DE102014214444A1 - Phaser - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller (1) für einen Steuerriementrieb, mit einem Riemenrad (2), wobei das Riemenrad (2) über mehrere Abstützstellen (3) mit einem Gehäuse (4) des Nockenwellenverstellers (1) verbunden ist, welches ein mit einer Nockenwelle verbindbares Abtriebselement (5) des Nockenwellenverstellers (1) umragt und relativ zu diesem verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenrad (2) zwischen den Abstützstellen (3) flexibel ausgebildet ist, so dass sich im Betrieb des Nockenwellenverstellers (1) das Riemenrad (2) verformt und somit die Amplitude der Schwingungen des Steuerriemens des Steuerriementriebs beeinflusst.Proposed is a camshaft adjuster (1) for a timing belt drive, with a pulley (2), wherein the pulley (2) via a plurality of supporting points (3) with a housing (4) of the camshaft adjuster (1) is connected, which can be connected to a camshaft Output element (5) of the camshaft adjuster (1) projects around and is rotatable relative thereto, characterized in that the belt pulley (2) between the support points (3) is flexible, so that during operation of the camshaft adjuster (1) the pulley (2 ) and thus affects the amplitude of the vibrations of the timing belt of the timing belt drive.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.The invention relates to a camshaft adjuster.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Kettenoder Zahnradtrieb ausgebildet sein.Camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves in order to make the phase relation between a crankshaft and a camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position, variable. Adjusting the timing to the current load and speed reduces fuel consumption and emissions. For this purpose, camshaft adjuster are integrated into a drive train, via which a torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft. This drive train may be formed for example as a belt, chain or gear drive.

Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.In a hydraulic camshaft adjuster, the output element and the drive element form one or more pairs of mutually acting pressure chambers, which can be acted upon by hydraulic fluid. The drive element and the output element are arranged coaxially. By filling and emptying individual pressure chambers, a relative movement between the drive element and the output element is generated. The rotationally acting on between the drive element and the output element spring urges the drive element relative to the output element in an advantageous direction. This advantage direction can be the same or opposite to the direction of rotation.

Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel“ in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert. One type of hydraulic phaser is the vane phaser. The vane cell adjuster comprises a stator, a rotor and a drive wheel with an external toothing. The rotor is designed as a driven element usually rotatably connected to the camshaft. The drive element includes the stator and the drive wheel. The stator and the drive wheel are rotatably connected to each other or alternatively formed integrally with each other. The rotor is coaxial with the stator and located inside the stator. The rotor and the stator are characterized by their, radially extending wings, oppositely acting oil chambers, which are acted upon by oil pressure and allow relative rotation between the stator and the rotor. The wings are either formed integrally with the rotor or the stator or arranged as "inserted wings" in designated grooves of the rotor or the stator. Furthermore, the vane cell adjusters have various sealing lids. The stator and the sealing lids are secured together via several screw connections.

Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt. Another type of hydraulic phaser is the axial piston phaser. Here, a displacement element is axially displaced via oil pressure, which generates a helical gear teeth relative rotation between a drive element and an output element.

Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.Another design of a camshaft adjuster is the electromechanical camshaft adjuster having a three-shaft gear (for example, a planetary gear). One of the shafts forms the drive element and a second shaft forms the output element. About the third wave, the system by means of an adjusting device, such as an electric motor or a brake, rotational energy supplied or removed from the system. A spring may additionally be arranged, which supports or returns the relative rotation between the drive element and output element.

Die EP 1 448 916 offenbart ein Riemenrad mit einer nicht-kreisförmigen Lauffläche um Schwingungen im Steuertrieb zu reduzieren.The EP 1 448 916 discloses a pulley having a non-circular tread to reduce vibration in the timing gear.

Die DE 10 2004 015 954 zeigt ein Rad eines Umschlingungsgetriebes, welches zwischen den Speichen eine federnde Ausbildung aufweist.The DE 10 2004 015 954 shows a wheel of a belt transmission, which has a resilient training between the spokes.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine Schwingungsreduzierung des Steuertriebs bewirkt.The object of the invention is to provide a camshaft adjuster which causes a vibration reduction of the timing drive.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.

Hierdurch wird erreicht, dass durch die Nachgiebigkeit des Riemenrades die Schwingungen im Steuertrieb reduziert werden. Die Anregung erfolgt aus den Nockenwellenwechselmomenten, welche die Schwingungen auf den Steuertrieb über den Nockenwellenversteller übertragen. Dem gegenüber steht die Riemenspannkraft, welche das erfindungsgemäße Riemenrad eine Verformung aussetzt, die je nach Winkellage der Riemenrades variabel ist. Die Verformungen bewirken eine Drehungleichförmigkeit, welche der Anregung derart entgegenwirkt, dass die durch die Nockenwellenwechselmomente erzeugten Schwingungen weitestgehend ausgelöscht werden und keinen Einfluss auf die Laufruhe der Brennkraftmaschine mehr haben.This ensures that the vibrations in the timing drive can be reduced by the flexibility of the pulley. The excitation occurs from the camshaft alternating torques, which transmit the vibrations to the timing drive via the camshaft adjuster. In contrast, there is the belt tension, which exposes the pulley according to the invention a deformation that is variable depending on the angular position of the pulley. The deformations cause rotational nonuniformity, which counteracts the excitation in such a way that the vibrations generated by the camshaft alternating torques are largely extinguished and have no influence on the running smoothness of the internal combustion engine.

Der Steuerriemen ist bevorzugterweise ein Zahnriemen.The timing belt is preferably a toothed belt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Amplitude minimiert bzw. eliminiert. In one embodiment of the invention, the amplitude is minimized or eliminated.

Das Riemenrad ist mit dem Gehäuse bzw. am Nockenwellenversteller mittels eines Kraft-, Form-, und/oder Stoffschlusses verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann auch durch das Umspritzen des Gehäuses mit einem Polymer hergestellt werden.The pulley is connected to the housing or on the camshaft adjuster by means of a force, form, and / or material connection. The cohesive connection can also be produced by molding the housing with a polymer.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Laufbahn des Riemenrads in einem vom Riemen unbelasteten Zustand eine Kreisform und verformt sich durch die Spannung des Steuerriemens im Betrieb. Vorteilhafterweise entspricht die Anzahl der Abstützstellen der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, welche der jeweiligen Nockenwelle zugeordnet sind.In an advantageous embodiment, the track of the pulley in a unloaded state of the belt has a circular shape and deformed by the tension of the timing belt during operation. Advantageously, the number of supporting points corresponds to the number of cylinders of the internal combustion engine which are assigned to the respective camshaft.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung tritt die Verformung in radialer Richtung auf und der Bereich zwischen den Abstützstellen federt elastisch ein. Als Werkstoffe für das Riemenrad bieten sich vorteilhafterweise Metalllegierungen oder Kunststoffe an, welche den erforderlichen E-Modul aufweisen, um die federnde Wirkung zu bewirken.In a particularly preferred embodiment, the deformation occurs in the radial direction and the area between the support points elastically springs. As materials for the belt advantageously offer metal alloys or plastics, which have the required modulus of elasticity to cause the resilient effect.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.Embodiments of the invention are illustrated in the figures.

Es zeigen:Show it:

1 einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller im Schnitt und 1 a camshaft adjuster according to the invention in section and

2 die Verformung des Riemenrades nach 1. 2 the deformation of the pulley after 1 ,

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller 1 im Schnitt. 1 shows a camshaft adjuster according to the invention 1 on average.

Der Nockenwellenversteller 1 weist ein Riemenrad 2, ein Gehäuse 3 und einen als Rotor ausgebildetes Abtriebselement 5 mit einer Laufbahn 6 für einen Synchronriemen auf. Der Nockenwellenversteller 1 rotiert im Betrieb um eine Drehachse. Ferner weist der Nockenwellenversteller 1 zumindest eine Schraube und ggf. noch weitere – hier nicht dargestellte – Komponenten auf. Mittels der Schraube wird das Riemenrad 2 mit dem Gehäuse 3 befestigt und stellt eine Abstützstelle 4 dar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 5 als ein im Stand der Technik bekannter Stator ausgebildet und bildet mit dem Abtriebselement 5 die ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Arbeitskammern aus, die zur Verstellung der Phasenlage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle genutzt werden.The camshaft adjuster 1 has a pulley 2 , a housing 3 and a driven element designed as a rotor 5 with a career 6 for a timing belt. The camshaft adjuster 1 rotates around a rotation axis during operation. Furthermore, the camshaft adjuster 1 at least one screw and possibly even more - not shown here - components. By means of the screw is the pulley 2 with the housing 3 attached and provides a support point 4 In the present embodiment, the housing 5 is formed as a stator known in the art and forms with the output element 5 also known from the prior art hydraulic working chambers, which are used to adjust the phase angle between the camshaft and crankshaft.

2 zeigt die Verformung des Riemenrades nach 1. Wirkt eine Kraft durch den Riemen auf die Lauffläche 6 des Riemenrads 2 entlang des Pfeiles FRiemen, so verformt sich der Bereich zwischen zwei Abstützstellen 3. Dies ist hier dargestellt durch die gestrichelte Linie mit der Bezeichnung „Verformung“, wobei die Darstellung sehr schematisch und überzeichnet ist. In Folge der Einfederung des Bereichs sind die Abstützstellen 3 vorteilhafterweise gelenkig ausgebildet – hier dargestellt durch die Doppelpfeile mit der gestrichelten Linie. Dreht sich das Riemenrad um seine Drehachse, so wandert die Last des Riemens über die Lauffläch 6, entlastet den verformten Bereich und lässt diesen wieder ausfedern. Dadurch, dass die Abstützstellen 3 steifer als der verformbare Bereich ausgebildet sind, ist an dieser Stelle die Verformung minimal. Somit erfährt der Steuertrieb durch die Drehbewegung des Riemenrades und seiner Verformung in Abhängigkeit von seiner Winkellage eine entgegen der Eigenschwingung aufgeprägte Gegenschwingung, die in einer „Auslöschung“ der Amplituden endet und den Steuertrieb beruhigt. 2 shows the deformation of the pulley 1 , Acts a force through the belt on the tread 6 the pulley 2 along the arrow FRiemen, so the area deformed between two support points 3 , This is shown here by the dashed line with the term "deformation", wherein the representation is very schematic and oversubscribed. As a result of the deflection of the area are the support points 3 advantageously articulated - represented here by the double arrows with the dashed line. If the pulley rotates about its axis of rotation, the load of the belt travels over the running surface 6 , relieves the deformed area and lets it rebound again. Because of the support points 3 Stiffer than the deformable region are formed, the deformation is minimal at this point. Thus, due to the rotational movement of the belt pulley and its deformation as a function of its angular position, the control drive experiences a countervibration imposed against the natural vibration, which ends in an "extinction" of the amplitudes and calms the control drive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Nockenwellenversteller Phaser
22
Riemenrad pulley
33
Abstützstelle support point
44
Gehäuse casing
55
Abtriebselement output element
66
Laufbahn career

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1448916 [0007] EP 1448916 [0007]
  • DE 102004015954 [0008] DE 102004015954 [0008]

Claims (4)

Nockenwellenversteller (1) für einen Steuerriementrieb, mit einem Riemenrad (2), wobei das Riemenrad (2) über mehrere Abstützstellen (3) mit einem Gehäuse (4) des Nockenwellenverstellers (1) verbunden ist, welches ein mit einer Nockenwelle verbindbares Abtriebselement (5) des Nockenwellenverstellers (1) umragt und relativ zu diesem verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenrad (2) zwischen den Abstützstellen (3) flexibel ausgebildet ist, so dass sich im Betrieb des Nockenwellenverstellers (1) das Riemenrad (2) verformt und somit die Amplitude der Schwingungen des Steuerriemens des Steuerriementriebs beeinflusst.Camshaft adjuster ( 1 ) for a timing belt drive, with a pulley ( 2 ), wherein the pulley ( 2 ) over several support points ( 3 ) with a housing ( 4 ) of the camshaft adjuster ( 1 ), which is connectable to a camshaft output element ( 5 ) of the camshaft adjuster ( 1 ) and rotatable relative to this, characterized in that the pulley ( 2 ) between the support points ( 3 ) is flexible, so that during operation of the camshaft adjuster ( 1 ) the pulley ( 2 ) and thus affects the amplitude of the vibrations of the timing belt of the timing belt drive. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude minimiert bzw. eliminiert wird.Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the amplitude is minimized or eliminated. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (6) des Riemenrads (2) in einem vom Riemen unbelasteten Zustand eine Kreisform besitzt und sich durch die Spannung des Steuerriemens im Betrieb verformt.Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the track ( 6 ) of the pulley ( 2 ) in a state unloaded from the belt has a circular shape and deformed by the tension of the timing belt in operation. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung in radialer Richtung auftritt und der Bereich zwischen den Abstützstellen (3) elastisch einfedert.Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the deformation occurs in the radial direction and the area between the support points ( 3 ) springs in elastically.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1448916A1 (en) 2001-11-27 2004-08-25 Litens Automotive Synchronous drive apparatus with non-circular drive elements
DE102004015954A1 (en) 2004-04-01 2005-11-10 Ina-Schaeffler Kg belt drive

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