DE102014218230A1

DE102014218230A1 - Phaser

Info

Publication number: DE102014218230A1
Application number: DE102014218230.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller (1) mit einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (3), welche zueinander verdrehbar sind, einer Feder (4), die das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) in einer Drehrichtung um eine Drehachse (14) vorspannt, und einem mit dem Antriebselement (2) drehfest verbundenen Deckel (5), wobei der Deckel (5) eine Zentralbohrung (6) hat, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zentralbohrung (6) eine hülsenförmige Federaufhängung (7) eingesetzt ist, wobei diese Federaufhängung (7) ein erstes Federende (8) der Feder (4) fixiert und das zweite Federende (9) mit dem Abtriebselement (3) verbunden istProposed is a camshaft adjuster (1) with a drive element (2) and an output element (3), which are rotatable relative to each other, a spring (4), the drive element (2) and the output element (3) in a rotational direction about an axis of rotation ( 14), and a cover (5) rotatably connected to the drive element (2), wherein the cover (5) has a central bore (6), characterized in that in the central bore (6) has a sleeve-shaped spring suspension (7) is inserted wherein said spring suspension (7) fixes a first spring end (8) of the spring (4) and the second spring end (9) is connected to the output element (3)

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-, Ketten- oder 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.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der eine besonders einfach ausgebildete Federaufhängung aufweist.The object of the invention is to provide a camshaft adjuster, which has a particularly simple design spring suspension.

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.

Die Aufgabe wird mit einem Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement, welche zueinander verdrehbar sind, einer Feder, die das Antriebselement und das Abtriebselement in einer Drehrichtung um eine Drehachse vorspannt, und einem mit dem Antriebselement drehfest verbundenen Deckel, wobei der Deckel eine Zentralbohrung hat, dadurch gelöst, dass in die Zentralbohrung eine hülsenförmige Federaufhängung eingesetzt ist, wobei diese Federaufhängung ein erstes Federende der Feder fixiert und das zweite Federende mit dem Abtriebselement verbunden ist. Der Nockenwellenversteller kann als hydraulischer oder als elektromechanischer Nockenwellenversteller ausgebildet sein.The object is achieved with a camshaft adjuster having a drive element and an output element, which are rotatable relative to each other, a spring which biases the drive element and the output element in a rotational direction about an axis of rotation, and a cover rotatably connected to the drive element, wherein the cover has a central bore , solved in that in the central bore a sleeve-shaped spring suspension is used, said spring suspension fixed a first spring end of the spring and the second spring end is connected to the output element. The camshaft adjuster can be designed as a hydraulic or as an electromechanical camshaft adjuster.

Hierdurch wird eine drehfeste Fixierung eines Federendes der Feder mit einem dünnwandigen Deckel erreicht. Vorteilhafterweise können beide Stirnseiten des Deckels mittels eines geeigneten Verfahrens, bspw. eines Schleifverfahrens, sehr genau zueinander gefertigt werden. Der Deckel kann hierbei als Blechteil ausgebildet sein, wonach seine Form vorteilhafterweise durch einen Stanzvorgang ausgebildet wird. Alternativ kann der Deckel auch durch einen Sinterprozess hergestellt werden. Leichtmetalllegierungen, wie bspw. Aluminiumlegierungen, können den Werkstoff für den Deckel und/oder die Federaufhängung bilden. Anschließend wird die hülsenförmige Federaufhängung mit dem Deckel gefügt und eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen ausgebildet. Die Federaufhängung selbst ist bevorzugterweise als ein Tiefziehteil ausgebildet und weist vorteilhafterweise einen Kragen auf, welcher die axialer Position der Federaufhängung relativ zum Deckel festlegt. Um die Lebensdauer der Federaufhängung zu erhöhen kann/können der Deckel und/oder die Federaufhängung einem Härteverfahren unterworfen werden.As a result, a rotationally fixed fixing of a spring end of the spring is achieved with a thin-walled lid. Advantageously, both end faces of the cover can be manufactured very accurately to one another by means of a suitable method, for example a grinding method. The lid may be formed here as a sheet metal part, after which its shape is advantageously formed by a punching process. Alternatively, the lid can also be produced by a sintering process. Light metal alloys, such as aluminum alloys, may form the material for the lid and / or spring suspension. Subsequently, the sleeve-shaped spring suspension is joined to the lid and formed a rotationally fixed connection between the two components. The spring suspension itself is preferably designed as a deep-drawn part and advantageously has a collar which defines the axial position of the spring suspension relative to the cover. To increase the life of the spring suspension, the cover and / or spring suspension may be subjected to a hardening process.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Deckel und der hülsenförmige Federaufhängung eine Verzahnung vorgesehen, damit der Deckel und die hülsenförmige Federaufhängung zueinander drehfest sind. Im Sinne von Verzahnung sind alle drehmomentfesten formschlüssigen Verbindungen zu verstehen. So kann die Verzahnung auch als Rändel oder in Form einer Laserstruktur mit axialen Rillen ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Federaufhängung mit dem Deckel auch einen Kraftschluss aufweisen. Die Fügefläche der Federaufhängung und/oder der Zentralöffnung des Deckels kann zur Ausbildung des Pressverbandes einen Absatz aufweisen, um das Fügen beider Bauteile miteinander zu erleichtern.In one embodiment of the invention, a toothing is provided between the cover and the sleeve-shaped spring suspension, so that the cover and the sleeve-shaped spring suspension are rotationally fixed to each other. In the sense of toothing, all torque-resistant form-locking connections are to be understood. Thus, the toothing can also be formed as a knurl or in the form of a laser structure with axial grooves. In addition, the spring suspension with the cover also have a traction. The joining surface of the spring suspension and / or the central opening of the cover may have a shoulder for forming the interference fit in order to facilitate the joining of the two components with each other.

Alternativ kann die drehfeste Verbindung zwischen dem Deckel und der hülsenförmigen Federaufhängung eine nicht kreisrunde Form aufweisen, bspw. eine Ellipse. So kann vorteilhafterweise der Deckel mit der Federaufhängung drehfest montiert werden.Alternatively, the rotationally fixed connection between the cover and the sleeve-shaped spring suspension may have a non-circular shape, for example an ellipse. Thus, advantageously, the lid with the spring suspension can be mounted rotatably.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung führt die hülsenförmige Federaufhängung zumindest eine Windung der Feder. Die Feder kann einen axialen Windungskörper oder einen radialen Windungskörper aufweisen. Vorteilhafterweise kann ein axialer Windungskörper von der Innenmantelfläche der hülsenförmigen Federaufhängung geführt werden.In an advantageous embodiment, the sleeve-shaped spring suspension leads at least one turn of the spring. The spring may comprise an axial winding body or a radial winding body. Advantageously, an axial winding body can be guided by the inner circumferential surface of the sleeve-shaped spring suspension.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Federende in einer Aussparung der hülsenförmigen Federaufhängung fixiert. Die Aussparung kann bspw. als Bajonettverschluss ausgebildet sein, in den das Federende eingehangen wird und so vorteilhafterweise in Umfangsrichtung und in axialer Richtung fixiert ist.In a particularly preferred embodiment, the spring end is fixed in a recess of the sleeve-shaped spring suspension. The recess may be formed, for example, as a bayonet lock, in which the spring end is mounted and is thus advantageously fixed in the circumferential direction and in the axial direction.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine wirtschaftliche Ausbildung einer Federaufhängung an einem Deckels erreicht.The inventive arrangement an economical design of a spring suspension is achieved on a lid.

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 eine perspektivische Darstellung eines Längsschnittes durch den erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller und 1 a perspective view of a longitudinal section through the camshaft adjuster and

2 den Deckel und die Federaufhängung im nicht montierten Zustand. 2 the cover and spring suspension in the unassembled state.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Längsschnittes durch den erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller 1. 1 shows a perspective view of a longitudinal section through the camshaft adjuster according to the invention 1 ,

Der Nockenwellenversteller 1 weist ein Antriebselement 2 und ein Abtriebselement 3 auf. Das Antriebselement 2 und das Abtriebselement 3 sind koaxial zur Drehachse 14 des Nockenwellenverstellers 1 angeordnet, wobei das Antriebselement 2 und das Abtriebselement 3 mehrere, radial gerichtete und hier nicht weiter dargestellte Flügel aufweisen, wobei das Antriebselement 2 und das Abtriebselement 3 gegensätzlich wirkende Arbeitskammern ausbilden, wobei jede Arbeitskammer durch ein Flügelpaar aus einem Flügel des Antriebselements 2 mit einem Flügel des Abtriebselements 3 definiert ist und die Arbeitskammern mit Hydraulikmittel druckbeaufschlagbar sind, um eine relative Verdrehung zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 3 zu erreichen.The camshaft adjuster 1 has a drive element 2 and an output element 3 on. The drive element 2 and the output element 3 are coaxial with the axis of rotation 14 of the camshaft adjuster 1 arranged, wherein the drive element 2 and the output element 3 have a plurality of radially directed and not shown here wings, wherein the drive element 2 and the output element 3 form oppositely acting working chambers, each working chamber by a pair of wings from a wing of the drive element 2 with a wing of the output element 3 is defined and the working chambers are pressurizable with hydraulic fluid to a relative rotation between the drive element 2 and the output element 3 to reach.

Ferner weist der Nockenwellenversteller 1 ein Deckelelement 4 auf, welches flach und ringförmig ausgebildet ist und an einer Stirnseite des Antriebselements 2 bzw. Abtriebselements 3 angeordnet ist. Auf der anderen Stirnseite des Antriebselements 2 bzw. Abtriebselements 3 ist ein Antriebsrad 17 angeordnet, welches drehfest mit dem Antriebselement 2 ausgebildet ist. Das Deckelelement 4 ist mittels der Schrauben 18 mit dem Antriebselement 2 befestigt. Die Schrauben 18 durchragen jeweils vollständig eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Durchgangsöffnung des Antriebselements 2 und greifen in eine entsprechende Aufnahme im Antriebsrad 17 ein. Die Durchgangsöffnungen sind in einem hier nicht weiter dargestellten Flügel des Antriebselements 2 angeordnet.Furthermore, the camshaft adjuster 1 a lid member 4 on, which is flat and annular and formed on an end face of the drive element 2 or output elements 3 is arranged. On the other end of the drive element 2 or output elements 3 is a drive wheel 17 arranged, which rotatably with the drive element 2 is trained. The cover element 4 is by means of screws 18 with the drive element 2 attached. The screws 18 each project completely through a passage opening formed as a through hole of the drive element 2 and engage in a corresponding receptacle in the drive wheel 17 one. The passage openings are in a not shown here wing of the drive element 2 arranged.

Das Abtriebselement 3 ist mittels einer Zentralschraube 16 entlang der Drehachse 14 mit einer Nockenwelle 15 drehfest befestigt.The output element 3 is by means of a central screw 16 along the axis of rotation 14 with a camshaft 15 secured against rotation.

Das Deckelelement 4 hat eine Zentralbohrung 6, in welcher die hülsenförmige Federaufhängung 7 angeordnet ist. Die Federaufhängung 7 weist zudem an einem Ende einen Kragen 13 auf, welcher den Deckel 5 hintergreift und zwischen dem Deckel 5 und dem Abtriebselement 3 angeordnet ist.The cover element 4 has a central hole 6 , in which the sleeve-shaped spring suspension 7 is arranged. The spring suspension 7 also has a collar at one end 13 on which the lid 5 engages and between the lid 5 and the output element 3 is arranged.

Die Federaufhängung 7 hat zumindest eine Aussparung 12, in der das erste Federende 8 der Feder 4 eingehangen ist. Das zweite Federende 9 der Feder 4 ist in eine zylinderförmige Aussparung 19 des Abtriebselements 3 eingesteckt. Die axialen Windungen der Feder 4 werden teilweise von dem Innenmantel der Federaufhängung 7 und teilweise vom Abtriebselement 3 geführt.The spring suspension 7 has at least one recess 12 in which the first spring end 8th the feather 4 is mounted. The second end of the spring 9 the feather 4 is in a cylindrical recess 19 of the output element 3 plugged in. The axial turns of the spring 4 be partially from the inner shell of the spring suspension 7 and partly from the output element 3 guided.

2 zeigt den Deckel 5 und die Federaufhängung 7 im nicht montierten Zustand. 2 shows the lid 5 and the spring suspension 7 in unassembled condition.

Die hülsenförmige Federaufhängung 7 weist an ihrem Außenmantel eine Verzahnung 11 auf, welche in Form eines Rändels ausgebildet ist. Diese Verzahnung 11 sichert die Federaufhängung 7 in Umfangsrichtung gegenüber dem Deckel 5, um das erste Federende 8 zuverlässig am Deckel 5 und somit auch am Antriebselement 2 und am Antriebsrad 17 abzustützen. Die Federaufhängung 7 wird in die Zentralbohrung 6 des Deckels 5 eingesetzt bzw. in axialer Richtung gefügt. Die Verzahnung 11 gräbt sich in das Material der Zentralbohrung 6 ein und bildet einen Formschluss in Umfangsrichtung aus. Die Aussparung 12 ist vorteilhafterweise in Bajonettform ausgebildet, damit das erste Federende 8 einfach und sicher eingehangen werden kann. Der radial nach außen abstehende Kragen 13 stellt zudem sicher, dass die Federaufhängung beim Fügen nicht die Zentralöffnung durchschreitet und sichert somit den Fügevorgang, in dem ein axialer Anschlag zum Deckel 5 ausgebildet ist. Der Deckel 5 weist ferner eine aus dem Stand der Technik bekannte Verriegelungskulisse 10 für den Eingriff eines im Abtriebselement 3 angeordneten Verriegelungskolbens auf.The sleeve-shaped spring suspension 7 has a toothing on its outer shell 11 which is in the form of a knurl. This gearing 11 secures the spring suspension 7 in the circumferential direction relative to the lid 5 to the first end of the spring 8th reliable on the lid 5 and thus also on the drive element 2 and at the drive wheel 17 support. The spring suspension 7 gets into the central hole 6 of the lid 5 inserted or joined in the axial direction. The gearing 11 digs into the material of the central hole 6 and forms a positive connection in the circumferential direction. The recess 12 is advantageously formed in a bayonet shape, so that the first spring end 8th can be hung easily and safely. The radially outwardly projecting collar 13 also ensures that the spring suspension during joining does not pass through the central opening and thus secures the joining process, in which an axial stop to the lid 5 is trained. The lid 5 also has a locking link known from the prior art 10 for the engagement of one in the output element 3 arranged on the locking piston.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: NockenwellenverstellerPhaser
22: Antriebselementdriving element
33: Abtriebselementoutput element
44: Federfeather
55: Deckelcover
66: Zentralbohrungcentral bore
77: hülsenförmige Federeinhängungsleeve-shaped spring suspension
88th: erstes Federendefirst spring end
99: zweites Federendesecond spring end
1010: Verriegelungskulisselocking link
1111: Verzahnunggearing
1212: Aussparungrecess
1313: Kragencollar
1414: Drehachseaxis of rotation
1515: Nockenwellecamshaft
1616: Zentralschraubecentral screw
1717: Antriebsraddrive wheel
1818: Schraubescrew
1919: Ausnehmungrecess

Claims

Camshaft adjuster ( 1 ) with a drive element ( 2 ) and an output element ( 3 ), which are rotatable relative to each other, a spring ( 4 ), which the drive element ( 2 ) and the output element ( 3 ) in a rotational direction about an axis of rotation ( 14 ), and one with the drive element ( 2 ) rotatably connected lid ( 5 ), the lid ( 5 ) a central bore ( 6 ), characterized in that in the central bore ( 6 ) a sleeve-shaped spring suspension ( 7 ), this spring suspension ( 7 ) a first spring end ( 8th ) the feather ( 4 ) and the second spring end ( 9 ) with the output element ( 3 ) connected is.

Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that between the lid ( 5 ) and the sleeve-shaped spring suspension ( 7 ) a gearing ( 11 ) is provided so that the lid ( 5 ) and the sleeve-shaped spring suspension ( 7 ) are rotationally fixed to each other.

Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the sleeve-shaped spring suspension ( 7 ) at least one turn of the spring ( 4 ) leads.

Camshaft adjuster ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first spring end ( 8th ) in a recess ( 12 ) of the sleeve-shaped spring suspension ( 7 ) is fixed.