DE102008006198B4 - Rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft in relation to a crankshaft - Google Patents

Rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft in relation to a crankshaft Download PDF

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Abstract

Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (1) gegenüber einer Kurbelwelle, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad (2) und einem drehfest mit der Nockenwelle (1) verbundenen Abtriebsrad (3) aus Leichtmetall und einer Hülse (6) zur Befestigung des Abtriebsrades (3) an der Nockenwelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und die Nockenwelle (1) einen im wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei das Abtriebsrad (3) über die Hülse (6) direkt mit der Nockenwelle (1) verbunden ist.Rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft (1) with respect to a crankshaft, with a drive wheel (2) that can be driven by the crankshaft and an output wheel (3) made of light metal and connected to the camshaft (1) in a rotationally fixed manner, and a sleeve (6) for fastening the output wheel (3) ) on the camshaft (1), characterized in that the sleeve (6) and the camshaft (1) have an essentially identical coefficient of thermal expansion, the output gear (3) being connected directly to the camshaft (1) via the sleeve (6) is.

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad, einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Abtriebsrad aus Leichtmetall und einer Hülse zur Befestigung des Abtriebsrades an der Nockenwelle.The invention relates to a rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft with respect to a crankshaft, with a drive wheel that can be driven by the crankshaft, a light metal output wheel connected in a rotationally fixed manner to the camshaft and a sleeve for fastening the output wheel to the camshaft.

Aus der DE 101 34 320 A1 ist eine gattungsbildende Rotationskolbenverstelleinrichtung bekannt, bei der das Abtriebsrad aus Leichtmetall und die Nockenwelle aus Stahl gebildet sind. Das Abtriebsrad ist hier mittels einer Hülse und einer Zentralschraube mit der Nockenwelle verbunden. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass das aus Leichtmetall ausgebildete Antriebsrad und die aus Stahl ausgebildete Nockenwelle sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten unterschiedlich ausdehnen, so dass die Verbindung zwischen dem Abtriebsrad und der Nockenwelle bei wechselnden Temperaturen einer Wechselbeanspruchung unterliegt und sich lösen kann.From the DE 101 34 320 A1 a generic rotary piston adjusting device is known in which the output gear is made of light metal and the camshaft is made of steel. The output gear is connected to the camshaft by means of a sleeve and a central screw. The disadvantage of this solution, however, is that the drive wheel made of light metal and the camshaft made of steel expand differently due to their different coefficients of thermal expansion, so that the connection between the output gear and the camshaft is subject to alternating stress and can loosen when the temperature changes.

Die JP 2000 - 34 909 A zeigt einen Nockenwellenversteller mit einer Nockenwelle.The JP 2000 - 34 909 A shows a camshaft adjuster with a camshaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Rotationskolbenverstelleinrichtung zu schaffen, welche auch bei wechselnden Temperaturen auf Dauer einen sicheren Verbund zwischen Antriebsrad und Nockenwelle aufweisen soll. The object of the invention is to create a generic rotary piston adjusting device which is intended to have a secure connection between the drive wheel and the camshaft over the long term, even with changing temperatures.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Rotationskolbenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The object is achieved by a rotary piston adjusting device with the features of claim 1. Advantageous training and further developments can be found in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Hülse und die Nockenwelle einen im Wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, so dass ihr Ausdehnungsverhalten bei Erwärmung identisch ist und keine Spannungen zwischen beiden Teilen auftreten.According to the invention, it is proposed that the sleeve and the camshaft have an essentially identical coefficient of thermal expansion, so that their expansion behavior when heated is identical and no stresses occur between the two parts.

Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Abtriebsrad aus einem Sinterwerkstoff hergestellt ist und die Hülse durch Aufschmelzen der Oberflächen der Hülse und/oder des Sinterwerkstoffes mit dem Abtriebsrad verbindbar ist.It is further proposed that the output gear is made of a sintered material and the sleeve can be connected to the output gear by melting the surfaces of the sleeve and / or the sintered material.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Abtriebsrad über die Hülse direkt mit der Nockenwelle verbunden ist, d.h. dass eine im Stand der Technik vorgesehene Zentralschraube entfällt. Damit vereinfacht sich der konstruktive Aufbau und Montage der Rotationskolbenverstelleinrichtung.According to the invention, it is proposed that the output gear be connected directly to the camshaft via the sleeve, i.e. that a central screw provided in the prior art is omitted. This simplifies the design and assembly of the rotary piston adjusting device.

Als einfache und kostengünstige Arten der Verbindung von Hülse und Nockenwelle wird vorgeschlagen, beide Teile zu verschweißen, zu verpressen oder zu verschrauben.As a simple and inexpensive way of connecting the sleeve and camshaft, it is proposed to weld, press or screw both parts.

Die Hülse kann vorzugsweise einen höheren Verformungswiderstand aufweisen als das Abtriebsrad, so dass die durch die Verbindung zwischen dem mit der Hülse versehenen Abtriebsrad und der Nockenwelle entstehenden Materialspannungen im wesentlichen von der Hülse aufgenommen werden und das aus Leichtmetall hergestellte Abtriebsrad nicht belastet wird.The sleeve can preferably have a higher resistance to deformation than the output gear, so that the material stresses caused by the connection between the output gear provided with the sleeve and the camshaft are essentially absorbed by the sleeve and the output gear made of light metal is not loaded.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier bevorzugten Ausführungsbeispiele näher beschrieben, wobei die Zeichnungen im Einzelnen zeigen:

  • 1 Rotationskolbenverstelleinrichtung mit über eine Zentralschraube an der Nockenwelle befestigtem Abtriebsrad
  • 2 Rotationskolbenverstelleinrichtung mit einem Abtriebsrad mit einer direkt auf der Nockenwelle befestigten Hülse
The invention is described in more detail below on the basis of two preferred exemplary embodiments, the drawings showing in detail:
  • 1 Rotary piston adjustment device with an output gear attached to the camshaft via a central screw
  • 2 Rotary piston adjustment device with an output gear with a sleeve attached directly to the camshaft

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein von einer Kurbelwelle angetriebenes Antriebsrad 2, und ein drehfest mit einer Nockenwelle 1 verbundenes Abtriebsrad 3 zu erkennen ist. Das Antriebsrad 2 überträgt die Drehbewegung auf das Abtriebsrad 3 über nicht dargestellte Druckräume. Durch die Steuerung des Druckes in den Druckräumen kann dann die Relativstellung zwischen dem Antriebsrad 2 und dem Abtriebsrad 3 verändert werden. Dieser Mechanismus ist hier nicht dargestellt, da er im Stand der Technik hinreichend bekannt ist und hier nicht zu der Erfindung gehört. Das Abtriebsrad 3 ist mit einer Hülse 6 verschweißt und über diese mit einer Zentralschraube 5 an der Nockenwelle 1 befestigt. Die Hülse 6 und die Nockenwelle 1 sind aus einem Werkstoff mit identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten hergestellt, so dass zwischen den beiden Teilen keine Spannungen bei Erwärmung entstehen können.In 1 a first embodiment is shown in which a drive wheel driven by a crankshaft 2 , and one non-rotatable with a camshaft 1 connected output gear 3 can be seen. The drive wheel 2 transmits the rotary motion to the output gear 3 Via pressure spaces, not shown. By controlling the pressure in the pressure chambers, the relative position between the drive wheel can then 2 and the output gear 3 to be changed. This mechanism is not shown here because it is well known in the prior art and does not belong to the invention here. The output gear 3 is with a sleeve 6th welded and over this with a central screw 5 on the camshaft 1 attached. The sleeve 6th and the camshaft 1 are made of a material with identical thermal expansion coefficients, so that no tension can arise between the two parts when heated.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der das Abtriebsrad 3 mit der Hülse 6 direkt auf der Nockenwelle 1 verschweißt, verpresst oder verschraubt ist. Die Hülse 6 ist radial innenseitig an der Bohrung, in die die Nockenwelle 1 einführbar ist, angeordnet und nimmt dadurch die beim Verpressen, Verschrauben, Verschweißen in das Bauteil eingeleiteten Radial- und Axialspannungen auf, und verhindert damit, dass das Antriebsrad 3 belastet wird. Die Hülse 6 liegt flächig an der Nockenwelle 1 an und besitzt erfindungsgemäß einen im Wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie die Nockenwelle 1. Bei Temperaturschwankungen erfahren beide Teile damit eine im Wesentlichen gleiche Längung bzw. Verkürzung, so dass keine Spannungen zwischen den Teilen entstehen können. Aufgrund der Verwendung der Hülse 6 kann nun in vorteilhafter Weise auf die Zentralschraube 5 verzichtet werden, obwohl das Abtriebsrad 3 und die Nockenwelle 1 aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind. Sofern das Abtriebsrad 3 aus einem Leichtmetall, z.B. Aluminium, in einem Sinterprozess hergestellt ist, bietet es sich an, die Hülse 6 bereits in dem Sinterprozess mit dem Abtriebsrad zu verbinden. Der Sinterprozess für Aluminium läuft im Wesentlichen in den folgenden Schritten ab, wobei selbstverständlich in Abweichung davon auch der ein oder andere Schritt entfallen oder zusätzliche Schritte vorgesehen sein können :- Pressen des Aluminium-Pulvers zu einem Grünling - Entwachsen - Sintern - Kalibrieren - Wärmebehandeln - Rissprüfung - Beschichten. Die Hülse 6 wird bereits in den Grünling eingelegt, so dass die Hülse 6 sich während des Sinterns durch lokales Aufschmelzen oder Diffusion mit dem Abtriebsrad 3 verbindet.In 2 an alternative embodiment is shown in which the output gear 3 with the sleeve 6th directly on the camshaft 1 is welded, pressed or screwed. The sleeve 6th is radially on the inside of the bore into which the camshaft 1 is insertable, arranged and thereby absorbs the radial and axial stresses introduced into the component during pressing, screwing, welding, and thus prevents the drive wheel 3 is charged. The sleeve 6th lies flat on the camshaft 1 and according to the invention has an essentially identical coefficient of thermal expansion as the camshaft 1 . In the event of temperature fluctuations, both parts experience essentially the same elongation or shortening, so that no tension can arise between the parts. Due to the use of the sleeve 6th can now advantageously on the central screw 5 be omitted, although the output gear 3 and the camshaft 1 are made of different materials. Unless the output gear 3 is made from a light metal, for example aluminum, in a sintering process, the sleeve 6th to be connected to the output gear during the sintering process. The sintering process for aluminum essentially takes place in the following steps, whereby one or the other step can of course be omitted or additional steps can be provided: - pressing the aluminum powder into a green compact - dewaxing - sintering - calibrating - heat treatment - Crack testing - coating. The sleeve 6th is already inserted into the green compact, so that the sleeve 6th during sintering through local melting or diffusion with the output gear 3 connects.

Claims (6)

Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (1) gegenüber einer Kurbelwelle, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad (2) und einem drehfest mit der Nockenwelle (1) verbundenen Abtriebsrad (3) aus Leichtmetall und einer Hülse (6) zur Befestigung des Abtriebsrades (3) an der Nockenwelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und die Nockenwelle (1) einen im wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei das Abtriebsrad (3) über die Hülse (6) direkt mit der Nockenwelle (1) verbunden ist.Rotary piston adjusting device for adjusting the angle of rotation of a camshaft (1) with respect to a crankshaft, with a drive wheel (2) that can be driven by the crankshaft and an output wheel (3) made of light metal and connected to the camshaft (1) in a non-rotatable manner and a sleeve (6) for fastening the output wheel (3) ) on the camshaft (1), characterized in that the sleeve (6) and the camshaft (1) have an essentially identical coefficient of thermal expansion, the output gear (3) being connected directly to the camshaft (1) via the sleeve (6) is. Rotationskolbenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsrad (3) aus einem Sinterwerkstoff hergestellt ist, und die Hülse (6) durch Aufschmelzen der Oberflächen der Hülse (6) und/oder des Sinterwerkstoffes mit dem Abtriebsrad (3) verbindbar ist.Rotary piston adjustment device according to Claim 1 , characterized in that the output gear (3) is made of a sintered material, and the sleeve (6) can be connected to the output gear (3) by melting the surfaces of the sleeve (6) and / or the sintered material. Rotationskolbenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) mit der Nockenwelle (1) verschweißt, verpresst oder verschraubt ist.Rotary piston adjustment device according to Claim 1 , characterized in that the sleeve (6) is welded, pressed or screwed to the camshaft (1). Rotationskolbenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) einen höheren Verformungswiderstand aufweist als das Abtriebsrad (3).Rotary piston adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (6) has a higher resistance to deformation than the output gear (3). Rotationskolbenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsrad (3) aus Aluminium ausgebildet ist.Rotary piston adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the output gear (3) is made of aluminum. Rotationskolbenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und die Nockenwelle (1) aus einem identischen Stahl ausgebildet sind.Rotary piston adjusting device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (6) and the camshaft (1) are made from identical steel.
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