DE102004041769A1

DE102004041769A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102004041769A1
Application number: DE102004041769A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Schäfer; Martin Dipl.-Ing. Steigerwald; Jonathan Dipl.-Ing. Heywood
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-08-28
Filing date: 2004-08-28
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-08-29
Also published as: DE102004041769B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine nach Maßgabe einer von einem Stellaggregat angetriebenen Stellwelle (10), die unter Zwischenschaltung einer Kupplung (18) in Antriebsverbindung mit einem Verstellgetriebe steht. DOLLAR A Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung des Antriebsmomentes über einen spanlos hergestellten Kupplungsstern (44), der mehrere radiale Fortsätze (21 bis 24) aufweist und in Umfangsrichtung spielfrei an einer zweiten Kupplungshälfte (28) anliegt. DOLLAR A Ein derartiger Kupplungsstern (44) ist - bei geringem Gewicht und guten mechanischen Eigenschaften - kostengünstig herstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

In der DE 102 48 351 A1 ist ein Nockenwellenversteller zum Verstellen der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine offenbart, bei welchem die Verstellung nach Maßgabe einer von einem Stellaggregat angetriebenen Stellwelle erfolgt. Die Stellwelle steht über eine drehspielfreie, lösbare Kupplung in Antriebsverbindung mit einem Verstellgetriebe, hier ein als Doppelplanetengetriebe ausgebildetes hochübersetzendes Dreiwellengetriebe. Durch die getrennte Ausbildung des Stellaggregates einerseits und des Verstellgetriebes andererseits kann das Stellaggregat komplett vormontiert und aufgrund der lösbaren Kupplung auf einfache Weise eingebaut bzw. ausgewechselt werden. Als mögliche Kupplungen werden Passfederkupplungen, Profilwellenkupplungen wie Polygon-, Zahn-, Keil- und Mehrkant-Wellenkupplungen genannt. Als ein etwaiges Drehspiel vermeidende Mittel können vorgespannte Metall- oder Kunststofffedern, ein Polymerband oder ein Polymer-O-Ring eingesetzt werden, die ein Spiel zwischen einzelnen Kontaktflächen der Kupplung überbrücken sollen. Weiterhin ist trotz der spielfreien Kupplung dafür gesorgt, dass die Axialbewegung einer Kupplungshälfte der Kupplung gegenüber der anderen Kupplungshälfte der Kupplung ermöglicht ist, so dass eine Wärmeausdehnung von Bauteilen nicht behindert wird.

Für ein weiteres Ausführungsbeispiel kann die Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet sein, welche mehrere sich axial erstreckende Klauen aufweist, die ineinander greifen und in Umfangsrichtung ein Antriebsmoment übertragen. Zwischen den Klauen sind Abstände vorgesehen, die durch Zahnelemente eines elastischen, vorgespannten Polymerbandes drehspielfrei überbrückt sind. Die Klauenkupplung ermöglicht aufgrund der Elastizität des Polymerbandes auch den Ausgleich eines geringen Achsversatzes und wirkt zusätzlich schwingungsdämpfend. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass ein Innen- oder Außenteil der Kupplung aus einem elastischen Kunststoff gebildet ist. Für eine rationelle Fertigung und für eine kompakte Bauweise wird darüber hinaus angeregt, dass eine aus Kunststoff bestehende Innen- oder Außenverzahnung direkt auf entsprechende Teile der Zahnwellenkupplung oder auf eine entsprechend ausgebildete metallische Zwischenbüchse aufvulkanisiert bzw. aufgespritzt ist und dass die Zwischenbüchse mit der Zahnwellenkupplung vorzugsweise durch Presssitz verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller mit einer Kupplung zu schaffen, die bei guten Montage- und Demontagemöglichkeiten und einer zuverlässigen Übertragung des Antriebsmomentes im Betrieb des Nockenwellenverstellers kostengünstig herzustellen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller erfolgt die Übertragung des Antriebsmomentes zwischen Stellwelle und Verstellgetriebe über einen Kupplungsstern einer ersten Kupplungshälfte der Kupplung. Der Stern weist mehrere radiale Fortsätze auf. Die Nutzung eines derartigen radialen Fortsatzes hat zunächst den Vorteil, dass bei einem Fortsatz eine Übertragung des Antriebsmomentes für einen gegenüber dem Radius der Stellwelle vergrößerten Hebelarm erfolgt. Hierdurch werden kleinere Übertragungskräfte wirksam, was neben einer geringeren Beanspruchung der beteiligten Bauteile verringerte Reibkräfte im Kontakt zwischen der ersten Kupplungshälfte und einer zugeordneten zweiten Kupplungshälfte zur Folge hat. Hierdurch können relative Bewegungen der ersten Kupplungshälfte gegenüber der zweiten Kupplungshälfte innerhalb einer Ebene quer zur Kontaktkraft vereinfacht werden, was beispielsweise einem Ausgleich thermischer Ausdehnungen dienlich sein kann.

Entsprechend der Zahl der radialen Fortsätze muss jeder einzelne Fortsatz nur einen Bruchteil des Antriebsmomentes übertragen, wodurch die aufzunehmenden Kontaktkräfte verringert sind. Demgemäß können die einzelnen Fortsätze geringer dimensioniert werden und andere Materialien für die Fortsätze zum Einsatz kommen.

Für den Fall, dass die radialen Fortsätze gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind, kann vermieden werden_; dass die einzelnen Kontaktkräfte in Überlagerung zu einer Resultierenden führen, welche Querkräfte auf die beteiligten Wellen ausübt und damit zusätzliche Belastungen von Lagerungen zur Folge hat.

Abweichend zum genannten Stand der Technik sind die Fortsätze nicht axiale Fortsätze entsprechend einer üblichen Klauenkupplung, sondern radiale Fort sätze, beispielsweise unmittelbar von der Stellwelle oder von einer Nabe. Hierdurch kann ein Flansch eingespart werden, welcher die axialen Fortsätze trägt. Dementsprechend ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine axial kurze Bauweise ermöglicht. Weiterhin wird durch die Anordnung der radialen Fortsätze an einem Kupplungsstern eine besonders günstige Fertigung der Kupplung ermöglicht.

Der Kupplungsstern liegt in Umfangsrichtung spielfrei an einer zweiten Kupplungshälfte an. Die spielfreie Gestaltung des Kontaktes zwischen erster und zweiter Kupplungshälfte hat insbesondere Vorteile bei einem während des Betriebes der Brennkraftmaschine auftretenden Richtungswechsels der Antriebsbewegung oder der Kontaktkraft zwischen erster und zweiter Kupplungshälfte. Durch die spielfreie Ausbildung kann es nicht zu einer ungewollten Veränderung der relativen Winkellage zwischen erster und zweiter Kupplungshälfte kommen, was Ungenauigkeiten hinsichtlich der Einstellung der gewollten relativen Winkellage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle zur Folge hätte. Darüber hinaus können spielbedingte stoßartige Beanspruchungen der beteiligten Bauteile vermieden werden.

Der erfindungsgemäße Kupplungsstern ist spanlos hergestellt. Als Fertigungsverfahren für den Kupplungsstern kommt insbesondere eine Umformung eines Bleches in Betracht. Ein derart gefertigter Kupplungsstern zeichnet sich durch geringes Gewicht und geringe Fertigungskosten aus. Zusätzlich ist es möglich, dass infolge der Umformung des Bleches eine Verfestigung des Materials eintritt, was zu guten mechanischen Eigenschaften des Kupplungssternes führt.

Alternative spanlose Fertigungsverfahren, die zur Fertigung des Kupplungssternes eingesetzt werden können, sind ein Urformen, ein Sintern, ein Fließpressen, ein Strangpressen, ein Spritzpressen, ein Schmieden, ein Tiefziehen, eine Umformung oder eine Massivumformung. Die vorgenannten Fertigungsverfahren haben gemeinsam, dass bei einem geringen Materialeinsatz ein leichter Kupplungsstern mit ausreichenden mechanischen Eigenschaften auf billige Weise hergestellt werden kann.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 4.

Demgemäß weist die zweite Kupplungshälfte mehrere radiale Ausnehmungen auf, an denen mindestens ein radialer Fortsatz der ersten Kupplungshälfte in Umfangsrichtung zur Übertragung eines Antriebsmomentes des Stellaggregates anliegt. Mindestens eine Kupplungshälfte ist mit einem elastischen Verbundteil gebildet. Während für den genannten Stand der Technik die Klauenkupplung mit axialen Ausnehmungen gebildet ist, werden erfindungsgemäß radiale Ausnehmungen eingesetzt, so dass gegenüber dem Stand der Technik ein die Klauen der zweiten Kupplungshälfte tragender Scheibenkörper eingespart werden kann, wodurch die axiale Baulänge verringert wird.

Mindestens eine Kupplungshälfte ist als elastisches Verbundteil gebildet. Mittels eines derartigen elastischen Verbundteiles können einerseits die mechanischen Übertragungseigenschaften der Kupplungshälfte optimiert werden. Andererseits kann durch das elastische Verbundteil gewährleistet werden, dass bei einer Montage der Kupplungshälften unter Vorspannung des elastischen Verbundteiles eine spielfreie Übertragung des Antriebsmomentes erfolgen kann. Hierbei kann das elastische Verbundteil lediglich in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet sein oder zusätzlich auch in axialer Richtung elastisch sein, so dass durch die Elastizität auch ein Ausgleich von Wärmeausdehnungen der beteiligten Bauteile in axialer Richtung erfolgen kann.

Vorzugsweise weist die radiale Ausnehmung im Querschnitt der zweiten Kupplungshälfte eine ungefähr Ω-förmige Innenkontur auf. Im Bereich der Querschnittsverjüngung der Ω-förmigen Innenkontur liegt der radiale Fortsatz der ersten Kupplungshälfte an der zweiten Kupplungshälfte an, während im Bereich der Querschnittserweiterung sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung zwischen der Innenkontur und dem radialen Fortsatz ein Spalt ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung hat zur Folge, dass, beispielsweise bei einer leicht exzentrischen Montage des Stellaggregates gegenüber dem Verstellgetriebe, geringfügige Verschiebungen in radialer Richtung infolge des radialen Spaltes ausgeglichen werden können. Weiterhin kann eine leichte Verschwenkung der radialen Fortsätze gegenüber der zweiten Kupplungshälfte infolge der Querschnittserweiterungen erfolgen, wobei weiterhin die radialen Fortsätze an den Verjüngungen der Ω-förmigen Innenkontur anliegen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung weist das elastische Verbundteil einen Träger auf, an welchem ein elastisches Element anvulkanisiert oder aufgespritzt ist. Der Träger gibt dem elastischen Verbundteil die notwendige Festigkeit zur Übertragung des Antriebsmomentes. Weiterhin kann der Träger einer Anbindung des elastischen Verbundteiles an weitere Bauteile, wie beispielsweise die Verstellgetriebewelle, dienen. Das Anvulkanisieren des elastischen Elementes stellt eine einfach herzustellende, zuverlässige und naturgemäß spielfreie Verbindung zwischen elastischem Element und Träger bereit.

Als Materialien für das elastische Element, welche sich hinsichtlich der Herstellung, der Herstellungskosten und der mechanischen Eigenschaften im Betrieb bewährt haben, kann ein Elastomer, ein Duroplast oder ein Thermoplast eingesetzt werden.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung weist der Träger einen U-förmigen Halblängsschnitt auf. Zunächst bildet ein derartiger U-förmiger Halblängsschnitt einen besonders steifen Querschnitt mit hohem Flächenträgheitsmodul bei geringem Gewicht, welcher bei geringen Dimensionierungen hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt werden kann. Der U-förmige Halblängsschnitt kann weiterhin zwischen den mehr oder weniger parallelen Seitenschenkeln eine Aufnahme für rohrförmige Endbereiche der Wellen bilden, mit denen die zweite Kupplungshälfte zu verbinden ist.

Vorzugsweise ist ein Seitenschenkel, beispielsweise der radial innenliegende Seitenschenkel, des U-förmigen Halblängsschnittes beidseitig mit dem elastischen Element versehen. Radial innenliegend dient demgemäß das elastische Element der Bildung einer geeigneten Anlagefläche für den Kupplungsstern oder den radialen Fortsatz. Das andere elastische Element kann dazu dienen, in dem U-förmigen Halblängsschnitt einen rohrförmigen Endbereich einer mit der zweiten Kupplungshälfte zu verbindenden Welle, insbesondere die Stellwelle oder die Verstellgetriebewelle, zur Übertragung des Antriebsmomentes einzuspannen. Gleichzeitig kann über das elastische Element eine Abdichtung zwischen zweiter Kupplungshälfte und dem rohrförmigen Endbereich erfolgen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Nockenwellenverstellers ergibt sich durch eine Kombination der Ausbildung der ersten Kupplungshälfte mit einem Kupplungsstern sowie der zweiten Kupplungshälfte mit mehreren radialen Ausnehmungen und dem elastischen Verbundteil, womit die vorgenannten Vorteile für die unterschiedlichen Ausbildungen der Erfindungen miteinander kombinierbar sind.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte mit dem Kupplungsstern axial gegenüber der zweiten Kupplungshälfte verschieblich ist. Während dieser Verschiebung ist weiterhin eine drehspielfreie Aufnahme des Kupplungssterns in der zweiten Kupplungshälfte gewährleistet. Der vorgenannte Verschiebe-Freiheitsgrad ermöglicht eine axialkraftfreie Montage der beiden Kupplungshälften, wodurch eine Vermeidung von beteiligten Lagerungen durch eine unnötige Axialkraft vermieden ist. Weiterhin ermöglicht der Verschiebe-Freiheitsgrad einen axialkraftfreien Ausgleich von etwaigen Wärmedehnungen in Längsrichtung.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen Nockenwellenversteller mit einer Stellwelle und einem Verstellgetriebe, die durch eine Kupplung mit einander verbunden sind (Stand der Technik);
2 eine Kupplung mit einer ersten Kupplungshälfte und einer zweiten Kupplungshälfte im Längsschnitt;
3 die Kupplung gemäß 2 in Vorderansicht;
4 eine erste Kupplungshälfte der Kupplung gemäß 2 im Längsschnitt;
5 die erste Kupplungshälfte gemäß 4 in Vorderansicht;
6 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der ersten Kupplungshälfte im Längsschnitt;
7 die erste Kupplungshälfte gemäß 7 in Vorderansicht;
8 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der ersten Kupplungshälfte im Längsschnitt;
9 die erste Kupplungshälfte gemäß 8 in Vorderansicht;
10 eine zweite Kupplungshälfte der Kupplung gemäß 2 im Längsschnitt;
11 die zweite Kupplungshälfte gemäß 10 in Vorderansicht.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In 1 ist beispielhaft ein elektrischer Nockenwellenversteller 1 mit einem Verstellgetriebe 2 und einem elektrischen Stellaggregat 3 dargestellt, die als getrennte Einheiten ausgebildet sind und durch eine Kupplung 18 lösbar miteinander in Antriebsverbindung stehen.
Das Verstellgetriebe 2 ist ein Dreiwellengetriebe, welches als Exzentergetriebe eine hohe Untersetzung (Untersetzungsbereich von 1:30 bis 1:250) und einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Das Verstellgetriebe 2 besitzt eine Antriebs- und eine Abtriebswelle sowie eine Verstellgetriebewelle 9. Die Antriebswelle ist mit einem Kettenrad 5 ausgebildet und steht mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle über eine ebenfalls nicht dargestellte Kette in drehfester Verbindung. Die Abtriebswelle ist als Abschlusswand 6 ausgeführt, die mittels einer Spannschraube 7 drehfest mit einer Nockenwelle 8 verbunden ist. Die Verstellgetriebewelle 9 ist als Exzenterwelle ausgebildet, die gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über die als Zweikantwellenkupplung 4 ausgebildete Kupplung 18 mit einer Stellwelle 10 praktisch drehspielfrei, jedoch axial verschiebbar verbunden ist. Die Verstellgetriebewelle 9 dient zum Antrieb zweier Stirnräder 11, 12, die mit einer Innenverzahnung 13 des Kettenrades 5 kämmen und das Verstellmoment über Stifte 14 und über die Abschlusswand 6 auf die Nockenwelle 8 übertragen. Das elektrische Stellaggregat 3 besitzt einen Stator 15, der am Zylinderkopf 16 befestigt ist und einen Dauermagnetrotor 17, der sich mit der Stellwelle 10 dreht (vgl. hinsichtlich weiterer Details auch DE 102 48 351 A1 ). Im Folgenden wird die Längsachse des Verstellgetriebes bzw. des Stellaggregates mit der Achse X-X bezeichnet. Radial bezeichnet eine Richtung quer zu der vorgenannten Längsachse.
Abweichend zu der in 1 dargestellten Bauart des Nockenwellenverstellers 1 kann jeder beliebige andere bekannte Bautyp eines Nockenwellenverstellers eingesetzt werden, bei welchem eine Übertragung einer Antriebsbewegung von einer Stellwelle 10 über eine Kupplung 18 zu einer Verstellgetriebewelle 9 erfolgen muss, wie beispielsweise ein Nockenwellenversteller mit einem Taumelscheibengetriebe.
In den 2 bzw. 3 ist eine erfindungsgemäße Kupplung 18 im Längsschnitt bzw. in einer Vorderansicht dargestellt. Eine erste Kupplungshälfte 19 ist drehfest mit der Stellwelle 10 verbunden. Für das in den 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplungshälfte 19 als Blech-Biegeteil oder als (Gesenk-) Schmiedeteil ausgebildet. Die erste Kupplungshälfte 19 besitzt eine zentrale Längsbohrung 20, im Bereich welcher die erste Kupplungshälfte 19 an die Stellwelle 10 angebunden ist. Weiterhin besitzt die erste Kupplungshälfte 4 gleichmäßig über den Umfang verteilte radiale Fortsätze 21, 22, 23, 24, die jeweils ungefähr die Form eines Fingers oder eines Nockens haben. Die Fortsätze 21 bis 24 bilden mit einer zugeordneten Nabe einen Kupplungsstern 44.
Die erste Kupplungshälfte 19 ist im Halblängsschnitt jeweils U-förmig ausgebildet mit einem Grundschenkel 25 und zwei Seitenschenkeln 26, 27, wobei der Abstand der Seitenschenkel 26, 27 im Bereich der radialen Fortsätze 21 bis 24 maximal ist (12-Uhr-Stellung, 3-Uhr-Stellung, 6-Uhr-Stellung und 9-Uhr-Stellung in 3) und in Umfangsrichtung zwischen den radialen Fortsätzen 21 bis 24 kontinuierlich abnimmt. Radial innenliegend begrenzt der innere Seitenschenkel 27 die Längsbohrung 20.
Die zweite Kupplungshälfte 28 besitzt einen im Halblängsschnitt U-förmigen, um die Achse X mit veränderlichem Abstand und mit unterschiedlichen radialen Erstreckungen umlaufenden Metallkörper 29 mit einem Grundschenkel 30 und zwei parallelen Seitenschenkeln 31, 32. An dem radial innenliegenden Seitenschenkel 32 ist beidseitig ein elastisches Element 33 angebracht, insbesondere ein Elastomerkörper anvulkanisiert. Die zweite Kupplungshälfte 28 klemmt zwischen dem elastischen Element 33 und dem radial außenliegenden Seitenschenkel 31 ein rohrförmiges Ende der Verstellgetriebewelle 9 ein, so dass die zweite Kupplungshälfte 28 und die Verstellgetriebewelle 9 drehfest miteinander verbunden sind.
In den radial außenliegenden Endbereichen der radialen Fortsätze 21 bis 24 liegen diese im Bereich von Kontaktflächen 34, 35 in beide Umfangsrichtungen spielfrei, insbesondere unter Vorspannung des elastischen Elementes 33, an dem elastischem Element 33 und damit an der zweiten Kupplungshälfte 28 an.
Die zweite Kupplungshälfte 28 besitzt in der in 3 dargestellten Ansicht radiale Ausnehmungen 36, 37, 38, 39, die gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind. Die radialen Ausnehmungen 36 bis 39 besitzen im Wesentlichen Ω-förmige Innenkonturen 40. Im engsten Bereich der Ω-förmigen Innenkontur 40 werden die Kontaktflächen 34, 35 gebildet, während in dem Bereich der Erweiterung der Ω-förmigen Innenkontur 40 zwischen zweiter Kupplungshälfte 28 und den radialen Fortsätzen 21 bis 24 jeweils ein Spalt 41 sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung gebildet ist.
Im Bereich der Kontaktflächen 34, 35 bzw. des engsten Bereiches der Ω-förmigen Innenkontur 40 ist die zweite Kupplungshälfte 28 in der in 3 dargestellten Ansicht ballig bzw. konvex ausgebildet, während die radialen Fortsätze 21 bis 24 in dem korrespondieren Bereich eben oder konkav mit einer kleineren Krümmung als die balligen Bereiche der zweiten Kupplungshälfte 28 ausgebildet sind.
Die radialen Fortsätze 21 bis 24 sind über kurvenförmige Außenkonturen 42 miteinander verbunden, während die Ω-förmigen Innenkonturen 40 über Kurven oder Geraden mit einander verbunden sind.
4 und 5 zeigen die separat von der Stellwelle 10 ausgebildete erste Kupplungshälfte 19.
6 und 7 zeigen eine alternative Ausgestaltungsform der ersten Kupplungshälfte 19, wobei diese eine im Wesentlichen unveränderte Außenkontur aufweist, aber nicht mit einem U-förmigen Halblängsschnitt gebildet ist, sondern aus einem Vollmaterial.
8 und 9 zeigen eine weitere Ausgestaltungsform der ersten Kupplungshälfte 19, wobei in diesem Fall anstelle von vier radialen Fortsätzen 21 bis 24 lediglich ein einziger radialer Fortsatz 21 vorgesehen ist. Der Fortsatz erstreckt sich in radialer Richtung von einer ungefähr zylinderförmigen Nabe 43. Für das in 8 und 9 dargestellte Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplungshälfte 19 mit lediglich einem Fortsatz 21 als Vollmaterial ausgebildet, wobei ebenfalls ein Einsatz eines umgeformten Blechteiles entsprechend 4 und 5 denkbar ist.
Abweichend zu den dargestellten Ausführungsformen ist eine beliebige Anzahl von radialen Fortsätzen (2, 3, 4, 5...) möglich. Diese können gleichförmig oder ungleichförmig über den Umfang verteilt sein. Die Zahl der Ausnehmungen der zweiten Kupplungshälfte 28 kann hierbei mit der Zahl der Fortsätze übereinstimmen. Alternativ ist es möglich, dass die Zahl der Ausnehmungen größer ist als die Zahl der Fortsätze. In beiden vorgenannten Fällen ist eine Montage der Kupplungshälften 19, 28 in unterschiedlichen Winkellagen zu einander möglich.
10 und 11 zeigen die separat von der Verstellgetriebewelle 9 ausgebildete zweite Kupplungshälfte 28.
Im Fall einer exzentrischen Montage des Stellaggregates mit der ersten Kupplungshälfte 19 gegenüber dem Verstellgetriebe 2 und der Verstellgetriebewelle 9 kann eine Montage dennoch unter Beaufschlagung des elastischen Elementes 33 erfolgen. Weiterhin kann eine Exzentrizität durch eine Verschiebung der ersten Kupplungshälfte 19 in Richtung der Achsen Y-Y und/oder Z-Z gemäß 11 ausgeglichen werden. Weiterhin kann ein Ausgleich der Exzentrizität durch eine relative Verdrehung der ersten Kupplungshälfte 19 gegenüber der zweiten Kupplungshälfte 28 erfolgen, während derer die radialen Fortsätze 21 bis 24 an den engsten Bereichen der Ω-förmigen Innenkontur 40 abwälzen und es zu einer Veränderung des Spaltes 41 zwischen den Erweiterungen der Ω-förmigen Innenkontur 40 und den zugeordneten Endbereichen der radialen Fortsätze 21 bis 24 kommt.
Für die Materialien der Kupplungshälften 19, 28 findet vorzugsweise Stahl, Aluminium oder Messing oder ein Sinterstahl oder ähnliches Einsatz. Bei dem Elastomerverbundteil handelt es sich vorzugsweise um einen Stahl-, Aluminium- oder Messingträger mit einem aufvulkanisierten Elastomer, Thermoplast oder Duroplast. Die zweite Kupplungshälfte 28 ist auf die Verstellgetriebewelle 9 aufgepresst oder in diese eingepresst. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass der Elastomerkörper unmittelbar auf die Verstellgetriebewelle 9 ohne zusätzliches Trägerteil aufvulkanisiert ist. Alternativ zu den dargestellten Ausführungsbeispielen ist es auch denkbar, dass die erste Kupplungshälfte 19 mit den Fortsätzen 21 bis 24 drehfest mit der Verstellgetriebewelle 9 verbunden ist, während die zweite Kupplungshälfte 28 drehfest mit der Stellwelle 10 verbunden ist. Ebenfalls möglich ist es, dass alternativ oder zusätzlich zu dem der zweiten Kupplungshälfte 28 zugeordneten elastischen Element 33 ein elastisches Element den Fortsätzen 21 bis 24 zugeordnet ist.
Die erste Kupplungshälfte 19 kann alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen auch mit der Motorwelle verschraubt, stoffschlüssig verbunden (verschweißt) sein oder auf eine andere Weise mit der Stellwelle 10 verbunden sein. Der Kupplungsstern 44 greift formschlüssig in die zweite Kupplungshälfte 28 ein, wobei eine Verschiebung in Richtung der Längsachse X-X möglich ist. Die beiden Kupplungshälften 19, 28 können zur Montage ineinander geschoben werden. Im Betrieb kann durch die spielfreie Anordnung kein Geräusch entstehen, insbesondere da das elastische Element 33 in den Kraftfluss zwischengeschaltet ist und dieses vorzugsweise auch als Dämpfung wirkt. Es ist ebenfalls denkbar, dass zwischen den Kupplungshälften 19, 28 unter Beaufschlagung des elastischen Elementes 33 ein geringes Übermaß vorgesehen ist, so dass das elastische Element 33 bereits bei der Montage der beiden Kupplungshälften 19, 28 vorgespannt wird.
Es ist ebenfalls denkbar, dass die Kupplungshälften 19, 28 vertauscht werden, d. h. die zweite Kupplungshälfte mit dem elastischen Verbundteil 45, welches mit dem Metallkörper 29 und dem elastischen Element 33 gebildet ist, wird auf die Stellwelle 10 montiert und die erste Kupplungshälfte 19 mit dem Kupp lungsstern 44 wird mit der Verstellgetriebewelle 9 montiert. Außerdem ist es möglich, dass auf den Kupplungsstern 44 ein Elastomerteil aufvulkanisiert wird und der Metallkörper 29 ohne elastisches Element 33 ausgebildet ist. Alternativ können beide Kupplungshälften 19, 28 jeweils mit einem elastischen Element 33 versehen sein. Bei den in den 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der ersten Kupplungshälfte um einen Kupplungsstern 44, der gesintert, fließgepresst oder stranggepresst hergestellt ist.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, dass zum Ausgleich einer Unwucht infolge der Fortsätze, insbesondere bei einer ungeraden Zahl von Fortsätzen und/oder einer ungleichmäßigen Verteilung der Fortsätze über den Umfang, der Kupplungsstern eine Ausgleichsmasse aufweist, wodurch dynamische Kräfte infolge einer rotierenden Unwucht, welche eine zusätzliche Belastung von Lagerungen und Bauteilen darstellen, vermieden werden können.

1: Nockenwellenversteller
2: Verstellgetriebe
3: Stellaggregat
4: Zweikantwellenkupplung
5: Kettenrad
6: Abschlusswand
7: Spannschraube
8: Nockenwelle
9: Verstellgetriebewelle
10: Stellwelle
11: Stirnrad
12: Stirnrad
13: Innenverzahnung
14: Stift
15: Stator
16: Zylinderkopf
17: Dauermagnetrotor
18: Kupplung
19: erste Kupplungshälfte
20: Längsbohrung
21: Fortsatz
22: Fortsatz
23: Fortsatz
24: Fortsatz
25: Grundschenkel
26: Seitenschenkel
27: Seitenschenkel
28: zweite Kupplungshälfte
29: Metallkörper
30: Grundschenkel
31: Seitenschenkel
32: Seitenschenkel
33: elastisches Element
34: Kontaktfläche
34: Kontaktfläche
36: Ausnehmung
37: Ausnehmung
38: Ausnehmung
39: Ausnehmung
40: Innenkontur
41: Spalt
42: kurvenförmige Außenkontur
43: Nabe
44: Kupplungsstern
45: elastisches Verbundteil

Claims

Nockenwellenversteller zum Verstellen der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine nach Maßgabe einer von einem Stellaggregat (3) angetriebenen Stellwelle (10), die unter Zwischenschaltung einer Kupplung (18) in Antriebsverbindung mit einem Verstellgetriebe (2) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Antriebsmomentes über einen Kupplungsstern (44) einer ersten Kupplungshälfte (19) erfolgt, der – mehrere radiale Fortsätze (21-24) aufweist, – in Umfangsrichtung spielfrei an einer zweiten Kupplungshälfte (28) anliegt und – spanlos hergestellt ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsstern (44) aus einem Blech geformt ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsstern (44) urgeformt, gesintert, fließgepresst, stranggepresst, spritzgepresst, geschmiedet, tiefgezogen, umgeformt oder massivumgeformt ist.
Nockenwellenversteller zum Verstellen der relativen Winkellage einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine nach Maßgabe einer von einem Stellaggregat (3) angetriebenen Stellwelle (10), die unter Zwischenschaltung einer Kupplung (18) mit einer ersten Kupp lungshälfte (19) und einer zweiten Kupplungshälfte (28) in Antriebsverbindung mit einem Verstellgetriebe (2) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplungshälfte (28) mehrere radiale Ausnehmungen (36-39) besitzt, an denen mindestens ein radialer Fortsatz (21-24) eines Kupplungssternes (44) der ersten Kupplungshälfte (19) anliegt, wobei mindestens eine Kupplungshälfte (19; 28) mit einem elastisches Verbundteil (45) gebildet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Ausnehmung (36-39) im Querschnitt der zweiten Kupplungshälfte (28) eine ungefähr Ω-förmige Innenkontur (40) besitzt, wobei an den engsten Bereich der Ω-förmigen Innenkontur (40) der Kupplungsstern (44) anliegt.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbundteil (45) einen Träger (Metallkörper 29) aufweist, an welchen ein elastisches Element (33) anvulkanisiert ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (33) ein Elastomer, Duroplast oder Thermoplast ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (Metallkörper 29) einen U-förmigen Halblängsschnitt aufweist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seitenschenkel (31; 32) des U-förmigen Halblängsschnittes beidseitig mit dem elastischen Element (33) versehen ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiger Endbereich einer Welle (Stellwelle 10, Verstellgetriebewelle 9) in den U-förmigen Halblängsschnitt eintritt, wobei die Seitenschenkel (31; 32) des U-förmigen Halblängsschnittes unter Vorspannung des elasti schen Elementes (33) an dem Endbereich anliegen, womit eine Antriebsverbindung gebildet ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3 sowie einem der Ansprüche 4 bis 10.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (19) mit dem Kupplungsstern (44) axial gegenüber der zweiten Kupplungshälfte (28) verschieblich ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfluss zwischen Kupplungsstern (44) und zweiter Kupplungshälfte über ein in Umfangsrichtung elastisches Element (33) verläuft.