Mehrteiliger Rotor für einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit Ölversorgung der Druckkammern durch die Flügel

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einem Stator, in dem ein Rotor drehbar angeordnet ist, wobei am Rotor ein radial nach außen abstehender Flügel vorhanden ist, der mit einer Druckkammerbegrenzungsseite versehen ist, wobei eine Druckkammerversorgungsnut in einer den Rotor in zwei Hälften teilenden Trennungsebene verlaufend angeordnet ist, um eine durch den Rotor und den Stator gebildeten Druckkammer mit Hydraulikmittel zu versorgen.

Eine Druckkammerbegrenzungsseite ist die Seite des Flügels, welche meist eine Ebene definiert, wobei die Ebene in einer Dimension in Richtung der Rotationsachse des Rotors verläuft und in einer anderen Dimension etwa in Radialrichtung verläuft. Die Druckkammerbegrenzungsseite begrenzt die Druckkammer, in die Hydraulikmittel, wie Öl, insbesondere Drucköl, eingeleitet wird, um eine Verstellung des Rotors relativ zum Stator zu erreichen. Meist steht die Druckkammerbegrenzungsseite orthogonal von einer äußeren Mantelfläche des Rotors in Richtung des Stators ab.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Nockenwellenversteller bekannt, so bspw. aus der WO 2010 128976 A1 . Nockenwellenversteller mit Schwenkmo- torrotoren sind auch aus der EP 1 731 722 B1 bekannt.

Ein hydraulischer Nockenwellenversteller ist auch aus der DE 10 2008 028 640 A1 bekannt. Dort ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem ant- reibbaren Außenkörper offenbart, der zumindest eine Hydraulikkammer aufweist, sowie einen innenliegend zum Außenkörper angeordneten Innenkörper, der mit einer Nockenwelle fest verbindbar ist und mindestens einen Schwenkflügel aufweist, der sich in radialer Richtung in die Hydraulikkammer erstreckt und dabei die Hydraulikkammer in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt. Solche Arbeitskammern sind auch als Druckkammern zu bezeichnen. Der Innenkörper weist ferner zumindest eine Ölzulauf- und Öl- ablaufleitung auf, die sich von einer Mantelinnenseite zu einer Mantelaußenseite des Innenkörpers bis zu einer der beiden Arbeitskammern erstreckt. Der Innenkörper ist dabei zumindest aus einem ersten Element und einem zweiten Element zusammengefügt, wobei die beiden Elemente an einander zugewandten Stirnseiten jeweils mindestens eine Geometrie aufweisen, die zusammen mit dem jeweils anderen Element die Ölzulauf- und Ölablaufleitung des Innenteils bilden. Eine solche Ölzulauf- und Ölablaufleitung ist als Druckkammerver- sorgungsnut konfigurierbar.

Ein ähnlicher Nockenwellenversteller ist auch aus der DE 10 2009 031 934 A1 bekannt. Dort ist ein Nockenwellenversteller mit einem Stator und einem im Stator angeordneten Rotor offenbart, welcher Flügel aufweist, die jeweils in einer zwischen dem Stator und dem Rotor gebildeten Kammer angeordnet sind, wobei die Flügel ihre jeweilige Kammer in zwei Teilkammern (im Sinne von Druckkammern) aufteilen und wobei jeder Kammer über Ölkanäle Drucköl zuführbar und aus jeder Teilkammer Drucköl abführbar ist, so dass durch das Drucköl ein Drehmoment auf den Rotor ausübbar ist, wobei der Rotor drehbar und damit eine Nockenwellenverstellung hervorrufend einstellbar ist, wobei der Rotor aus einem metallischen Grundgerüst aufgebaut ist, welches axial benachbart eine Verkleidung aus Kunststoff aufweist, in der mindestens einer der Ölkanäle gebildet ist. Solche Nockenwellenversteller sind in Zusammenwirkung mit Ketten- oder Riementrieben einsetzbar. Dabei sind Rotoren mit festen Flügeln verwendbar. Bisher werden jedoch Ölbohrungen als Druckkammerversorgungsnuten eingesetzt, die sich im Wesentlichen in Radialrichtung durch den Rotor erstrecken. Sie werden üblicherweise mittels einer mechanischen Nachbearbeitung eingebracht. Oftmals werden dabei spanabhebende Verfahren, wie Bohrverfahren eingesetzt. Aus den bekannten Druckschriften ist auch das Prinzip bekannt, einen Rotor in einer Radialebene zu teilen, insbesondere zweizuteilen. Die Radialebene steht senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors und erstreckt sich in Radialrichtung. Bei solchen geteilten Rotoren aus zwei Einzelkomponenten wird aber üblicherweise die Olverteilung durch Radialbohrungen realisiert, die außerhalb von Rotorflügeln verlaufen. Bei dieser Anordnung muss zur Versorgung der Arbeitskammern mit Öl die Lagerstelle im Stator verkleinert werden, da sonst die Lagerstelle die Ölbohrung abdecken würde. Die Reduzierung der Lagerbreite kann jedoch leider zu höheren Leckagen, vermehrtem Verschleiß und einer Verkleinerung des Verstellwinkels führen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Design zur Verfügung zu stellen, bei dem keine Reduzierung der Radiallagerstelle notwendig ist, um die Ölversorgung vom Rotor in die Druckkammer/Arbeitskammer umzusetzen. Gleichzeitig soll ein solches Design eine kostengünstige Fertigung ermöglichen.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen hydraulischen Nockenwellen- versteller erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Druckkammerversorgungsnut in / an der Druckkammerbegrenzungsseite des Flügels einen Ausgang aufweist.

An der Oberseite des Rotors kann dann eine geprägte Ölführung / Druckkammerversorgungsnut / Ölversorgungsbohrung an einer Planseite zur Entriegelung eines (Verriegelungs-)Bolzens eingeprägt werden, so wie Radialbohrun- gen, die„stirnseitig" aus dem Rotorflügel führen (d.h.„in Umfangsrichtung" bei Bezug auf den gesamten Rotor) in der Trennebene vorhanden sein können. Die Unterseite des Rotors kann ebenfalls mit geprägten Radialbohrungen in der Trennebene versehen sein, die„stirnseitig" aus dem Rotorflügel führen. Die Radialbohrungen müssen nicht spanend hergestellt sein, also nicht zwingend nach Art von Bohrungen, sondern können unter Prägeschritten in ein Sinterbauteil eingebracht werden. Die Ölführung kann sowohl im anschlagenden Flügel als auch in jedem anderen Flügel, welcher zur Trennung der Druckkammern dient, realisiert werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

So ist es von Vorteil, wenn sich die Ölversorgungsnut von einem radial inneren Rand des Rotors radial nach außen in den Flügel hinein erstreckt und dort eine Biegung/Umlenkung aufweist, ab der die Ölversorgungsnut quer, etwa orthogonal zur Radialrichtung, verläuft, vorzugsweise in Umfangsrichtung ausgerichtet ist. In die Druckkammer gefördertes Öl tritt dann orthogonal aus der Druckkammerbegrenzungsseite des Flügels aus und kann auf die Stirnseite eines als Vorsprung ausgebildeten statorintegralen Bewegungsbegrenzungsbauteils auftreffen. Diese Fläche ist in Richtung der Rotationsachse des Rotors ausgerichtet und ist nicht als axiale Stirnfläche zu verstehen sondern einer zur Umfangsrichtung senkrechten Stirnfläche.

Es ist auch zweckmäßig, wenn die gesamte Ölversorgungsnut in der Tren- nungsebene verläuft, wobei die eine Hälfte der Ölversorgungsnut in einer ersten Hälfte des Rotors angeordnet ist und die andere Hälfte der Ölversorgungsnut in einer zweiten Hälfte des Rotors angeordnet ist. Die beiden Hälften der Ölversorgungsnut ergänzen sich derart, dass eine Leitung mit vorzugsweise kreisrundem Querschnitt gebildet ist, deren Außenkontur zur Fluidleitung ab- gedichtet ist.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass an der Anschlagseite des Flügels eine zum in Kontakt gelangen mit einem als integraler Vorsprung des Stators ausgebildeten Bewegungsbegrenzungsbauteil vorgesehene Kontaktfläche konfektioniert ist, in die die Druckkammerversor- gungsnut mündet, d.h. dort ihren Ausgang hat. Damit auch eine Verriegelung des Rotors relativ zum Stator möglich ist, ist es von Vorteil, wenn von der Druckkammerversorgungsnut eine direkte Fluidzu- führleitung, etwa als Wurmnut oder Wurmleitung ausgestaltet ist, zu einer Ver- riegelungspinbetätigungstasche abzweigt. In der Verriegelungspinbetätigung- stasche kann dann ein Verriegelungspin bewegbar angrenzen oder darin an- geordnet sein.

Es ist auch von Vorteil, wenn die Fluidzuführleitung eine oder mehrere Biegungen, etwa 90° Umleitungen, aufweist. Nur ein geringer Reibungsverlust ist dann festzustellen. Wenn der Winkel in der Biegung kleiner 90° ist, werden Verluste allerdings höher, wobei bei einem Winkel größer 90° die Verluste geringer werden. Durchaus wünschenswert wäre es eine geringe, aber kontinuierliche Krümmung in der Druckkammerversorgungsnut vorzufinden.

Um auf Sintermaterialien zurückgreifen zu können, ist es von Vorteil, wenn für Verriegelungszwecke nutzbare Fluidzuführleitungen vollständig im Rotor, etwa der ersten Hälfte des Rotors oder der zweiten Hälfte des Rotors, beherbergt sind, oder entlang ihrer Länge geteilt, etwa halbiert, teilweise im Rotor, bspw. der ersten Hälfte des Rotors oder der zweiten Hälfte des Rotors, beherbergt sind.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass im Flügel ein Schleifdichtungseinsatz vorhanden ist und davon beabstandet die Biegung oder Umlenkung positioniert ist. Für das effiziente Funktionieren des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist es von Vorteil, wenn die Druckkammerbegrenzungsseite als Anschlagseite ausgebildet ist und die Anschlagseite in Kontakt mit einem am Stator drehfest angebrachten Bewegungsbegrenzungsbauteil bringbar ist. Es ist auch zweckmäßig, wenn mehrere Druckkammern vorhanden sind und jede Druckkammer mit wenigstens einer eigenen einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Druckkammerversorgungsnut in Fluidverbindung bringbar ist oder steht.

Die Erfindung betrifft auch einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einem Stator, in dem ein Rotor drehbar angeordnet ist, wobei an dem Rotor ein über

Hydraulikmittel, wie Drucköl, betätigbarer Verriegelungspin ausfahrbar angebracht ist, und zwischen dem Rotor und dem Stator gebildete Druckkammern über wenigstens je eine Druckkammerversorgungsnut mit dem Hydraulikmittel befüllbar sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Verriegelungspin und der Druckkammerversorgungsnut im Rotor eine direkte Verbindung existiert.

Dabei ist es wünschenswert, wenn die direkte Verbindung eine Fluidzuführlei- tung oder Wurmnut ist.

Wenn die Fluidzuführleitung in einer ersten und/oder zweiten Hälfte des Rotors vorhanden ist, so kann wiederum Sinterwerkstoff eingesetzt sein.

Es ist zweckmäßig, wenn die Fluidzuführleitung in einer Verriegelungsbohrung endet.

Durch die Erfindung können die Kosten reduziert werden. Ein hoher mechanischer Bearbeitungsaufwand wird vermieden. Trotzdem ist es möglich, dass der Rotor eines Nockenwellenverstellers spanend bearbeitet wird, die radialen Öl- Versorgungskanäle gebohrt werden, die Innenkontur oder Zentrierdurchmesser gedreht wird, sowie Planseiten auf Höhe und Ebenheit geschliffen werden. Allerdings ist keine hohe Investition für mechanische Bearbeitungsmaschinen mehr notwendig, wodurch die Herstellkosten verringert werden. Das Rotorde- sign ohne Zerspanung erhöht die Wettbewerbschancen. Das Ziel eine Konzeption eines mehrteiligen, zusammengesetzten Rotors aus Sinterwerkstoff zu erreichen, bei dem keinerlei mechanische Bearbeitungen zu erfolgen sind, wird dadurch erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der eine

Druckkammerversorgungsnut durch einen Flügel des Rotors verläuft und„stirnseitig" aus dem Rotorflügel austritt, also in Tangentialrich- tung ausgerichtet ist und auf ein Bewegungsbegrenzungsbauteil weist,

Fig. 2 ein Unterteil eines zweigeteilten Rotors mit geprägten Radialbohrungen in der Trennebene und„stirnseitig" aus dem Rotorflügel austretenden Druckkammerversorgungsnut,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Rotorhälftenausgestaltung, und eine weitere Ausführungsform eines einteiligen Rotors im Ausschnitt, der perspektivisch und im Längsschnitt wiedergegeben ist. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Unterschiedliche Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele lassen sich auch in den anderen Ausführungsbeispielen einsetzen. Sie sind also austauschbar zueinander.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenverstellers 1 wiedergegeben. Der Nockenwellenversteller 1 weist einen Stator 2 auf, innerhalb dessen ein Rotor 3 drehbar gelagert ist. Der Rotor 3 weist radial nach außen weisende Flügel 4 auf.

Der Rotor 3 weist eine radiale Innenseite 5 und eine radial äußere Mantelflä- che 6 auf. Von der Mantelfläche 6 steht der Flügel 4 radial ab und weist zwei Druckkammerbegrenzungsseiten 7 auf, von denen wenigstens eine als An- schlagseite 8 konfektioniert ist. Die Anschlagseite 8 weist eine Kontaktfläche 9 auf, in der eine Druckkammerversorgungsnut 10 mündet. Ein Ausgang 1 1 der Druckkammerversorgungsnut 10 ist dann in der Kontaktfläche 9 vorhanden, wohingegen ein Eingang 12 auf der radialen Innenseite 5 des Rotors 3 angeordnet ist. Dazwischen erstreckt sich die als Ölversorgungsnut 13 ausgebildete Druckkammerversorgungsnut 10. Im Inneren des Rotors 3 ist auch eine Biegung/Umlenkung 14 vorhanden. In Verlängerung eines Hauptabschnitts 15 der Druckkammerversorgungsnut 10 ist ein Schleifdichtungseinsatz 16 vorhan- den.

Der Stator 2 weist auf seiner Außenseite auch eine Verzahnung 17 auf. Die Verzahnung 17 kann auch von einem vom Stator 2 separaten Bauteil 2 gestellt werden. Dieses separate Bauteil ist dann drehfest mit dem Stator 2 verbunden.

Ein Verriegelungspin 18 ist in einer Ausnehmung 19, wie einem Loch längsver- schieblich gelagert. Die Ausnehmung 19 mündet in eine Verriegelungspinbetä- tigungstasche 20. Diese Verriegelungspinbetätigungstasche 20 ist über eine Fluidzuführleitung 21 , etwa nach Art einer Wurmnut 22 direkt mit der Druck- kammerversorgungsnut 10 in Fluidverbindung. Aus der Ölversorgungsnut 13 kann somit Drucköl direkt zum Verriegelungspin 18 geführt werden. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig. 4 verwiesen.

Auch in Fig. 3 ist die Fluidzuführleitung 21 / Wurmnut 22 angedeutet.

In den Fig. 2 bis 4 ist der Schleifdichtungseinsatz 16 noch nicht im Bereich einer Halteaufnahme 23 eingesetzt. In Fig. 2 ist nur eine erste Hälfte 24 des Rotors 3, also das Unterteil dargestellt. Die Wurmnut 22 verläuft wenigstens abschnittsweise auch im Flügel 4.

Der Stator weist ein radial nach innen ragendes Begrenzungsbauteil 25 nach Art eines Vorsprungs auf, mit dem die Kontaktfläche 9 des Flügels 4 des Rotors 3 in Kontakt gelangen kann.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwellenversteller

2 Stator

3 Rotor

4 Flügel

5 radiale Innenseite

6 Mantelfläche

7 Druckkammerbegrenzungsseite

8 Anschlagseite

9 Kontaktfläche

10 Druckkammerversorgungsnut

1 1 Ausgang

12 Eingang

13 Ölversorgungsnut

14 Biegung/Umlenkung

15 Hauptabschnitt

16 Schleifdichtungseinsatz

17 Verzahnung

18 Verriegelungspin

19 Ausnehmung

20 Verriegelungspinbetätigungstasche

21 Fluidzuführleitung

22 Wurmnut

23 Halteaufnahme

24 erste Hälfte des Rotors

25 Begrenzungsbauteil