Die Erfindung betrifft einen Bausatz mit einem Nockenwellenversteller, in dem ein ein Druckfluid verteilendes Zentralventil vorgesehen ist, und mit einem das Zentralventil steuernden Aktuator, wobei der Nockenwellenversteller mittels eines trocken laufenden Zugmitteltriebes, etwa mit einem Riemen, angetrieben oder antreibbar ist und einen drehbar in einem Stator gelagerten Rotor aufweist.

Bausätze bestehend aus einem Nockenwellenversteller und einem Zentralventil sind beispielsweise aus der DE 10 2015 214 725 A1 bekannt. Ist der Nockenwellenversteller mittels eines Riemen angetrieben, ist die Abdichtung des Nockenwellenverstellers und den damit wirkverbundenen Bauteilen sicherzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen im Vergleich zum Stand der Technik verbesserten Bausatz bereitzustellen, welcher die Abdichtung gewährleistet und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bausatz mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Es wird ein Bausatz mit einem Nockenwellenversteller vorgeschlagen, in dem ein ein Druckfluid verteilendes Zentralventil vorgesehen ist. Weiter weist der Bausatz einen das Zentralventil steuernden Aktuator auf, wobei der Nockenwellenversteller mittels eines trocken laufenden Zugmitteltriebes angetrieben oder antreibbar ist und einen drehbar in einem Stator gelagerten Rotor aufweist. Zwischen dem Nockenwellenversteller und dem Aktuator ist ein über das Zentralventil mit Druckfluid befüllbarer

Druckfluidverteilraum vorgesehen, der mit einem Ankerraum des Aktuators in

Verbindung steht und zur Umgebung hin abgedichtet ist. Der Aktuator umfasst wenigstens einen mittels einer Spule bewegbaren Anker, einen Polkern und ein Polrohr als Polrohrbaugruppe.

Erfindungsgemäß erfolgt die Abdichtung des Druckfluidverteilraums durch eine stoffschlüssige und/oder kraft- und formschlüssige Verbindung des Aktuators bzw.

eines oder mehrerer Aktuatorbauteile mit dem Zentralventil. Eine aufwendige

Abdichtung mittels eines separaten Dichtelement kann vorteilhafterweise entfallen.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Abdichtungskonzept bei Ausführungen denkbar, bei welchen der Aktuator nicht an dem Zentralventil selbst, sondern mit einem Nockenwellenende oder einem an dem Nockenwellenende angeordneten Bauteil drehfest und abgedichtet verbunden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann der Anker des Aktuators in einer Hülse axialverschieblich sein, wobei die Hülse stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen oder Kleben mit dem Zentralventil verbunden ist. Die Hülse erlaubt eine magnetische Trennung von Anker und Polrohrbaugruppe. Der Anker kann kostengünstig aus Automatenstahl gedreht sein.

Vorzugsweise ist die Hülse als spanlos dünn gefertigte Hülse vorgesehen und weist eine mittels Plasmanitrieren hergestellte Beschichtung auf. Die sehr

verschleißbeständige Gleitbeschichtung ermöglicht es, die Hülse dünn zu fertigen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Hülse über eine sehr lange Lebensdauer verschleißt bzw. an Wandstärke verliert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Polrohr und/oder der Polkern auf einer Innenseite mehrere axiale, vorzugsweise aus Kunststoff angespritzte Zentrierrippen aus Kunststoff auf. Die Zentrierrippen erlauben eine einfache und effektive Zentrierung der äußeren Aktuatorbauteile.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Polkern des

Aktuators stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen oder Kleben mit dem

Zentralventil verbunden ist. Die Spule und die restlichen äußeren Aktuatorbauteile werden auf der technischen Einheit Polrohrbaugruppe/Zentralventil radial zentriert und axial positioniert sowie radial in einem motorfesten Bauteil positioniert.

Dies ermöglicht den einfachen Ausgleich von baugruppenspezifischen Toleranzen, wodurch der Aktuator lediglich den minimalen notwendigen Hub aufweisen muss.

Dadurch kann zusätzlich eine Bauraumreduzierung erzielt werden.

Ebenso ist es nicht notwendig, einen Spielausgleich für Koaxialfehler vorzusehen.

Eine besonders einfach herstellbare und kostengünstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Polkern des Aktuators kraft- und formschlüssig, insbesondere mittels einer Presspassung mit dem Zentralventil verbunden ist.

Dabei kann der Polkern mit dem Polrohr vorzugsweise eine vormontierbare Polrohrbaugruppe bilden, wobei zwischen dem Polrohr und dem Polkern ein nicht- magnetisierbarer, mittels eines thermischen Verfahrens hergestellter Zwischenring vorgesehen ist, welcher Polrohr und Polkern stoffschlüssig verbindet. Alternativ kann der Polkern mit dem Polrohr eine Polrohrbaugruppe bilden, bei welcher das Polrohr und der Polkern einteilig vorgesehen sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist ein Spulenkörper der Spule auf einer Innenseite mehrere axiale, vorzugsweise aus Kunststoff angespritzte Zentrierrippen aus Kunststoff auf. Die Zentrierrippen erlauben eine einfache Zentrierung und sind kostengünstig an den Spulenkörper anformbar.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind wenigstens die Spule mit einem Spulenkörper sowie ein Gehäuse des Aktuators mittels eines oder mehrerer Gleitlager auf der Polrohrbaugruppe radial zentriert. Das oder die Gleitlager erlauben eine Minimierung der Spalte zwischen Polrohrbaugruppe und Polscheiben. Weist das bzw. die Gleitlager als zusätzlichen Werkstoff PFTE auf, kann eine besonders verschleißarme Lagerung auch für hohe Umfangsgeschwindigkeiten erzielt werden.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass ein einziges Gleitlager aus einem nicht eisenhaltigen Grundwerkstoff zwischen dem Spulenkörper und der Polrohrbaugruppe angeordnet ist. Dieses kann beispielsweise mit den restlichen äußeren Aktuatorbauteilen umspritzt werden. Die Anordnungen im Bereich des Spulenkörpers erlaubt eine einfache Minimierung der Spalte zwischen Polrohrbaugruppe und Polscheiben ohne zusätzlichen Bauraum.

Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführung sind zwei Gleitlager aus einem eisenhaltigen Grundwerkstoff axial außerhalb eines Magnetkreises angeordnet.

Vorzugsweise kann zur weiteren Abdichtung zwischen dem Nockenwellenversteller, insbesondere zwischen dem Stator und dem Zentralventil ein Dichtungselement vorgesehen sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung kann zwischen dem Nockenwellenversteller, insbesondere zwischen dem Stator und dem Zentralventil ein Lagerungselement vorgesehen sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie

anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und

Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. In der Zeichnung zeigen: in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes im Längsschnitt; in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes im Längsschnitt; eine Zentralventil/Aktuator-Baugruppe des Bausatzes gemäß Fig. 2 im Längsschnitt; einen Querschnitt A-A der Zentralventil/Aktuator-Baugruppe des Bausatzes gemäß Fig. 2; einen vergrößerten Ausschnitt X des Querschnitts A-A gemäß Fig. 4; einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes im Längsschnitt und

Figur 7 einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bausatzes 1 mit einem grundsätzlich bekannten Nockenwellenversteller 2, in dem ein ein Druckfluid verteilendes Zentralventil 3 vorgesehen ist.

Der Nockenwellenversteller 2 ist zur Verstellung einer in Fig. 1 nicht dargestellten Nockenwelle ausgebildet. Das Zentralventil 3 weist einen, in einem Ventilgehäuse 1 1 axial bewegbaren Kolben 10 auf, welcher mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktuators 4 bewegt wird. Zur hydraulischen Versorgung des Nockenwellenverstellers 2 sind mehrere Arbeitsanschlüsse im Ventilgehäuse 1 1 vorgesehen.

Das Zentralventil 3 und der Aktuator 4 sind in Fig. 1 nur teilweise und schematisch ausgebildet. Details sind entsprechend Fig. 2 zu entnehmen, welche ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bausatzes 1 zeigt.

Der Nockenwellenversteller 2 erlaubt während des Betriebes eines einen Zylinderkopf umfassenden, nicht näher dargestellten Verbrennungsmotors eine Änderung von Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors herbeizuführen. Hierzu wird mit Hilfe des Nockenwellenverstellers 2 eine relative Winkellage einer im Zylinderkopf drehbar aufgenommenen, nicht näher dargestellten Nockenwelle des Verbrennungsmotors gegenüber einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors stufenlos verändert, wobei die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verdreht wird. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung erbringen kann.

Der Nockenwellenversteller 2 ist mittels eines trocken laufenden Zugmitteltriebes, etwa mit einem Riemen, angetrieben oder antreibbar und weist hierzu einen mit einem Riemenrad 12 als Antriebsrad drehfest verbundenen Stator 5 auf. Das Riemenrad 12 ist dabei über den Riemen als Antriebselement geführt. Über den Riemen und das Riemenrad 12 ist der Stator 5 in bekannter Weise mit der Kurbelwelle

antriebsverbunden. Der Stator 5 und das Riemenrad 12 können aus separaten

Bauteilen bestehen oder einstückig ausgebildet sein. Das Riemenrad 12 kann beispielsweise einen zylindrischen Statorgrundkörper und einen Deckel bilden.

An Innenseiten des Stators 5 bzw. des Statorgrundkörpers 13 sind sich radial nach innen erstreckende Stege in regelmäßigen Abständen ausgebildet, derart, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen ein Zwischenraum gebildet ist. In den Zwischenraum hineinragend ist ein Flügel 14 einer Rotornabe eines drehbar im Stator 5 gelagerten Rotors 6 des Nockenwellenverstellers 2 angeordnet. Der Anzahl der Zwischenräume entsprechend weist die Rotornabe eine Anzahl von Flügel 14 auf. Somit ist mit Hilfe der Flügel jeder Zwischenraum in zwei Druckkammern teilbar. In diese Teilräume wird ein Druckmedium, im Allgemeinen ein Hydraulikfluid, mit Hilfe des Zentralventils 3 gesteuert eingebracht.

Jedem Arbeitsanschluss ist eine Druckkammer zugeordnet. So ist dem ersten

Arbeitsanschluss die erste Druckkammer und dem zweiten Arbeitsanschluss die zweite Druckkammer zugeordnet. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle und dem Antriebsrad und damit der Kurbelwelle zu verändern, wird der Rotor relativ zum Stator gedreht. Hierzu wird je nach gewünschter Drehrichtung Hydraulikfluid in die Druckkammern eingespeist, während die jeweils anderen

Druckkammern zu einem Tank hin entlastet werden. Um den Rotor gegenüber dem Stator entgegen dem Uhrzeigersinn zu verschwenken, wird vom Zentralventil ein erster Arbeitsanschluss unter Druck gesetzt und ein zweiter Arbeitsanschluss entlastet. Um den Rotor hingegen im Uhrzeigersinn zu verschwenken, wird vom Zentralventil der zweite Arbeitsanschluss unter Druck gesetzt und der erste Arbeitsanschluss entlastet. Die Entlastung erfolgt über zumindest einen Tankanschluss, wobei über diesen

Tankanschluss das Hydraulikfluid abfließen kann.

Der Kolben 10 des Zentralventils 3 wird mit Hilfe eines Stößels 15 des Aktuators 4 bewegt, der in einem Anker 1 6 fixiert und mit dem Anker 1 6 entlang einer Längsachse des Aktuators 4 axial verschiebbar ist.

Der Aktuator 4 umfasst eine in Fig. 1 nicht dargestellte Polrohrbaugruppe 17, die innerhalb einer zylinderförmig ausgebildeten, ein Magnetfeld erzeugenden Spule 18 angeordnet ist, sowie ein Gehäuse 19, welches direkt oder mit Hilfe eines Adapters in einem motorfesten Bauteil 20 wie einem Zylinderkopf befestigt ist. Zusammen mit Polscheiben 31 , 32 bilden die Spule 18 und der Polrohrbaugruppe 17 einen

Magnetkreis. Eine oder beide Polscheiben 31 , 32 können einteilig mit dem Gehäuse 19 ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, das Gehäuse 19 und die Polscheiben 31 , 32 und die Spule 18 mit einem zusätzlichen Kunststoffgehäuse zu umspritzen.

Die Spule 18 ist in einem Spulenkörper 21 aus Kunststoff aufgenommen, welcher die Polrohrbaugruppe wenigstens teilweise umfasst. Im ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Anker 1 6 in einer Hülse 22 axialverschieblich vorgesehen. Die Hülse 22 ist zur magnetischen Trennung von Anker 16 und Polrohrbaugruppe 17 vorzugsweise als spanlos dünn gefertigte Hülse

vorgesehen und weist beispielsweise eine mittels Plasmanitrieren hergestellte

Beschichtung auf. Der Anker 1 6 kann kostengünstig aus Automatenstahl gedreht sein. Die sehr verschleißbeständige Gleitbeschichtung ermöglicht es, die Hülse 22 dünn zu fertigen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Hülse 22 über eine sehr lange

Lebensdauer verschleißt bzw. an Wandstärke verliert.

Zwischen dem Nockenwellenversteller 2 und dem Aktuator 4 ist ein über das Zentralventil 3 mit Druckfluid befüllbarer Druckfluidverteilraum 7 vorhanden, der mit einem Ankerraum 8 des Aktuators 4 in Verbindung steht. Wie ersichtlich ist der Druckfluidverteilraum 7 innerhalb des Ventilgehäuses 1 1 vorgesehen und erstreckt sich zwischen dem Kolben 10 und dem Ankerraum 8. Der Druckfluidverteilraum 7 ist zur Umgebung hin abgedichtet, um den Riemenantriebsbereich frei von Hydraulikfluid/Druckfluid zu halten und damit den Antrieb betriebssicher zu gewährleisten.

Das erste Ausführungsbeispiel sieht hierzu vor, die Abdichtung des Druckfluidverteilraums 7 durch eine stoffschlüssige Verbindung des Aktuators 4 bzw. eines oder mehrerer Aktuatorbauteile mit dem Zentralventil 3 bzw. eines Zentralventilbauteils herzustellen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist zur stoffschlüssigen Verbindung des Aktuators 4 mit dem Zentralventil 3 ein umlaufender Bund 23 der Hülse 22 mit einer axialen Stirnfläche 24 des Ventilgehäuses 1 1 dicht verschweißt oder verklebt. Als Schweißverfahren kommt beispielsweise Laserschweißen in Frage. Die Hülse 22 ist damit drehfest mit dem Zentralventil 3 und damit mit der Nockenwelle 9 ausgebildet.

Die stoffschlüssig mit dem Ventilgehäuse 1 1 verbundene Hülse 22 ist durch die Verbindung drehbar in der nicht dargestellten Polrohrbaugruppe 17 gelagert, welche einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann und die wie die restlichen äußeren Bauteile des Aktuators 4 statisch an dem motorfesten Bauteil 20 befestigt ist. Zur Zentrierung der Hülse 22 in der Polrohrbaugruppe können auf einer Innenseite der Polrohrbaugruppe mehrere, vorzugsweise drei, über den Umfang gleichmäßig verteilte, axiale Zentrierrippen aus Kunststoff angespritzt sein. Diese ermöglichen eine exakte Ausrichtung und Zentrierung bei der Montage der restlichen Aktuatorbauteile (Spule 18, Polrohrbaugruppe 17, Gehäuse 19) und gewährleisten die Einhaltung eines notwendigen geringen Luftspalts. Separate Dichtungselemente und eine prozessintensive Herstellung von Dichtflächen zwischen dem Aktuator 4 und dem Nockenwellenversteller 2 können damit entfallen.

Um die Robustheit des Bausatzes 1 zu steigern, kann zusätzlich ein Teil der Polrohrbaugruppe 17, insbesondere ein Polkern stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen oder Kleben mit der Stirnfläche 24 des Zentralventils 3 verbunden sein. Zwischen dem Stator 5 und dem Zentralventil 3 kann zur weiteren Abdichtung ein Dichtungselement 25 vorgesehen sein. Ferner kann eine Lagerung mittels eines geeigneten Lagers 26 zwischen dem Stator 5 und dem Zentralventil 3 vorgesehen sein.

Das gemäß den Fig. 2 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 darin, dass der Aktuator 4 keine Hülse aufweist und der Anker 1 6 in diesem Fall in der Polrohrbaugruppe 17 verschieblich gelagert ist.

Zwischen dem Nockenwellenversteller 2 und dem Aktuator 4 ist der über das Zentralventil 3 mit Druckfluid befüllbare Druckfluidverteilraum 7 vorhanden, der mit einem Ankerraum 8 des Aktuators 4 in Verbindung steht. Wie ersichtlich ist der Druckfluidverteilraum 7 innerhalb eines Polkerns 27 der Polrohrbaugruppe 17 vorgesehen und erstreckt sich zwischen dem Kolben 10 des Zentralventils 3 und dem Ankerraum 8. Der Druckfluidverteilraum 7 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel zur Umgebung hin abgedichtet, um den Riemenantriebsbereich frei von Hydraulikfluid/Druckfluid zu halten und damit den Antrieb betriebssicher zu gewährleisten.

Zur Abdichtung des Druckfluidverteilraums 7 ist der Polkern 27 des Aktuators 4 kraft- und formschlüssig, insbesondere mittels einer Presspassung mit dem Zentralventil 3, d.h. mit dem Ventilgehäuse 1 1 drehfest verbunden. Die Polrohrbaugruppe 17 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel den Polkern 27, ein Polrohr 28 sowie einen mit dem Polrohr 28 dicht verbundenen Boden 29. Eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung des Polkerns 27 mit dem Ventilgehäuse 1 1 ist denkbar.

Vorteilhafterweise kann zwischen dem Polrohr 28 und dem Polkern 27 ein nicht- magnetisierbarer, mittels eines thermischen Verfahrens hergestellter Zwischenring 30 vorgesehen sein, welcher Polrohr 28 und Polkern 27 stoffschlüssig verbindet.

Die form- und kraftschlüssig mit dem Ventilgehäuse 1 1 verbundene Polrohrbaugruppe 17 ist durch die Verbindung drehbar in der der Spule 18, d.h. in dessen Spulenkörper 21 gelagert, welche wie das Gehäuse 19 und die Polscheiben 31 , 32 statisch an dem motorfesten Bauteil 20 befestigt sind.

Zur Zentrierung des Spulenkörpers 21 der Spule 18 sind auf einer Innenseite des Spulenkörpers 21 mehrere, vorzugsweise drei, über den Umfang gleichmäßig verteilte, axiale Zentrierrippen 36 aus Kunststoff angespritzt sein. Diese ermöglichen eine exakte Ausrichtung und Zentrierung bei der Montage der restlichen Aktuatorbauteile (Spule 18, Spulenkörper 21 , Gehäuse 19) und gewährleisten die Einhaltung eines notwendigen geringen Luftspalts. Separate Dichtungselemente und eine prozessintensive Herstellung von Dichtflächen zwischen dem Aktuator 4 und dem Nockenwellenversteller 2 können damit entfallen.

Das Gehäuse 19 des Aktuators 4, welches wie bereits beschrieben mittels eines zusätzlichen Kunststoffgehäuses umspritzt sein kann, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls direkt oder mit Hilfe eines Adapters in einem motorfesten Bauteil 20 wie einem Zylinderkopf befestigt.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes 1 , bei dem, ähnlich wie gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel, der Polkern 27 der Polrohrbaugruppe 17 drehfest mit dem nicht dargestellten Zentralventil 3 verbunden ist. Die Polrohrbaugruppe 17 ist hier einteilig ausgebildet und bildet mit dem Zentralventil 3 eine technische Einheit. Die restlichen äußeren Bauteile des Magnetkreises (Spule 18, Spulenkörper 21 , Gehäuse 19 und Polscheiben 31 , 32 sind statisch direkt oder mit Hilfe eines Adapters in dem motorfesten Bauteil 20 wie einem Zylinderkopf befestigt.

Die Spule 18 mit ihrem Spulenkörper 21 , die Polscheiben 31 , 32 sowie das Gehäuse 19 des Aktuators 4 sind mittels eines Gleitlagers 33 auf der Polrohrbaugruppe 17 radial zentriert und axial mit minimalem Spiel fixiert. Das Gleitlager 33 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem nicht eisenhaltigen Grundwerkstoff (z.B. Bronze) mit PTFE ausgebildet und kann vorzugsweise mit den restlichen Bauteilen umspritzt werden.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 sind dagegen zwei Gleitlager 34, 35 aus einem eisenhaltigen Grundwerkstoff axial außerhalb des Magnetkreises angeordnet. Das heißt die beiden Gleitlager 34, 35 befinden sich jeweils axial anschließend der Polscheiben 31 , 32 außerhalb des Magnetkreises.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Abdichtungskonzept auch bei nicht gezeigten Ausführungen denkbar, bei welchen die Hülse 22 bzw. der Polkern 27 nicht an dem Zentralventil 3 selbst, sondern an einem Nockenwellenende oder einem an dem Nockenwellenende angeordneten Bauteil wie beschrieben drehfest befestigt wird.