EP3688288B1 - Bausatz mit einem nockenwellenversteller - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a kit with a camshaft adjuster, in which a pressure fluid distributing central valve is provided, and with an actuator controlling the central valve, the camshaft adjuster being driven or drivable by means of a dry-running traction drive, for example with a belt, and one rotatable in one Has stator mounted rotor.
- Kits consisting of a camshaft adjuster and a central valve are, for example, from the DE 10 2015 214 725 A1 famous. If the camshaft adjuster is driven by means of a belt, the sealing of the camshaft adjuster and the components that are actively connected to it must be ensured.
- the object of the present invention is to provide a kit which is improved compared to the prior art and which ensures the seal and at the same time can be produced simply and inexpensively.
- a kit with a camshaft adjuster is proposed in which a central valve distributing a pressure fluid is provided.
- the kit also shows that Actuator controlling the central valve, the camshaft adjuster being driven or drivable by means of a dry-running traction drive and having a rotor rotatably mounted in a stator.
- a pressure fluid distribution space which can be filled with pressure fluid via the central valve and which is connected to an armature space of the actuator and is sealed off from the environment.
- the actuator comprises at least one armature movable by means of a coil, a pole core and a pole tube as a pole tube assembly.
- the pressure fluid distribution space is sealed by a material-locking and / or force-locking and form-locking connection of the actuator or one or more actuator components with the central valve.
- Complex sealing by means of a separate sealing element can advantageously be dispensed with.
- the sealing concept according to the invention is conceivable in designs in which the actuator is not connected to the central valve itself, but to a camshaft end or a component arranged on the camshaft end in a rotationally fixed and sealed manner.
- the armature of the actuator can be axially displaceable in a sleeve, the sleeve being connected to the central valve in a materially bonded manner, in particular by means of welding or gluing.
- the sleeve allows a magnetic separation of the armature and the pole tube assembly.
- the armature can be turned inexpensively from free-cutting steel.
- the sleeve is preferably provided as a thin, non-cutting sleeve and has a coating produced by means of plasma nitriding.
- the very wear-resistant sliding coating enables the sleeve to be made thin without the risk that the sleeve will wear out over a very long service life or lose its wall thickness.
- the pole tube and / or the pole core has a plurality of axial ones, preferably made of plastic, on an inner side Centering ribs made of plastic.
- the centering ribs allow simple and effective centering of the outer actuator components.
- An alternative embodiment of the invention provides that the pole core of the actuator is cohesively connected to the central valve, in particular by means of welding or gluing.
- the coil and the remaining outer actuator components are radially centered on the technical unit pole tube assembly / central valve and positioned axially and positioned radially in a component fixed to the motor. This enables the simple compensation of module-specific tolerances, so that the actuator only has to have the minimum necessary stroke. As a result, a reduction in installation space can also be achieved. It is also not necessary to provide a backlash compensation for coaxial errors.
- a particularly easy to manufacture and inexpensive embodiment of the invention provides that the pole core of the actuator is non-positively and positively connected to the central valve, in particular by means of a press fit.
- the pole core can preferably form a preassembled pole tube assembly with the pole tube, with a non-magnetizable intermediate ring produced by means of a thermal process being provided between the pole tube and the pole core, which integrally connects the pole tube and the pole core.
- the pole core can form a pole tube assembly with the pole tube, in which the pole tube and the pole core are provided in one piece.
- a bobbin of the coil has a plurality of axial centering ribs made of plastic, preferably made of plastic, on an inner side.
- the centering ribs allow simple centering and can be molded onto the coil body at low cost.
- At least the coil with a coil body and a housing of the actuator are centered radially on the pole tube assembly by means of one or more slide bearings.
- the slide bearing or bearings allow the gap between the pole tube assembly and the pole disks to be minimized.
- PFTE plain bearing
- a particularly low-wear bearing can also be achieved for high circumferential speeds.
- An advantageous embodiment provides that a single plain bearing made of a non-ferrous base material is arranged between the coil body and the pole tube assembly. This can, for example, be encapsulated with the remaining outer actuator components.
- the arrangements in the area of the coil body allow the gap between the pole tube assembly and the pole disks to be easily minimized without additional installation space.
- two plain bearings made of a ferrous base material are arranged axially outside a magnetic circuit.
- a sealing element can preferably be provided for further sealing between the camshaft adjuster, in particular between the stator and the central valve.
- a bearing element can be provided between the camshaft adjuster, in particular between the stator and the central valve.
- Fig. 1 shows a first embodiment of a kit 1 with a basically known camshaft adjuster 2, in which a pressure fluid distributing central valve 3 is provided.
- the camshaft adjuster 2 is used to adjust an in Fig. 1 not shown camshaft formed.
- the central valve 3 has a piston 10 which is axially movable in a valve housing 11 and which with the aid of an electromagnetic actuator 4 is moved.
- Several working connections are provided in the valve housing 11 for the hydraulic supply of the camshaft adjuster 2.
- the central valve 3 and the actuator 4 are in Fig. 1 only partially and schematically formed. Details are accordingly Fig. 2 can be seen which shows a further embodiment of the kit 1.
- the camshaft adjuster 2 allows a change in the opening and closing times of gas exchange valves of the internal combustion engine to be brought about during the operation of an internal combustion engine that includes a cylinder head and is not shown in detail.
- a relative angular position of a camshaft (not shown) of the internal combustion engine rotatably received in the cylinder head compared to a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine is continuously changed, the camshaft being rotated relative to the crankshaft.
- the opening and closing times of the gas exchange valves are shifted so that the internal combustion engine can achieve its optimum performance at the respective speed.
- the camshaft adjuster 2 is driven or drivable by means of a dry-running traction mechanism drive, for example with a belt, and for this purpose has a stator 5 that is non-rotatably connected to a belt wheel 12 as a drive wheel.
- the belt pulley 12 is guided over the belt as a drive element.
- the stator 5 is drive-connected to the crankshaft in a known manner via the belt and the belt pulley 12.
- the stator 5 and the belt pulley 12 can consist of separate components or can be formed in one piece.
- the belt pulley 12 can form, for example, a cylindrical stator base body and a cover.
- each space can be divided into two pressure chambers.
- a pressure medium generally a hydraulic fluid, is introduced into these sub-spaces in a controlled manner with the aid of the central valve 3.
- a pressure chamber is assigned to each working connection.
- the first pressure chamber is assigned to the first working connection and the second pressure chamber is assigned to the second working connection.
- the rotor is rotated relative to the stator.
- hydraulic fluid is fed into the pressure chambers depending on the desired direction of rotation, while the other pressure chambers are relieved towards a tank.
- a first working connection is pressurized by the central valve and a second working connection is relieved.
- the central valve pressurizes the second working connection and relieves the first working connection. The discharge takes place via at least one tank connection, the hydraulic fluid being able to flow off via this tank connection.
- the piston 10 of the central valve 3 is moved with the aid of a tappet 15 of the actuator 4, which is fixed in an armature 16 and can be axially displaced with the armature 16 along a longitudinal axis of the actuator 4.
- the actuator 4 comprises an in Fig. 1 Pole tube assembly 17, not shown, which is arranged within a cylindrical, magnetic field-generating coil 18, and a housing 19 which is fastened directly or with the aid of an adapter in a component 20 fixed to the engine, such as a cylinder head. Together with pole disks 31, 32, the coil 18 and the pole tube assembly 17 form a magnetic circuit. One or both pole disks 31, 32 can be formed in one piece with the housing 19. It is also conceivable to encapsulate the housing 19 and the pole disks 31, 32 and the coil 18 with an additional plastic housing.
- the coil 18 is received in a coil body 21 made of plastic, which at least partially surrounds the pole tube assembly.
- the armature 16 is provided in a sleeve 22 so as to be axially displaceable.
- the sleeve 22 is preferably provided as a thin, non-cutting sleeve and has, for example, a coating produced by means of plasma nitriding.
- the armature 16 can be turned inexpensively from free-cutting steel.
- the very wear-resistant sliding coating enables the sleeve 22 to be made thin without the risk that the sleeve 22 will wear out over a very long service life or lose its wall thickness.
- a pressure fluid distribution space 7 which can be filled with pressure fluid via the central valve 3 and which is connected to an armature space 8 of the actuator 4.
- the pressure fluid distribution space 7 is provided within the valve housing 11 and extends between the piston 10 and the armature space 8.
- the pressure fluid distribution space 7 is sealed off from the environment in order to keep the belt drive area free of hydraulic fluid / pressure fluid and thus ensure the drive is operationally reliable.
- the first exemplary embodiment provides for the sealing of the pressure fluid distribution space 7 by means of a material connection of the actuator 4 or one or more actuator components with the central valve 3 or a central valve component.
- a material connection of the actuator 4 to the central valve 3 a circumferential collar 23 of the sleeve 22 is tightly welded or glued to an axial end face 24 of the valve housing 11.
- Laser welding for example, can be used as a welding process.
- the sleeve 22 is thus embodied in a rotationally fixed manner with the central valve 3 and thus with the camshaft 9.
- the sleeve 22, which is integrally connected to the valve housing 11, is rotatably supported by the connection in the pole tube assembly 17 (not shown), which can be formed in one piece or in several parts and which, like the remaining external components of the actuator 4, is statically attached to the motor-fixed component 20.
- axial centering ribs made of plastic, evenly distributed over the circumference, can be injection-molded onto an inside of the pole tube assembly. These enable exact alignment and centering during the assembly of the remaining actuator components (coil 18, pole tube assembly 17, housing 19) and ensure that the necessary small air gap is maintained. Separate sealing elements and a process-intensive production of sealing surfaces between the actuator 4 and the camshaft adjuster 2 can thus be dispensed with.
- part of the pole tube assembly 17, in particular a pole core can be connected to the end face 24 of the central valve 3 in a materially bonded manner, in particular by means of welding or gluing.
- a sealing element 25 can be provided between the stator 5 and the central valve 3 for further sealing.
- a bearing by means of a suitable bearing 26 can be provided between the stator 5 and the central valve 3.
- the embodiment shown differs from the first embodiment according to FIG Fig. 1 in that the actuator 4 has no sleeve and the armature 16 in this case is mounted displaceably in the pole tube assembly 17.
- the pressure fluid distribution space 7 which can be filled with pressure fluid via the central valve 3 and which is connected to an armature space 8 of the actuator 4.
- the pressure fluid distribution space 7 is provided within a pole core 27 of the pole tube assembly 17 and extends between the piston 10 of the central valve 3 and the armature space 8.
- the pressure fluid distribution space 7 is also sealed off from the environment in this exemplary embodiment in order to keep the belt drive area free of hydraulic fluid / pressure fluid and thus to ensure the drive is operationally safe.
- the pole core 27 of the actuator 4 is non-positively and positively locked, in particular by means of a press fit with the central valve 3, ie connected to the valve housing 11 in a rotationally fixed manner.
- the pole tube assembly 17 comprises the pole core 27, a pole tube 28 and a base 29 which is tightly connected to the pole tube 28.
- a non-magnetizable intermediate ring 30 produced by means of a thermal process can be provided between the pole tube 28 and the pole core 27, which connects the pole tube 28 and the pole core 27 in a materially bonded manner.
- the pole tube assembly 17, which is positively and non-positively connected to the valve housing 11, is rotatably supported by the connection in that of the coil 18, i.e. in its bobbin 21, which like the housing 19 and the pole disks 31, 32 are statically attached to the component 20 fixed to the motor.
- axial centering ribs 36 made of plastic are injection-molded on an inside of the bobbin 21, evenly distributed over the circumference. These enable exact alignment and centering during the assembly of the remaining actuator components (coil 18, coil body 21, housing 19) and ensure that the necessary small air gap is maintained. Separate sealing elements and a process-intensive production of sealing surfaces between the actuator 4 and the camshaft adjuster 2 can thus be dispensed with.
- the housing 19 of the actuator 4 which, as already described, can be overmolded by means of an additional plastic housing, is also fastened in this exemplary embodiment directly or with the aid of an adapter in a component 20 fixed to the engine, such as a cylinder head.
- Fig. 6 shows a section of a third exemplary embodiment of a kit 1 according to the invention, in which, similar to the previous exemplary embodiment, the pole core 27 of the pole tube assembly 17 is connected to the central valve 3, not shown, in a rotationally fixed manner.
- the pole tube assembly 17 is designed in one piece here and forms a technical unit with the central valve 3.
- the remaining External components of the magnetic circuit coil 18, coil body 21, housing 19 and pole disks 31, 32 are statically fastened directly or with the aid of an adapter in the engine-fixed component 20 such as a cylinder head.
- the coil 18 with its coil body 21, the pole disks 31, 32 and the housing 19 of the actuator 4 are radially centered on the pole tube assembly 17 by means of a sliding bearing 33 and axially fixed with minimal play.
- the plain bearing 33 is made of a non-ferrous base material (e.g. bronze) with PTFE and can preferably be overmolded with the remaining components.
- two plain bearings 34, 35 made of a ferrous base material are arranged axially outside the magnetic circuit. That is, the two slide bearings 34, 35 are each axially adjacent to the pole disks 31, 32 outside the magnetic circuit.
- the sealing concept according to the invention is also conceivable in embodiments not shown, in which the sleeve 22 or the pole core 27 is not rotatably attached to the central valve 3 itself, but to a camshaft end or a component arranged on the camshaft end as described.
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Description
- 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.
- In der Zeichnung zeigen:
- Figur 1
- in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes im Längsschnitt;
- Figur 2
- in schematischer Darstellung einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bausatzes im Längsschnitt;
- Figur 3
- eine Zentralventil/Aktuator-Baugruppe des Bausatzes gemäß
Fig. 2 im Längsschnitt; - Figur 4
- einen Querschnitt A-A der Zentralventil/Aktuator-Baugruppe des Bausatzes gemäß
Fig. 2 ; - Figur 5
- einen vergrößerten Ausschnitt X des Querschnitts A-A gemäß
Fig. 4 ; - Figur 6
- 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 11 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 11 vorgesehen.
Das Zentralventil 3 und der Aktuator 4 sind inFig. 1 nur teilweise und schematisch ausgebildet. Details sind entsprechendFig. 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 16 fixiert und mit dem Anker 16 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 16 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 16 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 11 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 ausFig. 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 11 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 11 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 gemäßFig. 1 darin, dass der Aktuator 4 keine Hülse aufweist und der Anker 16 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 11 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 11 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 11 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.
Claims (14)
- Bausatz (1) mit einem Nockenwellenversteller (2), in dem ein ein Druckfluid verteilendes Zentralventil (3) vorgesehen ist, und mit einem das Zentralventil (3) steuernden Aktuator (4), wobei der Nockenwellenversteller (2) mittels eines trocken laufenden Zugmitteltriebes angetrieben oder antreibbar ist und einen drehbar in einem Stator (5) gelagerten Rotor (6) aufweist, wobei zwischen dem Nockenwellenversteller (2) und dem Aktuator (4) ein über das Zentralventil (3) mit Druckfluid befüllbarer Druckfluidverteilraum (7) vorgesehen ist, der mit einem Ankerraum (8) des Aktuators (4) in Verbindung steht und zur Umgebung hin abgedichtet ist, und wobei der Aktuator (4) wenigstens einen mittels einer Spule (18) bewegbaren Anker (16), einen Polkern (27) und ein Polrohr (28) als Polrohrbaugruppe (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung des Druckfluidverteilraums (7) durch eine stoffschlüssige und/oder kraft- und formschlüssige Verbindung des Aktuators bzw. eines oder mehrerer Aktuatorbauteile mit dem Zentralventil erfolgt.
- Bausatz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (16) des Aktuators (4) in einer Hülse (22) axialverschieblich ist, wobei die Hülse (22) stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen oder Kleben mit dem Zentralventil (3) verbunden ist.
- Bausatz (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (22) als spanlos dünn gefertigte Hülse vorgesehen ist und eine mittels Plasmanitrieren hergestellte Beschichtung aufweist.
- Bausatz (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrohr (28) und/oder der Polkern (27) auf einer Innenseite mehrere axiale, vorzugsweise aus Kunststoff angespritzte Zentrierrippen aus Kunststoff aufweist.
- Bausatz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (27) des Aktuators (4) stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen oder Kleben mit dem Zentralventil verbunden ist.
- Bausatz (1) nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern (27) des Aktuators (4) kraft- und formschlüssig, insbesondere mittels einer Presspassung mit dem Zentralventil (3) verbunden ist.
- Bausatz (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern mit dem Polrohr eine vormontierbare Polrohrbaugruppe (17) bildet und zwischen dem Polrohr und dem Polkern ein nicht-magnetisierbarer, mittels eines thermischen Verfahrens hergestellter Zwischenring vorgesehen ist, welcher Polrohr und Polkern stoffschlüssig verbindet.
- Bausatz (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polkern mit dem Polrohr eine Polrohrbaugruppe (17) bildet, bei welcher das Polrohr und der Polkern einteilig vorgesehen sind.
- Bausatz (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spulenkörper (21) der Spule (18) auf einer Innenseite mehrere axiale, vorzugsweise aus Kunststoff angespritzte Zentrierrippen (36) aus Kunststoff aufweist.
- Bausatz (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Spule (18) mit einem Spulenkörper (21) sowie ein Gehäuse (19) des Aktuators (4) mittels eines oder mehrerer Gleitlager (33, 34, 35) auf der Polrohrbaugruppe (17) radial zentriert sind.
- Bausatz (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges Gleitlager (33) aus einem nicht eisenhaltigen Grundwerkstoff zwischen dem Spulenkörper (21) und der Polrohrbaugruppe (17) angeordnet ist.
- Bausatz (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gleitlager (34, 35) aus einem eisenhaltigen Grundwerkstoff axial außerhalb eines Magnetkreises angeordnet sind.
- Bausatz (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Nockenwellenversteller (2), insbesondere zwischen dem Stator (5) und dem Zentralventil (3) ein Dichtungselement (25) vorgesehen ist.
- Bausatz (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Nockenwellenversteller (2), insbesondere zwischen dem Stator (5) und dem Zentralventil (3) ein Lagerungselement vorgesehen ist.
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