DE102007040017B4 - Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Fertigungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine die als solche dazu dient die Phasenlage des Ventilbetätigungsabschnitts eines Ventiltriebs, insbesondere einer Nockenwelle, gegenüber einem im Leistungsfluss vorgelagerten Antriebsstrangabschnitt zu verstellen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung hierbei auf eine auf einer Nockenwelle sitzende Steuerzeitenstellvorrichtung, durch welche die Phasenposition der Nockenwelle gegenüber einem als Steuerkette oder Zahnriemen ausgeführten Zugmitteltrieb verändert werden kann. Darüber hinaus offenbart die Erfindung ein entsprechendes Fertigungsverfahren.
- Aus
DE 10 2004 026 865 A1 ist eine Steuerzeitenstellvorrichtung der vorgenannten Art bekannt. Diese Steuerzeitenstellvorrichtung umfasst ein zur Montage auf einem Stirnzapfenabschnitt einer Nockenwelle vorgesehenes Nabenelement und ein dieses umgreifendes Aussengehäuse. Dieses Aussengehäuse ist unter Zwischenschaltung eines Stellmechanismus gegenüber dem Nabenelement um eine zur Nockenwellenachse konzentrische Stellachse verschwenkbar. Der Stellmechanismus ist hierbei als Flügelzellenmechanismus mit mehreren Stellzellen ausgeführt, so dass eine geforderte Verschwenkung des Aussengehäuses gegenüber dem Nabenelement durch entsprechende Öldruckbeaufschlagung der Stellzellen des Flügelzellenmechanismus erreicht wird. An dem Aussengehäuse ist ein Kettenrad angebracht, das mit einer Steuerkette in eingriff steht. Die Montage des Nabenelementes auf dem Stirnzapfenabschnitt der Nockenwelle erfolgt über eine Zentralschraube, die einen in einer Versenkung des Nabenelementes abgestützten Kopfabschnitt und einen in der Nockenwelle verankerten Gewindeabschnitt aufweist. - Insbesondere bei Steuerzeitenstellvorrichtungen der vorgenannten Art ist es möglich, über den Kopfabschnitt der Zentralschraube an dem Nabenelement weitere Bauteile, insbesondere als Triggerräder, oder Rückstellfederträger fungierende Teller- oder Topfstrukturen auf das Nabenelement aufzuspannen und mit diesem drehfest zu koppeln. Aufgrund des für die Fixierung der Zentralschraube typischerweise erforderlichen relativ großen Anzugsmomentes kann es vorkommen, dass beim Anzug der Zentralschraube das auf das Nabenelement aufgesetzte Triggerrad geringfügig verdreht wird. Um diese Verdrehung zu verhindern ist es bekannt, das Triggerrad durch Fixierbolzen an dem Nabenelement zu sichern.
- Die
US 2006 / 0 278 188 A1 - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen durch welche es möglich wird, bei einer Steuerzeitenstellvorrichtung mit axial gefügten und durch eine Nockenwellen-Zentralschraube auf ein Nabenelement aufgespannten Bauteilen die geforderten Umfangspositionen dieser Bauteile zueinander in einem engen Toleranzbereich in einer unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten vorteilhaften Weise zuverlässig einzuhalten. Außerdem soll ein dazu passendes Fertigungsverfahren bereitgestellt werden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Die Verankerungsstruktur ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass diese einen radial ausgreifenden und im Zusammenspiel mit der entsprechenden, seitens des Nabenelementes bereitgestellten Eingriffsstruktur, in Auszugsrichtung hinterschnittenen Überstand bereitstellt.
- Weiter wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Fertigung einer Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
- Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, im Rahmen der Fertigung einer Steuerzeitenstellvorrichtung, das typischerweise als Federträger fungierende Tellerelement derart hochfest in die Steuerzeitenstellvorrichtung einzubinden, dass das Tellerelement sicher in die entsprechende Baugruppe eingebunden ist und zudem im Rahmen der Anbindung der Steuerzeitenstellvorrichtung an eine zugeordnete Nockenwelle nicht mehr unzulässig verdreht werden kann.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verankerungsstruktur derart ausgeführt, dass durch diese eine Axialsicherung des Tellerelementes an dem Nabenelement erreicht wird. Vorzugsweise in Kombination mit dieser Maßnahme ist die Verankerungsstruktur weiterhin derart ausgeführt, dass durch diese auch eine Verdrehsicherung bewerkstelligt wird.
- Die zur Aufnahme des Einsatzabschnittes des Tellerelementes in dem Nabenelement ausgebildete Ausnehmung ist vorzugsweise als im wesentlichen zylindrische, oder schwach konische Senkung oder Bohrung ausgeführt. Die Abstimmung der Außenabmessung des Einsatzabschnittes sowie die Dimensionierung des Innendurchmessers dieser Versenkung ist vorzugsweise so bewerkstelligt, dass der Einsatzabschnitt unter einem leichten Presssitz in der Versenkung sitzt.
- Die Verankerungsstruktur kann durch lokale, plastische Umformung des Einsatzabschnittes gefertigt sein. Diese lokale, plastische Umformung kann insbesondere durch geeignete, im Rahmen des Zusammenbaus der Steuerzeitenstellvorrichtung, in den Innenbereich des Einsatzabschnittes eintauchende Stempelelemente erreicht werden. Es ist auch möglich, die Verankerungsstruktur so auszuführen, dass die als Auszugs- oder Verdrehsicherungen fungierenden Verankerungsstrukturen durch elastisch auslenkbare Abschnitte des Tellerelementes, bzw. des Einsatzabschnittes desselben gebildet sind. Diese elastisch auslenkbaren Abschnitte bilden insoweit mit wenigstens einem Kantenbereich Hintergriffsstrukturen, die an einer entsprechenden, beispielsweise durch eine Nut bereitgestellten Gegenwandung des Nabenelementes verrasten. Die zur Erreichung der Verdrehsicherung an dem Einsatzabschnitt des Tellerelementes ausgebildeten Strukturen können insbesondere als in einer zur Nockenwellenachse radialen Schnittebene radial ausbauchende Steg- oder Nasenabschnitte ausgeführt sein.
- Die zur Erreichung der axialen Auszugssicherung und gegebenenfalls auch zusätzlich als Verdrehsicherung wirkende Hintergriffsstruktur kann auch als radial ausgreifende Klinke, Nase oder Klaue ausgeführt sein.
- Der an dem Tellerelement angeordnete Einsatzabschnitt ist, wie bereits angegeben, vorzugsweise als Topfstruktur ausgeführt. Die mit den an dieser Topfstruktur integral ausgebildeten Hintergriffsstrukturen können insbesondere mit an dem Nabenelement ausgebildeten als Nut- oder Tasche ausgebildeten Gegenstrukturen in Eingriff treten. Diese Eingriffsstrukturen können insbesondere durch Stanzen hufeisenförmiger Aussparungen in die Umfangswandung des Einsatzabschnittes gefertigt werden. Die so gebildeten Zungen können um einen bestimmten Winkel nach außen abgekröpft werden. Beim Einfügen des Einsatzabschnittes des Tellerelementes in die entsprechende Aufnahmebohrung werden diese Zungen oder Klauen zunächst radial nach innen ausgelenkt und verrasten dann aufgrund ihrer Eigenelastizität bei Erreichen der geforderten Montageposition in den entsprechenden Komplementärgeometrien des Nabenelementes. Die Zungen werden dabei durch den Rand der Rotorzentrierbohrung nach innen gedrückt. Hat das Triggerblech/Federblech seine Endlage erreicht, schnappen die Zungen durch ihre Federvorspannung in die vorgesehene Nut und spreizen sich. Ein Herausziehen des Tellers ist jetzt nicht mehr möglich.
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Steuerzeitenstellvorrichtung mit daran formschlüssig gesichertem Federteller, -
2 ebenfalls eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Einbausituation einer erfindungsgemäßen Steuerzeitenstellvorrichtung an einer Nockenwelle, -
3 eine vereinfachte Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Eingriffszustandes eines erfindungsgemäßen Tellerelementes an dem Nabenelement einer Steuerzeitenstellvorrichtung, -
4 eine Skizze zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus einer bevorzugten Variante des Einsatzabschnittes des Tellerelementes, -
5 eine Draufsicht zur weiteren Veranschaulichung einer erfindungsgemäß bewerkstelligten Verdrehsicherung, -
6 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren erfindungsgemäßen Variante zur zumindest axialen Sicherung eines Tellerelementes an einem Nabenelement einer Steuerzeitenstellvorrichtung, -
7 eine Skizze zur Veranschaulichung der Gestaltung des Einsatzabschnittes des Tellerelementes vor Einfügung desselben in den zugeordneten Aufnahmebohrungsbereich des Nabenelementes. - Die in
1 dargestellte Steuerzeitenstellvorrichtung dient als solche der bedarfsgerechten Einstellung der Phasenposition einer Nockenwelle eines Ventiltriebs gegenüber dem Nockenwellenantriebsstrang. Die Steuerzeitenstellvorrichtung umfasst ein Nabenelement1 , das einen zum Aufsatz auf einen Nockenwellenstirnabschnitt vorgesehenen Sitzbereich1a aufweist. Auf diesem Nabenelement1 sitzt ein Außengehäuseelement2 , das als solches das Nabenelement1 umgreift und gegenüber dem Nabenelement1 um eine zur Nockenwellenumlaufachse X konzentrische Schwenkachse verschwenkbar ist. - Zwischen diesem Außengehäuseelement
2 und dem Nabenelement1 ist ein hier, hinsichtlich seiner konstruktiven Einzelheiten nicht weiter veranschaulichter Stellmechanismus3 vorgesehen, welcher der Bewerkstelligung der Verschwenkung des Außengehäuseelementes2 gegenüber dem Nabenelement1 dient. - Die Steuerzeitenstellvorrichtung umfasst weiterhin ein Tellerelement
4 , das über eine Nockenwellenzentralschraube10 (vgl.2 ) auf das Nabenelement1 aufgespannt ist. Dieses Tellerelement4 fungiert bei diesem Ausführungsbeispiel als Triggerrad sowie als Träger für eine hier als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder11 . - Die hier gezeigte Steuerzeitenstellvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Tellerelement
4 ein Einsatzabschnitt4a ausgebildet ist, der in eine, in dem Nabenelement1 , ausgebildete Versenkung1b einsetzbar ist, wobei im Bereich des Einsatzabschnittes4a wenigstens eine Verankerungsstruktur6 ausgebildet ist, durch welche der Einsatzabschnitt4a an einer durch das Nabenelement1 bereitgestellten Gegenstruktur - hier Innenumfangsnut7 - verankerbar ist. - Wie aus dieser Ansicht erkennbar, ist die Verankerungsstruktur
6 derart ausgeführt, dass durch diese zumindest eine Axialsicherung des Tellerelementes4 an dem Nabenelement1 erreicht wird. Diese Verankerungsstruktur kann, wie nachfolgend noch näher ausgeführt werden wird, auch so gestaltet sein, dass durch diese eine Verdrehsicherung des Tellerelementes4 in Umfangsrichtung bewerkstelligt wird. - Die Versenkung
1b ist bei diesem Ausführungsbeispiel als im wesentlichen zylindrische Bohrung ausgeführt, in welcher der Einsatzabschnitt4a des Tellerelementes4 mit einem leichten Presssitz aufgenommen ist. Bei der hier realisierten Ausführungsform der Verankerungsstruktur bildet diese mehrere, radial nach außen ausgreifende und damit im Zusammenspiel mit der Umfangsnut7 in Auszugsrichtung hinterschnittene Überstände. - Die Verankerungsstruktur kann - wie hier geschehen - als elastisch auslenkbare Hintergriffsstruktur, insbesondere mit radial nach außen ausbauchenden Klinken-, Klauen- oder Nasenabschnitten ausgeführt sein. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es möglich, die Verankerungsstruktur
6 auch durch lokale, plastische Umformung entsprechender Bereiche des Einsatzabschnittes4a zu realisieren. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Hintergriffsstruktur6 durch mehrere radial nach außen ausgreifende Klinken8 gebildet. Die mit dieser Klinke8 zusammenwirkende Gegenstruktur ist, wie bereits angesprochen, als Umfangsnut7 ausgeführt. - In der Darstellung nach
2 ist lediglich das auf eine Nockenwelle9 aufgesetzte Nabenelement1 , das über die Nockenwellenzentralschraube10 zusätzlich gesicherte Tellerelement4 , sowie die auf dem Tellerelement4 sitzende Rückstellfeder11 dargestellt. Die auf diesem Tellerelement4 sitzende als Rückstellfeder11 ist als Spiralfeder ausgeführt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Tellerelement4 durch im Bereich des Einsatzabschnittes4a an diesen ausgebildete, nach außen radial ausgreifende Klinken8 in einer entsprechenden Umfangsnut7 , oder Eingriffstaschen des Nabenelementes1 verankert. - Wie insbesondere aus der Darstellung nach
3 ersichtlich, ist es möglich, im Bereich des Einsatzabschnittes4a mehrere, in Umfangsrichtung abfolgende Rastklinken8 vorzusehen. Diese Rastklinken8 können so gestaltet sein, dass diese infolge ihrer Eigenelastizität in den hier gezeigten, eine Axialsicherung bewirkenden Rastzustand gelangen können. Es ist auch möglich, diesen hier gezeigten Rastzustand durch plastische Verformung, insbesondere durch plastisches Auskröpfen der Klinkenabschnitte8 herbeizuführen. - In
4 ist der Aufbau des Einsatzabschnittes4a eines Tellerelementes4 dargestellt, bei welchem der durch die Klinken8 bereitgestellte, radial nach außen auskragende Klinkenkantenabschnitt8a in radialer Richtung über die AußenumfangswandungU des Einsatzabschnittes4a um ein Maß übersteht, das wenigstens der Wanddicke t des Materials des Einsatzabschnittes4a entspricht. - Wie aus der Darstellung nach
5 ersichtlich, ist es möglich, auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes auch eine Verdrehsicherung des Tellerelementes4 gegenüber dem Nabenelement1 zu erreichen. Hierzu ist es insbesondere möglich, im Bereich der in den Einsatzabschnitt4a aufnehmenden UmfangswandungU2 Mitnehmernuten12 ,13 auszubilden. In diese Mitnehmernuten12 ,13 können entsprechend an dem Einsatzabschnitt4a ausgebildete Mitnehmernasen14 ,15 eingreifen. Diese Mitnehmernasen14 ,15 und insbesondere auch die zur Verdrehsicherung in dem Nabenelement1 ausgebildeten Komplementärgeometrien können auch andere Querschnittsgeometrien aufweisen. - Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zur Realisierung einer Verdrehsicherung des Tellerelementes
4 vorgesehenen Sicherungsstrukturen in Kombination mit Axialsicherungsstrukturen vorgesehen, wie sie in ihrem Aufbau beispielsweise den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen können. Insbesondere ist es möglich, in dem Nabenelement1 ebenfalls eine Umfangsnut7 auszubilden, mit welcher die im Basisbereich des Einsatzabschnittes4a ausgebildeten, radial auskragenden Klinken8 in Eingriff treten können. - In
6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Sicherungskonzeptes zur Sicherung eines Tellerelementes4 an einem Nabenelement1 einer Steuerzeitenstellvorrichtung dargestellt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden die zur Realisierung einer Axialsicherung vorgesehenen Verankerungsstrukturen6 durch radiales Ausbiegen von Zungenabschnitten8b geschaffen. Dieses radiale Ausbiegen der Zungenabschnitte8b kann beispielsweise durch ein hier in seinem Grundaufbau lediglich beispielhaft angedeutetes Stempelwerkzeug16 erfolgen. Dieses Stempelwerkzeug16 umfasst bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Stempelmantel17 und einen Stempelkern18 , wobei über den Stempelkern18 Ausrückschieber19 ,20 betätigbar sind. Über diese Ausrückschieber19 ,20 wird es möglich, die vorab in dem Einsatzabschnitt4a freigeschnittenen Zungenabschnitte8b , wie in dieser Darstellung erkennbar, radial nach außen auszuklappen, sodass diese in die Umfangsnut7 einklappen und damit das Tellerelement4 formschlüssig in axialer Richtung sichern. - In
7 ist eine bevorzugte Gestaltung des Einsatzabschnittes4a , der als solcher mit freigeschnittenen Zungenabschnitten8b ausgestattet ist, dargestellt. - Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform zur radialen Ausklinkung der Zungenabschnitte
8b mittels der hier beschriebenen Ausrückschieber ist es auch möglich, an dem Stempelelement eine Elastomerstruktur vorzusehen, durch welche im Wege einer Innendruckumformung eine entsprechende lokale, radiale Ausweitung der Zungenabschnitte oder auch anderweitige Generierung radial nach außen ausbauchender und damit eine formschlüssige Sicherung bewirkender Strukturen an dem Einsatzabschnitt4a realisiert wird. - Es ist auch möglich, an dem Einsatz anderweitige Eingriffsstrukturen vorzusehen, die beispielsweise durch den Kopf- oder eine Unterlegscheibe der Zentralschraube deformiert oder ausgelenkt werden und hierbei sowohl eine Verdrehsicherung sowie eine Auszugssicherung bewirken oder unterstützen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Nabenelement
- 1a
- Sitzbereich
- 1 b
- Versenkung
- 2
- Außengehäuseelement
- 3
- Stellmechanismus
- 4
- Tellerelement
- 4a
- Einsatzabschnitt
- 5
- -
- 6
- Verankerungsstruktur / Hintergriffsstruktur
- 7
- Innenumfangsnut / Umfangsnut
- 8
- Klinken / Rastklinken
- 8a
- Klinkenkantenabschnitt
- 8b
- Zungenabschnitt
- 9
- Nockenwelle
- 10
- Nockenwellenzentralschraube
- 11
- Rückstellfeder
- 12
- Mitnehmernut
- 13
- Mitnehmernut
- 14
- Mitnehmernase
- 15
- Mitnehmernase
- 16
- Stempelwerkzeug
- 17
- Stempelmantel
- 18
- Stempelkern
- 19
- Ausrückschieber
- 20
- Ausrückschieber
- U
- Außenumfangswandung / Umfangswandung
Claims (12)
- Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit: - einem Nabenelement (1), das einen zum Aufsatz auf einen Nockenwellenstirnabschnitt vorgesehenen Sitzbereich (1a) aufweist, - einem Außengehäuseelement (2), das als solches das Nabenelement (1) umgreift und gegenüber dem Nabenelement (1) um eine zur Nockenwellenumlaufachse konzentrische Schwenkachse verschwenkbar ist, - einem Stellmechanismus (3) zur Bewerkstelligung der Verschwenkung des Außengehäuseelementes (2) gegenüber dem Nabenelement (1), und - einem Tellerelement (4), das über die Nockenwellenzentralschraube (10) auf das Nabenelement (1) aufgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tellerelement (4) ein Einsatzabschnitt (4a) ausgebildet ist, der in eine in dem Nabenelement (1) ausgebildete Versenkung (1b) einsetzbar ist, und dass im Bereich des Einsatzabschnitts (4a) wenigstens eine Verankerungsstruktur (6) ausgebildet ist, durch welche der Einsatzabschnitt (4a) an einer durch das Nabenelement (1) bereitgestellten Gegenstruktur verankert ist, wobei die Verankerungsstruktur (6) einen radial ausgreifenden und in Auszugsrichtung hinterschnittenen Überstand bereitstellt.
- Steuerzeitenstellvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsstruktur (6) derart ausgeführt ist, dass durch diese eine Axialsicherung bewerkstelligt wird. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsstruktur (6) derart ausgeführt ist, dass durch diese eine Verdrehsicherung bewerkstelligt wird. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Versenkung (1b) als im wesentlichen zylindrische Bohrung ausgeführt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsstruktur (6) durch lokale plastische Umformung des Einsatzabschnitts (4a) gefertigt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsstruktur (6) als elastisch auslenkbare Hintergriffsstruktur (6) ausgeführt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergriffsstruktur (6) als radial ausbauchender Nasenabschnitt ausgeführt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergriffsstruktur (6) als radial ausgreifende Klinke (8) ausgeführt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzabschnitt (4a) als Topfstruktur ausgeführt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstruktur als Umfangsnut (7) ausgeführt ist. - Steuerzeitenstellvorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstruktur als in der Umfangswandung (U) gebildete Tasche oder Nut ausgebildet ist. - Verfahren zur Fertigung einer Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welchem im Rahmen eines Fügeschrittes ein Nabenelement (1) und ein Tellerelement (4) gekoppelt werden, indem ein Einsatzabschnitt (4a) des Tellerelementes (4) in eine Aufnahmebohrung des Nabenelementes (1) eingesetzt wird, wobei das Tellerelement (4) in der Aufnahmebohrung verankert wird, indem ein Abschnitt der Wandung des Tellerelementes (4) in radialer Richtung nach außen in eine in dem Nabenelement (1) ausgebildete Verankerungsausnehmung hineingedrängt wird.
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