EP1731722B1

EP1731722B1 - Nockenwellenversteller mit Schwenkmotorrotor mit verringerter Leckage

Info

Publication number: EP1731722B1
Application number: EP06111802A
Authority: EP
Inventors: Andreas Knecht; Dirk Pohl; Jan Eimert
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: KR20060128712A; US7640902B2; DE502006002356D1; JP4630846B2; EP1731722A1; EP1731722B8; KR101253309B1; US20060278189A1; DE102005026553B3; CN1908384A; CN1908384B; JP2006342803A; ATE417998T1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller, der hydraulisch verstellbar nach einem Schwenkmotorprinzip die Nockenwellen einer Verbrennungskraftmaschine gegenüber einer weiteren Welle, wie zum Beispiel der Kurbelwelle, verstellen kann.

Stand der Technik

Es gibt zahlreiche unterschiedliche Typen Nockenwellenversteller, der zum Anmeldezeitpunkt am häufigsten eingesetzte Verstellertyp ist derjenige, der nach dem Schwenkmotorprinzip arbeitet. Zwei zueinander relativbewegliche Räder, ein Stator und ein Rotor, die koaxial liegen, bilden zusammen Hydraulikkammern, von denen wenigstens zwei Kammern zueinander gegenläufig sind. Mit dem Anwachsen der einen Kammer wird die an den Rotor durch eine Zentralschraube befestigte Nockenwelle, wobei andere Befestigungsarten ebenfalls bekannt sind, Richtung früh, einem früheren Öffnungszeitpunkt der Gaswechselventile, verstellt, während mit dem Anwachsen der gegenläufigen, anderen Hydraulikkammer die Nockenwelle gegenüber der anderen Welle Richtung spät, einem späteren Gaswechselventilöffnungszeitpunkt, verstellt. Die als Hydraulikkammern bezeichneten Bereiche können vereinfacht auch als Hydraulikbereiche bezeichnet werden. Das Hydraulikmedium wird in die diversen Hydraulikbereiche über Kanäle gebracht. Hierbei sind zum Beispiel der Anmelderin Kanalführungswege bekannt, bei denen einzelne Kanalabschnitte zunächst in der Nockenwelle selber entlang geführt sind und in einem Bereich einer Nockenwellendurchführung des Nockenwellenverstellers an den Nockenwellenversteller übergeben werden. Die Kanäle führen danach abschnittsweise im Rotor innenliegend, vollständig von ein und dem gleichen Rotormaterial umschlossen zu den einzelnen Hydraulikbereichen.
Aus der US 6439183 B (DENSO CORPORATION) 01.10.2001 , in dieser vor allem die Figuren 3, 5 und 6, sind rotorgeführte Hydraulikkanalabschnitte bekannt, die sämtlich an der Rotoroberfläche verlaufend von der Statorinnenwand abgedeckt Verbindungen zu den Hydraulikbereichen ermöglichen. Rotoren von Nockenwellenverstellern, die so ähnlich aussehen wie in der Druckschrift beschrieben, scheinen durch ein Abschneiden entlängs der flächigen Seiten des späteren Rotors aus einem Strangpressprofil zu entstammen, wobei die Kanäle in die flächigen Seiten des Rotors Fräsenderweise eingebracht werden. Untersuchungen an so gefertigten Nockenwellenverstellern führten vor allem im Volllastbereich zu hohen Leckagen des Hydraulikmediums, wie zum Beispiel eines Motorenöls. Damit wird unnötig Energie der Verbrennungskraftmaschine verbraucht, um das in die Ölwanne entweichende Motorenöl wieder in die Hydraulikkammern zurückzupumpen. Bei Untersuchungen zeigten sich Leckageraten von einem Liter bei einem Betriebsdruck von 3 bar. Insbesondere beim Heißleerlauf zeigt sich ein solcher Versteller als die Hauptstelle für Ölleckage.
Daneben ist die Schutzrechtsfamilie mit den Mitgliedern US 6363897 B (INA WÄLZLAGER SCHAEFFLER OHG) 24.12.2000 und DE 19962981 A (INA WÄLZLAGER SCHAEFFLER OHG) 24.12.1999 bekannt, die in ihrer zweiten Ausführungsform eine Kreisringdichtscheibe verwendet, um den Innenraum innerhalb des Stators abzudichten. Die Dichtungen liegen in den Außenwänden des Verstellers. Die Durchbrechungen in den Außenwänden des Nockenwellenverstellers werden gegenüber den rotierenden Teilen durch die in den Wänden vorhandenen Leckagedichtungen abgedichtet.
Aus den beiden Druckschriften US 2002/0139334 A1 und EP 1 008 729 B1 ist entnehmbar, dass Kanäle in den Rotoren von Nockenwellenverstellern so breit und so tief ausgelegt werden können, dass in den Kanälen noch zusätzliche Bauteile einzusetzen sind, so dass zum Beispiel ein Schiebeglied wahlweise einzelne Kanalabschnitte des Rotors, insbesondere in Abhängigkeit des Drucks des Hydraulikmittels, freigeben kann. Unterschiedliche Durchmesserdicken für Rotoren sind der US 2005/0034693 A1 zu entnehmen, die zeigt, dass ein Rotor im mittleren Bereich mit einem dünneren Durchmesser ausgelegt wird, damit eine Unterlegplatte eingelegt wird, die als Anschlusselement an einer mit dem Rotor in örtlich fixierter Art und Weise angeschlossenen Nockenwelle eine feste Verbindung darstellt. Solche Ausgleichsplatten sollen Nockenwellen und Nockenwellenversteller, die eigentlich nicht zusammenpassen, in ihrer Kanalführung aufeinander abstimmen.
Die Nockenwellenversteller mit Rotoren, deren Kanäle vollständig im Inneren des Rotors verlaufen, werden häufig mit rundgebohrten länglichen Kanälen ausgestattet. Die runde Querschnittsform des Kanals verlangt nach einem größeren Bohrdurchmesser bei gleichen Druckabfällen wie die zuvor dargestellte Kanalform. Die Kanalform kann einen stärkeren Druckabfall erzeugen, was unerwünscht ist, weil auch die Kanaldruckabfälle negativen Einfluss auf den hydraulischen Wirkungsgrad haben.

Darstellung der Erfindung

Technische Aufgabe

In Kenntnis der Nachteile des einen Rotortyps und des anderen Rotortyps begaben sich die Erfinder auf die Suche, einen Nockenwellenversteller einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die die Nachteile der beiden bekannten Nockenwellenverstellern reduzieren. Hierbei wurden zahlreiche Kanalgestaltungen untersucht. Unter anderem wurden einzelne Kanalabschnitte eines Kanals betrachtet, um eine abschnittsweise Optimierung zu ermöglichen. Hierbei ist Kanalabschnitt so zu verstehen, dass damit auch Bereiche eines Kanals gemeint sind, die auch die gesamte einzelne Kanallänge eines Kanals umfassen können.

Technische Lösung

Die erkannten Schwierigkeiten werden wenigstens teilweise durch einen Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 überwunden. Eine geeignete Herstellungsmöglichkeit ist dem Anspruch 9 entnehmbar. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Vorteilhafte Wirkungen

Ein Nockenwellenversteller, der nach dem Schwenkmotorprinzip arbeitet, das bedeutet, sich in einem gewissen Winkel vor- und zurückbewegen kann, umfasst in der Regel einen Stator und einen Rotor. Die Bewegung des schwenkmotorartigen Nockenwellenverstellers kann somit als Winkelbewegung bezeichnet werden. Der Stator ist die äußere Hülle, die aus mehreren Teilen bestehen kann. Im Inneren des Stators gibt es wenigstens einen auf das Zentrum des Stators weisenden Steg. Auf den Steg zu und von dem Steg weg kann sich ein Flügel radial bewegen. Die meisten bekannten Nockenwellenversteller weisen zahlreiche Stege auf, so zum Beispiel 5, die verteilt, gerne auch gleichmäßig verteilt, über den Umfang des im wesentlichen kreisrunden Stators liegen, und alle auf das Zentrum des Nockenwellenverstellers weisen, zwischen denen eine Anzahl, in der Regel gleiche Anzahl an Flügeln des Rotors hin- und herlaufen. Der Nockenwellenversteller ist wie eine flache Scheibe, zu dem es zwei flache Seiten gibt. Dementsprechend ist auch der Rotor ähnlich ausgelegt, er hat auch zwei flache Seiten. Zwischen den Flügeln des Rotors und den entsprechenden Stegen beziehungsweise dem Stator bilden sich gegenläufige Hydraulikbereiche, zu denen das Hydraulikmedium über Kanäle gelangen kann. Wenigstens einer der Kanäle wird teilweise durch den Rotor gebildet. Der Rotor selber ist als Verbundsystem aus wenigstens zwei Komponenten geschaffen. Eine der Komponenten ist eine Abdeckung. Eine andere Komponente des Verbundsystems kann als Rotorkern bezeichnet werden. Die Abdeckung wird auf den Rotor gelegt. Rotorkern und Abdeckung können als geschichteter Flächenaufbau betrachtet werden, die von der Seite sandwichartig wirken. Die kürzere, umlaufende Seite des Rotorkerns reicht bis an die im Vergleich deutlich flachere Abdeckung heran. Die Abdeckung ruht auf der Rundfläche des Rotorkerns. Hierbei kann sie auch teilweise in einen Kanal hineinreichen. Man kann auch sagen, die zweite Komponente ist in die erste Komponente eingelegt. Hauptsächlich ist eine wie auch immer geartete Berührung zwischen der Abdeckung und dem Rotorkern. Vorteilhaft kann eine Linienberührung sein. Noch vorteilhafter kann eine mehrfache Linienberührung sein. Die Berührung sollte parallel zu einer Seite gebildet werden. Durch die beiden Komponenten wird ein überdeckter Kanalabschnitt gebildet. Auch ist vorstellbar, dass die Abdeckung entlang des zu überdeckenden Kanalabschnitts ein hufeisenförmiges oder U-profilförmiges Stück hat, so dass die senkrechten Wände, die in einem 90° Winkel zu den flächigen Seiten liegen, durch zwei Komponenten des Verbundsystems des Rotors gebildet werden. Das sind die Seitenwände des im Rotorkern verlaufenden Kanalabschnitts und die Seitenwände der entsprechenden Abdeckung.
Bei ähnlichen Kanalführungen auf beiden flächigen Seiten des Rotors können auch entsprechende Abdeckungen für beide Seiten des Rotorkerns geschaffen werden. Hierbei hängt von der konkreten Kanalführung ab, ob die Abdeckungen zueinander identisch sind, oder ob unterschiedliche Abdeckungen verwendet werden.
Besonders günstig ist es, wenn Abdeckungen an den Stellen des Rotors existieren, an denen ein Berührungskontakt zwischen einem ortsfesten Teil und einem Bewegungsteil des Nockenwellenverstellers, wobei hierzu auch die Anbauteile wie Nockenwelle, Triggerrad oder Deckel des Nockenwellenverstellers verstanden werden, gegeben sind. Nach einer Ausführungsform gibt es einen Berührungskontakt an der Nockenwellendurchführung. Das ist die Stelle, an der die Nockenwelle in den Nockenwellenversteller hineinragt. Nach einem anderen Aspekt der Erfindung liegt ein Berührungskontakt der Abdeckung an der Zentralschraubendurchführung vor. Die Zentralschraubendurchführung ist die Stelle, an der die für die Fixierung des Nockenwellenverstellers an die Nockenwelle zuständige, zentral, mittig liegende Schraube in den Nockenwellenversteller führt.
Die Kanäle in dem Nockenwellenversteller müssen das Hydraulikmedium, wie zum Beispiel Öl, von den Hydraulikbereichen zu den Ölzuführungen, die aus einem anderen Bereich des Antriebsmotors stammen, heranführen. Eine vorteilhafte Kanalführung besteht darin, dass die Ölzuführung zentral stückweise über die Nockenwelle gelangt, von der Nockenwelle an die Kanäle im Nockenwellenversteller übergeben wird, und von der mittig gelegenen zentralen Ölzuführung sternpunktartig auf einen sehr kurzen Weg, insbesondere einer geraden Strecke, in die Hydraulikbereiche gelangt. Somit können die Drehstellen im Nockenwellenversteller durch eine einzige zusammenhängende Abdeckung zentral überdeckt werden. Eine besonders günstige zentrale Abdeckung ist zum Beispiel ein Kreisring.
Druckverluste in den Kanälen können dadurch entstehen, dass die Kanäle zahlreiche Abzweigungen und Umlenkungen aufweisen. Im Gegensatz dazu werden die Druckverluste reduziert, wenn möglichst abzweigungs-und kurvenlos von der zentralen axialen Anströmung die Kanäle ausreichend breit ausgelegt über die flächigen Seiten des Rotors zu den Hydraulikbereichen gelangen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt besteht darin, dass die Abdeckungen frei schwimmend in den Bereichen der Kanäle, die sie abdecken sollen, lagern. Mit ansteigendem Druck des Hydraulikmediums werden die Abdeckungen vom Rotorkern weg nach außen gepresst. Je größer somit die Gefahr der Leakage aufgrund eines Druckanstiegs ist, desto dichtender werden die kritischen drehbelasteten Bereiche im Nockenweller verschlossen.
Um insgesamt Bauraum einzusparen, wird in dem Rotorkreis eine Kreisringnut vorgesehen, in der der als Kreisnut gebildete Abdeckungsring eingelegt werden kann. Hierdurch bilden der Rotorkern und seine entsprechende seitliche Abdeckung, die nur einen Teil des Rotorkerns verdeckt, eine einheitliche Oberfläche.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die geeigneten Werkstoffe ausgewählt werden. Für den Rotorkern eignet sich besonders gut gesintertes Metall, in dem während des Sinterprozess die entsprechenden Kanäle schon eingelegt werden. Die Dichtungen können vorteilhaft aus Kunststoff, insbesondere hoch widerstandsfähigem Kunststoff, hergestellt werden. Der Rotorkern kann durch die Werkstoffwahl günstig gelagert auf der Nockenwelle die gewünschten Laufleistungen überdauern, während die Dichtungen aufgrund ihrer Kunststoffeigenschaft besonders vorteilhafte dichtende Eigenschaften entwickeln können.
Das entsprechende Herstellverfahren zur Schaffung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers umfasst die Schritte des Schaffens eines Rotorkerns, des Einlegens einer entsprechenden Abdeckung und die Bildung des gesamten Verbundsystems im Statorgehäuse. Insbesondere bei gesinterten Rotorkernen können während des Sinterprozesses die zur Oberfläche offenen Kanäle in den Rotorkernen gleichzeitig geschaffen werden. Bei der Nutzung von Strangpressprofilen wird der Rotorkern in seiner entsprechenden Dicke von dem Strangpressprofil abgelängt und innerhalb des ersten Bearbeitungsschrittes werden die Kanäle zum Beispiel durch Fräsen oder Prägen eingebracht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann noch besser anhand der beiliegenden Figuren verstanden werden, wobei Figur 1 und Figur 2 in perspektivischer und seitlicher Ansicht einen geöffneten Nockenwellenversteller darstellen,
Figur 3 einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller, angebaut an einer Nockenwelle, in Längsschnitt darstellt,
Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt,
Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt,
Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt,
Figur 7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt,
Figur 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt,
Figur 9 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt
Figur 10 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotors darstellt, und
Figur 11 einen Nockenwellenversteller des hausinternen Stands der Technik darstellt.

Weg(e) zur Ausführung der Erfindung

Figur 1 und Figur 2 zeigen einen geöffneten Nockenwellenversteller 1 in allgemeiner Darstellung. In dem Stator 3 liegt ein Rotor 5, dessen Flügel 11 zwischen einzelnen Stegen 7, 9 durch Hydraulikdruck hin und her bewegbar gelagert ist. Die eine Seite des Stators 3 kann wahlweise noch ein Kettenrad 51 aufweisen. Die Darstellungen des Nockenwellenverstellers sind mit einem geöffneten Stator des Statorgehäuses 73 in den Figuren 1 und 2 abgebildet. Das Statorgehäuse 73 kann als Wanne einstückig mit integriertem Kettenrad 51 oder mehrstückig in der Form eines Aufnahmeringes, der auf der einen Seite durch das Kettenrad 51 abgedeckt wird, geschaffen sein. Der Rotor 5 kann mittig mit einer Ausnehmung für ein Befestigungsmittel des Rotors an der abgetriebenen Welle gebildet sein, in der Darstellung handelt es sich um eine Zentralschraubenführung 57. Die scheibenartigen Bauteile des Nockenwellenverstellers können durch über Ihren Umfang verteilte Senkschrauben zusammengehalten werden, die durch die Stegbohrlöcher 53 in den Stegen 7, 9 auf die jeweils andere Seite des Statorgehäuses 73 gelangen können. Wahlweise können Dichtungen an verschiedenen Stellen des Nockenwellenverstellers 1 eingelegt werden, um im Betrieb die Hydraulikflüssigkeiten des ersten Hydraulikbereichs 17 oder des zweiten Hydraulikbereichs 19 gegenüber der Umgebung abzudichten. Beispielhaft ist eine im Randbereich des Stators 3 angeordnete umlaufende Umlaufstatordichtung 55 und ringförmige Stegbohrlochdichtungen 59 um die Stegbohrlöcher 53 liegend eingezeichnet. Der Rotor 5, der mit seinen Flügeln 11 zur Teilung der beiden Hydraulikbereiche 17, 19 ein sternförmiges Aussehen hat, hat zweiflächige Seiten 13, 15. Im Betrieb bewegen sich Stator 3 und Rotor 5 nahezu permanent, während das Öl der Hydraulikbereiche 17, 19 möglichst Kammerdicht zu- und ableitbar sein sollte.
Der in der Figur 3 dargestellte Nockenwellenversteller 1, einen Stator 3 und Rotor 5 umfassend, ist in einer durch eine Zentralschraube 61 an die Nockenwelle 67 Darstellung abgebildet worden. Das Statorgehäuse 73 umschließt neben dem Rotor 5 auch die diversen Hydraulikbereiche 17, 19. In der dargestellten Ausführungsform wird die Nockenwelle 67 unter anderem dazu benutzt, über eine erste Nut 69 und eine zweite Nut 71 über in der Nockenwelle verlaufende erste und zweite Anströmkanäle 63, 65 das unter Druck stehende Hydraulikmedium über einen ersten und einen zweiten Kanal 21, 23 an die Hydraulikbereiche 17, 19 heranzuführen. Das in der Figur 3 dargestellte mehrstöckige Statorgehäuse 73 wird durch das als Deckel ausgeführte Kettenrad 51, das auf der Nockenwellenseite sitzt so verschlossen, dass die Nockenwelle 67 in der Nockenwellendurchführung 37 zum Rotor 5 hindurch greifend mit der Zentralschraube 61, die zum Rotor 5 durch die Zentralschraubendurchführung eingreifend in das Ende der Nockenwelle 67 geschraubt einen Kraftschluss zwischen Nockenwelle 67 und der einen flächigen Seite des Rotors herstellt. In dem geregelten Ausführungsbeispiel ist die Zentralschraubenführung mit einem größeren Durchmesser als der Schaftdurchmesser der Zentralschraube 61 versehen, damit die Zentralschraube 61 sozusagen Öl gelagert von dem Hydraulikmedium umspült in dem als Ölzuführung 43 genutzten Durchmesserunterschied ein Teil des Ölkanals zu einer der flächigen Seiten führen kann. Weitere Kanalabschnitte, wie zum Beispiel 33, verlaufen im Rotorkern 31 teilweise und überspannen Berührungskontaktstellen 35, die zwischen sich drehenden Teilen, wie zum Beispiel der Zentralschraube 61 und relativ dazu gesehenen quasi stationären Teilen wie einem Statorgehäuse 73, den Übergang des am Rande des Rotorkerns 31 verlaufenden ersten und zweiten Kanals 21, 23 vorhanden ist, gegeben sind. Die als Drehdurchführung gegebenen Bereiche 41 werden durch die zweiten Komponenten 27 des sandwichartig aufgebauten mehrschichtigen Rotors 5 dichtend, reibunempfindlich, rotationswiderstandsfähig verschlossen. Die erste Komponente 25 und die zweite Komponente 27 zusammen mit gegebenenfalls weiteren Komponenten bilden den Rotor 5. Die zweite Komponente 27 ist wenigstens teilweise so einlegbar in die erste Komponente 25, dass sich nur mit wenigen Löchern durch die Kanalführung des ersten und zweiten Kanals 21, 23 ergebende Öffnungen unterbrochene erste und zweite flächige Seite 13, 15 des Rotors 5 ergibt. Die flächigen Seiten 13, 15 des Rotors 5 streifen an Berührungslinien, die auch einzelne Kanalabschnitte 33 sein können, an Statorseitenwänden 49, insbesondere Statorseiteninnenwände, vorbei.
Sechs verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer komponentenweise aufgebauter querflächiger, großflächiger Rotorkanalführungen sind in den Figuren 4, 5, 6, 7, 8 und 9 entnehmbar. In Figur 4 gelangt die Ölzuführung 43 im Teilbereich der Zentralschraubenführung 57 von der Mitte des Rotors 5 ausgehend radial, gerade in Richtung auf die Flügel 11 auswärts strebend entlang der ersten flächigen Seite 13 des Rotors 5 an die Ausdehnungen zwischen den Flügeln 11. Der in den Randbereichen des Rotors 5 geführte Kanal 21 mündet an den kreisbogenförmigen Verbindungsabschnitten zwischen den Flügeln des Rotors. Der Kanal 21 endet um den Überstreifungs- bzw. Verstellwinkel versetzt zum Kanal 23, der auf der rückwärtigen Seite, der zweiten flächigen Seite 15 des Rotors 5 liegend, den anderen Hydraulikbereich versorgen kann. Der Rotor 5 nach Figur 5 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Rotor 5 der Figur 4 gestaltet. Beide Rotoren 5 weisen als Flügel 11 hammerartige Flügel mit erweiterten Dichtlängen an ihren radial außenliegenden Flügelenden auf. Jedoch unterscheiden sich die Rotoren 5 der Figur 4 und der Figur 5 in der Art der Abdeckung 29 beziehungsweise in dem Zusammenspiel zwischen Abdeckungen 29 und den Kanälen 21. Die Abdeckungen 29, die in Figur 4 und Figur 5 kleine, viereckige, vorzugsweise quadratische, Plättchen mit solchen Längen sind, wie die Berührungskontaktstellen zwischen beweglichen und statischem Teil des Nockenwellenverstellers 1 zuzüglich einem überschießenden Zusatzdichtungsabschnitt lang sind, sind in dem einen Fall passgenaue Klemmabdeckungen, die in dem Kanal 21 formschlüssig und in Presssitz in den Rotorkern 31 eingebracht sind, und in dem anderen Fall aufschwemmfähige, in Relativlage zum Rotor 5 fixierte, höhenbewegliche, unter Druck nach Außen gegen die Statorseitenwand 49 pressbare Abdeckungen 29. Beide Figuren 4, 5 zeigen in dreidimensionaler Darstellung die eine flächige Seite 13 des Rotors 5, während der um den Verdrehwinkel des Rotors 5 versetzte Kanal 23 nur andeutungsweise auf der rückwärtigen, gegenüberliegenden, zweiten flächigen Seite 15 durch sein Kanalende sichtbar ist. Beide Kanäle 21, 23 laufen in den Randbereichen des Rotorkerns 31. Die Kanäle 21, 23 haben auf der Seite, die zum Rotorinnenbereich weist, halbrunde Kanalbodenbereiche, die in zueinander parallel verlaufenden Längswänden münden. Die Ölzuführung 43 geht umhüllend entlang der Zentralschraubenführung 57, um am Ende der Zentralschraubenführung sternförmig in die Kanäle 21 weisend radial auseinanderzulaufen. Die Ausführung der Abdeckungen 29 in der gleichen Anzahl wie die Kanalanzahl ist vorteilhaft, wenn es um Materialersparniswünsche geht, denn nur die kritischen, besonders leakagebehafteten Bereiche werden gedichtet.
Figur 6 und Figur 7 sind wiederum sehr ähnlich zu einander. Figur 7 zeigt die druckreaktive, lageanpassbare, bei Druckbeaufschlagung des Hydraulikmediums vom Kanalboden abhebende Abdeckung 29. In Figur 6 ist die Abdeckung 29 lagefest zum umfassenden Rotorkern 31 des Rotors 5. Die Abdeckung 29 ist einstückig. Sie überspannt alle Kanäle 21 und ist durch einen Verbundring im Zentrum der Einzelkanalabdeckungen zusammenhaltend verbunden. Die einteilige Abdeckung 29 nach Figur 6 und Figur 7 ist dann vorteilhaft, wenn ein möglichst geringer Fertigungsaufwand erwünscht ist, denn mit einem Arbeitsvorgang sind alle Kanäle 21 komplett abgedeckt.
Die Abdeckung 29 nach Figur 8 und Figur 9 ist ihrer Form nach ein Kreisring 45, der in einer Kreisringnut 47 liegt, die sich über die nicht abgedeckte Oberfläche der einen Seite 13 des Rotorkerns 31 umlaufend im Nahbereich der Flügel 11 erstreckt. Es werden nur einzelne Abschnitte der Kanäle 21 abgedeckt. Der Rotor 5 nach Figur 8 ist mit einer Passabdeckung 29 ausgestattet, während der Rotor 5 nach Figur 9 mit einer flexiblen, beweglichen Abdeckung 29 ausgestattet ist.
In der Figur 10 ist nun die andere Seite 15 des Rotors 5 gezeigt, dessen Abdeckung 29 Kanalabschnitt 33 des Kanals 23 überspannt, die auf einem anderen Radius, z. B. größeren Radius, liegt als die Abdeckung 29 auf der ersten Seite 13 des Rotors 5. Die Ölzuführkanäle liegen außerhalb, radial auf die Flügel 11 des Rotorkerns 31 zugehend im Vergleich zu der zentralen Ölzuführung 43 der ersten Seite 13 des Rotors 5. Die als Kreisring 45 ausgestaltete Abdeckung 29 hat aus Teileanzahlersparnisgründen den gleichen Durchmesser und den gleichen Radius wie die Kreisringabdeckung der Figur 8 oder 9.
In Figur 11 ist ein Nockenwellenversteller 1 der hausinternen Art mit einem Stator 3 und einem Rotor 5 aufgeschraubt durch eine mittig verlaufende Zentralschraube 61 auf einer Nockenwelle 67 dargestellt, die kraftschlüssig den Rotor 5 über den Kopf der Zentralschraube 61 öldicht an den ersten und zweiten Anströmkanal 63, 65 anpresst. Auf der Schraubenkopfseite der Zentralschraube 61 ist die Zentralschraubendurchführung 39 vorhanden, auf der anderen Seite 15 des Rotors 5, der zur Zentralschraubendurchführung 39 abgewandten Seite 13, ist eine Nockenwellendurchführung 37 vorhanden. Der Stator 3 setzt sich aus den Bauteilen integriertes Kettenrad 51 und Statorgehäuse 73 mehrteilig zusammen. Der Rotor 5 streift bei seinen Winkelverdrehungen an der Statorseitenwand 49 vorbei. Die Ölzuführung 43, die um die Zentralschraube 61 herum verläuft, leitet über Kanäle, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel komplett innenliegend sind, an die Hydraulikbereiche 17 oder 19 das Hydraulikmedium heran. Das Hydraulikmedium wird über die beiden Nuten 69, 71, die in der Nockenwelle 67 liegt, an den Nockenwellenversteller 1 durch die Nockenwelle 67 übergeben.
Die in den Figuren 4 bis 9 dargestellte Kanalführung kann auch mit einem der beiden in Figur 11 dargestellten Kanälen in einem Rotorkern 31 vereint auftreten.
Die zuvor beschriebene Erfindung kann auch mit anderen Worten als Schwimmringdichtung für Rotorkanäle bezeichnet werden, die die in den Längsflächen des Rotors liegenden Druckkammerzuführkanäle im Betrieb gegenüber den Drehdurchführungen der Rotoranbindungen dichtend und aufschwemmend, Leckage minimierend gegenüber den parallel zum Rotor vorhandenen Hohlräumen im Motorbereich überdeckt. Hierbei zeichnet sich die Erfindung nach einem Aspekt vor allem dadurch aus, dass mit steigendem Druck, also in der Regel bei höheren Drehzahlen der Ölpumpe der Verbrennungskraftmaschine, die Dichtfunktion immer weiter zunimmt und hierdurch die Leckage reduziert wird.

Es ist verständlich, dass im Rahmen dieser Beschreibung nur einzelne Ausführungsbeispiele dargelegt sind, die den generellen Erfindungsgedanken ohne Einschränkung auf die dargelegten Ausführungsbeispiele verdeutlichen sollen. Hierbei ist einsichtig, dass genauso zu der Erfindung auch geeignete Materialauswahlen gehören, die das gleiche Verbundsystemverhalten aufweisen, wie zum Beispiel Kunststoff-Kunststoff, Metall-Metall etc. Genauso wenig sind die konkreten Kanalgestaltungen erfindungsgemäßer Rotoren auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt.

Tabelle 1

1	Nockenwellenversteller
3	Stator
5	Rotor
7	erster Steg
9	zweiter Steg
11	Flügel
13	erste flächige Seite des Rotors
15	zweite flächige Seite des Rotors
17	erster Hydraulikbereich
19	zweiter Hydraulikbereich
21	erster Kanal
23	zweiter Kanal
25	erste Komponente
27	zweite Komponente
29	Abdeckung
31	Rotorkern
33	Kanalabschnitt
35	Berührungskontaktstelle
37	Nockenwellendurchführung
39	Zentralschraubendurchführung
41	Drehdurchführung
43	Ölzuführung
45	Kreisring
47	Kreisringnut
49	Statorseitenwand
51	Kettenrad
53	Stegbohrloch
55	Umlaufstatordichtung
57	Zentralschraubenführung (im Rotor)
59	Stegbohrlochdichtung
61	Zentralschraube
63	erster Anströmkanal
65	zweiter Anströmkanal
67	Nockenwelle
69	erste Nut, vorzugsweise umlaufend
71	zweite Nut, vorzugsweise umlaufend
73	Statorgehäuse

Verweise
US 6439183 B (DENSO CORPORATION) 01.10.2001
US 6363897 B (INA WÄLZLAGER SCHAEFFLER OHG) 24.12.2000
DE 19962981 A (INA WÄLZLAGER SCHAEFFLER OHG) 24.12.1999

Claims

Nockenwellenversteller (1) nach dem Schwenkmotorprinzip, umfassend einen Stator (3), der wenigstens einen, auf sein Zentrum weisenden Steg (7) hat, und einen Rotor (5), der wenigstens einen neben dem Steg (7) liegenden Flügel (11) hat, der winkelbewegbar ist, mit einer ersten und einer zweiten flächigen Seite (13, 15), zwischen denen sich durch eine Winkelbewegung des Rotors (5) wenigstens zwei gegenläufige Hydraulikbereiche (17, 19) bilden, und Kanäle (21, 23) zu den Hydraulikbereichen (17, 19), wobei einer der Kanäle (21, 23)
wenigstens teilweise durch den Rotor (5) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (5) als Verbundsystem aus wenigstens zwei Komponenten (25, 27), eine Abdeckung (29) und einen Rotorkern (31), geschaffen ist, die bei Berührung einen überdeckten Kanalabschnitt (33) parallel zu einer Seite (13, 15) bilden, wobei
die Abdeckung (29) eine Stelle des Rotors (5) bildet, die in Berührungskontakt (35) zwischen einem ortsfesten Teil und einem Bewegungsteil des Nockenwellenverstellers (1) inklusive seinen Anbauteilen wie Nockenwelle (67), Triggerrad und Deckel, insbesondere an einer Nockenwellendurchführung (37) und insbesondere an einer Zentrierschraubendurchführung (39), vorzugsweise an allen Drehdurchführungen zwischen Rotor (5) und Stator (3), stehen.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (25) ein Rotorkern (31) ist, die zweite Komponente (27) eine Abdeckung (29) ist, und die zweite Komponente (27) in die erste Komponente (25) eingelegt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
Kanäle (21, 23) parallel zur ersten und zur zweiten Seite (13, 15) in dem Rotor (5) verlaufen, die durch jeweils eine Komponente (25) als überdeckten Kanal (33) abgedeckt sind.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Kanäle (21, 23) von den Hydraulikbereichen (17, 19) zu einer zentralen, vorzugsweise im Rotor (5) mittig gelegenen, Ölzuführung (43) führen, die durch eine sternpunktartig verteilte, insbesondere durch einen Kreisring (45) zusammenhängende, Abdeckung (29) die überdeckten Kanalabschnitte (33) bilden.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (21, 23) von axialen Anströmkanälen (63, 65) ausgehend zu dem Hydraulikbereichen (17, 19) führen, wobei die Kanäle (21, 23) vorzugsweise in radialer Richtung auf möglichst kurzer Strecke von den Anströmkanälen (63, 65) abzweigungs- und kurvenlos in den flächigen Seiten (13,15) des Rotors (5) liegend gelangen.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kanäle (21, 23) Aufschwemmkanäle sind, die bei Füllung durch ein Hydraulikmedium, insbesondere durch ein unter Druck gesetztes Hydraulikmedium, die Abdeckung (29) von dem Rotorkern (31) weg nach Außen auf eine Statorseitenwand (49) hin dichtend anpressen.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisring (45) in einer Kreisringnut (47), die vorzugsweise geschlossen über die gesamte Seite (13, 15) der Rotors (5) verläuft, liegt.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die äußeren Abdeckungen (29) des Verbundsystems Kunststoffelemente sind und der zwischen den äußeren Abdeckungen (29) des Verbundssystems liegende Rotorkern (31) aus einem Metall, vorzugsweise einem gesinterten Metall, besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenverstellers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das die folgenden Schritte umfasst:
a) einen Rotorkern (31) mit zur Oberfläche offenen Kanälen zu schaffen,

b) in wenigstens eine Kreisringnut (47) des Rotorkems (31) eine Abdeckung (29) einzulegen, und

c) das Verbundsystem des Rotors (5) in ein Statorgehäuse (73) einzubringen.