DE102017104677A1 - Nockenwellenversteller - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller, umfassend einen Schwenkversteller (2) und ein den Schwenkversteller (2) hydraulisch beaufschlagendes Hydraulikventil (3), und wobei das Hydraulikventil (3) mit einer Nockenwelle zur Verdrehung der Nockenwelle drehfest verbindbar ist, und wobei der Schwenkversteller (2) einen Stator (5) und einen koaxial mit dem Stator (5) ausgebildeten Rotor (4) aufweist, wobei der Rotor (4) relativ zum Stator (5) verdrehbar ist, und wobei das Hydraulikventil (3) zumindest teilweise in den Schwenkversteller (2) hineinragend ausgebildet ist, und wobei zur relativen axialen Positionierung des Rotors (4) und des Stators (5) ein Adapter (26) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist der Adapter (26) zur losen Montage im Schwenkversteller (2) ausgebildet und eine feste Verbindung des Adapters (26) mit dem Schwenkversteller (2) nach Montage der Nockenwelle am Hydraulikventil (3) herbeigeführt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Nockenwellenversteller für Verbrennungsmotoren sind wohlbekannt. Der Nockenwellenversteller weist ein mit der Nockenwelle drehfest verbundenes Hydraulikventil auf, welches zur hydraulischen Beaufschlagung eines Schwenkverstellers des Nockenwellenverstellers vorgesehen ist. Der Schwenkversteller ist mittelbar mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden, so dass eine relative Winkellage zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle durch die Beaufschlagung des Schwenkverstellers veränderbar ist.
- Der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 018 202 A1 ist ein Nockenwellenversteller zu entnehmen, welcher einen Nockenwellenadapter zur axialen Anbindung des Nockenwellenverstellers an eine Nockenwelle aufweist. Der Nockenwellenadapter ist formschlüssig mit der Nockenwelle sowie klemmend mit einem Rotor des Nockenwellenverstellers verbunden. Somit besteht ein hoher und damit kostenintensiver Fertigungsaufwand, da der Nockenwellenadapter zur klemmenden und formschlüssigen Verbindung ausgestaltet werden muss. - Weiter ist bekannt den Nockenwellenadapter stoffschlüssig mit dem Rotor zu verbinden. Ebenso bekannt ist eine einstückige Ausbildung des Adapters mit dem Rotor.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller bereitzustellen, welcher betriebssicher bei und kostengünstig herzustellen ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
- Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller umfasst einen Schwenkversteller und ein den Schwenkversteller hydraulisch beaufschlagendes Hydraulikventil. Das Hydraulikventil ist mit einer Nockenwelle zur Verdrehung der Nockenwelle drehfest verbindbar. Der Schwenkversteller weist einen Stator und einen koaxial mit dem Stator ausgebildeten Rotor auf, wobei der Rotor relativ zum Stator verdrehbar ist. Das Hydraulikventil ist zumindest teilweise in den Schwenkversteller hineinragend ausgebildet. Zur relativen axialen Positionierung des Rotors und des Stators ist ein Adapter vorgesehen. Erfindungsgemäß ist der Adapter zur losen Montage im Schwenkversteller ausgebildet und eine feste Verbindung des Adapters mit dem Schwenkversteller ist nach Montage der Nockenwelle auf das Hydraulikventil herbeigeführt.
- Das bedeutet, dass der Adapter erst mit der Montage des Nockenwellenverstellers auf der Nockenwelle im Schwenkversteller fixiert und abgedichtet positioniert ist. Der lose Adapter benötigt keinen Pressverbindungsvorgang oder einen stoffschlüssige Verbindungsvorgang, bspw. Kleben, zur Verbindung mit dem Rotor. Aufgrund der reduzierten Montagevorgänge, ergibt sich eine kostengünstigere Montage im Vergleich mit dem Stand der Technik.
- Ein weiterer Vorteil ist eine Reduzierung von Bearbeitungsvorgängen des Adapters, da ein Außendurchmesser des Adapters nicht exakt ausgebildet sein muss. Die Herstellung des Außendurchmessers erfolgt üblicherweise mit Hilfe einer Drehbearbeitung. Dieser Bearbeitungsvorgang ist üblicherweise insbesondere beim Verpressen des Adapters oder beim Verkleben des Adapters mit dem Rotor notwendig, damit ein zur Herstellung der entsprechenden Verbindung exakt ausgebildeter Adapter bereitgestellt werden kann.
- Ein nächster Vorteil der losen Verbindung mit dem Schwenkversteller ist in einer relativ freien Gestaltung des Nockenwellenverstellers zu sehen. So kann der Nockenwellenversteller einfach durch Austausch des Adapters unterschiedlichen Nockenwellen zugeordnet werden. Damit reduziert sich ein wesentlicher Entwicklungs- und Montagevorgang zur Bereitstellung des Nockenwellenverstellers für eine Nockenwelle.
- Ein weiterer Vorteil ist es, den Rotor in einer einfachen Ausführung und somit kostengünstig herzustellen, da er in Form von bspw. zwei kreisförmigen, ebenen Scheiben ausgebildet sein kann.
- In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist zwischen Adapter und Rotor ein radialer Abstand ausgebildet, welcher vorzugsweise zu jeder Zeit ausgebildet ist. Eine Überbestimmung an der Außenseite des Adapters ist hierdurch ausgeschlossen.
- In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist das Hydraulikventil als schraubenförmiges Zentralventil ausgebildet. Der Vorteil ist, dass mit Hilfe des schraubenförmigen Zentralventils eine Zentrierung des Rotors, des Stators und des Adapters ausgebildet ist. Die Bauteile des Nockenwellenverstellers können über das schraubenförmige Zentralventil axial hintereinander liegend verspannt werden und der Adapter ermöglicht die relative axiale Positionierung von Stator und Rotor. Des Weiteren wird beim Anziehen des schraubenförmigen Zentralventils eine Dichtheit zwischen dem Rotor und dem Adapter herbeigeführt.
- Der Vorteil, den Adapter zwischen der Nockenwelle und dem Rotor anzuordnen ist darin zu sehen, dass bei der Verbindung der Nockenwelle mit dem Hydraulikventil der Adapter die notwendige axiale Position auf einfache Weise durch die Positionierung der Nockenwelle einstellen kann.
- In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist zwischen dem Schwenkversteller und dem Adapter eine Gleitlagerung ausgebildet, wobei der radiale Abstand zwischen der Gleitlagerung und dem Adapter vorgesehen ist. Lagerflächen sind lediglich zwischen dem Gleitlagerung und dem Rotor bzw. dem Antriebsrad vorgesehen. Eine Überbestimmung des Adapters ist nicht möglich. Insbesondere ist die Gleitlagerung als radiales Gleitlager in Form eines schwimmenden Radiallagers ausgebildet.
- Sofern der Adapter an seinem dem Rotor zugewandt ausgebildeten Ende einen ringförmigen Bund aufweist, ist eine Fixierung des Adapters während einer Montage auf einer Nockenwelle herbeigeführt.
- In einer weiteren Ausgestaltung weist der Adapter über seinem Umfang zumindest eine den Adapter in radialer Richtung vollständig durchdringende Ausnehmung auf. Somit kann bspw. ein Tankanschluss des Hydraulikventils zur Abführung über den Adapter vorgesehen werden. Zur einfachen und kostengünstigen Ausführung ist die Ausnehmung nutförmig.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
-
1 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller, -
2 in einer Explosionsdarstellung einen Schwenkversteller des Nockenwellenverstellers gem.1 , -
3 in einer perspektivischen Darstellung den Schwenkversteller gem.2 , und -
4 in einem Längsschnitt den Schwenkversteller mit einem Adapter in einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller. - Ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller
1 für einen nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor zur Verstellung von Steuerzeiten, mit anderen Worten von Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen des Verbrennungsmotors, ist in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß1 ausgebildet. Der Nockenwellenversteller1 erlaubt während des Betriebes des Verbrennungsmotors eine Änderung der Steuerzeiten herbeizuführen. Hierzu wird mit Hilfe des Nockenwellenverstellers1 eine relative Winkellage einer 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
1 umfasst einen Schwenkversteller2 und ein Hydraulikventil3 . Der Schwenkversteller2 weist im Wesentlichen einen Rotor4 und einen den Rotor4 umfassenden Stator5 auf. Das Hydraulikventil3 ist zur Aufnahme des Rotors4 als schraubenförmiges Zentralventil ausgeführt, welches auch als Zentralschraube bezeichnet werden kann. D.h. mit anderen Worten, dass das Hydraulikventil3 in einer zentralen Verstelleröffnung6 des Schwenkverstellers2 von diesem zumindest teilweise umfassend aufgenommen ist. - Das Hydraulikventil
3 weist ein Gehäuse7 auf, welches durchströmbar ausgebildet ist. Zur hydraulischen Versorgung des Schwenkverstellers2 sind mehrere Anschlüsse A, B, P, T1, T2 am Gehäuse7 vorgesehen. Im Gehäuse7 ist ein entlang einer ersten Längsachse8 des Hydraulikventils3 axial bewegbarer Kolben9 in einer Zentralöffnung10 des Gehäuses7 aufgenommen. Das Gehäuse7 ist überwiegend rohrformartig ausgeführt. - Der Stator
5 des Schwenkverstellers2 ist drehfest mit einem Antriebsrad11 der Nockenwelle verbunden. An Innenseiten12 eines Statorgrundkörpers13 sind sich radial nach innen erstreckende Stege14 in regelmäßigen Abständen ausgebildet, derart, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen14 ein Zwischenraum15 gebildet ist. In den Zwischenraum15 hineinragend ist ein Flügel16 einer Rotornabe17 des Rotors4 angeordnet. Der Anzahl der Zwischenräume15 entsprechend weist die Rotornabe17 eine Anzahl von Flügel16 auf. Somit ist mit Hilfe der Flügel16 jeder Zwischenraum15 in zwei Druckkammern geteilt. In diese Druckkammern wird ein Druckmedium, im Allgemeinen ein Hydraulikfluid, mit Hilfe des Hydraulikventils3 gesteuert eingebracht. - Jedem Arbeitsanschluss A, B ist eine Druckkammer zugeordnet. Um die Winkellage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle zu verändern, wird das Druckmedium in der einen Druckkammer oder in der anderen Druckkammer unter Druck gesetzt, während die andere Druckkammer bzw. die eine Druckkammer entlastet wird. Die Entlastung erfolgt über den ersten Tankanschluss T1 bzw. den zweiten Tankanschluss T2, wobei über diese Tankanschlüsse T1, T2 das Hydraulikfluid abfliesen kann.
- Der Kolben
9 ist zylinderformartig ausgebildet und weist Durchströmöffnungen, eine erste Durchströmöffnung18 , eine zweite Durchströmöffnung19 und eine dritte Durchströmöffnung20 auf. Jede Durchströmöffnung18 ,19 ,20 ist ausgehend von einem Zentralkanal21 des Kolbens9 vollständig durchströmbar ausgeführt, so dass über den Zentralkanal21 das Hydraulikfluid über die Durchströmöffnungen18 ,19 ,20 in die Arbeits- und Tankanschlüsse A, B, T1, T2 strömen kann. Damit bei der Entleerung der Druckkammern ein Rückströmen des Hydraulikfluids in den Zentralkanal21 verhindert wird, weisen die den Arbeitsanschlüssen A, B zugeordneten Durchströmöffnungen19 ,20 Rückschlagventile22 auf. - Der Kolben
9 wird mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktuators23 positioniert, damit eine entsprechende Beaufschlagung der Druckkammern stattfinden kann. Ein Aktuatorstempel24 ist an einem den Zentralkanal21 aufweisenden Kolbenstempel25 angreifend ausgebildet, so dass mit Hilfe des Aktuators23 der Kolben9 in der Zentralöffnung10 positioniert wird. - Zur axialen Sicherung und zur axialen Positionierung von Stator
5 und Rotor4 ist ein Adapter26 das Gehäuse7 zumindest teilweise radial umfassend ausgeführt. Vor Befestigung der Nockenwelle mit dem Gehäuse7 ist der Adapter26 axial und radial bewegbar. Zwischen dem Gehäuse7 und dem Adapter26 ist eine enge Passtoleranz nach Montage des Ventils3 ausgebildet. - In
2 ist der Schwenkversteller2 des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers1 in einer Explosionsdarstellung abgebildet. Der Schwenkversteller2 umfasst neben dem Rotor4 und dem Stator5 eine Sicherungsscheibe27 , welche zur axialen Sicherung des Rotors4 ausgebildet ist. Die Sicherungsscheibe27 ist mit Hilfe von Befestigungsmitteln28 drehfest mit dem Stator5 verbunden. Des Weiteren dient die Sicherungsscheibe27 der Aufnahme eines Verriegelungsstiftes29 einer Verriegelungsvorrichtung30 des Schwenkverstellers2 , wobei die Verriegelungsvorrichtung30 weiter ein Rückstellelement31 in Form einer Spiralfeder und ein Deckelement32 , welches zur hydraulischen Beaufschlagung der Verriegelungsvorrichtung30 ausgestaltet ist, umfasst. Zur Verriegelung des Rotors4 mit dem Stator5 wird der Verriegelungsstift29 in einer Aufnahmeöffnung33 des Antriebsrades11 positioniert. - Der Adapter
26 ist in zylinderförmig ausgebildet und weist an seinem dem Rotor4 zugewandt ausgebildeten Ende34 einen ringförmigen Bund35 auf, welcher einem axialen Anschlag des Rotors4 und des Antriebsrades11 dient und fixiert den Adapter26 während einer Montage auf einer Nockenwelle. - Das Gleitlager
36 ist insbesondere zur radialen Lagerung in Form eines schwimmenden Gleitlagers36 ausgeführt. Es dient zum einen der Lagerung des Rotors4 sowie zum anderen der Lagerung des Antriebsrades11 , so dass Lagerflächen lediglich zwischen dem Gleitlager36 und dem Rotor4 bzw. dem Antriebsrad11 vorgesehen sind. Wie1 entnommen werden kann, ist zwischen dem Gleitlager36 und dem Adapter26 ein Abstand ausgebildet ist. Somit sind beide Bauteile, der Rotor4 und das Antriebsrad11 kostengünstig mit Hilfe eines einzigen Gleitlagers36 gelagert. Eine Überbestimmung an der Außenseite des Adapters26 ist durch den radialen Abstand zwischen Adapter26 und Gleitlager36 ausgeschlossen. - An seinem Umfang weist der Adapter
26 eine nutförmige Ausnehmung40 auf. Die nutförmige Ausnehmung40 kann einem Abfließen des Hydraulikfluids über den ersten Tankanschluss T1 dienen. - Das Antriebsrad
11 weist ein Positionierelement37 auf, welches in Form einer Spiralfeder ausgeführt ist. Das Positionierelement37 ist mit Hilfe eines Stiftes38 am Antriebsrad11 gesichert. Das Antriebsrad11 ist mit dem Stator5 über die Befestigungsmittel28 drehfest verbunden. Über das Positionierelement37 wird der Rotor4 in eine Umfangsrichtung gedrängt. -
3 zeigt den Schwenkversteller2 in einer perspektivischen Darstellung im Zusammenbau. - In
4 ist Schwenkversteller2 des Nockenwellenverstellers1 eines zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Zwischen einer dem Adapter26 zugewandt ausgebildeten Innenfläche39 des Antriebsrads11 und dem Adapter26 ist zu jeder Zeit ein radialer Abstand vorgesehen. Lagerflächen sind nur zwischen dem Rotor4 und dem Stator5 vorgesehen. Auf ein separates ringförmiges Gleitlager kann verzichtet werden kann. Dadurch reduziert sich der Montageaufwand und Mehrkosten können aufgrund der Entnahme des Gleitlagers weiter reduziert werden. Eine Überbestimmung an der Außenseite des Adapters26 ist durch den radialen Abstand zwischen Adapter26 und Antriebsrad11 ausgeschlossen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010018202 A1 [0003]
Claims (9)
- Nockenwellenversteller, umfassend einen Schwenkversteller (
2 ) und ein den Schwenkversteller (2 ) hydraulisch beaufschlagendes Hydraulikventil (3 ), und wobei das Hydraulikventil (3 ) mit einer Nockenwelle zur Verdrehung der Nockenwelle drehfest verbindbar ist, und wobei der Schwenkversteller (2 ) einen Stator (5 ) und einen koaxial mit dem Stator (5 ) ausgebildeten Rotor (4 ) aufweist, wobei der Rotor (4 ) relativ zum Stator (5 ) verdrehbar ist, und wobei das Hydraulikventil (3 ) zumindest teilweise in den Schwenkversteller (2 ) hineinragend ausgebildet ist, und wobei zur relativen axialen Positionierung des Rotors (4 ) und des Stators (5 ) ein Adapter (26 ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (26 ) zur losen Montage im Schwenkversteller (2 ) ausgebildet ist und eine feste Verbindung des Adapters (26 ) mit dem Schwenkversteller (2 ) nach Montage der Nockenwelle am Hydraulikventil (3 ) herbeigeführt ist. - Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Adapter (
26 ) und Rotor (4 ) ein radialer Abstand ausgebildet ist. - Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (
3 ) als schraubenförmiges Zentralventil ausgebildet ist. - Nockenwellenadapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (
26 ) zwischen der Nockenwelle und dem Rotor (4 ) angeordnet ist. - Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwenkversteller (
2 ) und dem Adapter (26 ) eine radiale Gleitlagerung (36 ) ausgebildet ist, wobei der radiale Abstand zwischen der Gleitlagerung (36 ) und dem Adapter (26 ) vorgesehen ist. - Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerung (
36 ) als schwimmendes Radiallager ausgebildet ist. - Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (
26 ) an seinem dem Rotor (4 ) zugewandt ausgebildeten Ende (34 ) einen ringförmigen Bund (35 ) aufweist. - Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (
26 ) zumindest eine über seinem Umfang den Adapter (26 ) in radialer Richtung vollständig durchdringende Ausnehmung (40 ) aufweist. - Nockenwellensteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (
40 ) nutförmig ausgeführt sind.
Applications Claiming Priority (4)
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