DE102008051142A1

DE102008051142A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102008051142A1
Application number: DE102008051142A
Authority: DE
Inventors: Viktor Lichtenwald
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: DE102008051142B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine mit einer zwischen einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil wirkenden Feder (1), die in einem Federaufnahmeraum (2) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zur axialen Begrenzung des Federaufnahmeraumes und/oder zur axialen Lagesicherung der Feder (1) ein Deckelteil (3) vorgesehen, der nach Art eines Sicherungsringes ausgebildet und derart in eine den Federaufnahmeraum (2) radial erweiternde Umfangsnut (4) einsetzbar ist, dass das Deckelteil eine axial außenliegende Begrenzungswand (5) der Umfangsnut einen Formschluss herstellend hintergreift.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruch 1.
Ein derartiger Nockenwellenversteller ermöglicht eine relative Verstellung von Kurbelwelle und Nockenwelle zueinander, wobei über den Nockenwellenversteller die Rotationslage der Nockenwelle zumindest in einer Drehrichtung veränderbar ist. Infolge der Lageänderung und einer damit einhergehenden Phasenverstellung kann Einfluss auf die Steuerzeiten der über die Nockenwelle betätigten Ventile genommen werden, so dass der Einsatz eines Nockenwellenverstellers auch variable Ventilsteuerung genannt wird. Die Ventilöffnungszeiten wiederum haben Einfluss auf die Motorleistung und können zu einer Leistungssteigerung in Form eines Drehmomentgewinns und/oder zur Kraftstoffeinsparung und damit einem verbesserten Abgasverhalten beitragen.
Die Antriebskraft der Kurbelwelle wird über einen Riemen oder eine Kette auf ein Antriebsteil des Nockenwellenverstellers übertragen, das das Drehmoment wiederum auf ein drehfest mit der Nockenwelle verbundenes Abtriebsteil überträgt. Zwischen Antriebs- und Abtriebsteil wirkt eine Feder, deren eines Ende direkt oder indirekt an dem Antriebsteil und deren anderes Ende direkt oder indirekt an dem Abtriebsteil abgestützt ist, so dass eine Rückstellung des Antriebs- bzw. Abtriebsteiles in eine bevorzugte Grundposition gewährleistet ist. Zur Aufnahme der Feder ist in einem Nockenwellenversteller ein Federaufnahmeraum ausgebildet.
Ein Nockenwellenversteller der vorstehend genannten Art wird beispielsweise in der DE 10 2006 022 219 A1 beschrieben. Um einen Nockenwellenversteller mit einer geringen Bauhöhe und einem geringen Gewicht zu schaffen, so dass dieser auch für den Einsatz bei kleinvolumigen Motoren geeignet ist, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, den Federaufnahmeraum im Abtriebsteil bzw. Rotor vorzusehen. Der Aufnahmeraum wird dabei in axialer Richtung von einem mittels Schrauben befestigbaren Deckelteil begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik verbesserten Nockenwellenversteller zu schaffen, der flachbauend ist, ein geringes Gewicht aufweist und zudem einfach zu montieren ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist zur axialen Begrenzung des Federaufnahmeraumes und/oder zur axialen Lagesicherung der zwischen Antriebs- und Abtriebsteil wirkenden Feder ein Deckelteil vorgesehen, das nach Art eines Sicherungsringes ausgebildet und derart in eine den Federaufnahmeraum (2) radial erweiternde Umfangsnut einsetzbar ist, dass das Deckelteil eine axial außen liegende Begrenzungswand der Umfangsnut einen Formschluss herstellend hinter greift. Auf diese Weise kann auf die Verwendung von Schrauben zur Befestigung des Deckelteils gänzlich verzichtet werden. Der Verzicht auf Schrauben wiederum führt zu einem geringeren Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers gegenüber herkömmlichen Nockenwellenverstellern. Zudem lässt sich ein nach Art eines Sicherungsringes ausgebildetes Deckelteil besonders einfach und schnell montieren bzw. demontieren. Dabei ist die axiale Position des Deckelteils über die im Federaufnahmeraum ausgebildete Umfangsnut festgelegt.
Das nach Art eines Sicherungsringes ausgebildete Deckelteil besitzt eine sich von einer zentralen Ausnehmung nach radial außen erstreckende Nut, deren Breite durch Zusammendrücken der die Nut begrenzenden Deckelteilenden in der Weise veränderbar ist, dass eine Verringerung der Nutbreite mit einer Verringerung der Außenabmessungen des Deckelteils in radialer Richtung einhergeht. Vorzugsweise verläuft die Nut von der zentralen Ausnehmung in einem Bogen nach radial außen. Die beiden die Nut begrenzenden Deckelteilenden sind demnach mit einem konkav bzw. konvex verlaufenden Kantenabschnitt ausgebildet. Die korrespondierend ausgebildeten Kantenabschnitte ermöglichen eine Selbstzentrierung der Deckelteilenden beim Zusammendrücken bzw. Zusammenführen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Deckelteil beidseitig der Nut jeweils eine Lochung für den Eingriff eines Werkzeuges nach Art einer Sicherungsringzange. Über den Einsatz eines solchen Werkzeuges kann die Montage bzw. Demontage des Deckelteils weiter vereinfacht werden. Das zangenartige Werkzeug weist bevorzugt zwei abgerundete Enden auf, von denen jeweils ein Ende in eine Lochung des Deckelteils einsetzbar ist, so dass ein Zusammendrücken der Zange ein Zusammenführen der beiden Deckelteilenden bewirkt.
Weiterhin bevorzugt besitzt das Deckelteil im entspannten Zustand ein Übermaß gegenüber dem lichten Durchmesser D des Federaufnahmeraumes im Bereich der Umfangsnut, so dass das eingesetzte Deckelteil unter Vorspan nung am Nutgrund anliegt. Das Deckelteil wird somit sicher in der Umfangsnut des Federaufnahmeraumes gehalten.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt das Deckelteil ferner eine außenumfangseitige Aufkantung, dessen axiale Erstreckung die Nutbreite B bzw. die axiale Erstreckung der Umfangsnut des Federaufnahmeraumes bestimmt. Durch die axiale Aufkantung weist das Deckelteil eine höhere Steifigkeit auf, so dass ein Verbiegen des Deckelteils sicher verhindert wird. Dabei kann das Deckelteil selbst dünnwandig ausgebildet sein und damit weiterhin zur Gewichtsreduzierung des Nockenwellenverstellers beitragen. Die Nutbreite B der Umfangsnut ist im Wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die axiale Erstreckung der Aufkantung gewählt, damit die axiale Position des Deckelteils durch die Umfangsnut festlegbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die axial außen liegende Begrenzungswand der Umfangsnut, die das Deckelteil hintergreift, umfangseitig verteilt, sich axial nach außen erstreckende Durchbrechungen aufweist. Die Durchbrechungen gewähren einen Blick auf den Bereich des Deckelteils, der in der Umfangsnut zu liegen kommt und ermöglichen somit eine optische Kontrolle, ob das eingesetzte Deckelteil korrekt am Nutgrund anliegt. Zudem gewährleisten die Durchbrechungen, dass eine Entnahme des Deckelteils auch ohne Werkzeug nach Art einer Sicherungsringzange möglich ist, indem an zwei sich gegenüberliegenden Durchbrechungen jeweils ein Werkzeug eingeführt und außenumfangseitig als Hebel an das Deckelteil angesetzt wird. Durch die Anordnung mehrerer Durchbrechungen kann zudem das Gesamtgewicht des Nockenwellenverstellers weiter reduziert werden.
Vorzugsweise wird der Federaufnahmeraum in radialer Richtung von einem Riemen- oder Kettenrad begrenzt und die Umfangsnut des Federaufnahmeraumes zur Aufnahme des Deckelteils ist in einer Innenwandfläche des Riemen- oder Kettenrades ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Nockenwellenversteller geschaffen, dessen maximale Bauhöhe zumindest in einer axialen Richtung von dem Riemen- oder Kettenrad vorgegeben wird. Das Deckelteil überragt das Riemen- oder Kettenrad nicht.
Vorteilhafter weise ist die Feder eine Spiralfeder. Eine solche ist besonders flachbauend und trägt somit zu geringen axialen Außenabmessungen des Nockenwellenverstellers bei.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller,
2 einen Schnitt durch den Nockenwellenversteller der 1 und
3 einen Teilschnitt im Bereich X der 2.
Der Draufsicht der 1 ist ein Nockenwellenversteller mit einem radial außen liegenden Riemenrad 11 zu entnehmen, über das ein Riemen (nicht dargestellt), vorzugsweise ein Zahnriemen, zur Verbindung mit einer Kurbelwelle führbar ist.
Die Schnittdarstellungen der 2 und 3 zeigen, dass das Riemenrad 11 eine zylinderförmige Ausnehmung als Federaufnahmeraum 2 besitzt, in der eine Feder 1 aufgenommen ist. Bei der Feder 1 handelt es sich um eine aus Federstahl hergestellte, flachbauende Spiralfeder, deren axiale Erstreckung geringer als die des Federaufnahmeraumes 2 ist. Der nicht von der Spiralfeder beanspruchte Raum des Federaufnahmeraumes 2 weist eine den Federaufnahmeraum nach radial außen aufweitende Umfangsnut 4 auf, in die eine axiale Aufkantung 9 eines den Federaufnahmeraum 2 axial begrenzenden Deckelteils 3 eingreift. Das Deckelteil 3 hintergreift damit eine axial außen liegende Begrenzungswand 5 der Umfangsnut 4, die an einer Innenwandfläche 12 des Riemenrades 11 ausgebildet ist. Die Nutbreite B der Umfangsnut 4 ist geringfügig größer als die axiale Abmessung des Deckelteils 3 gewählt, um das Einsetzen des Deckelteils zu erleichtern. Damit ist die axiale Position des Deckelteils 3 durch die Nutbreite B vorgegeben.
Zum Einsetzen des Deckelteils 3 in die Umfangsnut 4 des Federaufnahmeraumes 2 können die Außenabmessungen des Deckelteils 3 in radialer Richtung verändert werden. Hierzu weist das Deckelteil 3 eine sich von einer zentralen Ausnehmung 6 radial nach außen erstreckende Nut 7 auf, die leicht bogenförmig verläuft (siehe 1). Es liegen sich im Bereich der Nut 7 somit ein konkav verlaufender und ein konvex verlaufender Kantenabschnitt des Deckelteils 3 gegenüber. Beiderseits der Nut 7 weist das Deckelteil 3 zudem jeweils eine Lochung 8 zum Einführen eines nach Art einer Sicherungsringzange ausgebildeten Werkzeuges auf, mittels dessen der konkav und der konvex verlaufende Kantenabschnitt zusammengeführt werden können. Dabei verringert sich der Außendurchmesser des Deckelteils 3 derart, dass es an der Begrenzungswand 5 vorbeigeführt und in die Umfangsnut 4 eingesetzt werden kann.
Im entspannten Zustand weist das Deckelteil 3 einen Außendurchmesser auf, der ein Übermaß gegenüber dem lichten Innendurchmesser D des Federaufnahmeraumes 2 im Bereich der Umfangsnut 4 besitzt (siehe 3). Das in die Umfangsnut 4 eingesetzte Deckelteil 3 liegt somit unter Vorspannung an dem Nutgrund an, wodurch das Deckelteil 3 zusätzlich gegen Herausfallen gesichert ist. Denn ein Herausfallen des Deckelteils 3 wird bereits durch den Formschluss verhindert, der dadurch bewirkt wird, dass das Deckelteil 3 die Begrenzungswand 5 der Umfangsnut 4 hintergreift.
Um den korrekten Sitz des Deckelteils 3 zu überprüfen, weist die axial außen liegende Begrenzungswand 5 der Umfangsnut 4 sich axial nach außen erstreckende Durchbrechungen 10 auf (siehe 1). Des Weiteren ermöglichen die Durchbrechungen 10 das Ansetzen eines hebelartigen Werkzeuges, um das Deckelteil 3 auch ohne ein nach Art einer Sicherungsringszange ausgebildetes Werkzeug aus der Umfangsnut 4 entnehmen zu können.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers zeigen sich insbesondere in einer geringen Gesamtbauhöhe und in einem geringen Gesamtgewicht. Darüber hinaus wird durch das vorgeschlagene Deckelteil zur axialen Begrenzung des Federaufnahmeraumes bzw. zur Lagesicherung der in dem Federaufnahmeraum aufgenommenen Feder die Montage eines solchen Nockenwellenverstellers erheblich vereinfacht.
Geringfügige Abwandlungen sind denkbar ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise können anstelle von Lochungen auch Erhebungen oder Aufkantungen am Deckelteil im Bereich der radiale verlaufenden Nut vorgesehen sein, die Anlageflächen für ein zangenartiges Werkzeug bilden.

1: Feder
2: Federaufnahmeraum
3: Deckelteil
4: Umfangsnut
5: Begrenzungswand
6: zentrale Ausnehmung des Deckelteils
7: Nut
8: Lochung
9: Aufkantung
10: Durchbrechung
11: Riemen- oder Kettenrad
12: Innenwandfläche des Riemen- oder Kettenrades

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006022219 A1 [0004]

Claims

Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine mit einer zwischen einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil wirkenden Feder (1), die in einem Federaufnahmeraum (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Begrenzung des Federaufnahmeraumes und/oder zur axialen Lagesicherung der Feder (1) ein Deckelteil (3) vorgesehen ist, das nach Art eines Sicherungsringes ausgebildet und derart in eine den Federaufnahmeraum (2) radial erweiternde Umfangsnut (4) einsetzbar ist, dass das Deckelteil (3) eine axial außen liegende Begrenzungswand (5) der Umfangsnut einen Formschluss herstellend hintergreift.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Art eines Sicherungsringes ausgebildete Deckelteil (3) eine sich von einer zentralen Ausnehmung (6) nach radial außen erstreckende Nut (7) besitzt, wobei die Nut von der zentralen Ausnehmung vorzugsweise in einem Bogen nach radial außen verläuft.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (3) beidseitig der Nut (7) jeweils eine Lochung (8) für den Eingriff eines Werkzeuges nach Art einer Sicherungsringzange besitzt.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (3) im entspannten Zustand ein Übermaß gegenüber dem lichten Durchmesser D des Federaufnahmeraumes (2) im Bereich der Umfangsnut (4) besitzt, so dass das eingesetzte Deckelteil unter Vorspannung am Nutgrund anliegt.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (3) eine außenumfangseitige Aufkantung (9) besitzt, dessen axiale Erstreckung im Wesentlichen der Nutbreite B bzw. der axialen Erstreckung der Umfangsnut (4) des Federaufnahmeraumes (2) entspricht.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axial außen liegende Begrenzungswand (5) der Umfangsnut (4) umfangseitig verteilt sich axial nach außen erstreckende Durchbrechungen (10) aufweist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federaufnahmeraum (2) in radialer Richtung von einem Riemen- oder Kettenrad (11) begrenzt wird und die Umfangsnut (4) des Federaufnahmeraumes zur Aufnahme des Deckelteils (3) in einer Innenwandfläche (12) des Riemen- oder Kettenrades ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (1) eine Spiralfeder ist.