EP2500532A1 - Schwenkmotorversteller - Google Patents
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- EP2500532A1 EP2500532A1 EP12157186A EP12157186A EP2500532A1 EP 2500532 A1 EP2500532 A1 EP 2500532A1 EP 12157186 A EP12157186 A EP 12157186A EP 12157186 A EP12157186 A EP 12157186A EP 2500532 A1 EP2500532 A1 EP 2500532A1
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- EP
- European Patent Office
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- rotor
- schwenkmotorversteller
- camshaft
- housing
- stator
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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- F01L1/02—Valve drive
- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
- F01L1/047—Camshafts
- F01L2001/0471—Assembled camshafts
- F01L2001/0473—Composite camshafts, e.g. with cams or cam sleeve being able to move relative to the inner camshaft or a cam adjusting rod
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- F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
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- F01L2001/34486—Location and number of the means for changing the angular relationship
- F01L2001/34493—Dual independent phasing system [DIPS]
Definitions
- the invention relates to a Schwenkmotorversteller according to the one-part claim 1.
- the DE 100 45 416 B4 already relates to a Schwenkmotorversteller in which a pin of a housing is inserted into a central rotor recess.
- the rotor of the Schwenkmotorverstellers against the housing-fixed pin is rotatably arranged.
- Oil can be introduced from a 4/3-way hydraulic valve into the Schwenkmotorversteller via channels in the housing and in the pin, so that the rotor relative to a stator in two opposite pivoting directions is pivotable.
- the not pre-published DE 10 2011 000 650.8 relates to a Schwenkmotorversteller in which oil is introduced from a housing radially outward into a stator of the Schwenkmotorverstellers.
- the object of the invention is to provide a Schwenkmotorversteller, which allows an adjustment of a two-part camshaft with an inner shaft and an outer shaft.
- two rotors are arranged sequentially to one another. That is to say, the stator driven by a crankshaft follows a first rotor via a first hydraulic power transmission path, followed by a second rotor via a second hydraulic power transmission path.
- the first rotor is rotatably connected to a first camshaft part
- the second rotor is rotatably connected to a second camshaft part.
- the two camshaft parts are arranged coaxially with each other.
- the sequential Schwenkmotorversteller invention has the advantage that the second rotor is directly dependent on its manufacturing tolerances or in its angular position from the first rotor. Thus, not two tolerances are to be considered for the relative angular position of the two rotors to each other, but only a tolerance. Thus, the relative angular position of the two rotors to each other is very accurately adjustable.
- the sequential Schwenkmotorversteller invention allows a very fast adjustment. So the inner rotor is inevitably very small under given installation conditions.
- a small rotor means a small volume of oil in the pressure chambers, which is accompanied by a very fast adjustment.
- the two camshaft parts can be designed as a hollow shaft and an inner shaft arranged inside this.
- the use of a central screw without arranged within this central screw central valve makes it possible to brace in the small cross-section of the inner shaft a central screw so strong that sufficient torque can be transmitted.
- a housing which in particular can be a housing fixedly connected to the cylinder head or a cylinder head cover housing part or the cylinder head itself.
- the stator In a housing bore of this housing, the stator is rotatably mounted.
- An oil can be introduced by annular grooves in a stator outer wall with outgoing from these annular grooves oil holes or oil channels in opposite pivot directions associated pressure chambers.
- each pressure chamber is preferably assigned its own oil bore or its own oil channel, which introduces the oil.
- the radial dimensions of the Schwenkmotorverstellers may be small.
- the axial space can be short. Thus, the Schwenkmotorversteller is very small.
- An oil supply via the camshaft is not necessary, so that it does not have to be weakened by cross holes.
- the hydraulic paths are very short, so that the hydraulic losses are small. This is particularly advantageous when the camshaft alternating moments for faster Adjustment of the camshaft can be used. Further drilling in the rotor hub is not absolutely necessary. In a particularly advantageous manner, dirt particles are pressed radially outwardly out of the pressure chambers as a result of the centrifugal forces.
- a Schwenkmotorversteller 1 With a Schwenkmotorversteller 1 according to Fig. 1 During operation of an internal combustion engine, the angular position on a two-part camshaft 2 is changed continuously with respect to a drive wheel 3. By turning the camshaft 2, the opening and closing times of the gas exchange valves are shifted so that the internal combustion engine brings its optimal performance at the respective speed.
- a hollow shaft 14 executed radially outer camshaft part 17 is connected to first cam 19, 20 for controlling the gas exchange valves.
- the cams 19, 20 shrunk onto the radially outer camshaft part 17, wherein an additional micro-toothing can be provided.
- a solid shaft 21 radially inner camshaft part 18 is connected to cam not shown.
- cam not shown are connected via a pin connection with the radially inner camshaft part 18 and mounted on the radially outer camshaft part 17.
- a pin connection is already in the DE 10 2005 014 680 A1 shown, which is incorporated herein by reference.
- the Schwenkmotorversteller 1 has a stator 4 which is rotatably connected to the drive wheel 3.
- a screw is provided which has a plurality of screws 22. These screws 22 clamp a stator 4 between a cover plate 23 and the drive wheel 3.
- the drive wheel 3 is a sprocket with a toothing 33, over a chain, not shown, is guided as a drive element. About this drive element and the drive wheel 3, the stator 4 is drivingly connected to the crankshaft.
- the stator 4 also includes a Fig. 2 apparent cylindrical stator outer wall 5, from the inside radially inwardly at equal intervals webs 8 protrude. Between adjacent webs 8 gaps are formed, is introduced into the oil as a pressure medium.
- a first described below proportional first 4/3-way hydraulic valve 12 is provided which controls the pressure medium accordingly.
- the webs 8 lie with their end faces sealingly against the outer circumferential surface 25 of the housing wall 10.
- the wings 9 in turn lie with their end faces sealingly against the cylindrical inner wall 6 of the stator outer wall 5.
- the intermediate rotor 11 assumes the function of an inner stator 27 for an inner rotor 26.
- radially inwardly directed inner webs 28 are spaced from the housing wall 10 of the intermediate rotor 11 at equal intervals. Between adjacent inner webs 28 gaps are formed.
- the inner rotor 26 separates these intermediate spaces in each case into a first pressure chamber 68 and a second pressure chamber 69 assigned to the opposite pivoting direction. Oil can be introduced or diverted as a pressure medium into the two pressure chambers 68, 69.
- a second proportional 4/3-way hydraulic valve 60 explained below is provided, which controls the oil as a pressure medium accordingly.
- the inner rotor 26 is pivotally disposed within the intermediate rotor 11 and by means of in Fig. 1 apparent central screw 34 rotatably connected to the inner camshaft part 18 of the camshaft 2.
- this central screw 34 through a central recess 35 of a rotor hub 29 of the inner rotor 26 into the camshaft second inserted and bolted to an internal thread 16 of the inner camshaft part 18.
- a screw head 30 of the central screw 34 bears against a base 36 of the central recess 35 and thus braces the drive wheel 3 against an end face 37 of the hollow shaft 14, which forms the outer camshaft part 17.
- the drive wheel 3 is screwed tightly to the stator 4 and the cover plate 23 via the screws 22.
- the inner camshaft part 18 has the blind bore 40, in which the internal thread 16 is cut. On the side facing the Schwenkmotorversteller 1 side of the inner camshaft part 18 is sealed by means of an O-ring 41 relative to the hollow shaft 17. In order to minimize friction, the inner camshaft part 18 has an annular gap 42 with respect to the hollow shaft 14.
- a non-illustrated manner in a housing 15 press-fitted pin-shaped member 13 is provided which has an A1 channel 43 which directs the oil to the one pressure chambers. Separated from this A1-channel 43, a B1-channel 44 is provided which directs the oil to the other pressure chambers.
- the housing-fixed pin-shaped member 13 is inserted into the only partially shown housing 15, which is connected immovably with the cylinder head, not shown.
- the peg-shaped component 13 has two annular annular channels 45, 46 around this ring. In the one annular channel 45, the A1 channel 43 opens. In the other annular channel 46 of the B1 channel 44 opens.
- annular grooves 47, 48, 49 sealing rings Axial the two annular channels 45, 46 adjacent are used in annular grooves 47, 48, 49 sealing rings.
- a common sealing ring in the annular groove 48 is axially between the two annular channels 45, 46 arranged. Since there is a constant rotational movement on the respective sealing ring in these sealing rings, these sealing rings, not shown in the drawing, are correspondingly designed to be insensitive to sliding friction.
- the pin-shaped component 13 is designed with a recess 50, within which the screw head 30 extends, so that the Schwenkmotorversteller 1 can be built very short.
- the stator 4 also has on its outer circumference two axially spaced-apart annular channels 51, 52.
- the limited by the cover plate 23 annular channel 51 is associated with an A2 channel 53, which conducts oil from the housing 15 to the one pressure chambers.
- the B2 channel 54 assigned, which conducts oil from the housing 15 to the other pressure chambers.
- a first lock 55 is provided, with which the intermediate rotor 11 can be fixed positively against the stator 4.
- a wing of wings 57 of the inner rotor 26 has a second lock 58, with which the inner rotor 26 can be fixed against the intermediate rotor 11.
- the cover plate 23 has on its side facing away from the camshaft 2 side a spiral compensation spring 59.
- This compensation spring 59 strives to keep the inner rotor 26 with respect to the stator 4 in a certain angular position.
- the A2 channel 53 is associated with a first working port A, whereas the B2 channel 54 is associated with the second working port B.
- the housing 15 has a large housing bore 61, in which the stator 4 is rotatably mounted.
- sealing rings 62, 63, 64 are provided. These sealing rings 62, 63, 64 are inserted into annular grooves 65, 66, 67, which are arranged axially spaced from the A2 channel 52 and the B2 channel 54.
- the middle sealing ring 63 is arranged in the annular groove 66 axially between the A2 channel 52 and the B2 channel 54.
- the two axially outer sealing rings 62, 64 seal the annular channel 65 and / or the annular channel 67 to the outside.
- the two proportional 4/3-way hydraulic valves 12, 60 have a locking center position.
- the two proportional 4/3-way hydraulic valves 12, 60 are supplied by a common oil pump with oil pressure.
- a holding pressure of the intermediate rotor 11 and the inner rotor 26 by means of a trailing edge control, such as one already in the DE 198 23 619 A1 is described.
- the control of the 4/3-way hydraulic valves 12, 60 is electromagnetically. Both 4/3-way hydraulic valves 12, 60 are decentralized - ie not coaxial on a rotation axis 56 of the Schwenkmotorverstellers - arranged.
- the drive wheel is a toothed belt wheel, over which a drive belt is guided as a drive element.
- sintered steel, sheet steel, plastic, or light metal come into question as materials.
- a plastic may in particular be a duroplastic with mineral flour deposits and fiber deposits.
- a light metal may in particular be aluminum or magnesium.
- the oil is passed through a camshaft bearing and the camshaft to the working ports in the Schwenkmotorversteller.
- a camshaft bearing and the camshaft Such consisting of inner shaft and outer shaft camshaft with hydraulic pressure supply via a camshaft bearing and a central valve in the camshaft adjuster is already out of DE 10 2006 024 793 A1 known, which is hereby incorporated by reference.
- DE 10 2006 028 611 A1 a decentralized valve is provided, which introduces hydraulic pressure in the camshaft adjuster via channels in the camshaft bearing.
- the internal combustion engine can be both a gasoline engine and a diesel engine.
- sealing rings on the pin-shaped component 13 or on the stator 4 such sealing rings may be provided which allow a permanent tightness during rotation.
- the peg-shaped component 13 does not have to be stationary with respect to the rotating inner rotor 26. It is also possible that this component is rotated with the rotor and even one-piece. In that case, the component may for example extend away from the rotor and the camshaft and be rotatably mounted in the housing 15. The oil transfer then takes place again via annular grooves, which are arranged in the housing 15 or on the peg-shaped component.
- the arrangement of the annular grooves on the peg-shaped component has the advantage that external machining is more cost-effective than turning out inner annular grooves from a bore in the housing 15.
- This central valve can from the outside -d.h. the side facing away from the camshaft - are inserted into the rotor hub.
- This central valve can also be designed as a central screw and thus take over the function of the central screw 34.
- the oil supply for the inner rotor 26 shown in the drawing is also referred to as an end-side oil supply, which is in contrast to the oil supply of the outer rotor to the outer periphery.
- the executed in the embodiment as a solid shaft inner camshaft part can also be designed as a hollow shaft.
- Such designed as a hollow shaft inner camshaft part shows the DE 10 2006 013 829 A1 ,
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotorversteller (1) mit einem angetriebenen Stator (4), dem über eine erste hydraulische Kraftübertragungstrecke ein erster Rotor (11) folgt, dem über eine zweite hydraulische Kraftübertragungsstrecke ein zweiter Rotor (26) folgt, der drehfest mit einem zweiten Nockenwellenteil (18) verbunden ist, welches koaxial zu einem ersten Nockenwellenteil (17) angeordnet ist, welches drehfest mit dem ersten Rotor (11) verbunden ist. Durch diese sequentielle Anordnung der beiden Rotoren (11, 26) ist die relative Winkelstellung der beiden Rotoren zueinander sehr genau einstellbar.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotorversteller gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1.
- Aus der
DE 36 248 27 A1 , derDE10 2005 014 680 A1 , derDE 10 2006 041 918 A1 , und derUS 6 725 817 B2 sind Schwenkmotorversteller zur Verstellung zweigeteilter Nockenwellen bekannt. - Die
DE 100 45 416 B4 betrifft bereits einen Schwenkmotorversteller, bei welchem ein Zapfen eines Gehäuses in eine zentrale Rotorausnehmung gesteckt ist. Damit ist der Rotor des Schwenkmotorverstellers gegenüber dem gehäusefesten Zapfen drehbar angeordnet. Über Kanäle im Gehäuse und im Zapfen kann Öl von einem 4/3-Wege-Hydraulikventil in den Schwenkmotorversteller eingeleitet werden, so dass der Rotor gegenüber einem Stator in zwei entgegen gerichtete Schwenkrichtungen verschwenkbar ist. - Die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2011 000 650.8 betrifft einen Schwenkmotorversteller, bei welchem Öl aus einem Gehäuse radial außen in einen Stator des Schwenkmotorverstellers eingeleitet wird. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwenkmotorversteller zu schaffen, der eine Verstellung einer zweiteiligen Nockenwelle mit einer Innenwelle und einer Außenwelle ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß sind zwei Rotoren sequentiell zueinander angeordnet. D.h., dass dem von einer Kurbelwelle angetriebenen Stator über eine erste hydraulische Kraftübertragungstrecke ein erster Rotor folgt, dem über eine zweite hydraulische Kraftübertragungsstrecke ein zweiter Rotor folgt. Dabei ist der erste Rotor drehfest mit einem ersten Nockenwellenteil verbunden ist, wohingegen der zweite Rotor drehfest mit einem zweiten Nockenwellenteil verbunden ist. Die beiden Nockenwellenteile sind koaxial zueinander angeordnet.
- Der erfindungsgemäße sequentieller Schwenkmotorversteller hat den Vorteil, dass der zweite Rotor in seinen Fertigungstoleranzen bzw. in seiner Winkelstellung direkt abhängig ist von dem ersten Rotor. Damit sind für die relative Winkelstellung der beiden Rotoren zueinander nicht zwei Toleranzen zu berücksichtigen, sondern nur eine Toleranz. Damit ist die relative Winkelstellung der beiden Rotoren zueinander sehr genau einstellbar.
- Gemäß einem weiteren Vorteil ermöglicht der erfindungsgemäße sequentielle Schwenkmotorversteller eine sehr schnelle Verstellung. So ist der innere Rotor bei gegebenen Einbaubedingungen zwangsläufig sehr klein. Ein kleiner Rotor bedeutet ein kleines Ölvolumen in den Druckkammern, was mit einer sehr schnellen Verstellung einher geht. Der mit einem kleinen Rotor im Stand der Technik einher gehende Nachteil, dass der Anteil der Reibung größer wird, spielt beim erfindungsgemäßen Schwenkmotorversteller jedoch keine Rolle. Der innere Rotor weist nämlich eine sehr geringe Grundreibung auf, da ein Teil der Verstellung ja zu Lasten des radial äuβeren-d-h. ersten - Rotors geht.
- Die beiden Nockenwellenteile können als Hohlwelle und einer innerhalb dieser angeordneten Innenwelle ausgeführt sein. Die Verwendung einer Zentralschraube ohne innerhalb dieser Zentralschraube angeordnetem Zentralventil ermöglicht es, in dem geringen Querschnitt der Innenwelle eine Zentralschraube so stark zu verspannen, dass ausreichend Drehmoment übertragen werden kann.
- In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Gehäuse vorgesehen, welches insbesondere ein mit dem Zylinderkopf fest verbundenes Gehäuse oder ein Zylinderkopfdeckelgehäuseteil oder der Zylinderkopf selbst sein kann. In einer Gehäusebohrung dieses Gehäuses ist der Stator drehbar gelagert. Ein Öl ist durch Ringnuten in einer Statoraußenwand mit von diesen Ringnuten abgehenden Ölbohrungen bzw. Ölkanälen in entgegen gesetzten Schwenkrichtungen zugeordnete Druckkammern einleitbar. Dabei ist vorzugsweise jeder Druckkammer eine eigene Ölbohrung bzw. ein eigener Ölkanal zugeordnet, der das Öl einleitet. Dies ermöglicht eine Integration der ansonsten im Stand der Technik getrennt ausgeführten Drehdurchführung in den Stator. Die radialen Abmessungen des Schwenkmotorverstellers können klein sein. Auch der axiale Bauraum kann kurz sein. Damit wird der Schwenkmotorversteller sehr klein. Eine Ölzufuhr über die Nockenwelle ist nicht nötig, so dass diese nicht durch Querbohrungen geschwächt werden muss.
- Gegenüber der Ölversorgung über die Nockenwelle bzw. ein Nockenwellenlager sind die hydraulischen Wege sehr kurz, so dass auch die hydraulischen Verluste klein sind. Dies ist insbesondere dann von Vorteil wenn die Nockenwellenwechselmomente zur schnelleren Verstellung der Nockenwelle genutzt werden. Weitere Bohrungen in der Rotornabe sind nicht unbedingt notwendig. In besonders vorteilhafter Weise werden Schmutzpartikel infolge der Fliehkräfte radial nach außen aus den Druckkammern heraus gedrückt.
- Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Dabei zeigen
-
Fig. 1 einen Schwenkmotorversteller in einem Schnitt entlang dessen Längsachse, -
Fig. 2 den Schwenkmotorversteller ausFig. 1 in einem Schnitt entlang Linie II-II ausFig. 1 und -
Fig. 3 den Schwenkmotorversteller ausFig. 1 in einer Ansicht ohne Deckscheibe und ohne Gehäuse. - Mit einem Schwenkmotorversteller 1 gemäß
Fig. 1 wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage an einer zweigeteilten Nockenwelle 2 gegenüber einem Antriebsrad 3 stufenlos verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle 2 werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Dabei ist ein als Hohlwelle 14 ausgeführter radial äußerer Nockenwellenteil 17 mit ersten Nocken 19, 20 zur Steuerung der Gaswechselventile verbunden. Dazu sind die Nocken 19, 20 auf den radial äußeren Nockenwellenteil 17 geschrumpft, wobei eine zusätzliche Mikroverzahnung vorgesehen sein kann. Auch ein als Vollwelle 21 ausgeführter radial innerer Nockenwellenteil 18 ist mit nicht näher dargestellten Nocken verbunden. Diese nicht näher dargestellten Nocken sind jedoch über eine Stiftverbindung mit dem radial inneren Nockenwellenteil 18 verbunden und auf dem radial äußeren Nockenwellenteil 17 gelagert. Eine solche Stiftverbindung ist bereits in derDE 10 2005 014 680 A1 dargestellt, auf die hiermit Bezug genommen wird. - Der Schwenkmotorversteller 1 weist einen Stator 4 auf, der drehfest mit dem Antriebsrad 3 verbunden ist. Dazu ist eine Verschraubung vorgesehen, die mehrere Schrauben 22 aufweist. Diese Schrauben 22 verspannen einen Stator 4 zwischen einer Deckscheibe 23 und dem Antriebsrad 3. Das Antriebsrad 3 ist ein Kettenrad mit einer Verzahnung 33, über das eine nicht näher dargestellte Kette als Antriebselement geführt ist. Über dieses Antriebselement und das Antriebsrad 3 ist der Stator 4 mit der Kurbelwelle antriebsverbunden.
- Der Stator 4 umfasst eine auch in
Fig. 2 ersichtliche zylindrische Statoraußenwand 5, von deren Innenseite radial nach innen in gleichen Abständen Stege 8 abstehen. Zwischen benachbarten Stegen 8 werden Zwischenräume gebildet, in die Öl als Druckmedium eingebracht wird. Dazu ist ein weiter unten erläutertes erstes proportionales 4/3-Wege-Hydraulikventil 12 vorgesehen, welches das Druckmedium entsprechend steuert. - Zwischen benachbarten Stegen 8 ragen Flügel 9, die radial nach außen von einer zylindrischen Gehäusewand 10 eines Zwischenrotors 11 abstehen. Diese Flügel 9 unterteilen die Zwischenräume zwischen den Stegen 8 jeweils in zwei Druckkammern 31, 32 von denen in
Fig. 2 undFig. 3 die Druckkammern 32 auf ein Minimum reduziert sind. In der inFig. 2 dargestellten Stellung des ersten proportionalen 4/3-Wege-Hydraulikventils 12 werden die Druckkammern 31 mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt, wohingegen die Druckkammern 32 gegen einen Tank 24 entlastet werden. - Die Stege 8 liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der Außenmantelfläche 25 der Gehäusewand 10 an. Die Flügel 9 ihrerseits liegen mit ihren Stirnseiten dichtend an der zylindrischen Innenwand 6 der Statoraußenwand 5 an.
- Der Zwischenrotor 11 übernimmt für einen inneren Rotor 26 die Funktion eines inneren Stators 27. Dazu stehen von der Gehäusewand 10 des Zwischenrotors 11 an deren Innenseite radial nach innen gerichtete Innenstege 28 in gleichen Abständen ab. Zwischen benachbarten Innenstegen 28 werden Zwischenräume gebildet. Der innere Rotor 26 trennt diese Zwischenräume jeweils in eine erste Druckkammer 68 und eine der entgegen gesetzten Schwenkrichtung zugeordneten zweiten Druckkammer 69. In die beiden Druckkammern 68, 69 ist Öl als Druckmedium einbringbar bzw. ausleitbar. Dazu ist ein weiter unten erläutertes zweites proportionales 4/3-Wege-Hydraulikventil 60 vorgesehen, welches das Öl als Druckmedium entsprechend steuert.
- Der innere Rotor 26 ist schwenkbar innerhalb des Zwischenrotors 11 angeordnet und mittels der in
Fig. 1 ersichtlichen Zentralschraube 34 drehfest mit dem inneren Nockenwellenteil 18 der Nockenwelle 2 verbunden. Dazu ist diese Zentralschraube 34 durch eine zentrale Ausnehmung 35 einer Rotornabe 29 des inneren Rotors 26 bis in die Nockenwelle 2 eingesteckt und mit einem Innengewinde 16 des inneren Nockenwellenteils 18 verschraubt. Dabei liegt ein Schraubenkopf 30 der Zentralschraube 34 an einem Grund 36 der zentralen Ausnehmung 35 an und verspannt damit das Antriebsrad 3 gegen eine Stirnseite 37 der Hohlwelle 14, die den äußeren Nockenwellenteil 17 bildet. Das Antriebsrad 3 ist über die Schrauben 22 mit dem Stator 4 und der Deckscheibe 23 fest verschraubt. Weitere Schrauben 38 stellen eine feste Verbindung zwischen dem Zwischenrotor 11 und einer Scheibe 39 her, die koaxial auf die Hohlwelle 14 aufgesetzt ist und an dem Antriebsrad 3 anliegt. Damit stellen die Schrauben 38 eine drehfeste Verbindung mit der Hohlwelle 14 her. Diese drehfeste Verbindung ist eine Flanschverbindung. - Der innere Nockenwellenteil 18 weist die Sacklochbohrung 40 auf, in welche das Innengewinde 16 eingeschnitten ist. Auf der dem Schwenkmotorversteller 1 zugewandten Seite ist der innere Nockenwellenteil 18 mittels eines O-Rings 41 gegenüber der Hohlwelle 17 abgedichtet. Zur Reibungsminimierung weist der innere Nockenwellenteil 18 gegenüber der Hohlwelle 14 einen Ringsspalt 42 auf.
- Innerhalb der Ausnehmung ist ein in nicht näher dargestellter Weise in ein Gehäuse 15 eingepresstes zapfenförmiges Bauteil 13 vorgesehen der einen A1-Kanal 43 aufweist, welcher das Öl zu den einen Druckkammern leitet. Getrennt von diesem A1-Kanal 43 ist ein B1-Kanal 44 vorgesehen der das Öl zu den anderen Druckkammern leitet. Das gehäusefeste zapfenförmige Bauteil 13 ist in das nur teilweise dargestellte Gehäuse 15 eingesteckt, welches bewegungsfest mit dem nicht näher dargestellten Zylinderkopf verbunden ist. Das zapfenförmige Bauteil 13 weist zwei ringförmig um dieses umlaufende Ringkanäle 45, 46 auf. In den einen Ringkanal 45 mündet der A1-Kanal 43. In den anderen Ringkanal 46 mündet der B1-Kanal 44. Axial den beiden Ringkanälen 45, 46 benachbart sind in Ringnuten 47, 48, 49 Dichtringe eingesetzt. Dabei ist axial zwischen den beiden Ringkanälen 45, 46 nur ein gemeinsamer Dichtring in der Ringnut 48 angeordnet. Da in diesen Dichtringen eine ständige Rotationsbewegung am jeweiligen Dichtring stattfindet, sind diese zeichnerisch nicht dargestellten Dichtringe entsprechend unempfindlich gegen Gleitreibung ausgelegt. Auf der der Nockenwelle 2 zugewandten Stirnseite ist das zapfenförmige Bauteil 13 mit einer Ausnehmung 50 ausgeführt, innerhalb welcher sich der Schraubenkopf 30 erstreckt, so dass der Schwenkmotorversteller 1 sehr kurz gebaut werden kann.
- Der Stator 4 weist an dessen Außenumfang ebenfalls zwei axial zueinander beabstandete Ringkanäle 51, 52 auf. Der von der Deckscheibe 23 begrenzte Ringkanal 51 ist einem A2-Kanal 53 zugeordnet, welcher Öl vom Gehäuse 15 zu den einen Druckkammern leitet. Der dem Antriebsrad 3 näher stehende Ringkanal 52 ist hingegen dem B2-Kanal 54 zugeordnet, welcher Öl vom Gehäuse 15 zu den anderen Druckkammern leitet.
- In einem Flügel der Flügel 9 ist eine erste Verriegelung 55 vorgesehen, mit welcher der Zwischenrotor 11 gegen den Stator 4 formschlüssig festgelegt werden kann. Ein Flügel von Flügeln 57 des inneren Rotors 26 weist eine zweite Verriegelung 58 auf, mit welcher der innere Rotor 26 gegen den Zwischenrotor 11 festgelegt werden kann.
- Die Deckscheibe 23 weist auf deren von der Nockenwelle 2 abgewandter Seite eine spiralförmige Kompensationsfeder 59 auf. Diese Kompensationsfeder 59 ist bestrebt, den inneren Rotor 26 gegenüber dem Stator 4 in einer bestimmten Winkelstellung zu halten.
- Damit ist der A2-Kanal 53 einem ersten Arbeitsanschluss A zugeordnet, wohingegen der B2-Kanal 54 dem zweiten Arbeitsanschluss B zugeordnet ist.
- Das Gehäuse 15 weist eine große Gehäusebohrung 61 auf, in welcher der Stator 4 drehbar gelagert ist. Um Leckageverluste geringstmöglich zu halten, sind Dichtringe 62, 63, 64 vorgesehen. Diese Dichtringe 62, 63, 64 sind in Ringnuten 65, 66, 67 eingesetzt, welche axial beabstandet zu dem A2-Kanal 52 und dem B2-Kanal 54 angeordnet sind. Dabei ist der mittlere Dichtring 63 in der Ringnut 66 axial zwischen dem A2-Kanal 52 und dem B2-Kanal 54 angeordnet. Die beiden axial äußeren Dichtringe 62, 64 dichten den Ringkanal 65 und bzw. den Ringkanal 67 nach außen hin ab.
- Die beiden proportionalen 4/3-Wege-Hydraulikventile 12, 60 weisen eine Sperr-Mittelstellung auf. Die beiden proportionalen 4/3-Wege-Hydraulikventile 12, 60 werden von einer gemeinsamen Ölpumpe mit Öldruck versorgt. Ein Haltedruck des Zwischenrotors 11 und des inneren Rotors 26 erfolgt mittels einer Ablaufkantensteuerung, wie eine solche bereits in der
DE 198 23 619 A1 beschrieben ist. Die Ansteuerung der 4/3-Wege-Hydraulikventile 12, 60 erfolgt elektromagnetisch. Beide 4/3-Wege-Hydraulikventile 12, 60 sind dezentral - d.h. nicht koaxial auf einer Rotationssachse 56 des Schwenkmotorverstellers - angeordnet. - In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, das dem inneren Rotor 26 zugeordnete 4/3-Wege-Hydraulikventil als Zentralventil innerhalb der Rotornabe 29 anzuordnen.
- Je näher das jeweilige 4/3-Wege-Hydraulikventil 12 bzw. 60 am zu verstellenden Zwischenrotor 11 bzw. Rotor 26 angeordnet ist, desto mehr bietet es sich an, ein System zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente im jeweiligen 4/3-Wege-Hydraulikventil 12 bzw. 60 vorzusehen. Ein solches System zur Nutzung der Nockenwellenwechselmomente ist aus der
DE 10 2006 012 733 B4 bekannt. - In einer alternativen Ausführungsform ist das Antriebsrad ein Zahnriemenrad, über das ein Antriebsriemen als Antriebselement geführt ist.
- Als Materialien kommen grundsätzlich Sinterstahl, Stahlblech, Kunststoff, oder Leichtmetall in Frage. Ein Kunststoff kann insbesondere ein Duroplast mit Mineralmehleinlagen und Fasereinlagen sein. Ein Leichtmetall kann insbesondere Aluminium oder Magnesium sein.
- In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird das Öl über ein Nockenwellenlager und die Nockenwelle zu den Arbeitsanschlüssen im Schwenkmotorversteller geführt. Eine solche aus Innenwelle und Außenwelle bestehende Nockenwelle mit Hydraulikdruckversorgung über ein Nockenwellenlager und einem Zentralventil im Nockenwellenversteller ist bereits aus der
DE 10 2006 024 793 A1 bekannt, die hiermit in Bezug genommen wird. Im Gegensatz hierzu ist bei derDE 10 2006 028 611 A1 ein dezentrales Ventil vorgesehen, das über Kanäle im Nockenwellenlager Hydraulikdruck in den Nockenwellenversteller einbringt. - Der Verbrennungsmotor kann sowohl eine Benzinmotor als auch ein Dieselmotor sein.
- Als Dichtringe am zapfenförmigen Bauteil 13 oder am Stator 4 können solche Dichtringe vorgesehen sein, die eine dauerhafte Dichtigkeit bei Rotation zulassen. Als Werkstoff bietet sind hier neben Kunststoff auch Metall an.
- Das zapfenförmige Bauteil 13 muss nicht stehend gegenüber dem rotierenden inneren Rotor 26 sein. Es ist auch möglich, dass dieses Bauteil mit dem Rotor rotiert und sogar einteilig ist. In dem Fall kann sich das Bauteil beispielsweise vom Rotor und der Nockenwelle hinfort erstrecken und im Gehäuse 15 drehbar gelagert sein. Die Ölübergabe erfolgt dann wieder über Ringnuten, die im Gehäuse 15 oder am zapfenförmigen Bauteil angeordnet sind. Die Anordnung der Ringnuten am zapfenförmigen Bauteil hat den Vorteil, dass eine Außenbearbeitung kostengünstiger ist als ein Ausdrehen von Innenringnuten aus einer Bohrung im Gehäuse 15.
- Anstelle des zapfenförmigen Bauteils 13 ist es auch möglich, ein Zentralventil vorzusehen. Dieses Zentralventil kann von der Außenseite -d.h. der von der Nockenwelle abgewandten Seite - in die Rotornabe eingesteckt werden. Dieses Zentralventil kann auch als Zentralschraube ausgeführt sein und damit die Funktion der Zentralschraube 34 übernehmen.
- Die in der Zeichnung dargestellte Ölzuführung für den inneren Rotor 26 wird auch als stirnseitige Ölversorgung bezeichnet, welche im Gegensatz zu der Ölversorgung des äußeren Rotors an dem Außenumfang steht.
- Der im Ausführungsbeispiel als Vollwelle ausgeführte innere Nockenwellenteil kann auch als Hohlwelle ausgeführt sein. Ein solches als Hohlwelle ausgeführtes inneres Nockenwellenteil zeigt die
DE 10 2006 013 829 A1 . - 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.
-
- 1
- Schwenkmotorversteller
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Antriebsrad
- 4
- Stator
- 5
- Statorau βenwand
- 6
- Innenwand
- 7
- 8
- Stege
- 9
- Flügel
- 10
- Gehäusewand
- 11
- Zwischenrotor
- 12
- 4/3-Wege-Hydraulikventil
- 13
- zapfenförmiges Bauteil
- 14
- Hohlwelle
- 15
- Gehäuse
- 16
- Innengewinde
- 17
- radial äußerer Nockenwellenteil
- 18
- radial innerer Nockenwellenteil
- 19
- Nocke
- 20
- Nocke
- 21
- Vollwelle
- 22
- Schrauben
- 23
- Deckscheibe
- 24
- Tank
- 25
- Außenmantelfäche
- 26
- Innerer Rotor
- 27
- Innerer Stator
- 28
- Innenstege
- 29
- Rotornabe
- 30
- Schraubenkopf
- 31
- Druckkammern
- 32
- Druckkammern
- 33
- Verzahnung
- 34
- Zentralschraube
- 35
- zentrale Ausnehmung
- 36
- Grund
- 37
- Stirnseite
- 38
- Weitere Schrauben
- 39
- Scheibe
- 40
- Sacklochbohrung
- 41
- O-Ring
- 42
- Ringspalt
- 43
- A1-Kanal
- 44
- B1-Kanal
- 45
- Ringkanal
- 46
- Ringkanal
- 47
- Ringnut
- 48
- Ringnut
- 49
- Ringnut
- 50
- Ausnehmung
- 51
- Ringkanal
- 52
- Ringkanal
- 53
- A2-Kanal
- 54
- B2-Kanal
- 55
- Erste Verriegelung
- 56
- Rotationsachse
- 57
- Flügel
- 58
- Zweite Verriegelung
- 59
- Kompensationsfeder
- 60
- 4/3-Wege-Hydraulikventil
- 61
- Gehäusebohrung
- 62
- Dichtring
- 63
- Dichtring
- 64
- Dichtring
- 65
- Ringnut
- 66
- Ringnut
- 67
- Ringnut
- 68
- Druckkammern
- 69
- Druckkammern
Claims (13)
- Schwenkmotorversteller (1) mit einem angetriebenen Stator (4), dem über eine erste hydraulische Kraftübertragungstrecke ein erster Rotor (11) folgt, dem über eine zweite hydraulische Kraftübertragungsstrecke ein zweiter Rotor (26) folgt, der drehfest mit einem zweiten Nockenwellenteil (18) verbunden ist, welches koaxial zu einem ersten Nockenwellenteil (17) angeordnet ist, welches drehfest mit dem ersten Rotor (11) verbunden ist.
- Schwenkmotorversteller nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (26) in Abhängigkeit vom ersten Rotor (11) verschwenkbar ist.
- Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rotor (11, 26) ein eigenes elektromagnetisch verstellbares Hydraulikventil (12, 60) zugeordnet ist.
- Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotor (26) innerhalb des ersten Rotors (11) in der Selben Ebene angeordnet ist.
- Schwenkmotorversteller nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotor (11) als Zwischenrotor ausgeführt ist, von dessen Innenseite sich Innenstege (28) radial nach innen erstrecken.
- Schwenkmotorversteller nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstege (28) einteilig mit dem Zwischenrotor sind.
- Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator drehbar in einer Gehäusebohrung (61) eines Gehäuses (15) gelagert ist, wobei ein Öl durch Ausnehmungen in einer Statoraußenwand (5) in entgegen gesetzten Schwenkrichtungen zugeordnete Druckkammern (31, 32) einleitbar ist.
- Schwenkmotorversteller nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Stators (4) aus der Gehäusebohrung (61) heraus steht, der bewegungsfest mit einer Verzahnung (33) verbunden ist.
- Schwenkmotorversteller nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (33) auf der der Nockenwelle (2) zugewandten Seite des Schwenkmotorverstellers (1) angeordnet ist.
- Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölübergabe vom Gehäuse (15) zu den Ausnehmungen über ringförmig umlaufende Kanäle (A2-Kanal 53, B2-Kanal 54) erfolgt.
- Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Rotornabe des zweiten Rotors (26) eine Bauteil (13) vorgesehen ist, welches vom Gehäuse (15) kommendes Öl zu Druckkammern (68, 69) des zweiten Rotors (26) leitet.
- Schwenkmotorversteller nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13) zapfenförmig und stehend gegenüber dem zweiten Rotor (26) ist.
- Schwenkmotorversteller nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentralschraube (34) innerhalb der Rotornabe (10) den zweiten Rotor (11) mit der Nockenwelle (2) axial verspannt.
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