DE102007056550A1 - Modular built-up camshaft adjuster with chain or belt pulley - Google Patents

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Abstract

A modular construction camshaft adjuster for the camshaft drive of an internal combustion engine with a chain or belt wheel, which has at least one wheel rim facing radially outwards with tooth engagement recesses, an annular wheel plate around a central circular opening and an essentially cylindrical wheel wall with a wall thickness, projecting in an axial direction from the annular wheel plate, such that the wheel wall and the wheel plate together form a cup shape. The minimum wall thickness of the essentially cylindrical wheel wall beneath the at least one wheel is equal to half the tooth engagement recess and the cup-shaped chain or belt wheel is made from a lightweight material.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen modular aufgebauten Nockenwellenversteller mit Ketten- oder Riemenrad für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a modular camshaft adjuster with chain or pulley for the camshaft drive an internal combustion engine having the features of the preamble of Claim 1.

Nockenwellen von Brennkraftmaschinen werden meistens über eine Kette oder einen Zahnriemen von Kurbelwellen angetrieben und dabei in einem geschlossenen Regelkreis kontinuierlich verstellt, wobei typische Verstellbereiche bei 40 bis 60° Kurbelwinkel liegen. Einzustellende Kurbelwinkel sind in Kennfeldern hinterlegt. Verstellungen erfolgen z. B. hydraulisch, gespeist aus dem Motorölkreis über ein elektrisch betätigtes Steuerventil und ermöglichen optimierte Ventilsteuerzeiten über die Parameter Motorlast und -drehzahl. Je nach Motorkonzept und Anzahl der Versteller ist so eine deutliche Absenkung von Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen sowie eine Steigerung von Leistung und Drehmoment erreichbar.camshafts of internal combustion engines are mostly via a chain or a timing belt driven by crankshafts while in a closed loop continuously adjusted, with typical Adjustment ranges are at 40 to 60 ° crank angle. adjusted Crank angles are stored in maps. Adjustments are made z. B. hydraulically, fed from the engine oil circuit via a electrically operated control valve and allow optimized valve timing via the parameters engine load and speed. Depending on the engine concept and number of adjusters is such a significant reduction in fuel consumption and exhaust emissions as well an increase in power and torque achievable.

Bekannt ist aus der US 2005/0051121 A1 ein Nockenwellenversteller mit Ketten- oder Riemenrad für einen Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine. Das Gehäuse des Nockenwellenverstellers ist einschließlich einer profilierten Nut aus Aluminium oder Magnesium. Die profilierte Nut nimmt das aus Stahl gefertigte Ketten- oder Riemenrad auf. Die profilierte Nut kompliziert die Fertigung des Gehäuses des Nockenwellenverstellers und die Montage des Ketten- oder Riemenrads am Gehäuse ist aufwändig.Is known from the US 2005/0051121 A1 a camshaft adjuster with chain or pulley for a camshaft drive an internal combustion engine. The housing of the camshaft adjuster is including a profiled groove of aluminum or magnesium. The profiled groove accommodates the chain or pulley made of steel. The profiled groove complicates the manufacture of the housing of the camshaft adjuster and the assembly of the chain or pulley on the housing is complex.

Bekannt ist aus der DE 103 03 991 A1 ein modular aufgebauter Nockenwellenversteller für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Ketten- oder Riemenrad, das einen radial nach außen gerichteten Radkranz mit einer Zahneingriffstiefe Z aufweist. Das Ketten- oder Riemenrad ist mit einem ringförmigen Radbett um eine zentrale, kreisförmige Öffnung versehen. Eine im wesentlichen zylindrische Radwand kragt mit einer Wandstärke X in axialer Richtung von dem ringförmigen Radbett aus, so dass die Radwand mit dem Radbett eine Topfform bildet, wobei die Wandstärke X der im wesentlichen zylindrischen Radwand unterhalb des einen Radkranzes ein Mehrfaches der Zahneingriffstiefe Z ist, so dass radial verteilte Bohrungen in der im wesentlichen zylindrischen Radwand Platz haben zur koaxialen Montage des Ketten- oder Riemenrads an einen Stator des Nockenwellenverstellers (s. 2, aaO). Die massive Wandstärke X der zylindrischen Radwand der DE 103 03 991 A1 ergibt erhöhtes Gewicht der Ketten- oder Riemenräder und damit eine nachteilig erhöhte Gesamtmasse von Nockenwellenversteller und Ketten- oder Riemenrädern.Is known from the DE 103 03 991 A1 a modular camshaft adjuster for the camshaft drive of an internal combustion engine with a chain or pulley, which has a radially outwardly directed wheel rim with a tooth engagement depth Z. The chain or pulley is provided with an annular wheel bed around a central, circular opening. A substantially cylindrical wheel wall projects with a wall thickness X in the axial direction from the annular wheel bed, so that the wheel wall with the wheel bed forms a pot shape, wherein the wall thickness X of the substantially cylindrical wheel wall below the one wheel rim is a multiple of the tooth engagement depth Z, so that radially distributed holes in the substantially cylindrical wheel wall space for coaxial mounting of the chain or pulley to a stator of the camshaft adjuster (s. 2 , supra). The massive wall thickness X of the cylindrical wheel wall of DE 103 03 991 A1 results in increased weight of the chain or belt wheels and thus a disadvantageously increased total mass of camshaft adjuster and chain or pulleys.

Topfförmige Ketten- oder Riemenräder geringer Masse weisen entsprechend eingeschränkte Stabilität auf und verformen sich unter hohen Lasten aus antreibenden Ketten oder Riemen, was den Nockenwellenantrieb beeinträchtigen und so zu Motorschäden führen kann.pot-shaped Chain or pulleys of low mass have accordingly limited stability and deform under heavy loads of driving chains or belts, causing the Camshaft drive affect and so to engine damage can lead.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen modular aufgebauten Nockenwellenversteller mit einem Ketten- oder Riemenrad für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit verbesserter Tragfähigkeit bei geringer Gesamtmasse zu schaffen.task The invention is a modular camshaft adjuster with a chain or pulley for the camshaft drive an internal combustion engine with improved load capacity to create at low total mass.

Die Lösung erfolgt mit einem modular aufgebauten Nockenwellenversteller mit Ketten- oder Riemenrad für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.The Solution is done with a modular camshaft adjuster with chain or pulley for the camshaft drive an internal combustion engine with the features of claim 1. Advantageous Embodiments are shown in the subclaims.

Gemäß der Erfindung weist ein modular aufgebauter Nockenwellenversteller für einen Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine ein Ketten- oder Riemenrad auf mit einem ringförmigen Radbett um eine zentrale, kreisförmige Öffnung zur Aufnahme einer Nockenwelle, auf der das Ketten- oder Riemenrad über einen Rotor des Nockenwellenverstellers gelagert ist. Radial nach außen gerichtet ist am Ketten- oder Riemenrad mindestens ein Radkranz mit Zahneingriffstiefen Z vorgesehen. Eine im wesentlichen zylindrische Radwand mit einer Mindestwandstärke X kragt in axialer Richtung vom ringförmigen Radbett an dessen äußerem Umfang frei aus und bildet mit dem Radbett eine Topfform, wobei für ausreichende Tragfähigkeit die Mindestwandstärke X der von dem ringförmigen Radbett auskragenden Radwand unterhalb des mindestens einen Radkranzes gleich der halben Zahneingriffstiefe Z ist. Mindestens ein Radkranz ist im auskragenden Bereich der Radwand angeordnet. Erfindungsgemäß ist das topfförmige Ketten- oder Riemenrad für reduziertes Gewicht aus einem Leichtbauwerkstoff wie Aluminium gefertigt. Radial verteilte Bohrungen im ringförmigen Radbett dienen zur koaxialen Montage des Ketten- oder Riemenrads an einen Stator des Nockenwellenverstellers. Vorteilhaft ist so auch der besonders große Verzug von topfförmigen Ketten- oder Riemenrädern nach einer Wärmebehandlung reduziert.According to the Invention has a modular camshaft adjuster for a camshaft drive an internal combustion engine a chain or Pulley on with an annular wheel bed around a central, circular opening for receiving a camshaft, on the chain or pulley via a rotor of the Camshaft adjuster is mounted. Radially outward is directed at the chain or pulley with at least one rim Tooth engagement depths Z provided. A substantially cylindrical Wheel wall with a minimum wall thickness X cantilevers in axial Direction from the annular wheel bed to the outer Circumference freely and forms with the wheel bed a pot shape, wherein for sufficient carrying capacity the minimum wall thickness X of the projecting from the annular Radbett wheel wall below the at least one wheel rim equal to half the tooth mesh depth Z is. At least one wheel rim is in the projecting area of the wheel wall arranged. According to the invention, the cup-shaped Chain or pulley for reduced weight from one Made of lightweight material such as aluminum. Radially distributed holes in the annular Radbett serve for coaxial mounting of the Chain or pulley to a stator of the camshaft adjuster. Also advantageous is the particularly large delay of cup-shaped chain or pulleys after a Heat treatment reduced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das topfförmige Ketten- oder Riemenrad mit mindestens einer im wesentlichen radial gerichteten Versteifungsrippe vom ringförmigen Radbett zur Radwand versehen zur gewichtsoptimierten Versteifung am Umfang des topfförmigen Ketten- oder Riemenrads.According to one advantageous embodiment of the invention is the cup-shaped Chain or pulley with at least one substantially radial directed stiffening rib from the annular wheel bed To the wheel wall provided for weight-optimized stiffening on the circumference the cup-shaped chain or pulley.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist rundum eine Versteifung vom ringförmigen Radbett zur im wesentlichen kegelstumpfförmigen Radwand vorgesehen zur gleichmäßigen Versteifung am Umfang des topfförmigen Ketten- oder Riemenrads.According to another advantageous embodiment staltung of the invention is provided all around a stiffening of the annular wheel bed to the substantially frusto-conical wheel wall for uniform stiffening on the circumference of the cup-shaped chain or pulley.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kragt die Radwand vom äußeren Rand der dem Nockenwellenversteller abgewandten Seite des Nockenwellenverstellers aus.According to one further advantageous embodiment of the invention, the wheel wall protrudes from the outer edge of the camshaft adjuster facing away from the camshaft adjuster off.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Versteifungsrippen in einem Winkel, stufig oder mit Rundungen ausgestaltet zur Optimierung der Versteifung bei konstruktiven Gegebenheiten und Lastverhältnissen.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the stiffening ribs at an angle, in stages or with curves designed for optimization the stiffening of structural conditions and load conditions.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele dargelegt. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments explained. Show it:

1: ein topfförmiges Kettenrad gemäß der Erfindung, 1 : a cup-shaped sprocket according to the invention,

2: ein alternatives topfförmiges Kettenrad gemäß der Erfindung und 2 an alternative cup-shaped sprocket according to the invention and

3: ein weiteres alternatives topfförmiges Kettenrad gemäß der Erfindung. 3 : another alternative cup-shaped sprocket according to the invention.

1: Ein topfförmiges Kettenrad 1 aus einem Leichtbauwerkstoff wie Aluminium ist koaxial an einen modular aus Stahl gefertigten Nockenwellenversteller 2 einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) montiert mit radial gleichmäßig verteilten Schrauben 3 durch ein ringförmiges Radbett 4 des topfförmigen Kettenrads 1, einen Stator 5 und einen Frontdeckel 6 des Nockenwellenverstellers 2. Eine zentrale, kreisförmige Öffnung 7 im ringförmigen Radbett 4 dient zur Aufnahme einer Nockenwelle (nicht dargestellt), auf der das Kettenrad 1 über den Nockenwellenversteller 2 drehbar gelagert ist. Eine Lagerung 8 der No ckenwelle in einem Rotor 9 des Nockenwellenverstellers 2 weist Schmiermittelöffnungen 10 auf. 1 : A cup-shaped sprocket 1 Made of a lightweight material such as aluminum is coaxial with a modular steel camshaft phaser 2 an internal combustion engine (not shown) mounted with radially evenly distributed screws 3 through an annular wheel bed 4 of the cup-shaped sprocket 1 , a stator 5 and a front cover 6 of the camshaft adjuster 2 , A central, circular opening 7 in the ring-shaped wheel bed 4 serves to receive a camshaft (not shown) on which the sprocket 1 over the camshaft adjuster 2 is rotatably mounted. A storage 8th the camshaft in a rotor 9 of the camshaft adjuster 2 has lubricant openings 10 on.

Am äußeren Umfang des ringförmigen Radbetts 4 kragt im wesentlichen in axialer Richtung – vom Nockenwellenversteller 2 weg – eine von außen im wesentlichen zylindrische Radwand 11 des topfförmigen Kettenrads 1 aus. Im auskragenden Bereich der Radwand 11 mit einer Wandstärke X sind radial nach außen gerichtet zwei Radkränze 12 vorgesehen mit jeweils Zahneingriffstiefen Z. Über die Radkränze 12 läuft je eine Kette (nicht dargestellt), mit der die Nockenwelle von einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) angetrieben wird. Die Radwand 11 des topfförmigen Kettenrads 1 kragt mit einer über die gesamte axiale Erstreckung im wesentlichen konstanten Mindestwandstärke X, die größer ist als die halbe Zahneingriffstiefe Z vom Umfang des ringförmigen Radbetts 4 aus. Die axiale Erstreckung der Radwand 11 ist größer als die Breite von 2 Radkränzen 12.On the outer circumference of the annular Radbettts 4 cantilevers essentially in the axial direction - from the camshaft adjuster 2 away - an externally substantially cylindrical wheel wall 11 of the cup-shaped sprocket 1 out. In the projecting area of the wheel wall 11 with a wall thickness X are directed radially outward two wheel rims 12 provided with tooth engagement depths Z. About the wheel rims 12 runs a chain (not shown), with which the camshaft of a crankshaft (not shown) is driven. The wheel wall 11 of the cup-shaped sprocket 1 cantilevers with an over the entire axial extent substantially constant minimum wall thickness X, which is greater than half the tooth engagement depth Z of the circumference of the annular Radbetts 4 out. The axial extent of the wheel wall 11 is larger than the width of 2 wheel rims 12 ,

2: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 bezeichnet. Die vom Nockenwellenversteller 2 wegweisende Radwand 11 des topfförmigen Kettenrads 1 aus Aluminium weist an ihrem freien Ende 13 eine Mindestwandstärke X auf, die größer ist als die Zahneingriffstiefe Z und vom freien Ende 13 radial nach innen linear zunimmt bis zum ringförmigen Radbett 4 für eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Versteifung 14 des Radbetts 4 und der Radwand 11 rundum deren Umfang, wobei Ausnehmungen in der Versteifung 14 für die Köpfe der Schrauben 3 vorgesehen sind. 2 Corresponding features are indicated by the reference numerals 1 designated. The from the camshaft adjuster 2 groundbreaking wheel wall 11 of the cup-shaped sprocket 1 made of aluminum faces at its free end 13 a minimum wall thickness X, which is greater than the tooth engagement depth Z and the free end 13 increases radially inward linearly up to the annular wheel bed 4 for a substantially frusto-conical stiffener 14 of the wheel bed 4 and the wheel wall 11 around its circumference, with recesses in the stiffening 14 for the heads of the screws 3 are provided.

3: Entsprechende Merkmale sind mit den Bezugszeichen aus 1 und 2 bezeichnet. Die zylindrische Radwand 11 des topfförmigen Kettenrads 1 aus Aluminium weist an ihrem freien Ende 13 eine Mindestwandstärke X auf, die etwas größer ist als die Zahneingriffstiefe Z. Vom freien Ende 13 der zylindrischen Radwand 11 erstrecken sich radial nach innen zum Radbett 4 hin über den Umfang gleichmäßig verteilte Versteifungsrippen 15, deren Wandstärke zunächst bis ungefähr über 1/3 der gesamten axialen Erstreckung der Radwand 11 quasilinear zunimmt bis auf etwa die doppelte Zahneingriffstiefe Z. Die Wandstärke der Versteifungsrippen 15 erhöht sich anschließend mit einem radialen Absatz 16 bis auf etwa die dreifache Zahneingriffstiefe Z bis zum ringförmigen Radbett 4. Zwischen den Rippen 15 sind die Köpfe der Schrauben 3 vorgesehen. 3 Corresponding features are indicated by the reference numerals 1 and 2 designated. The cylindrical wheel wall 11 of the cup-shaped sprocket 1 made of aluminum has at its free end 13 a minimum wall thickness X, which is slightly larger than the tooth engagement depth Z. From the free end 13 the cylindrical wheel wall 11 extend radially inward to the wheel bed 4 evenly distributed stiffening ribs over the circumference 15 whose wall thickness initially to about about 1/3 of the total axial extent of the wheel wall 11 quasilinear increases to about twice the meshing depth Z. The wall thickness of the stiffening ribs 15 then increases with a radial shoulder 16 to about three times the tooth engagement depth Z to the annular wheel bed 4 , Between the ribs 15 are the heads of the screws 3 intended.

Die zylindrische Radwand 11 mit Mindestwandstärke X kragt mehr als die Breite eines Radkranzes 12 in axialer Richtung vom ringförmigen Radbett 4 an dessen äußerem Umfang frei aus, wobei die Breite eines Radkranzes 12 mindestens 5 mm beträgt.The cylindrical wheel wall 11 with minimum wall thickness X cantures more than the width of a wheel rim 12 in the axial direction from the annular wheel bed 4 on the outer circumference of free, with the width of a rim 12 at least 5 mm.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (6)

Modular aufgebauter Nockenwellenversteller (2) für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Ketten- oder Riemenrad (1), das mindestens einen radial nach außen gerichteten Radkranz (12) mit Zahneingriffstiefe Z, ein ringförmiges Radbett (4) um eine zentrale, kreisförmige Öffnung (7) und eine im wesentlichen zylindrische Radwand (11) mit einer Wandstärke X aufweist, die im wesentlichen in axialer Richtung von dem ringförmigen Radbett (4) auskragt, so dass die Radwand (11) mit dem Radbett (4) eine Topfform bildet, wobei die Mindestwandstärke X der im wesentlichen zylindrischen Radwand (11) unterhalb des mindestens einen Radkranzes (12) gleich der halben Zahneingriffstiefe Z ist dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Ketten- oder Riemenrad (1) aus einem Leichtbauwerkstoff gefertigt ist und mit radial verteilten Bohrungen in dem ringförmigen Radbett (4) zur koaxialen Montage an einen Stator (5) versehen ist.Modular built-up camshaft adjuster ( 2 ) for the camshaft drive of an internal combustion engine with a chain or pulley ( 1 ), the at least one radially outwardly directed wheel rim ( 12 ) with tooth engagement depth Z, an annular wheel bed ( 4 ) around a central, circular opening ( 7 ) and a substantially cylindrical wheel wall ( 11 ) having a wall thickness X which is substantially in the axial direction of the annular Radbett ( 4 ) protrudes so that the wheel wall ( 11 ) with the wheel bed ( 4 ) forms a pot shape, wherein the minimum wall thickness X of the substantially cylindrical wheel wall ( 11 ) below the at least one wheel rim ( 12 ) equal to half the meshing depth Z is characterized in that the cup-shaped chain or pulley ( 1 ) is made of a lightweight material and with radially distributed holes in the annular Radbett ( 4 ) for coaxial mounting to a stator ( 5 ) is provided. Nockenwellenversteller (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine im wesentlichen radial gerichtete Versteifungsrippe (15) vom ringförmigen Radbett (4) zur im wesentlichen zylindrischen Radwand (11) vorgesehen ist.Camshaft adjuster ( 2 ) according to claim 1, characterized in that at least one substantially radially directed stiffening rib ( 15 ) from the annular wheel bed ( 4 ) to the substantially cylindrical wheel wall ( 11 ) is provided. Nockenwellenversteller (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versteifung (14) am Umfang vom ringförmigen Radbett (4) zur Radwand (11) vorgesehen ist.Camshaft adjuster ( 2 ) according to claim 1, characterized in that a stiffening ( 14 ) on the circumference of the annular wheel bed ( 4 ) to the wheel wall ( 11 ) is provided. Nockenwellenversteller (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radwand (11) des topfförmigen Ketten- oder Riemenrads (1) vom äußeren Rand der dem Nockenwellenversteller (2) abgewandten Seite des ringförmigen Radbetts (4) auskragt.Camshaft adjuster ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel wall ( 11 ) of the cup-shaped chain or pulley ( 1 ) from the outer edge of the camshaft adjuster ( 2 ) facing away from the annular Radbettts ( 4 ) protrudes. Nockenwellenversteller (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Radkranz (12) im auskragenden Bereich der Radwand (11) angeordnet istCamshaft adjuster ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one wheel rim ( 12 ) in the projecting area of the wheel wall ( 11 ) is arranged Nockenwellenversteller (2) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsrippen (15) in einem Winkel, stufig oder mit Rundungen ausgestaltet sind.Camshaft adjuster ( 2 ) according to claim 2, characterized in that the stiffening ribs ( 15 ) are configured at an angle, stage or with curves.
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