DE102010060263B4 - Schwenkmotorversteller - Google Patents

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Abstract

Schwenkmotorversteller (1) mit einem Rotor (11), der gegen einen Stator (5) verschwenkbar ist, indem ein Rotorflügel (9b) einen Zwischenraum (4) zwischen zwei Stegen (8a, 8b) in zwei Hydraulikkammern (2a, 7a) aufteilt, wobei innerhalb des Rotorflügels (9b) ein federkraftbelasteter Verriegelungsbolzen (13) angeordnet ist, der in eine Aufnahmeausnehmung (36) des Stators (5) verschiebbar ist, um den Rotor (11) gegenüber dem Stator (5) in einer Endlage zu verriegeln, in der die eine Hydraulikkammer (7a) minimiert ist, wohingegen die andere Hydraulikkammer (2a) maximiert ist, wobei der Rotor (11) zur Entriegelung aus der Endlage ausschließlich aus der minimierten Hydraulikkammer (7a) druckbeaufschlagbar ist, wobei ein Hydraulikkanal (12) von einer Druckversorgung zu einer ersten Druckangriffsfläche (14) des Verriegelungsbolzens (13) und einer der minimierten Hydraulikkammer (7a) zugewandten Druckangriffsseitenfläche (20) des Rotorflügels (9b) führbar ist, wohingegen eine zweite Druckangriffsfläche (19) des Verriegelungsbolzens (13) zur anderen maximierten Hydraulikkammer (2) gesperrt ist, wobei die Aufnahmeausnehmung (36) eine Entriegelungsschräge (38) aufweist, die zu einem zylindrischen Verriegelungsendbereich (39) führt, wobei die Entriegelungsschräge (38) so flach ausgeführt ist, dass eine Selbsthemmung nicht auftritt, wobei die Entriegelungsschräge (38) an einem Einsatzring (37) angeordnet ist, der in den Stator (5) eingesetzt ist, wobei der Stator (5) aus Leichtmetall besteht, wobei die zweite Druckangriffsfläche (19) des Verriegelungsbolzens (13) zu einer Entriegelungsnut (33) führt, die benachbart zur Aufnahmeausnehmung (36) im Stator (5) vorgesehen ist, und von dem den Verriegelungsbolzen (13) aufnehmenden Rotorflügel (9b) in der Endlage derart verdeckt wird, dass der Verriegelungsbolzen (13) ausschließlich von der minimierten Hydraulikkammer (7a) druckbeaufschlagbar ist, wobei der Verriegelungsbolzen (13) auch dann über die Entriegelungsnut (33) aus der der ersten Endlage zugeordneten Hydraulikkammer (7a) druckbeaufschlagbar ist, wenn sich der Rotor (11) in einer Mittenlage zwischen der Endlage und einer weiteren Endlage befindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotorversteller gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.
  • Die DE 10 2004 043 328 A1 betrifft bereits einen Schwenkmotorversteller mit einem Rotor, der gegen einen Stator verschwenkbar ist. Innerhalb des Rotorflügels ist ein federkraftbelasteter Verriegelungsbolzen angeordnet, der in eine Aufnahmeausnehmung des Stators verschiebbar ist, um den Rotors gegenüber dem Stator in einer Endlage zu verriegeln. In dieser Endlage ist die eine Hydraulikkammer minimiert ist, wohingegen die andere Hydraulikkammer maximiert ist. Der Rotor ist zur Entriegelung aus der Endlage ausschließlich aus der minimierten Hydraulikkammer druckbeaufschlagbar ist. Ein Hydraulikkanal ist von einer Druckversorgung zu einer ersten Druckangriffsfläche des Verriegelungsbolzens und einer der minimierten Hydraulikkammer zugewandten Druckangriffsseitenfläche des Rotorflügels führbar. Hingegen ist eine zweite Druckangriffsfläche des Verriegelungsbolzens zur anderen maximierten Hydraulikkammer gesperrt. Dazu ist der Verriegelungsbolzen als Schließelement vorgesehen.
  • Aus der DE 196 55 398 B4 ist eine Schräge an der Aufnahmeausnehmng bekannt. Mit dieser Schrägen soll ein „Keileffekt” erzielt werden. Mit dem „Keileffekt soll der Rotor gegen den Stator verdreht werden, wenn eine Axialkraft auf den Verriegelungsbolzen wirkt. Damit handelt es sich um eine Einführschräge, die zum Erreichen des Keileffekts einen sehr steilen Winkel aufweist.
  • Die US 2004/0226527 A1 betrifft einen Einsatzring für eine Aufnahmeausnehmung eines Schwenkmotorverstellers. In die Aufnahmeausnehmung führt ein Hydraulikkanal, der mit Druck beaufschlagbar ist. Eine Entriegelungsschräge ist nicht am Einsatzring vorgesehen.
  • Die EP 1 164 255 B1 betrifft einen Schwenkmotorversteller, der einen Rotor und einen gegen diesen verschwenkbaren Stator aufweist. Dabei teilen Rotorflügel Zwischenräume zwischen Stegen in Hydraulikkammern auf, die jeweils druckbeaufschlagbar und druckentlastbar sind. Der Rotor ist mittels eines federkraftbelasteten Verriegelungsbolzens gegen den Stator in einer ersten Endlage verriegelbar. In dieser Endlage ist der Rotor aus beiden Hydraulikkammern entriegelbar.
  • Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2009 018 359 A1 betrifft einen Schwenkmotorversteller, bei dem ein Verriegelungsbolzen in eine Aufnahmeausnehmung des Stators greift, in die ein Einsatzring eingesetzt ist. Dieser Einsatzring weist an der Außenkante eine Phase auf, die eine Entriegelungsnut bildet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwenkmotorversteller zu schaffen, der sicher entriegelt und verriegelt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Gemäß einem Vorteil der Erfindung findet ein endlagenverriegelter Schwenkmotorversteller Anwendung. Bei diesem wird der Rotor gegenüber dem Stator in einer Endlage – d. h. in Früh oder Spät – verriegelt. Ob in Früh oder Spät verriegelt wird, hängt unter anderen davon ab, ob es um eine Einlassventilverstellung oder eine Auslassventilverstellung geht. Ein Verriegelungsbolzen rückt dazu in eine Aufnahmeausnehmung, sobald der Innendruck im Schwenkmotorversteller so weit gesunken ist, dass eine diesen Verriegelungsbolzen belastende Feder entlastet ist. Dieser Innendruck fällt im Falle einer vom Verbrennungsmotor mechanisch angetriebenen Ölpumpe, wenn der Verbrennungsmotor stillgesetzt wird, was gewünscht ist, da der nächste Motorstart im verriegelten Zustand erfolgen soll. Zum einen, weil die Nockenwelle eine bestimmte Lage – d. h. Früh oder Spät – einnehmen soll. Zum anderen soll verriegelt sein, weil beim Motorstart mangels Öldruck noch kein Innendruck im Schwenkmotorversteller verhanden ist und dennoch aus Komfortgründen ein Klappern des Rotor gegen den Stator infolge der Nockenwellenwechselmomente verhindert werden muss.
  • Um die darauf folgende Entriegelung aus der verriegelten Endlage sicher zu stellen, ist der Verriegelungsbolzen mit Druck beaufschlagbar. Die Erfindung sieht dazu insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit drei Zylindern pro Zylinderbank vor, die Hydraulikkanäle zur Entriegelung des Verriegelungsbolzen von der in der Endlage größeren Hydraulikkammer zu trennen. Insbesondere bei solchen Verbrennungsmotoren mit starken Nockenwellenwechselmomenten kann es nämlich dazu kommen, dass in der größeren Hydraulikkammer noch immer ein so hoher Druck vorhanden sind, dass der Verriegelungsbolzen fälschlicherweise entriegelt wird.
  • Solche Verbrennungsmotoren mit drei Zylindern pro Zylinderbank sind jedoch grundsätzlich sehr vorteilhaft, da es entweder kraftstoffsparende Motoren mit Kompresser und/oder Turbolader sind, die unter den Stichwort „downsizing” in der Fachwelt bekannt sind. Oder es handelt sich um die V-Motoren oder Boxermotoren mit sechs Zylindern, die eine hohe Leistung bei kurzer Bauweise erreichen.
  • Besonderes vorteilhaft ist die Erfindung in Kombination mit Verbrennungsmotoren, die über eine variable Ventilhubverstellung verfügen. Eine solche Ventilhubverstellung ist derzeit erst bei hochwertigen Fahrzeugen üblich, wobei es stufenlose Ventilhubsysteme und gestufte – insbesondere einstufige – Ventilhubsysteme gibt. Bei diesen Ventilhubsystemen wird im Gegensatz zum Schwenkmotorversteller nicht die Phase verschoben, sondern das Maß des Ventilhubes. Stufenlose Ventilhubsysteme erlauben im Kombination mit einem Schwenkmotorversteller bekanntermaßen sogar den Verzicht auf eine Drosselklappe. Das Stillsetzen des Verbrennungsmotors bei maximalen Ventilhub kann ohne die Erfindung jedoch auch zu dem zuvor genannten Problem führen, dass fälschlicherweise entriegelt wird, weil der Druck in der größeren Hydraulikkammer bei abgestelltem Verbrennungsmotor noch immer zu groß ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist die Kombination der Erfindung mit einer Entriegelungsschrägen an der Aufnahmeausnehmung für den Verriegelungsbolzen. Denn die Erfindung begünstigt die verriegelte Stellung in der Endlage, da nicht aus der größeren – d. h. maximierten – Hydraulikkammer entriegelt werden kann. Um dennoch die Entriegelung sicher zu stellen, kann in vorteilhafter Weise eine Entriegelungsschräge an der Aufnahmeausnehmung vorgesehen sein, welche die Entriegelung vereinfacht. Der Verriegelungbolzen muss nämlich aus seiner verriegelten Stellung gegen die Federkraft nur so weit angehoben werden bis dessen Vorderkante auf der Entriegelungsschräge zum Anliegen kommt. Ab dann sorgt die Entregelungsschräge für ein sicheres Herausdrücken des Verriegelungsbolzens aus der Aufnahmeausnehmung. Denn der Rotor wird infolge des Hydraulikdruckes und der Nockenwellenwechselmomente gegen den Stator verschwenkt und die Verriegelungbolzenkante demzufolge entlang der Entriegelungsschrägen in den Rotor hineingedrückt. Dazu ist die Entriegelungsschräge so flach ausgeführt, dass eine Selbsthemmung nicht auftritt. Bei der Berechnung des Winkels zur Vermeidung der Selbsthemmung ist auch die Federkraft am Verriegelungsbolzen zu berücksichtigen.
  • Eine solche Entriegelungsschräge führt in besonders vorteilhafter Weise zu einem zylindrischen Verriegelungsendbereich, der mit geringer Toleranz nahezu Spielfreiheit zum Verriegelungsbolzen aufweist, so dass es nicht zum Klappern infolge der Nockenwellenwechselmomente kommen kann. Zudem gewährt eine enge Toleranz auch, dass der gesamt Hydraulikdruck zur Entriegelung des Veriegelungsbolzens an der Stirnfläche des Verriegelungsbolzens ansteht. Dieser Hydraulikdruck muss den Verriegelungsbolzen nur über den kurzen zylindrischen Verriegelungsbereich heben. Ab dann wird der Verriegelungsbolzen infolge eines Kraftanteils an der Entriegelungsschräge aus der Aufnahmeausnehmung herausgedrückt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Entriegelungsschräge an einem Einsatzring angeordnet, der als separates Bauteil in die Aufnahmeausnehmung eingesetzt ist. Das ermöglicht es, die Entriegelungsschräge besonders verschleißfest auszuführen. Der Stator kann ansonsten aus einem weniger verschleißfesten und damit kostengünstigeren, leichten und/oder zäheren Werkstoff zu fertigen. Beispielsweise ist es möglich, für den Stator Aluminium, Magnesium oder einen faserverstärkten Kunststoff mit Mineralmehlanteil zu verwenden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Dabei zeigen
  • 1 einen Schwenkmotorversteller, wobei auch verdeckte Kanten dargestellt sind,
  • 2 einen Schnitt entlang Linie II-II aus 1, wobei eine Verriegelung mit einem Einsatzring ersichtlich ist,
  • 3 den Einsatzring aus 2 und
  • 4 einen Schnitt durch die Verriegelung gemäß 2.
  • Mit einem Schwenkmotorversteller 1 gemäß 1 wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage an der Nockenwelle gegenüber einem Antriebsrad stufenlos verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Der Schwenkmotorversteller 1 weist einen Stator 5 auf, der drehfest mit dem in 2 ersichtlichen Antriebsrad 26 verbunden ist. Dabei kann das Antriebsrad 26 gemäß der Zeichnung ein Kettenrad bzw. Duplex-Kettenrad sein, über das eine nicht näher dargestellte Kette als Antriebselement geführt ist. Alternativ kann das Antriebsrad aber auch ein Riemenrad für einen Zahnriemen sein. Oder es ist als Zahnrad ausgeführt, das mit einem weiteren Zahnrad kämmt. Über das Antriebsrad ist der Stator 5 somit mit der Kurbelwelle antriebsverbunden.
  • Der Stator 5 umfasst einen zylindrischen Statorgrundkörper, an dessen Innenseite radial nach innen Stege 8a, 8b abstehen. Ein Steg 8b ist einer Verriegelung 3 zugeordnet. Zwischen benachbarten Stegen 8a, 8b werden Zwischenräume 4 gebildet, in die Motoröl als Hydraulikfluid unter Druck einbringbar ist. Dazu ist ein nicht näher dargestelltes 4/3-Wege-Hydraulikventil vorgesehen, welches das Druckmedium entsprechend steuert. Dieses 4/3-Wege-Hydraulikventil kann beispielsweise als Zentralventil innerhalb einer Zentralschraube innerhalb einer Rotornabe 10 angeordnet sein. Alternativ kann das 4/3-Wege-Hydraulikventil aber auch dezentral angeordnet sein, wobei dann die Zentralschraube ohne eingebautes 4/3-Wege-Hydraulikventil die Rotornabe 10 drehfest gegen die Nockenwelle verspannt.
  • Zwischen benachbarten Stegen 8a, 8b ragen Rotorflügel 9a, 9b, die radial nach außen von der zylindrischen Rotornabe 10 eines Rotors 11 abstehen. Diese Rotorflügel 9a, 9b unterteilen die Zwischenräume 4 zwischen den Stegen 8a, 8b jeweils in zwei Hydraulikkammern 2, 2a, 7, 7a. Dabei sind der Verriegelung 3 die Hydraulikkammern 2a, 7a zugeordnet.
  • Die Stege 8a, 8b liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der Außenmantelfläche 44 der Rotornabe 10 an. Die Rotorflügel 9a, 9b ihrerseits liegen mit ihren Stirnseiten 46 dichtend an der zylindrischen Innenwand 6 des Statorgrundkörpers an. Die in 2 und 4 ersichtlichen Planflächen 49, 50 der Rotorflügel 9a, 9b liegen dichtend an einander zugewandten Innenflächen 48, 47 vom Stator 5 und von einem radial inneren Bereich 25 des Antriebsrades 26 an.
  • Der Rotor 11 ist mittels der besagten Zentralschraube drehfest mit der Nockenwelle verbunden. Dazu ist die Zentralschraube durch eine zentrale Ausnehmung 31 des Rotors 11 eingesteckt und mit einem Innengewinde der Nockenwelle verschraubt. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle und dem Antriebsrad 25 zu verändern, wird der Rotor 11 relativ zum Stator 5 verschwenkt. Hierzu wird je nach gewünschter Drehrichtung das Druckmedium in den einen Hydraulikkammern 2, 2a bzw. 7, 7a unter Druck gesetzt, während die anderen Druckkammern 7, 7a bzw. 2, 2a zu einem Tank hin entlastet werden.
  • Um den Rotor 11 gegenüber dem Stator 5 im Uhrzeigersinn in die in 1 dargestellte verriegelte Endstellung zu verschwenken, werden erste radiale Kanäle 17, 17a in der Rotornabe 10 von dem zeichnerisch nicht dargestellten 4/3-Wege-Hydraulikventil unter Druck gesetzt. Um den Rotor 11 hingegen entgegen dem Uhrzeigersinn in die in eine nicht näher dargestellte Stellung zu verschwenken, werden von dem 4/3-Wege-Hydraulikventil zweite radiale Kanäle 18, 18a in der Rotornabe 10 unter Druck gesetzt.
  • Demzufolge sind über die beiden der Verriegelung 3 zugeordneten radialen Kanäle 17a, 18a die beiden Hydraulikkammern 2a, 7a der Verriegelung 3 druckbeaufschlagbar und druckentlastbar.
  • Der Rotor 11 ist mittels eines federkraftbelasteten Verriegelungsbolzens 13 gegen den Stator 5 in einer ersten Endlage verriegelbar, die in 1 dargestellt ist. In dieser ersten Endlage ist u. a. die der Verriegelung 3 zugeordnete erste Hydraulikkammer 7a minimiert indem über den ersten radialen Kanal 17a Druck gegen den Tank entlastet ist. Im Gegenzug ist die zugehörige zweite Hydraulikkammer 2a maximiert, indem Druck über den zweiten radialen Kanal 17a zugeführt wird. Die Stellbewegung in die verriegelte Endlage wird dabei durch die Nockenwellenwechselmomente unterstützt.
  • Der erste radiale Kanal 18a führt dabei zur ersten Druckangriffsseitenfläche 20 des Rotorflügels 9b. Außerdem führt dieser radiale Kanal 18a über eine von der minimierten Hydraulikkammer 7a abgehenden Hydraulikkanal 12 zum Verriegelungsbolzen 13.
  • In 2 ist dabei ersichtlich, dass der Hydraulikkanal 12 zu einer stirnseitig angeordneten ersten Druckangriffsfläche 14 des Verriegelungsbolzens 13 führt.
  • Mittels eines weiteren Hydraulikkanals 22 ist eine zweite ringförmige Druckangriffsfläche 19 druckbeaufschlagbar, die in die gleiche Richtung wirkt, wie die erste Druckangriffsfläche 14. Somit sind beide Druckangriffsflächen 14, 19 gegen eine Federkraft einer Schraubendruckfeder 21 druckbeaufschlagbar. Die Schraubendruckfeder 21 stützt sich dabei an einer ebenfalls in eine Verriegelungsbohrung 23 eingesetzten Federführung 24 ab. Diese Federführung 24 weist eine Nut 27 und eine Bohrung 28 zum Druckausgleich für den sich zwischen dem Verriegelungsbolzen 13 und der Federführung 24 bildenden Raum auf. Der Druckausgleich selbst erfolgt über eine nicht näher dargestellte Ausnehmung in dem radial inneren Bereich 25 des Antriebsrades 26. Das Antriebsrad 26 ist über Schrauben 29 bewegungsfest in die Stege 8a, 8b eingeschraubt.
  • Der weitere Hydraulikkanal 22 ist quer zu einer Zentralachse 30 des Schwenkmotorverstellers 1 in den Rotorflügel 9b gebohrt. Der weitere Hydraulikkanal 22 führt von einem parallel zur Zentralachse 30 ausgerichteten Kanal 31 im Rotortlügel 9b zu einem Ringraum 32 der von der ringförmigen Druckangriffsfläche 19 begrenzt wird. Dazu ist die Verriegelungsbohrung 23 korrespondierend dem Verriegelungsbolzen 13 gestuft.
  • In den Kanal 31 führt eine Entriegelungsnut 33, die – ebenso wie der Hydraulikkanal 12 – innenseitig in einer Wand 34 des Stators 5 angeordnet ist. Diese Entriegelungsnut 33 ist auch in 1 als verdeckte Linie hinter dem Rotorfügel 9b ersichtlich. Die Entriegelungsnut 33 liegt radial außerhalb des ersten Hydraulikkanals 12. Die Entriegelungsnut 33 ist bogenförmig und führt von dem der Verriegelung 3 zugeordneten Steg 8b bis kurz vor eine zweite Druckangriffsseitenfläche 35 des Rotorflügels 9b der Verriegelung 3. Somit verdeckt dieser Rotorflügel 9b die Entriegelungsnut 33 von Seiten der Hydraulikkammer 2a wohingegen diese Entriegelungsnut 33 von Seiten der Hydraulikkammer 7a druckbeaufschlagbar ist.
  • Ohne Druckbeaufschlagung über die Entriegelungsnut 33 oder den Hydraulikkanal 12 greift der Verriegelungbolzen 13 vom Rotorflügel 9b in eine Aufnahmeausnehmung 36 in der Wand 34. In diese Aufnahmeausnehmung 36 ist ein Einsatzring 37 eingesetzt. Somit ist der Rotor 11 über den Verriegelungsbolzen 13 gegen den Stator 5 gegen ein Verschwenken abgestützt. Zur Verminderung des Verschleißes und zur Erhöhung der ertragbaren Last am Stator 5 ist der im Detail in 3 ersichtliche Einsatzring 37 aus Stahl vorgesehen. Der Verriegelungsbolzens 13 ist ebenfalls aus Stahl gefertigt, wohingegen der Stator 5 aus Aluminium gefertigt ist. Der Einsatzring 37 weist eine Entriegelungsschräge 38 von ca. 45° auf. Diese Entriegelungsschräge 38 führt zu einem zylindrischen Verriegelungsendbereich 39. Dieser zylindrische Verriegelungsendbereich 39 weist nur ein sehr geringes Radialspiel zum Verriegelungbolzen 13 auf, so dass es bei Nockenwellenwechselmomenten in der verriegelten Endlage nicht zum Klappern des Schwenkmotorverstellers 1 kommen kann. Die Entriegelungsschräge 38 wertet die Eintrittsöffnung 40 um ca. 50% gegenüber dem zylindrischen Verriegelungsendbereich 39 auf. Damit stellt der sehr flache Winkel sicher, dass keine Selbsthemmung auftreten kann, wenn der Verriegelungsbolzen 13 aus dem Einsatzring 37 herausgedrückt werden soll.
  • 4 zeigt einen Schnitt durch eine Ebene, die parallel versetzt zur Zentralachse 30 durch die Verriegelung 3 verläuft. Dabei werden die beiden Druckangriffsflächen 14, 19 mit hydraulischem Druck beaufschlagt und drücken den Verriegelungsbolzen 13 gegen die Federkraft der Schraubendruckfeder 21 aus der Aufnahmeausnehmung 36 heraus. Der Verriegelungsbolzen 13 läuft die Entriegelungsschräge 38 entlang zur Eintrittsöffnung 40.
  • In 1 ist eine Einbuchtung 42 an dem radial inneren Ende des der Verriegelung 3 zugeordneten Stegs 8b vorgesehen. Diese Einbuchtung 42 ist von einer Seitenfläche 43 des Stegs 8b zurückversetzt, die dem Rotorflügel 9b der Verriegelung 3 zugewandt ist. Von dieser Einbuchtung 42 verläuft der Hydraulikkanal 12 zur stirnseitigen Druckangriffsfläche 14 des Verriegelungsbolzens 13. In der Endlage des Rotors 11 führt der der Verriegelung 3 zugeordnete radiale Kanal 18a direkt in die Einbuchtung 42. Infolge des damit geringen Strömungswiderstandes kann das Hydraulikfluid den Verriegelungsbolzen 13 ausrücken, auch wenn die zugehörige Hydraulikkammer 7a minimiert ist. Die andere Hydraulikkammer 2a ist in der Endlage maximiert.
  • Es ist ersichtlich, dass die Entriegelungsnut 33 sehr lang ist. Damit ist sichergestellt, dass der Verriegelungsbolzen 13 auch dann über die Entriegelungsnut 33 aus der der ersten Endlage zugeordneten Hydraulikkammer 7a druckbeaufschlagt wird, wenn sich der Rotor 11 in einer Mittenlage zwischen der Endlage und einer weiteren Endlage befindet.
  • Zusammenfassend lässt sich zur Funktion sagen, dass der Schwenkmotorversteller 1 sicher in der verriegelten Endlage ist, weil der vom Zentralventil ggfs. anliegende Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 2a nicht entriegeln kann, weil kein Fluss zu den Druckangriffsflächen 14, 19 am Verriegelungsbolzen 13 möglich ist. Es können also keine ungewollten Entriegelungen erfolgen. Die Hydraulikkammer 7a muss in diesem Fall drucklos sein.
  • In der verriegelten Endlage ist Schwenkmotorversteller 1 infolge des zylindrischen Verriegelungsbereiches 39 sicher und nahezu spielfrei verriegelt.
  • Die Entriegelung wird durch zwei Druckanströmungen aus der minimierten Hydraulikkammer 2a auf den gestuften Verriegelungsbolzen 13 verwirklicht, wobei die beiden Druckangriffsflächen 14, 19 eine große Flache und damit eine große Kraft zum Entriegeln ermöglichen. Die maximierte Hydraulikkammer 2a kann drucklos sein. Diese Hydraulikkammer 2a muss aber nicht drucklos sein.
  • Die Entriegelung erfolgt sehr schnell, da der Verriegelungsbolzen 13 nur über den zylindrischen Verriegelungsbereich 39 gehoben werden muss. Aus 4 geht hervor, dass ein in Umfangsrichtung auf die Verriegelungsbolzenkante wirkende Kraft an der Entriegelungsschrägen einen Kraftanteil bewirkt, der den Verriegelungsbolzen 13 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 21 aus der Aufnahmeausnehmung 36 heraus drückt.
  • Außenseitig an der Wand 34 des Stators 5 sind das Gewicht reduzierende Taschen 41 vorgesehen.
  • Alternativ kann anstelle dieser Taschen 41 auch ein Bereich zur Aufnahme einer Kompensationsfeder vorgesehen sein. Eine solche Kompensationsfeder ist beispielsweise als Spiralfeder ausgeführt und bestrebt, den Rotor 11 gegenüber dem Stator 5 in einer bestimmten Winkelstellung zu halten. Mit der Kompensationsfeder kann das Reibmoment der Nockenwelle am Gaswechselventiltrieb kompensiert werden.
  • Der Verriegelungsbolzen und die Verriegelungsausnehmung können zur Verkürzung der axialen Baulänge des Schwenkmotorverstellers auch radial ausgerichtet sein.
  • Die Entriegelungsschräge kann in einer alternativen Ausgestaltung auch ohne Einsatzring unmittelbar am Stator angeordnet sein. In diesem Fall kann der Stator aus Stahl sein.
  • Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schwenkmotorversteller
    2
    Hydraulikkammern
    2a
    Hydraulikkammer
    3
    Verriegelung
    4
    Zwischenräume
    5
    Statur
    6
    Innenwand
    7
    Hydraulikkammern
    7a
    Hydraulikkammer
    8a, 8b
    Stege
    9a, 9b
    Rotorflügel
    10
    Rotornabe
    11
    Rotor
    12
    erster Hydraulikkanal
    13
    Verriegelungsbolzen
    14
    erste Druckangriffsfläche
    17
    Kanäle
    17a
    Kanal
    19
    zweite Druckangriffsfläche
    20
    Druckangriffsseitenfläche
    21
    Schraubendruckfeder
    22
    weiterer Hydraulikkanal
    23
    Verriegelungsbohrung
    24
    Federführung
    25
    radial innerer Bereich des Antriebsrades
    26
    Antriebsrad
    27
    Nut
    28
    Bohrung
    29
    Schrauben
    30
    Zentralachse
    31
    Ausnehmung
    32
    Ringraum
    33
    Entriegelungsnut
    34
    Wand
    35
    zweite Druckangriffsseitenfläche
    36
    Aufnahmeausnehmung
    37
    Einsatzring
    38
    Entriegelungsschräge
    39
    Verriegelungsendbereich
    40
    Eintrittsöffnung
    41
    Taschen
    42
    Seitenfläche
    44
    Außenmantelfläche
    46
    Stirnseite
    47
    Innenfläche
    48
    Innenfläche
    49
    Planfläche
    50
    Planfläche

Claims (4)

  1. Schwenkmotorversteller (1) mit einem Rotor (11), der gegen einen Stator (5) verschwenkbar ist, indem ein Rotorflügel (9b) einen Zwischenraum (4) zwischen zwei Stegen (8a, 8b) in zwei Hydraulikkammern (2a, 7a) aufteilt, wobei innerhalb des Rotorflügels (9b) ein federkraftbelasteter Verriegelungsbolzen (13) angeordnet ist, der in eine Aufnahmeausnehmung (36) des Stators (5) verschiebbar ist, um den Rotor (11) gegenüber dem Stator (5) in einer Endlage zu verriegeln, in der die eine Hydraulikkammer (7a) minimiert ist, wohingegen die andere Hydraulikkammer (2a) maximiert ist, wobei der Rotor (11) zur Entriegelung aus der Endlage ausschließlich aus der minimierten Hydraulikkammer (7a) druckbeaufschlagbar ist, wobei ein Hydraulikkanal (12) von einer Druckversorgung zu einer ersten Druckangriffsfläche (14) des Verriegelungsbolzens (13) und einer der minimierten Hydraulikkammer (7a) zugewandten Druckangriffsseitenfläche (20) des Rotorflügels (9b) führbar ist, wohingegen eine zweite Druckangriffsfläche (19) des Verriegelungsbolzens (13) zur anderen maximierten Hydraulikkammer (2) gesperrt ist, wobei die Aufnahmeausnehmung (36) eine Entriegelungsschräge (38) aufweist, die zu einem zylindrischen Verriegelungsendbereich (39) führt, wobei die Entriegelungsschräge (38) so flach ausgeführt ist, dass eine Selbsthemmung nicht auftritt, wobei die Entriegelungsschräge (38) an einem Einsatzring (37) angeordnet ist, der in den Stator (5) eingesetzt ist, wobei der Stator (5) aus Leichtmetall besteht, wobei die zweite Druckangriffsfläche (19) des Verriegelungsbolzens (13) zu einer Entriegelungsnut (33) führt, die benachbart zur Aufnahmeausnehmung (36) im Stator (5) vorgesehen ist, und von dem den Verriegelungsbolzen (13) aufnehmenden Rotorflügel (9b) in der Endlage derart verdeckt wird, dass der Verriegelungsbolzen (13) ausschließlich von der minimierten Hydraulikkammer (7a) druckbeaufschlagbar ist, wobei der Verriegelungsbolzen (13) auch dann über die Entriegelungsnut (33) aus der der ersten Endlage zugeordneten Hydraulikkammer (7a) druckbeaufschlagbar ist, wenn sich der Rotor (11) in einer Mittenlage zwischen der Endlage und einer weiteren Endlage befindet.
  2. Schwenkmotorversteller nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsbolzen (13) gestuft ist, so dass sich die eine der beiden Druckangriffsflächen (14) stirnseitig am Verriegelungsbolzen (13) bildet, wohingegen sich die andere der beiden Druckangriffsflächen (19) ringförmig am Verriegelungsbolzen (13) bildet.
  3. Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (42) von einer Seitenfläche (43) eines Steges (8b) abgeht, die dem Rotorflügel (9b) mit dem Verriegelungsbolzen (13) zugewandt ist, wobei von dieser Einbuchtung (42) der Hydraulikkanal (12) zur stirnseitigen Druckangriffsfläche (14) des Verriegelungsbolzens (13) verläuft, wobei in der Endlage des Rotors (11) ein radialer Kanal (18a) in einer Rotornabe (10) des Rotors (11) direkt in die Einbuchtung (42) und über diese Einbuchtung (42) in den Hydraulikkanal (12) zu einer stirnseitigen Druckangriffsfläche (14) des Verriegelungsbolzens (14) führt.
  4. Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkanal (12) hydraulisch mit der der Endlage zugeordneten Hydraulikkammer (7a) und der Entriegelungsnut (33) in offener Verbindung steht, wobei der von der Entriegelungsnut (33) kommende Hydraulikdruck auf eine andere Druckangriffsfläche (19) des gestuften Verriegelungsbolzens (13) wirkt, als der von dem Hydraulikkanal (12) kommende Hydraulikdruck.
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