhöhend mit einem ersten Reibwerf und in einem an den ernten bs hnitt angrenzenden zweiten Abschnitt mit einem zweiten Reibwert usge t de! ist : weicher kleiner als der erste Reibwert ist. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der etfmdungsgemäß erreichte Zweck der Erhöhung der Reibung im Bereich der Kootaktfiäehen des Stators und des Dichtdeckels erzielt, wahrend der Dichtdeckel und/oder der Stator außerhalb der fonfaktflichen e- wussi eine Oberfläch mit einem geringeren Reibwert aufweist damit der Rotor .B. mit einer geringen Reibkraft und einer gleichzeitig guten Diebfwlrkung an der Wandung des Dichtdeckeis und/oder dar innenwandyng des Stators entlang geführt: werden kann. Ferner kann dadurch der Bearbeltungsauf and reduziert werden, da eben nur ein kle nerer Abschnitt der Oberfläche reibungser- höhend ausgebildet: werden muss.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der relbungeerhehend ausgebildete: erste Abschnitt der Oberfläche ein in dem äußeren Rand abschnitt des Stators und/oder des Öichideckefs verlaufender Ring ist. Durc die vorgeschlagene Ringform können die ur Fixierung des Bauteilverbyndes erforderlichen, den In Urnfangs- hchtung wirkenden Reibkriften entgegengesetzten Haitekrift besonders einfach aufgebracht werden, und w r möglichst gleichmäßig Ober den Umfang verteilt. Dabei kann der retpungserhbhend ausgebildete Abschnitt in einer g schlossenen Ringform, In eine offe en Ringform oder auch In Form von sich zu einer Ringform ergänzenden, voneinander getrennten Rlngsegmentab- schnitten ausgebildet sein. Wie bereits oben beschrieben, kann durch den rei- hyngserhöhend ausgebildeten Abschnitt neben der verbesserten Haltekraft zusätzlich ei e verbesserte Dichtwirkung erzielt werden, welche Insbesondere durch die geschlossene Rlngform des ersten Abschnittes weiter verbessert werden kann, da das Druckmittel dadurch nicht durch freie nicht relbungserho- hend ausgebildete Abschnitte der Oberfläche aus dem Stator austreten k nn.

Gemäß einer werteren bevorzugten AusfOhningsform der Erfindung wird vorge- schlagen, dass der relbyng erhöbend ausgebildete -erste Abschnitt der Oberfläche mehrere voneinander getrennte, im Bereich der %rschfauhungen angeordnete Elozeiabsebnitte umfasst Im Bereich der Verschra Übungen, insbesondere in den Ringabschnitten um die Durehgangsbohryrigen in dem Dichtdeckel und um die Gewindebobryngen in dem Stato herum wirken die größten Bau- teiisoannyngen, so dass min . Verringerung der Bauteilhelasiungen durch die esilodyngsgemiSe Lösu g diesen Bereichen besonders sinnvoll ist.

Ferner wird vorgeschlagen, dass an den gegenüberliegend angeordneten Ö- berfliehen des Stators und des Dichtdeckels jeweils rel ungserhöhend ausge- bildete erste Abschnitte vorgesehen sind, welche jeweils durch eine ehr hl von Vertiefungen und Erhebungen gebildet sind, wobei der reihungserhohend ausgebildete Abschnitt des Stators ein Abdruck des reibungsarhöhend ausgebildeten Abschnittes des Oichtdeckels ist. Durch die vorgeschlagene Ausbildung der sowohl an dem Stator als auch an dem Dichtdeckel vorgesehenen reibungserhöhenden Abschnitte kann in ümfangsrlchtung eine tormschlüssig Verbindung mit einer möglichst großen Anlagefliche geschaffen werden, wodurch die Bauteilbelastung bei einer gleichzeitig größtmöglichen Dichtwirkyng weiter verringert werden kann, Dabei kann die Bautelibeiastung bei einer gleichzeitig großen Haiiekrafi der aneinande anliegenden Teile welter verringert werden. Indem die Verlief ngen und Erhebungen radial gerichtet sind.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der reibungserhöhend ausgebildete erste Ab- schnitt durch eine Umformung,, vorzugsweise durch Waten oder Prägen, eine Abtragung von ateri l vorzugsweise durch Ätzen oder Erodieren, eine spanende Bearbeitung, vorzugsweise durch Schielten oder Börsten, oder eine Umwandlung de Oberfläche mittels Lasern oder Elektmnenstrahlen hergestellt st Die vorgeschlagenen Hersteilverfahren weisen jeweils für sieh verschiedene Vorteile auf. Durch die Herstellung des reihungserhdhenden Abschnittes m ttele, einer Umformung des Materials, d.h. eine Bearbeitung ohne einen atenaJah- trag oder Ma ehaiaoflrag, wird das Material bei der Herstellung der Emprigtm « gen in die Erhebungen verdringt, wobei die gemittete Oberflächenebene nicht verändert: wird. Ferner wird das öeföge an der O erfläche dadurch nur möglichst gering verändert. Eine Herstellung durch eine Abtragung von Material wie z.B. durch Ätzen oder Erodieren, ist insofern von Vorteil da dadurch die Bau « tellbefasiung in dem bearbeiteten ersten Abschnitt der Oberfläche zusätzlich verringert, wird, indem die gemittelte Ofeerfläeheneben in diesem Abschnitt gegenüber dem nicht bearbeiteten Abschnitt der Oberfläche zumindest geringfügig vertieft wird, so dass diese Abschnitte durch die leicht erhöhte Oberflache der angrenzenden Abschnitte entlastet werden. Eine solch Herstellung Ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die bearbeiteten Abschnitte im Bereich der Verschraitbungen angeordnet sind. Ferner können die ersten Abschnitte ' auch spanend, vorzugsweise durch Schleifen oder Börsten, bearbeitet werden, wodurch eine besonders hohe Oberflächengenauigkeit mit 4®m gleichzeitigen Vorteil des oben beschriebenen Vertiefens der gemitteten Oberfiaohenebene erzielt werden kann. Alternati kann die Oberfläche des ersten Abschnittes auch durch Lasern oder Eiek ronensfrehlen hergesteilt w rfen, wodurch ebenfalls eine sehr hohe Öberfiiehengenaulgkeit erhielt werden kam. Ferner kann dadurch zositzlich eine Härtesteigerung der bearbeiteten Oberfläche durch eine Oxidation und/oder eine O fügeveraoäeryng erzielt werde?*. Ferner wird vorgeschlagen, dass an dem Dicbtdeckei eine Verzahnung zum Antrieb des Noekenwellenversteiler vorgesehen ist. Der Stator wird damit während das Betriebes des öckenwelienverstellers In dem Verbund zusamme mit dem versehraubien Dichtdeokel angetrieben, wobei das Aotrlebsmoment in diesem Fall in den Dichtdeckel eingeleitet und über die Befestigungsschrauben und den reibiingserhöhend ausgebildeten Abschnitt auf den Stato übertragen wird. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu eh n, ilass der relhungserbbhend ausgebildete Abschnitt hier zu einer höheren In örnfangshchtung übertragbaren Kraft zwischen dem Dichtdeckel und dem Stater genutzt werden kann. Dabei kann der r^ibungserhohend ausgebildete Abschnitt art der Oberfläche hewusst. so ausgebildet werden, dass sieb ein besonders großer, in Umfangsrichtung g icht ter formschiuss zwischen dem Diehtdeckel und dem Stator ergibt Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Äusfühfungsbei- splele näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren im Einzelnen;

Fig... 1: einen Nockenwefenversteiler mit einem Stator und einem Dicht- decke! mit einem ringförmigen erste Abschnitt: mit einer rel- yngserhöhenden Oberfliehe; und

Fig. 2: einen Noekenweiter ersfeiler mit einem Stator und einem Dicht- deekel mit mehreren im Bereich der Verschraufoungen angeordneten Abschnitten mit einer reibungserböhend n Oberfläche. in der Fig. 1 ist ein erfindyngsgemifler N ckenwe lenversteller einer Brenn- kraftniaschine mit einem Stator 1 und einem Roter 2 zu erkennen. Der Stator 1 ist an seiner Außenseite mit einer Verzahnung 3 zum Antrieb über eine Kette oder einen Zahnnerven von einer Kurbeiwelte versehen. Der Rotor 2 ist in be- kanntet Wels mit einer Nockenweile z.B.. Ober eine Zentralschraube verbindbar und wird über den Stator 1 zu einer Drehbewegung angetrieben. Der Stator 1 weist ferner eine Mehrzahl von Statorsiege 1.1 mit darin angeordneten Durchgangsbohryngen 4 auf, weiche einen zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 2 vorhandenen Ringraum in mehrere Druckräume 12 unterteilen. Der Rotor 2 weist eine Mehrzahl von Flügeln 13 auf, die steh radial nach außen bis zu der Innenwandung des Stators 1 erstrecken und die Oruckraume 12 in jeweils zwei Arbeltskammern unterteilen. Ferner ist ein Oiehtdeeket δ vorgesehen, weicher Durchgangsbffnyngen 8 aufweist, und mit Befestigungsschrauben 7 durch die Dufchgangshohryngen 4 des Stators 1 In Gewindebohrungen 20 eines gegenüberliegend angeordneten zweiten Dichtdeckels 6 verschraubt wird, so dass die Diehtdeckel 5 und 8 zusammen mit dem Stator 1 anschließend einen drehfesten Verbund bilden. Die Druckräume 12 sind während des Betriebes der Brennkrafitnascbine zumindest nach einer bestimmten Anlauf- phase mit Druckmittel gefüllt, wodurch die Drehbewegung des Stators 1 au den Roter 2 Obertragen wird.

A der dem Stator 1 gewandten Oberfläche des Dlchfdecke s S sind mehrere erste Abschnitte vorgesehen, weiche in Form von die Durchgangsöffnungen 8 rlngfd slg umfassender! Eln eiabschnitten 9 geformt und reihungserhöhend ausgebildet sind, eibyngserhöhend ist m diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass die ersten Abschnitte einen ersten Reibwert aufweisen, welcher höher als ei zweiter Reihwert von einem zweiten .Abschnitt ist, der wiederum durch eile restliche Fliehe 9 der dem Stato 1 zugewandten Oberfläche des Dichtdeckeis 5 gebildet ist Ferner s nd an dem Stator 1 ebenfalls erste r s- bungserhöhende Abschnitte in Form von ringförmigen, die Dyrchgangsbohrun- gen 4 umfassenden Einzelabschnitten 10 vorgesehen. Durch die reibungserhö- henden Eln elahsehnitte 9 und 10 werden die Dichtdeckel δ und 6 mit einer erhöhten In Umfangsrlchtung wirkenden Hallekraft an dem Stator 1 gehalten, so dass zum Erreichen einer vorbestimmten Haitekraft eine geringere Verspanntet erforderlich Ist. Die Elnzeiabsehnlfte θ und 10 sind hier hewussi ring- förmig geformt und um die Dürchgangsbobrungen 4 und die Durchgangsö f- ming n 8 herum angeordnet, so dass die Bereiche, In welchen ohne die Ein- zelahschnitte 9 und 10 die größten Bautellspannengen vorliegen ' ü d n, aufgrund der geringeren erforderlichen Vorspam kraft bewussf entlastet werden. Durch die Einzeiabschnitie 9 und 10 wird der Dichtdeckel § und der Stator 1 in diesen Bereichen ewuss entlastet, so dass die maximale Sauteliheiastyog bzw. die Spannungsspteen In dem Werkstoff entsprechend gesenkt werden,

In der Fig. 2 ist eine Weiterentwicklung der In Fig. 1 beschriebenen AuefDh- rungsform zu erkennen. In der Weiterentwicklung sind die ersten relbungserhc- heoden Abschnitte der Oberflächen des Diehtdeckei 5 und des Stators 1 ebenfalls durch die Durchgangsöffnung 8 und die Durchgangsbehrung ymfassen- de Einzelabschnitte IS und 18 gebildet, welch aber hier durch einen ebenfalls reibungserhöhend ausgebildeten geschlossen Ring 14 und 16 miteinander wt~ bund&n sind. Durch die geschlossenen Ringe. 14 und 16 wird die D e twirkung zwischen den Dichtdeckeln S : 6 und dem Stator 1 weiter verbessert, da die Ringe 14 u sd 18 eine ins Ümfangsnbhtung geschlossene Dichffilehe mit: einer vefoesse?1en Diehtwrrkyng bilden. Die aneinander anliegenden rel uiigsei öhenden Ab- schnitte bilden aufgrund des fbrrnsohlilssigen Eingriffe der raueren Oberflächen eine Art Lahyhnthdichtung aus, welche zusätzlich einen Durchtritt des Druckmittels über den gesamten Umfang erschwert bzw. verhindert

In den an die Elnzelabschnide 9,10,18 und 18 und die Ringe 14 und 16 an- grenzenden zweiten Abschnitten 17,1 und 21 weist die Oberfläch des Stators 1 und des Dichtdeckeis 5 föewessi einen kleineren Reibwert auf, so dass di Flügel 13 des Rotors 2 mit einer möglichst geringe Reibcng und einer gleichzeitig guten Dichfwirkung zur Abdichtung der Arheitskarnmern an den Wandungen der Dich eoke § und 6 ■■ und des Stators 1 entlang geführt werden können, Ferner können insbesondere die Elnzelabsc niite 8,10,15 und 18 durch einen Materialabtrag leich vertieft ausgef hrt werden, wobei die Vertiefung hier 2.8. zwische 0,02 mm und 0,1 mm betragen kann. Durch di Vertiefung de Ein- zetabschnifte 9,10,15 und 18 werden der Dichtdeckel 5 und der Stator 1 im Randbereich der Durchgangsöffnung 8 und der Durchgangsbohrung 4 entlas- tet da die Flächenlast in diesem Fall zu einem erheblich größeren Anteil über die angmm n erhöhten Abschnitte 17,19 und 21 in die Bauteile in einer größ ren Verteilung eingeleitet wird.

Stator

2 Rotor

3 Verzahnung

4 Durchgang bo rung

5 Pehtdeckei

8 Dichtdecke!

? Befestigyngssc raufosn 8 Durehgangsöffnung

9 Enielabschn t

11 Statorsteg

12 Druckraum

13 Flügel

14 Ring

15 Elnzefabseteitt 6 Hing

17 Abschnitt

18 EtefabsclimtE

19 Abschnitt:

20 Gewindebohre^

2.1 Abschnitt




 
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