DE102011077020A1

DE102011077020A1 - Differenzgewindespindel zur Befestigung von Nockenwellenverstellern

Info

Publication number: DE102011077020A1
Application number: DE201110077020
Authority: DE
Inventors: Mike Kohrs; Jens Schäfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) zum Verstellen von Steuerzeiten einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Nockenwelle (2), die drehfest mit einem Versteller (3) verbunden ist, wobei der Versteller (3) mit einem diesen zumindest teilweise umgreifenden Drehmomenteinleitelement zur Weiterleitung von Drehmoment vom Drehmomenteinleitelement zur Nockenwelle (2) so verbunden ist, dass die Winkellage zwischen dem Versteller (3) und dem Drehmomenteinleitelement veränderbar ist, wobei die Nockenwelle (2) mit dem Versteller (3) über eine Schraubverbindung (4) miteinander verbunden ist, wobei die Schraubverbindung (4) von einem Schraubelement (5) mit einem ersten Gewindeabschnitt (9) und einem zweiten Gewindeabschnitt (10), deren Gewindesteigungen (P1 und P2) sich voneinander unterscheiden, sichergestellt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen von Steuerzeiten einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die drehfest mit einem Versteller verbunden ist, wobei der Versteller mit einem diesen zumindest teilweise umgreifenden Drehmomenteinleitelement, zur Weiterleitung von Drehmoment vom Drehmomenteinleitelement zur Nockenwelle, so verbunden ist, dass die Winkellage zwischen dem Versteller und dem Drehmomenteinleitelement veränderbar ist, wobei die Nockenwelle mit dem Versteller über eine Schraubverbindung miteinander verbunden ist.
Aus dem Stand der Technik sind Nockenwellenversteller, etwa aus der DE 196 23 818 A1 bekannt. Dort ist eine Steuervorrichtung zum Variieren einer Dreh- oder Winkelphase zwischen zwei drehenden Wellen, vorzugsweise anwendbar auf eine Ventilsteuerzeiten-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor offenbart.
Nockenwellenversteller sind in Verbrennungskraftmaschinen, seien sie nun nach dem Diesel- oder Ottoprinzip arbeitend, meist an der Nockenwelle oder einer Zwischenwelle des Steuertriebes angebracht. Der Antrieb erfolgt über ein Zugmittel im Steuertrieb, den Steuerriemen oder die Steuerkette oder ein Steuerrad.
Nockenwellenversteller dienen zur schrittweisen oder kontinuierlichen Veränderung der Phasenlage der Nockenwelle oder der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle. Damit wird der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gaswechselventile variiert.
Die Veränderung der Phasenlage kann im Stillstand oder während der Drehbewegung der Wellen, dem verbrennungsmotorischen Trieb überlagert, erfolgen.
Nockenwellenversteller können bspw. auch nach der DIN 95226 nach Stellern und dazu meist separaten Stellgliedern unterschieden werden. Der Steller ist dabei die Funktionseinheit, in der aus der Regelausgangsgröße die zur Aussteuerung der Stellglieder erforderliche Stellgröße gebildet wird. Das Stellglied seinerseits ist die Funktionseinheit, die in dem Massenstrom oder Energiefluss eingreift. Die gesamte Stelleinrichtung ist somit die Kombination aus Steller und Stellglied.
Eine Unterscheidung unterschiedlicher Steller und Stellglieder erfolgt entweder nach der Anordnung und/oder nach der Betätigung der einzelnen Elemente. Bei Unterteilung der Elemente gemäß ihrer Anordnung wird unterschieden, ob der Steller, der als Aktuator bezeichnet werden kann, und das Stellglied beide im Wellensystem mitdrehend angeordnet sind, bspw. über ein hoch übersetztes Getriebe, dessen Verstellwelle durch einen mitdrehenden Elektromotor, einen Hydraulikmotor oder einen Fliehkraftmotor vor und, bspw. über eine Feder, rückverstellt werden kann. Die zweite Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stellglied mitdreht, wohingegen einer oder mehrere Steller, also Aktuatoren, wie z. B. Elektromotoren, elektrische oder mechanische Bremsen, stationär, d. h. motorfest, angeordnet sind. Die dritte Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass richtungsabhängige Kombinationen der vorgestellten zwei Aufteilungsvarianten realisiert werden. Dabei werden z. B. motorfeste Bremsen eingesetzt, bei denen ein Teil der Bremsleistung bspw. zum Verstellen eines früheren Zeitpunkts genutzt wird, wobei dabei eine Feder gespannt wird, welche nach Abschaltung der Bremse die Rückstellung ermöglicht.
Unabhängig von diesen drei Ausführungsformen sind der Steller und das Stellglied in Wirkverbindung miteinander befindlich, sodass sozusagen Leistung zwischen diesen beiden Elementen „fließt”. Die Wirkverbindung kann permanent, zuschaltbar, lös- oder unlösbar, spielfrei oder spielbehaftet, weich oder steif ausgeführt sein.
Wird eine Unterscheidung nach Art der Betätigung vorgenommen, so wird nach elektrohydraulischer, elektromechanischer, rein mechanischer oder richtungsabhängigen Kombinationen dieser vorgenannten drei Varianten unterschieden. Bei diesen Varianten ist das Stellglied nockenwellenfest montiert. Das Stellglied entspricht bei elektrohydraulischen Verstellsystemen einem sog. hydraulischen Nockenwellenversteller, der als Flügelzellen-, Schwenkflügel- oder Axialkolbenversteller ausgestaltet sein kann. Bei elektromechanischen Verstellsystemen ist das Stellglied als Verstellgetriebe, etwa nach Art eines Drei-Wellengetriebes, eines Well-, Planeten- oder Taumelscheibengetriebes ausgebildet.
Die Steller sind z. B. das Magnetventil, etwa als Zentral- oder Cartridge-Ventil ausgebildet, bzw. als Elektromotor oder elektrisch betätigbare Bremse ausgebildet.
Primär wird einem Drei-Wellengetriebe als Teil eines Drei-Wellensystems über seine Antriebswelle, z. B. das Nockenwellen-Kettenrad, die Antriebsleistung zugeführt, und über seine Abtriebswelle, z. B. der Nockenwelle, wieder abgegeben. Das Stellglied ist dabei im Leistungsfluss zwischen der An- und Abtriebswelle. Über eine dritte Welle, die sog. Verstellwelle, kann zusätzlich mechanische Energie in das Wellensystem eingekoppelt oder aus diesem abgeführt werden. Diese Leistung wird dann mit der Antriebsleistung überlagert. Dadurch kann die von der Antriebswelle vorgegebene Bewegungsfunktion zur Abtriebswelle verändert werden, z. B. in puncto Geschwindigkeit, Moment- und/oder Phasenlage.
Alternativ wird zur Leistungsüberlagerung in einigen Anwendungsfällen auch ein Teil der auftretenden Verlustleistungen im Wellensystem genutzt, z. B. die Reibung, Trägheiten und/oder Fliehkräfte. So verzögert die Reibung an der Abtriebsseite die Abtriebswelle relativ zum Antrieb, vorausgesetzt, dass wegen der Kopplung zwischen den drei Wellen die Verstellwelle gleichzeitig mit verzögert oder beschleunigt wird. Umgekehrt kann durch ein reibungsbedingtes Abbremsen der Verstellwelle der Abtrieb relativ zur Antriebswelle beschleunigt oder verzögert werden.
Im Allgemeinen wird das Stellglied von Nockenwellenverstellern kraftschlüssig, in Form eines Klemmkraftverbundes, mit der Nockenwelle verbunden. Die Aufbringung der Klemmkraft erfolgt meist über eine einzelne zentral angeordnete Befestigungsschraube.
Aus der DE 10 2007 020 527 A1 ist auch eine Variante bekannt, in der ein Nockenwellenversteller ein Antriebselement aufweist, das über eine Schraubverbindung mit der Nockenwelle verbunden ist. Die DE 10 2007 020 527 A1 offenbart einen Nockenwellenversteller, mit dem die Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine variabel einstellbar sind. Der Nockenwellenversteller weist dabei ein Antriebselement auf, welches drehfest mit einer Nockenwelle verbunden ist. Gemäß dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, das Antriebselement mit der Nockenwelle mittels einer Schraubverbindung zu verbinden, wobei je ein Gewinde an einem der Bauteile ausgebildet ist und die Längsachsen der Gewinde mit den Drehachsen der Bauteile zusammenfallen.
Auch ist es bekannt, mehrere dezentral angeordnete Befestigungsschrauben zu verwenden, analog zu Flanschschrauben.
Der bekannte Stand der Technik hat jedoch zahlreiche Nachteile: So zeigen sich hohe Beanspruchungen der Zentralschraube durch hohe Vergleichsspannungen aus Zug- und Torsionsspannung. Aus der Beanspruchung resultieren große Schraubendurchmesser. Große Schraubenköpfe, die sich dann ergeben, sind zur Einleitung des Einschraubmomentes und zur Erzeugung der Vorspannung notwendig. Solch große Schraubenköpfe sind auch notwendig, um die Flächenpressung zu reduzieren. Aus diesen primären Nachteilen resultiert auch ein gravierender sekundärer Nachteil, nämlich ein hoher Bauraumbedarf.
Ferner liegen große Partitionen von Stellglied und Nockenwelle im Kraftschluss und sind daher hohen Klemmkräften ausgesetzt. Dies führt zu einer Verformung und Beeinträchtigung von Funktionsspielen/-flächen. Auch sind die Montage und das Festziehen der Zentralschraube im Stand der Technik nur von der der Nockenwelle abgewandten Seite des Stellgliedes möglich. Dafür sind separate Öffnungen notwendig, was insbesondere bei Riementrieben nachteilig ist. Es muss eine Abdichtung mittels nachträglich zu montierenden Verschlussstopfen vorgehalten sein. Wegen unterschiedlicher Reibwerte unter dem Schraubkopf ist von einer höheren Streuung der Montagemomente und damit der Vorspannkraft bei momentgesteuerter Anschraubvorschrift auszugehen, was zum Teil eine Überdimensionierung der Bauteile nach sich zieht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die primären und sekundären Nachteile zu beseitigen. Insbesondere soll ein elektromechanisch wirkender Nockenwellenversteller zur Verfügung gestellt werden, der wenig Bauraum benötigt und besonders effizient arbeiten kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schraubverbindung von einem Schraubelement mit einem ersten Gewindeabschnitt und einem zweiten Gewindeabschnitt, deren Gewindesteigungen sich voneinander unterscheiden, sichergestellt ist.
Das von einer kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung übertragbare Moment hängt ab vom mittleren Reibradius, dem Reibbeiwert und der Klemmkraft.
Beim Einschrauben in das nockenwellenseitig eingebrachte Muttergewinde wird die Zentralschraube durch das Anschraubmoment und die Gewindesteigung axial, insbesondere elastisch, gedehnt. Die relative Dehnung der Schraube bestimmt über die Schraubenfedersteife die axiale Klemmkraft im Schraubverband. Sie berechnet sich aus der absoluten Schraubendehnung abzüglich der Dehnungsverluste aufgrund von Setzungsvorgängen in den Klemmfugen und der Stauchung der im Klemmverband liegenden Nockenwellenpartitionen und Verstellerpartitionen.
Die Klemmkraft erzeugt eine Zugspannung in einer etwa als Zentralschraube ausgeformten Verschraubung. Dazu überlagert erfährt diese durch das Anschraubmoment eine Torsionsbeanspruchung. Die abgeleitete Gesamtbeanspruchung wird in der Vergleichsspannung ausgedrückt und bestimmt die erforderliche Dimensionierung der Schraube.
Je nach Auslegung entstehen unterschiedlich große Verhältnisse zwischen dem erforderlichen Anschraubmoment und der benötigten Klemmkraft. Das Verhältnis ist optimal, wenn ein kleinstmögliches Anschraubmoment in einer größtmöglichen Klemmkraft mündet.
Die Erfindung macht auch bei Verbindungen von Nockenwellenverstellern mit Nockenwellen, bei Nockenwellenantriebsrädern mit Nockenwellen, etwa bei einer Lösung ohne einen Versteller, bei Antriebsrädern mit einer Zwischen- oder Ausgleichswell sowie bei Kurbelwellenritzeln mit Kurbelwellen Sinn. Letztendlich bezieht sich die Erfindung auf die Verbindung zweier Wellenstümpfe und/oder auf eine Wellen-/Nabenverbindung mit axialer Verspannung.
Durch das Nutzen eines Konzeptes einer Differenzgewindespindel im Bereich der Schraubverbindung kann auf einen Schraubenkopf verzichtet werden, und trotzdem eine Verspannung der einzelnen Elemente zueinander erreicht werden.
Es ergeben sich hohe Vorspannkräfte bei vergleichsweise geringem Anschraubmoment. Die Beanspruchung in der Schraube sinkt. Eine geringere Torsionsspannung liegt vor. Kleinere Gewindedurchmesser sind möglich. Auch sind kleinere Werkzeugaufnahmen beim Festziehen realisierbar. Ferner wird die Vorspannkraft über die Gewinde in die zu verspannenden Platten eingebracht, d. h., dass der Schraubenkopf entfällt, der Bauraum kleiner ist und je nach Konzept keine Öffnungen im Versteller zum Festziehen erforderlich sind. Geringere Haltemomente beim Anschrauben, da nur geringe Reibung aus dem bereits reduzierten Anschraubmoment und keine Kopfreibung vorliegt, lassen sich realisieren. Eine hohe Variabilität bei der Ausgestaltung bzgl. der Wahl zwischen Innen- und Außengewinde der Gewindespindel ist die Folge. Ein Anziehen der Schraubenverbindung über das Verdrehen einer EVTK-Mutter, z. B. über einen Riemenradstator, ist möglich. Das Montagemoment streut nur gering.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn das Schraubelement ein vom Versteller und von der Nockenwelle separates Bauteil ist. Die Montage wird dadurch erleichtert.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Schraubelement als Schraube oder Gewindespindel mit einem Außengewinde ausgebildet ist, welches die zwei Gewindeabschnitte aufweist. Die Schraube oder die Gewindespindel ist dabei nach Art einer Differenzgewindespindel ausgebildet. Das Außengewinde ist dabei in zwei Gewindeabschnitte P1 und P2 unterteilt. Das Gewinde P1 korrespondiert mit einem entsprechenden Gegengewinde in der Nockenwelle und das Gewinde P2 korrespondiert mit einem entsprechenden Gegengewinde von einem Abtriebsflansch des Stellgliedes.
Beim Einschrauben der Gewindespindel reduzieren sich die Abstände vom nockenwellenfernen Ende der Gewindespindel zu einer Stirnfläche der Nockenwelle einerseits und einer der Nockenwelle zugewandten Stirnfläche des Verstellers zu dem nockenwellenfernen Ende des Schraubelementes andererseits. Die Reduktion ist abhängig von den jeweiligen Steigungen P1 und P2 swoie dem Drehwinkel des Schraubelementes.
Das eine Element wird nun stärker auf das andere Element gezogen, was zu einer axialen Verspannung führt. Charakteristisch für das Schraubelement ist, dass die beiden Flanschflächen des Verstellers und der Nockenwelle direkt gegeneinander verspannt werden und kein Bund oder Absatz des Schraubelementes im Klemmverband ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement als Mutter mit einem Innengewinde ausgebildet ist, das die zwei Gewindeabschnitte aufweist. Die Variabilität des Nockenwellenverstellers wird dadurch erhöht.
Besonders flexibel lässt sich der Nockenwellenversteller einsetzen, wenn das Schraubelement als Gewindespindel mit einem Innengewinde und einem Außengewinde ausgebildet ist, wobei das Innengewinde mit dem einen Element der Gruppe aus Nockenwelle und Versteller in Kraftschluss steht und das Außengewinde mit dem anderen Element der Gruppe aus Nockenwelle und Versteller in Kraftschluss steht, wobei weiter vorteilhafterweise das Innengewinde den ersten Gewindeabschnitt und das Außengewinde den zweiten Gewindeabschnitt aufweist.
Der Klemmkraftverlust in Folge von Setzungsvorgängen wird kleiner, wenn das Schraubelement einen axial zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und dem zweiten Gewindeabschnitt befindlichen gewindelosen Dehnbereich aufweist.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Schraubelement vom nockenwellenfernen Ende des diesem nächstgelegenen Gewindeabschnitt bis zu diesem Gewindeabschnitt den Außendurchmesser des Gewindeabschnitts aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schraubelement als Zentralventil ausgebildet ist. Das Schraubelement bildet dann das Ventilgehäuse des Zentralventils und liegt damit im Kraftschluss des Klemmverbandes. Die Klemmkräfte sind üblicherweise sehr hoch. Zudem muss das Gehäuse möglichst drosselfreie Steuerölbohrungen aufweisen. Dadurch muss das Gehäuse sehr massiv ausgeführt werden. Bei den Bohrungen treten Spannungskonzentrationen auf. Verformungen aus der Verspannung, bspw. durch Querschnitteinschnürungen, soll im Spiel zwischen dem Gehäuseinnendurchmesser und dem Außendurchmesser des geführten Steuerelements vorgehalten werden, damit dieser nicht klemmt.
Es ist von Vorteil, wenn das Schraubelement als Zentralventil mit Differenzgewinde ausgestaltet ist und, um besonders einfach und kostengünstig herstellbar zu sein, ein Inlay, bspw. aus Kunststoff, aufweist, welches in der Gewindespindel, also dem Schraubelement, fixiert wird, bspw. durch einen Pressverband oder eine Clips-Verbindung. Es können Stege verwendet werden, die zwischen den einzelnen Kanälen des Zentralventils angeordnet sind, wobei die Kanäle gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen können. Zum Abdichten können auch bei zu großen Spalten, zwischen Gehäuse-Außendurchmesser und Spindelinnendurchmesser O-Ringe verwendet werden. Bei einer gerichteten Montage des Inlays können einige Ringnuten am Ventilgehäuse entfallen, womit einfachere Bauteile und eine weitere Enddrosselung möglich ist.
Es ist auch von Vorteil, wenn der erste Gewindeabschnitt einen zum zweiten Gewindeabschnitt unterschiedlichen oder gleichen Innendurchmesser aufweist.
Wenn der erste Gewindeabschnitt eine größere oder kleinere Gewindesteigung als der zweite Gewindeabschnitt aufweist, so lässt sich die Verspannung der einzelnen Elemente relativ zueinander über das Schraubelement effizient sicherstellen.
Auch ist es von Vorteil, wenn auf der Außenfläche des Schraubelementes und/oder der mit diesem in Schraubverbindung stehenden Bauteilen eine reiberhöhende Beschichtung, beispielsweise aus Diamantsplittern oder Wolfram-CarbidCo vorhanden ist. Auch ist es von Vorteil, wenn Hirn-Hirth- und/oder Schlagverzahnungen in den Flanschflächen realisiert sind.
Die Montage wird erleichtert, wenn partiell unterbrochene Fomschlusselemente und „Timing-Pins” zur Festlegung von Relativwinkellagen genutzt werden.
Die Erfindung wird auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Nähere Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Teilschnittansicht,
2 eine vergrößerte Prinzipdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels aus 1,
3 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Prinzipskizze,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel in einer Prinzipskizze,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein zentral angeordnetes Schraubelement als Zentralventil ausgestaltet ist,
7 das Ausführungsbeispiel gemäß 6 in einer vergrößerten Darstellung,
8 eine ergänzte Prinzipskizze der Ausführungsbeispiele der 6 und 7,
9 eine Variante eines Nockenwellenverstellers gemäß der Erfindung in einer Prinzipskizze.
10 eine weitere Variante der Erfindung und
11 noch eine weitere Variante der Erfindung.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Der Nockenwellenversteller 1 wird zum Verstellen von Steuerzeiten einer Verbrennungskraftmaschine genutzt und auch dort eingesetzt.
Er umfasst eine Nockenwelle 2. An einer Stirnseite der Nockenwelle 2 ist ein Versteller 3 drehfest zur Nockenwelle 2 angeordnet. Die drehfeste Verbindung wird über eine Schraubverbindung 4 sichergestellt. Die Schraubverbindung 4 wird durch ein Schraubelement 5 sichergestellt. Das Schraubelement 5 ist als Gewindespindel 6 ausgebildet. Die Gewindespindel 6 weist zwei unterschiedliche Durchmesserbereiche 7 und 8 auf. Im ersten Durchmesserbereich 7 ist ein erster Gewindeabschnitt 9 ausgebildet. Im zweiten Durchmesserbereich 8 ist ein zweiter Gewindeabschnitt 10 ausgebildet.
Der erste Gewindeabschnitt 9 weist ein Außengewinde auf, das eine erste Steigung P1 aufweist. Der zweite Gewindeabschnitt 10 weist ein Außengewinde auf, das eine zweite Gewindesteigung P2 aufweist. Die Gewindesteigung P1 ist größer als die Gewindesteigung P2. In einer Variante kann auch die erste Gewindesteigung P1 kleiner als die zweite Gewindesteigung P2 sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gewindesteigungen des ersten Gewindeabschnitts 9 und des zweiten Gewindeabschnitts 10 voneinander unterschiedlich.
Auf dem Versteller 3, diesen teilweise umgebend, ist ein Kettenrad 11 angebracht.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Versteller 3 als Innenrotor ausgebildet, wohingegen das Kettenrad 11 einen Abschnitt aufweist, der als Außenrotor ausgebildet ist. Ein Abschnitt des Verstellers 3 greift dabei hydraulikkammerbildend in einen entsprechenden Abschnitt des Kettenrades 11 ein. Der entsprechende Abschnitt kann ein integraler Bestandteil des Kettenrades 11 sein, oder aber auch als separates Bauteil nur mit dem Kettenrad 11 verbunden sein. In der 2 ist allerdings kein hydraulisches sondern ein elektromechanisches Verstellsystem dargestellt, d. h. das Element 3 ist die Antriebseinheit und das Element 11 ist die Antriebseinheit eines 3-Wellengetriebes.
Der erste Gewindeabschnitt 9 steht mit einem gegengleich ausgebildeten Gewindeabschnitt im Bereich des Verstellers 3 in Eingriff, wohingegen der zweite Gewindeabschnitt 10 mit einem gegengleich ausgebildeten Gewindeabschnitt im Bereich der Nockenwelle 2 in Eingriff befindlich ist. Die Gewindespindel 6 ist nach Art einer Differenzgewindespindel ausgestaltet.
In 2 ist optional ein zentrisch innenliegender und ein radial außenliegender Eingriffsort für ein Schaubwerkzeug am Schraubelement 5 ausgebildet dargestellt. Der Eingriffsort ist mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.
In 3, ist zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 9 und dem zweiten Gewindeabschnitt 10 ein gewindefreier Dehnabschnitt 13 vorgesehen. Die Setzbeträge der Schraubverbindung können bei einer solchen Ausführungsform besser ausgeglichen werden.
Eine radial schwimmend gelagerte Gewindebuchse 14 ist bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Der Versteller 3 kann somit direkt über einen Absatz mit der Nockenwelle 2 zentriert werden. Es wird eine höhere Positionsgenauigkeit des Verstellers 3 relativ zur Nockenwelle 2 erzielt, da die Position des Verstellers 3 damit nicht mehr von der Fertigungsgenauigkeit der Position der beiden Gewindeabschnitte abhängig ist.
Die Differenz der Innenbohrung des Verstellers 3 und des Außendurchmessers im Bereich des ersten Gewindeabschnitts 9 sollte größer sein als die mögliche Summenabweichung aus den einzelnen möglichen Funktionsfehlern, da ansonsten eine Überbestimmung erfolgt, wenn das Spiel aufgebraucht ist. Der Kontakt zwischen der Gewindebuchse 14 und dem Versteller 3 kann kraft- und/oder formschlüssig sein. Bei einem Kraftschluss ist eine Vormontage der Gewindebuchse 14 im ersten Gewindeabschnitt 9 möglich. Die Gewindespindel 6 mit der vormontierten Gewindebuchse 14 kann dann einfach in den zweiten Gewindeabschnitt 10 eingeschraubt werden, bis die Gewindebuchse 14 und der Versteller 3 Kontakt haben. Am darauffolgenden Vorspannen der Schraubverbindung 4 muss aber unter Umständen die Gewindebuchse 14 mit einem separaten Werkzeug zum Verdrehen abgestützt werden.
Ein schwimmend gelagerter Versteller 3 wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 verwendet. Der Versteller 3 bleibt bis zum Festziehen der Differenzgewinde der Spindel 6 radial verschiebbar, wodurch mittels einer separaten Montagevorrichtung, wie etwa einer Zentrierhülse, eine genaue Ausrichtung der Drehachsen der Nockenwelle 2 und des Verstellers 3 möglich ist. Das Spiel zwischen einer Gewindebuchse und der Zentrierung der Nockenwelle 2 sollte groß genug sein, um eventuelle Positionsfehler in den Gewinden ausgleichen zu können, um eine Überbestimmtheit zu vermeiden.
In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, was besonders bevorzugt ist, ist die Schraubverbindung 4 durch ein Schraubelement 5 sichergestellt, in das ein Zentralventil 16 integriert ist. Das Zentralventil 16 wird über einen Zentralmagneten 17 betätigt. Auf diese Weise wird in den teilweise durch den Versteller 3 gebildeten, aber nicht dargestellten Hydrauliktaschen, Hydraulikmittel wie Öl zuführbar und/oder abführbar. Dass das Zentralventil 16 Ringnuten 18 ausbildet, die in Kanäle 19 übergehen, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 6 und 7 gut zu erkennen. Das Zentralventil 16 ist über mehrere Clipse 20 gehaltert.
Das Wirkprinzip lässt sich besonders gut in 8 erkennen, da auch dort die häufig genutzte mechanische Rückstellfeder visualisiert ist.
Die Variabilität beim Ausgestalten der Erfindungen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele ist in der 9 des Schraubelements 5 als Mutter ausgestaltet.
In den 10 und 11, weisen die diesbezüglichen Ausführungsbeispiele Muttern 22 auf, die Innen- und Außengewindeabschnitte aufweisen. Der erste Gewindeabschnitt 9 ist einmal das Innengewinde und einmal das Außengewinde bzw. der zweite Gewindeabschnitt 10 ist einmal Teil des Außengewindes und einmal Teil des Innengewindes.
Unter einem Drehmomenteinleitelement wird bspw. das Kettenrad 11 verstanden bzw. ein ähnlich ausgebildetes Element mit einem integralen oder daran befestigten Abschnitt, das in Wirkbeziehung mit dem Versteller 3 steht.
Der Dehnbereich kann auch als Dehnabschnitt bezeichnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenversteller
2: Nockenwelle
3: Versteller
4: Schraubverbindung
5: Schraubelement
6: Gewindespindel
7: Erster Durchmesserbereich
8: Zweiter Durchmesserbereich
9: Erster Gewindeabschnitt (P1)
10: Zweiter Gewindeabschnitt (P2)
11: Kettenrad
12: Eingriffsort
13: Dehnabschnitt
14: Gewindebuchse
15: Zwischenstück
16: Zentralventil
17: Zentralmagnet
18: Ringnut
19: Kanal
20: Clips
21: Rückstellfeder
22: Mutter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19623818 A1 [0002]
DE 102007020527 A1 [0014, 0014]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 95226 [0006]

Claims

Nockenwellenversteller (1) zum Verstellen von Steuerzeiten einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Nockenwelle (2), die drehfest mit einem Versteller (3) verbunden ist, wobei der Versteller (3) mit einem diesen zumindest teilweise umgreifenden Drehmomenteinleitelement zur Weiterleitung von Drehmoment vom Drehmomenteinleitelement zur Nockenwelle (2) so verbunden ist, dass die Winkellage zwischen dem Versteller (3) und dem Drehmomenteinleitelement veränderbar ist, wobei die Nockenwelle (2) mit dem Versteller (3) über eine Schraubverbindung (4) miteinander verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (4) von einem Schraubelement (5) mit einem ersten Gewindeabschnitt (9) und einem zweiten Gewindeabschnitt (10), deren Gewindesteigungen (P1 und P2) sich voneinander unterscheiden, sichergestellt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) ein vom Versteller (3) und von der Nockenwelle (2) separates Bauteil ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) als Schraube oder Gewindespindel (6) mit einem Außengewinde ausgebildet ist, das die zwei Gewindeabschnitte (9 und 10) aufweist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) als Mutter (22) mit einem Innengewinde ausgebildet ist, das die zwei Gewindeabschnitte (9 und 10) aufweist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) als Gewindespindel (6) mit einem Innengewinde und einem Außengewinde ausgebildet ist, wobei das Innengewinde mit dem einen Element der Gruppe aus Nockenwelle (2) und Versteller (3) in Kraftschluss steht und das Außengewinde mit dem anderen Element der Gruppe aus Nockenwelle (2) und Versteller (3) in Kraftschluss steht, wobei das Innengewinde den ersten Gewindeabschnitt (9) und das Außengewinde den zweiten Gewindeabschnitt (10) aufweist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) einen axial zwischen dem ersten Gewindeabschnitt (9) und dem zweiten Gewindeabschnitt (10) befindlichen gewindelosen Dehnbereich (13) aufweist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) vom nockenwellenfernen Ende des diesem nächstgelegenen Gewindeabschnitt (9 oder 10) bis zu diesem Gewindeabschnitt (9 oder 10) den Außendurchmesser des Gewindeabschnitts (9 oder 10) aufweist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (5) als Zentralventil (16) ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gewindeabschnitt (9) zum zweiten Gewindeabschnitt (10) einen unterschiedlichen oder gleichen Innendurchmesser aufweist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gewindeabschnitt (9) eine größere oder kleinere Gewindesteigung aufweist, als der zweite Gewindeabschnitt (10).