DE102015206699A1 - Camshaft adjuster with hydraulic fluid conduits in / at torque-transmitting interlocking elements - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verstellsystem (25), umfassend einen Nockenwellenversteller (1) und eine Nockenwelle (4), wobei der Nockenwellenversteller (1) einen radial innerhalb eines Stators (2) angeordneten Rotor (3) aufweist, der relativ zum Stator (2) verdrehbar ist, wobei der Rotor (3) und der Stator (2) Fluidkammern (11) definieren, die mittels eines Hydraulikfluids befüllbar sind, wobei die Nockenwelle (4) Nockenwellenfluidkanäle (12) aufweist und der Rotor (3) Rotorfluidkanäle (13) aufweist, wobei die Nockenwelle (4) und der Rotor (3) über einen Formschluss drehfest miteinander verbunden sind, wobei die Nockenwellenfluidkanäle (12) und die Rotorfluidkanäle (13) im Bereich der den Formschluss hervorrufenden Abschnitte ausgebildet sind.The invention relates to an adjusting system (25), comprising a camshaft adjuster (1) and a camshaft (4), wherein the camshaft adjuster (1) has a rotor (3) arranged radially inside a stator (2), which relative to the stator (2). wherein the rotor (3) and the stator (2) define fluid chambers (11) which can be filled by means of a hydraulic fluid, the camshaft (4) having camshaft fluid passages (12) and the rotor (3) having rotor fluid passages (13) wherein the camshaft (4) and the rotor (3) are non-rotatably connected to one another via a positive connection, wherein the camshaft fluid channels (12) and the rotor fluid passages (13) are formed in the region of the form-locking sections.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verstellsystem, umfassend einen Nockenwellenversteller und eine Nockenwelle, wobei der Nockenwellenversteller einen radial innerhalb eines Stators angeordneten Rotor aufweist, der relativ zum Stator verdrehbar ist, wobei der Rotor und der Stator Fluidkammern definieren, die mittels eines Hydraulikfluids befüllbar sind, wobei die Nockenwelle Nockenwellenfluidkanäle aufweist und der Rotor Rotorfluidkanäle aufweist, wobei die Nockenwelle und der Rotor über einen Formschluss drehfest miteinander verbunden sind. The invention relates to an adjustment system, comprising a camshaft adjuster and a camshaft, wherein the camshaft adjuster comprises a radially disposed within a stator rotor which is rotatable relative to the stator, wherein the rotor and the stator define fluid chambers, which are filled by means of a hydraulic fluid, said Camshaft has camshaft fluid channels and the rotor has rotor fluid channels, wherein the camshaft and the rotor are rotatably connected to each other via a positive connection.
Die Offenlegungsschrift
Weiterhin beschreibt die Offenlegungsschrift
Eine weitere Offenlegungsschrift in diesem Bereich ist die
Auch die Offenlegungsschrift
Die europäische Patentanmeldung
Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet von Steuertrieben von Verbrennungsmotoren insbesondere hydraulischen und elektrischen Nockenwellenversteller für Kettenund Riementriebe für sowohl Benzin als auch Dieselmotoren, und ebenso Anwendungen für Nockenwellenversteller mit konzentrischen Nockenwellen. Der bekannte Stand der Technik beschreibt üblicherweise solche Nockenwellenversteller, welche mit einer Zentralschraube an der Nockenwelle befestigt sind.The invention is in the field of internal combustion engines, particularly hydraulic and electric camshaft adjusters for chain and belt drives for both gasoline and diesel engines, and also applications for concentric camshaft phasers. The known prior art usually describes such camshaft adjuster, which are fastened with a central screw on the camshaft.
Der bekante Stand der Technik beschreibt eine Verbindungstechnik, welche auf einem Kraftschluss durch eine Schraubverbindung beruht. Durch das Anziehen der Zentralschraube wird eine Vorspannkraft in axialer Richtung aufgebracht. Durch diese Axialkraft soll eine tangentiale Betriebskraft (Drehmoment) übertragen werden. Da zwischen der Axialkraft und der Tangentialkraft ein Reibwert wirkt, muss eine sehr hohe Axialkraft aufgebracht werden um die geforderte Tangentialkraft zu übertragen. Durch diese hohe Axialkraft werden die im Klemmverband befindlichen Teile stark belastet und teilweise verformt. Diese Verformungen haben negative Wirkungen auf die Zentriergenauigkeit und Leckagespalte zwischen den beteiligten Bauteilen wie z.B. die Rotorinnengeometrie und das Zentralventil. Ein weiterer Nachteil bei der Verschraubung des Verstellers an der Nockenwelle ist, dass das Anzugsmoment der Zentralschraube am Versteller gegengehalten werden muss. Dazu muss ein Formschluss über spezielle Geometrieelemente am Rotor geschaffen werden. Diese müssen robust ausgelegt werden, da sie mit dem gleichen Moment belastet werden, welches beim Schraubenanzug wirkt. In der Regel ist keine ausreichend große Fläche am Rotor verfügbar, um Elemente zu schaffen, welche dieses Moment unbeschädigt übertragen können.The well-known prior art describes a connection technique, which is based on a frictional connection by a screw connection. By tightening the central screw, a biasing force is applied in the axial direction. By this axial force a tangential operating force (torque) to be transmitted. Since a coefficient of friction acts between the axial force and the tangential force, a very high axial force must be applied in order to transmit the required tangential force. Due to this high axial force, the parts in the clamping assembly are heavily loaded and partially deformed. These deformations have negative effects on the centering accuracy and leakage gaps between the involved components, e.g. the rotor internal geometry and the central valve. Another disadvantage of screwing the phaser on the camshaft is that the tightening torque of the central bolt on the phaser must be countered. For this purpose, a positive connection must be created on special geometry elements on the rotor. These must be designed to be robust, since they are loaded with the same moment, which acts in the screw tightening. As a rule, there is not enough surface available on the rotor to create elements which can transmit this moment undamaged.
Ist zur Verschraubung des Verstellers an der Nockenwelle ein Zentralventil vorgesehen ist die Winkellage der Radialbohrungen im montierten Zustand nicht definiert. Je nach Anzugswinkel des Zentralventils stehen die Radialbohrungen, welche das Öl nach außen führen in unterschiedlichen Winkelpositionen. Diese Winkellage trifft daher nicht gezielt in die weiterführenden Radialbohrungen des Rotors, da diese widerrum in einer beliebigen Winkellage zum Ventil stehen. Wenn die Radialbohrungen vom Ventil und vom Rotor nicht fluchten ist das nachteilig für die Ölversorgung der Druckkammern. Es muss zusätzlich ein Ringkanal im Rotor geschaffen werden, was mit erhöhten Strömungsverlusten verbunden ist und ein langsameres Ansprechverhalten des Verstellsystems zur Folge hat. Außerdem bedeuten die Ringkanäle im Rotor einen aufwändigeren Produktionsprozess und einen größeren radialen Bauraum des Rotors. If a central valve is provided for screwing the adjuster to the camshaft, the angular position of the radial bores in the assembled state is not defined. Depending on the tightening angle of the central valve, the radial bores, which guide the oil to the outside, are in different angular positions. Therefore, this angular position does not specifically in the continuing radial bores of the rotor, as they are in turn in any angular position to the valve. If the radial bores of the valve and the rotor are not aligned, this is detrimental to the oil supply to the pressure chambers. In addition, an annular channel must be created in the rotor, which is associated with increased flow losses and has a slower response of the adjustment system result. In addition, the ring channels in the rotor mean a more complex production process and a larger radial space of the rotor.
Um die Steuerzeiten der Gaswechselventile zuverlässige bei der Montage des Verstellers einzustellen, muss eine definierte Winkellage zwischen der Verzahnung des Verstellers und der Nockenstellung erzielt werden. Bei einer Verbindung mittels Zentralschraube müssen die Steuerzeiten über Zusatzmaßnahmen wie z.B. Fixierung der Nockenwellen sichergestellt werden. Über einen Formschluss zwischen dem Versteller und der Nockenwelle ist die Winkellage zwischen der Nockenwelle und der Verzahnung fest definiert und muss nicht aufwendig eingestellt oder anderweitig fixiert werden. Ein entsprechendes Timing Feature (Timing Pin), welches von einigen Kunden gefordert wird kann somit entfallen.In order to set the control times of the gas exchange valves reliably during assembly of the adjuster, a defined angular position between the teeth of the adjuster and the cam position must be achieved. When connected by means of a central screw, the control times must be adjusted by means of additional measures, e.g. Fixing the camshafts are ensured. About a positive connection between the adjuster and the camshaft, the angular position between the camshaft and the toothing is firmly defined and does not have to be set consuming or otherwise fixed. A corresponding timing feature (timing pin), which is required by some customers can therefore be omitted.
Die Entwicklung der Nockenwellenversteller fordert einen immer kleineren radialen und axialen Bauraum. Speziell die axiale Baulänge kann bei einem Zentralschraubenverband jedoch nicht beliebig reduziert werden, da sich damit auch die Klemmlänge des Schraubverbands verkleinert. Dadurch ist keine ausreichende Dehnlänge im Schraubverband realisierbar, die Verbindung wird sehr steif und reagiert sehr ungünstig auf ein mögliches Setzverhalten. Ein Lösen der Zentralschraube im Betrieb wäre die Folge davon. Bei der Übertragung des Drehmoments mittels Formschluss beeinflusst die axiale Steifigkeit des Rotors nicht Belastbarkeit der Verbindung.The development of the camshaft adjuster requires ever smaller radial and axial space. Specifically, the axial length can not be reduced arbitrarily in a Zentralschraubenverband, as it also reduces the clamping length of the screw assembly. As a result, it is not possible to achieve a sufficient elongation length in a screw connection, the connection becomes very stiff and reacts very unfavorably to a possible setting behavior. A loosening of the central screw in operation would be the result. When transmitting the torque by means of a positive connection, the axial rigidity of the rotor does not affect the load capacity of the connection.
Des Weiteren ist die aufwändige Bauform des Zentralventils als Schraube zu vermeiden. Dieses Schraubengehäuse muss hohe mechanische Lasten ertragen (Vorspannkraft und Anschraubmoment) und muss dementsprechend stabil ausgeführt sein. Durch dieses Extragehäuse wird zudem der Ölfluß behindert. Entfällt dieses Gehäuse, kann das Ventil kleiner und bezüglich des Öldurchfluss optimal gestaltet werden. Ebenso die Montage im Inneren der Nockenwelle ist einfacher und kann z.B. durch einen Sicherungsring realisiert werden.Furthermore, the complex design of the central valve as a screw is to be avoided. This screw housing must withstand high mechanical loads (preload and bolting torque) and must therefore be made stably. This extra housing also obstructs the flow of oil. If this housing is omitted, the valve can be made smaller and optimal in terms of the oil flow. Likewise the assembly inside the camshaft is simpler and can e.g. be realized by a locking ring.
Ein weiteres Problem des angeschraubten Nockenwellenverstellers ist die Mehrfachmontage. Wird die Zentralschraube dabei in den plastischen Bereich gezogen ist sie nur einmal verwendbar, da danach die geforderte Vorspannkraft nicht wieder zuverlässig erreicht wird. Eine formschlüssige Lösung ist einfacher, schneller und beliebig oft wieder montierbar. Außerdem ist die Verbindungsqualität der Schraublösung abhängig von der Genauigkeit des Anschraubverfahrens. Durch Streuungen im Anziehverfahren ergeben sich höhere oder niedriger Vorspannkräfte. Eine formschlüssige Verbindung ist nur von Einzelteiltoleranzen abhängig und somit bezüglich des übertragbaren Drehmoments wesentlich konstanter. Zudem ist eine einfache Handmontage ohne Zusatzwerkzeuge wünschenswert.Another problem with the bolted camshaft adjuster is the multiple assembly. If the central screw is pulled into the plastic area, it can only be used once, since then the required preload force is not reliably reached again. A form-fitting solution is easier, faster and can be reinstalled as often as desired. In addition, the connection quality of the screw solution depends on the accuracy of the Anschraubverfahrens. Scattering in the tightening process results in higher or lower preload forces. A positive connection depends only on component tolerances and thus significantly more constant with respect to the transmittable torque. In addition, a simple hand assembly without additional tools is desirable.
Die Nachteile Standes der Technik liegen also unter anderem ferner darin, dass die Montage des Nockenwellenverstellers auf der Nockenwelle nur mittels sehr geringer Fertigungstoleranzen und einem hohen Montageaufwand so durchgeführt werden kann, dass der Nockenwellenversteller die vorgesehene Position relativ zur Nockenwelle einnimmt. Neben den hohen Herstellungskosten, die aus den geringen Fertigungstoleranzen resultieren, und einer etwaigen Zentralschraube, die für die vorgesehene Position des Nockenwellenverstellers auf der Nockenwelle notwendig ist, liegt ein weiterer Nachteil Nachteil der bekannten Vorrichtungen darin, dass die Montage sehr zeitintensiv ist. Weiterhin können mit den vorhandenen Vorrichtungen Montagefehler nicht gänzlich vermieden werden.The disadvantages of the prior art are thus, inter alia, that the assembly of the camshaft adjuster can be performed on the camshaft only by means of very low manufacturing tolerances and high assembly costs so that the camshaft adjuster assumes the intended position relative to the camshaft. In addition to the high production costs, resulting from the low manufacturing tolerances, and any central screw, which is necessary for the intended position of the camshaft adjuster on the camshaft, another disadvantage of the known devices disadvantage is that the assembly is very time consuming. Furthermore, with the existing devices assembly errors can not be completely avoided.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben und insbesondere eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine effiziente Fluidversorgung der Fluidkammer gewährleistet. It is therefore the object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art and in particular to provide a device which ensures an efficient fluid supply to the fluid chamber.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, die Nockenwellenfluidkanäle und die Rotorfluidkanäle im Bereich der den Formschluss hervorrufenden Abschnitte ausgebildet sind. Eine solche, bspw. fluchtende Anordnung ermöglicht es, dass kein Ringkanal im Rotor geschaffen werden muss, was zum einen weniger Strömungsverluste mit sich bringt und weiterhin die Produktionskosten gering hält, da diese Anordnung deutlich einfacher zu realisieren ist. Letztlich bewirkt diese Anordnung ebenfalls, dass das Ansprechverhalten des Verstellsystems auf Änderungen des Hydraulikfluiddrucks äußerst schnell ist, da das Fluid wenig Weg vom Hydrauliktank bis in die Fluidkammer zurücklegt.This is inventively achieved, the camshaft fluid channels and the rotor fluid channels are formed in the region of the positive locking causing sections. Such, for example, aligned arrangement makes it possible that no annular channel must be created in the rotor, which on the one hand less flow losses and also keeps the production costs low, since this arrangement is much easier to implement. Ultimately, this arrangement also causes the response of the adjustment system to changes in hydraulic fluid pressure to be extremely fast, as the fluid travels little distance from the hydraulic tank into the fluid chamber.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es von Vorteil, wenn die Rotorfluidkanäle und die Nockenwellenfluidkanäle ausschließlich in radialer Richtung verlaufen. Somit wird vermieden, dass zu viel Bauraum in Umfangsrichtung von Seiten der Fluidkanäle in Beschlag genommen wird. Weiterhin ermöglicht der radiale Verlauf der Fluidkanäle ein Minimum an Strömungsverlusten, da das Hydraulikfluid auf seinem Weg vom inneren Teil des Verstellsystems in die Hydraulikkammer nicht mehrfach umgelenkt wird. Weiterhin sind die Kanäle in ihrer Fertigung deutlich kostengünstiger zu realisieren, wenn sie nur in eine Richtung verlaufen. Neben dem sehr simplen Produktionsprozess ziehen die radial verlaufenden Hydraulikkanäle ebenfalls einen sehr geringen radial benötigten Bauraum nach sich. Auf diese Weise nimmt die Kompaktheit der Einheit zu, während die strömungstechnischen Vorteile ebenfalls auf der Hand liegen. Thus, it is advantageous if the rotor fluid channels and the camshaft fluid channels extend exclusively in the radial direction. Thus, it is avoided that too much space in the circumferential direction is seized by the side of the fluid channels. Furthermore, the radial course of the fluid channels allows a minimum of flow losses, since the hydraulic fluid is not diverted multiple times on its way from the inner part of the adjustment system into the hydraulic chamber. Furthermore, the channels are much cheaper to realize in their production, if they run only in one direction. In addition to the very simple production process, the radially extending hydraulic passages also result in a very small radially required installation space. In this way, the compactness of the unit increases, while the fluidic advantages are also obvious.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass die Rotorfluidkanäle im Bereich der Rotorformschlusselemente angeordnet sind. Somit wird ohne hohen Aufwand garantiert, dass die Nockenwellenfluidkanäle und die Rotorfluidkanäle tatsächlich fluchten, da die Kanäle lediglich im Bereich der Formschlusselemente ausgebildet werden müssen. Dies senkt die Komplexität in der Fertigung und erhöht den Komfort in der Montage. A further advantageous embodiment is that the rotor fluid channels are arranged in the region of the rotor form-fitting elements. Thus, it is guaranteed without much effort that the camshaft fluid ducts and the rotor fluid ducts are actually aligned, since the ducts only have to be formed in the region of the form-locking elements. This reduces the complexity in the production and increases the comfort in the assembly.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwellenfluidkanäle im Bereich der Nockenwellenformschlusselemente angeordnet sind. Somit ist garantiert, dass die Nockenwellenfluidkanäle mit den Rotorfluidkanälen fluchten, da mit den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Besonderheiten gewährleistet wird, dass die Rotorformschlusselemente und die Nockenwellenformschlusselemente ineinander greifen.A further advantageous embodiment is characterized in that the camshaft fluid channels are arranged in the region of the camshaft form-fitting elements. Thus, it is guaranteed that the camshaft fluid channels are aligned with the rotor fluid channels, since it is ensured with the above-described inventive features that the rotor form-fitting elements and the camshaft form-fitting elements mesh with each other.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Nockenwellenfluidkanäle derart beschaffen sind, dass sie an ihrem radial inneren Ende mit einem Zentralventil verbindbar sind. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Ölversorgung der Nockenwellenfluidkanäle und somit auch der Rotorfluidkanäle und der Hydraulikkammern des Nockenwellenverstellers garantiert. Ein funktionsgetreues Arbeiten des Nockenwellenverstellers ist somit sichergestellt.It is also advantageous if the camshaft fluid channels are such that they can be connected at their radially inner end with a central valve. In this way, a reliable oil supply of the camshaft fluid channels and thus the rotor fluid channels and the hydraulic chambers of the camshaft adjuster is guaranteed. A functional work of the camshaft adjuster is thus ensured.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass eine Winkelorientierung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle über den Formschluss vorgenommen wird. Somit wird es ermöglicht, eine Zentrierung ohne zusätzlichen Aufwand vorzunehmen. Dies minimiert neben dem Bauraum vor allem die aufzuwendenden Kosten, da kein extra Bauelement zur Winkelorientierung nötig ist. A further advantageous embodiment is that an angular orientation between the rotor and the camshaft is made via the positive locking. This makes it possible to perform a centering without additional effort. This minimizes the installation space and above all the costs to be incurred, since no extra component for angle orientation is necessary.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass pro Rotorformschlusselement null, ein oder zwei Rotorfluidkanäle radial verlaufen. Mit dieser Anzahl an radial verlaufenden Rotorkanälen pro Rotorformschlusselement ist garantiert, dass jeder Hydraulikkammer des Rotors über einen Kanal Hydraulikfluid zu- und über einen anderen Kanal Hydraulikfluid abgeführt wird.A further advantageous embodiment is characterized in that zero, one or two rotor fluid passages run radially per rotor form-fitting element. With this number of radially extending rotor channels per rotor form-fitting element is guaranteed that each hydraulic chamber of the rotor via one channel hydraulic fluid to another and discharged via another channel hydraulic fluid.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn zwischen den Flanken der Rotorformschlusselemente und den Flanken der Nockenwellenformschlusselemente ein Leckage-Spalt ausgebildet ist, der mit Öl befüllbar ist. Auf diese Weise ist eine aktive Ölschmierung des Nockenwellenverstellers realisiert, was einen zusätzlichen Aufwand, der normalerweise für eine Ölschmierung aufgebracht werden muss, wegfallen lässt. Neben der zunehmenden Kosteneffizienz des Nockenwellenverstellers wird so eine abnehmende Komplexität der gesamten Einheit erreicht.It is also advantageous if a leakage gap is formed between the flanks of the rotor form-fitting elements and the flanks of the camshaft form-fitting elements, which can be filled with oil. In this way, an active oil lubrication of the camshaft adjuster is realized, which eliminates the extra effort that must normally be applied for oil lubrication. In addition to the increasing cost efficiency of the camshaft adjuster so a decreasing complexity of the entire unit is achieved.
So ist es von Vorteil, wenn der distale Endabschnitt als Hohlwelle ausgebildet ist. Diese Hohlwelle ermöglicht es, den Nockenwellenversteller über den radial inneren Teil der Nockenwelle mit Hydraulikfluid zu versorgen. Der Bauraum wird auf diese Weise optimal genutzt, da keine externen Fluidkanäle notwendig sind. So it is advantageous if the distal end portion is formed as a hollow shaft. This hollow shaft makes it possible to supply the camshaft adjuster via the radially inner part of the camshaft with hydraulic fluid. The space is used optimally in this way, since no external fluid channels are necessary.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwellenformschlusselemente mit den Rotorformschlusselementen in einem Eingriff stehen, wodurch der drehmomentübertragende Formschluss zustande kommt, wobei das Rotorformschlusselement und das Nockenwellenformschlusselement jeweils eine Höhe in radialer Richtung aufweisen, wobei diese Höhe nicht identisch sein muss und der Eingriff zwischen dem Rotorformschlusselement und dem Nockenwellenformschlusselement so ausgestaltet ist, dass er sich mindestens über 70% der Flankenhöhe des Formschlusselements mit der geringeren Höhe erstreckt, also ein Eingriffsverhältnis von mindestens 0,7 aufweist. Dieses Eingriffsverhältnis gewährleistet eine ausreichende Kraftübertragung, während zeitgleich die Bauraumsituation berücksichtigt wird. So werden zu hohe Eingriffsverhältnisse vermieden, welche in sehr hohen Fertigungstoleranzen resultierten und somit die Kosten in die Höhe steigen ließen. Weiterhin wird die Gefahr der geometrischen Überbestimmtheit der Anordnung, die ein Eingriffsverhältnis von 1 nach sich ziehen würde, gebannt.An advantageous embodiment is also characterized in that the camshaft form-locking elements are in engagement with the rotor form-fitting elements, whereby the torque-transmitting form-fit comes about, wherein the rotor form-fitting element and the camshaft form-fitting element each have a height in the radial direction, said height does not have to be identical and the engagement is configured between the rotor form-fitting element and the camshaft form-locking element so that it extends at least over 70% of the flank height of the positive-locking element with the lower height, that has an engagement ratio of at least 0.7. This engagement ratio ensures sufficient power transmission, while at the same time the space situation is taken into account. Too high engagement ratios are avoided, which resulted in very high manufacturing tolerances and thus increased the cost in height. Furthermore, the risk of geometric over-determination of the arrangement, which would entail an engagement ratio of 1, banned.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sich die Rotorformschlusselemente in axialer Richtung über die gesamte Rotorinnenfläche erstrecken. Auf diese Weise weisen die Rotorformschlusselemente eine Fläche auf, die groß genug ist, den für die Drehmomentübertragung notwendigen Formschluss zu realisieren. Somit ermöglicht es die Vorrichtung, bei axial knappem Bauraum zuverlässig die auftretenden Kräfte und Momente zu übertragen. Furthermore, it is advantageous if the rotor form-fitting elements extend in the axial direction over the entire rotor inner surface. In this way, the rotor form-fitting elements have a surface which is large enough to realize the positive connection necessary for torque transmission. Thus, the device allows, at axially scarce space to reliably transmit the forces and moments occurring.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass an einem distalen Ende des Rotors eine distale Stirnseite ausgebildet ist, die dafür geeignet ist, mit einem axialen Begrenzungselement, wie einem Sicherungsring, einem Sprengring, einem Sicherungsstift oder einer Scheibe, in Kontakt zu stehen. Diese distale Stirnseite steht im Betriebszustand mit dem axialen Begrenzungselement in Kontakt. Auf diese Weise weist der Rotor eine geometrisch bestimmte Fläche auf, welche den Anforderungen, die an eine axiale Kontaktfläche gestellt werden, gerecht wird. Hinsichtlich der Materialwahl und der Oberflächenbeschaffenheit der distalen Stirnseite kann nun eine Wahl getroffen werden, die dazu in der Lage ist, einen axialen Formschluss ideal zu realisieren.A further advantageous embodiment is that at a distal end of the rotor, a distal end face is formed, which is adapted to be in contact with an axial limiting element, such as a retaining ring, a snap ring, a locking pin or a disc. This distal end face is in the operating state with the axial limiting element in contact. In this way, the rotor has a geometrically determined surface which meets the requirements placed on an axial contact surface. With regard to the choice of material and the surface finish of the distal end face, a choice can now be made which is capable of ideally achieving an axial form-fitting connection.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Nockenwellenversteller mit einem radial innerhalb eines Stators angeordneten Rotor, der relativ zum Stator verdrehbar ist, wobei der Rotor dazu vorbereitet ist, drehfest mit einer Nockenwelle verbunden zu sein und eine radial innen gelegene Rotorinnenfläche mit mindestens einem Rotorformschlusselement aufweist, wobei das Rotorformschlusselement dazu vorbereitet ist, mit einem entsprechenden Nockenwellenformschlusselement einen drehmomentübertragenden Formschluss einzugehen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein Vorspannelement derart am Rotor anliegt, dass die in Formschluss stehenden Elemente des Rotors und der Nockenwelle gegeneinander in Axialrichtung vorgespannt sind. Diese Idee kann auch unabhängig von einem Verstellsystem, umfassend einen Nockenwellenversteller und eine Nockenwelle, wobei der Nockenwellenversteller einen radial innerhalb eines Stators angeordneten Rotor aufweist, der relativ zum Stator verdrehbar ist, wobei der Rotor und der Stator Fluidkammern definieren, die mittels eines Hydraulikfluids befüllbar sind, wobei die Nockenwelle Nockenwellenfluidkanäle aufweist und der Rotor Rotorfluidkanäle aufweist, wobei die Nockenwelle und der Rotor über einen Formschluss drehfest miteinander verbunden sind, wobei die Nockenwellenfluidkanäle und die Rotorfluidkanäle im Bereich der den Formschluss hervorrufenden Abschnitte ausgebildet sind, verwirklicht werden.An advantageous embodiment is characterized in that a camshaft adjuster with a radially disposed within a stator rotor which is rotatable relative to the stator, wherein the rotor is prepared to be rotatably connected to a camshaft and a radially inner rotor surface with at least one rotor form-fitting element wherein the rotor form-fitting element is prepared to enter into a torque-transmitting positive engagement with a corresponding camshaft form-fitting element. It is particularly advantageous if a biasing element rests against the rotor in such a way that the elements of the rotor and of the camshaft, which are in positive engagement, are prestressed against one another in the axial direction. This idea may also be independent of an adjustment system comprising a phaser and a camshaft, wherein the phaser has a rotor disposed radially within a stator which is rotatable relative to the stator, wherein the rotor and the stator define fluid chambers which are fillable by means of a hydraulic fluid wherein the camshaft has camshaft fluid passages and the rotor has rotor fluid passages, wherein the camshaft and the rotor are non-rotatably connected to each other via a positive connection, wherein the camshaft fluid passages and the rotor fluid passages are formed in the region of the positive locking sections.
Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn an einem proximalen Ende des Rotors eine proximale Stirnseite ausgebildet/vorhanden ist, die dazu geeignet ist, mit dem Vorspannelement in Kontakt zu stehen. Somit kann auch die proximale Stirnseite so ausgestaltet werden, dass sie hinsichtlich der Krafteinleitung, die sie von Seiten des Vorspannelementes erfährt, optimal aufnimmt. Auch der proximalen Stirnseite wird es somit ermöglicht, hinsichtlich der Materialwahl und der Oberflächenbeschaffenheit auf ihren Einsatzbereich maßgeschneidert zu agieren.It is also advantageous if a proximal end face is formed / provided at a proximal end of the rotor and is adapted to be in contact with the biasing element. Thus, the proximal end face can be designed so that it optimally receives with respect to the introduction of force that it experiences from the side of the biasing member. Also, the proximal end side is thus made possible to tailor-made with regard to the choice of materials and the surface finish on their application.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Vorspannelement als eine Tellerfeder ausgestaltet ist und das Vorspannelement derart beschaffen ist, dass es an seinem proximalen Ende mit der Nockenwelle in Kontakt steht und an seinem distalen Ende mit dem Rotor in Kontakt steht. Aus der Ausgestaltung als Tellerfeder ergibt sich, dass ein standardisiertes Bauteil eingesetzt werden kann. Somit sinken zum einen die Herstellungskosten, während weiterhin der logistische Aufwand abnimmt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die gesamte Kostenstruktur der Baueinheit aus. Dadurch, dass das Vorspannelement sowohl mit der Nockenwelle als auch mit dem Rotor in Kontakt steht, ermöglicht es eine axiale Vorspannung der beiden Bauteile relativ zueinander. Für die Montage eignet sich jene Anordnung, in der das proximale Ende mit der Nockenwelle verbunden ist und das distale Ende mit dem Rotor in Verbindung steht, da das Vorspannelement so zeitlich vor dem Nockenwellenversteller montiert wird. It is further advantageous if the biasing element is configured as a plate spring and the biasing element is such that it is in contact with the camshaft at its proximal end and is in contact with the rotor at its distal end. From the design as a disc spring results that a standardized component can be used. Thus, on the one hand, the production costs decrease while, on the other hand, the logistic effort decreases. This has an advantageous effect on the entire cost structure of the unit. Characterized in that the biasing member is in contact with both the camshaft and with the rotor, it allows an axial bias of the two components relative to each other. For assembly is that arrangement in which the proximal end is connected to the camshaft and the distal end is in communication with the rotor, since the biasing member is mounted in time before the camshaft adjuster.
Weiterhin offenbart die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Verstellsystem, das einen Nockenwellenversteller, wie er zuvor beschrieben wurde, beinhaltet und eine Nockenwelle umfasst, wobei jenes Verstellsystem die drehmomentübertragende Verbindung als Keilwellen- oder Zahnwellenverbindung ausgestaltet. Keilwellenverbindungen eignen sich dafür, hohe Drehmomente zu übertragen, womit jene Verbindungsart ideal dafür geeignet ist, das Drehmoment zwischen dem Nockenwellenversteller und der Nockenwelle funktionsgetreu zu übertragen. Weiterhin weisen Keilwellen ein minimales Spiel in Umfangsrichtung aus, wodurch die geometrische Bestimmtheit der Einheit garantiert werden kann. Die evolventenförmigen Flanken, die eine Zahnwellenverbindung auszeichnen, bewirken weiterhin, dass der drehmomentübertragende Formschluss stets funktionserfüllend übertragen werden kann, da die evolventenförmigen Flanken genügend Fläche zur Verfügung stellen.Furthermore, the device according to the invention discloses an adjustment system, which includes a camshaft adjuster, as described above, and comprises a camshaft, wherein said adjustment system designed the torque-transmitting connection as a splined or splined shaft connection. Splined joints are suitable for transmitting high torques, making this type of connection ideal for accurately translating the torque between the phaser and the camshaft. Furthermore, splines have a minimal clearance in the circumferential direction, whereby the geometric accuracy of the unit can be guaranteed. The involute flanks, which characterize a toothed shaft connection, furthermore ensure that the torque-transmitting positive locking can always be transferred to fulfill the function, since the involute flanks provide sufficient surface area.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass ein distaler Endabschnitt eine Wellenschulter aufweist, die radial nach außen gerichtet ist, wobei die Wellenschulter an einer solchen axialen Position angeordnet ist, dass in Richtung des distalen Endes der Nockenwelle ein ausreichend langer Abschnitt ausgebildet ist, um darauf den Rotor und das Vorspannelement anzuordnen. Somit ist in Richtung des distalen Endes genügend Platz für das Vorspannelement und den Nockenwellenversteller, wodurch das Vorspannelement an der Wellenschulter anliegen kann und somit seine Kraft aufbringen kann. Weiterhin bewirkt das Anordnen der Wellenschulter an jener axialen Position, an der in Richtung des distalen Endes genügend Platz vorhanden ist, dass es keine Probleme hinsichtlich des axialen Bauraums für den Nockenwellenversteller gibt.A further advantageous embodiment is that a distal end portion has a shaft shoulder which is directed radially outward, wherein the shaft shoulder is arranged at such an axial position that in the direction of the distal end of the camshaft, a sufficiently long portion is formed to it to arrange the rotor and the biasing element. Thus, sufficient space for the biasing member and the camshaft adjuster in the direction of the distal end, whereby the biasing member may rest against the shaft shoulder and thus can apply its force. Furthermore, arranging the shaft shoulder at that axial position at which there is sufficient space in the direction of the distal end, that there are no problems with regard to the axial installation space for the camshaft adjuster.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass Rotorfluidkanäle, die dafür geeignet sind, ein Hydraulikfluid zu transportieren, innerhalb des Rotors angeordnet sind und von der Rotorinnenfläche zu einer Rotoraußenfläche führen und dass der distale Endabschnitt Nockenwellenfluidkanäle aufweist, die radial verlaufen und die dafür geeignet sind, ein Hydraulikfluid zu transportieren. Diese durchgehende Verbindung zunächst von der Rotorinnenfläche zur Rotoraußenfläche ermöglicht die Speisung der Fluidkammern mit Hydraulikfluid, vorzugsweise Hydrauliköl, wodurch eine effiziente Arbeitsweise des Nockenwellenverstellers sichergestellt wird. Die Anordnung der Rotorfluidkanäle innerhalb des Rotors bewirkt einen minimalen axialen Bauraum der Nockenwellenverstelleinheit. Mittels der Nockenwellenfluidkanäle wird es zudem ermöglicht, die Fluidkammern des Nockenwellenverstellers durch die Nockenwelle hindurch mit Hydraulikfluid zu versorgen, wodurch die Funktion des Nockenwellenverstellers sichergestellt wird. Bei gewährleisteter Festigkeit der Nockenwelle wird es somit ermöglicht, den nötigen Bauraum minimal zu halten, da die Fluidkanäle, die die Hydraulikkammern mit Fluid versorgen, innerhalb der Nockenwelle angeordnet sind. A further advantageous embodiment is characterized in that rotor fluid passages which are suitable for transporting a hydraulic fluid are arranged inside the rotor and lead from the rotor inner surface to a rotor outer surface and in that the distal end portion has camshaft fluid passages which extend radially and which are suitable for this purpose to transport a hydraulic fluid. This continuous connection first from the rotor inner surface to the rotor outer surface allows the supply of the fluid chambers with hydraulic fluid, preferably hydraulic oil, whereby an efficient operation of the camshaft adjuster is ensured. The arrangement of the rotor fluid channels within the rotor causes a minimal axial space of the camshaft adjusting unit. By means of the camshaft fluid channels, it is also made possible to supply the fluid chambers of the camshaft adjuster through the camshaft with hydraulic fluid, whereby the function of the camshaft adjuster is ensured. With ensured strength of the camshaft, it is thus possible to keep the necessary space minimal because the fluid channels that supply the hydraulic chambers with fluid within the camshaft are arranged.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass an der Rotorinnenfläche in Umfangsrichtung mindestens sechs Rotorformschlusselemente angebracht sind. Diese Anordnung mit sechs Rotorformschlusselementen ermöglicht es, die hohen auftretenden Drehmomente mittels eines Formschlusses von dem Nockenwellenversteller auf die Nockenwelle zu übertragen. Zudem zieht die Anzahl von sechs Rotorformschlusselementen den Vorteil nach sich, dass dies in einer symmetrischen Anordnung resultiert, was hinsichtlich der Fertigungskosten aufgrund der geringen Komplexität einen Vorteil darstellt.A further advantageous embodiment is that at least six rotor form-fitting elements are mounted on the rotor inner surface in the circumferential direction. This arrangement with six rotor form-fitting elements makes it possible to transmit the high torques occurring by means of a positive connection from the camshaft adjuster to the camshaft. In addition, the number of six rotor form-fitting elements has the advantage that this results in a symmetrical arrangement, which is an advantage in terms of manufacturing costs due to the low complexity.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Rotorformschlusselemente als Einbuchtungen ausgebildet sind, die radial nach außen gerichtet sind. Diese Einbuchtungen eignen sich dafür, dass Vorsprünge, die an der Nockenwelle angebracht sind, in sie hinein ragen. Die Einbuchtungen sind so ausgestaltet, dass ihre Höhe ausreichend groß ist, um die auftretenden Kräfte und Momente zu übertragen. Somit wird ein funktionsgetreuer Formschluss bei minimalem axialen und radialen Bauraum ermöglicht. It is also advantageous if the rotor form-fitting elements are designed as indentations which are directed radially outward. These indentations are suitable for protrusions which are attached to the camshaft projecting into them. The recesses are designed so that their height is sufficiently large to transmit the forces and moments occurring. Thus, a functional true fit is possible with minimal axial and radial space.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die in axialer Richtung verlaufenden Rotorformschlusselemente jeweils zwei Seitenflanken aufweisen, wobei die erste Seitenflanke in Richtung der einen Umfangsrichtung ausgerichtet ist und die zweite Seitenflanke in Richtung der entgegengesetzten Umfangsrichtung ausgerichtet ist, wobei der Abstand in Umfangsrichtung zwischen der ersten Seitenflanke und der zweiten Seitenflanke klein ist im Vergleich zur axialen Länge des Rotorformschlusselementes. Hieraus folgt, dass die Einbuchtungen, welche von den Seitenflanken definiert werden, in ihren Zwischenräumen in Umfangsrichtung so viel Bauraum zur Verfügung lassen, dass die Steifigkeit des Rotors nicht beeinträchtigt wird, wodurch dieser seine Funktion weiterhin in optimaler Art und Weise erfüllen kann.A further advantageous embodiment is characterized in that the axially running rotor form-fitting elements each have two side edges, wherein the first side edge is aligned in the direction of a circumferential direction and the second side edge is oriented in the direction of the opposite circumferential direction, wherein the distance in the circumferential direction between the first side flank and the second side flank is small compared to the axial length of the rotor form-fitting element. It follows that the recesses, which are defined by the side edges, leave in their interstices in the circumferential direction so much space available that the rigidity of the rotor is not impaired, whereby this can continue to fulfill its function in an optimal manner.
Es ist auch von Vorteil, wenn die erste Seitenflanke und die zweite Seitenflanke derart ausgestaltet sind, dass über sie eine Zentrierung des Rotors relativ zur Nockenwelle vorgenommen werden kann. Diese Zentrierung lässt nur eine Relativposition des Rotors zur Nockenwelle zu, wodurch die Montage zum einen vereinfacht wird, und zum anderen eine fehlerhafte Montage vermieden wird. Diese Abnahme des Komplexitätsgrads der Montage zieht nicht zu vernachlässigende Kostenvorteile in der Montage nach sich.It is also advantageous if the first side flank and the second side flank are configured in such a way that centering of the rotor relative to the camshaft can be performed via them. This centering allows only a relative position of the rotor to the camshaft, whereby the assembly is simplified on the one hand, and on the other a faulty mounting is avoided. This decrease in the degree of complexity of the assembly entails not negligible cost advantages in the assembly.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Rotor aus Sinterstahl gefertigt wird. Somit kann der Rotor mit einer hohen geometrischen Exaktheit gefertigt werden und dabei weiterhin die Anforderungen an das Material hinsichtlich seiner Festigkeit erfüllen. Weit verbreitete Sintertechniken können angewandt werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden.It is also advantageous if the rotor is made of sintered steel. Thus, the rotor can be manufactured with a high geometric accuracy while still meeting the requirements of the material in terms of its strength. Widely used sintering techniques can be used, thereby reducing manufacturing costs.
Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn der Rotor mechanisch nachverdichtet wird. Dies bewirkt eine Erhöhung der Festigkeit des Rotors aus Sinterstahl. Somit können auch höchste Drehmomente durch den Rotor auf die Nockenwelle übertragen werden, ohne dass das Material dadurch negativ beeinflusst wird.It is also advantageous if the rotor is mechanically recompressed. This causes an increase in the strength of the rotor made of sintered steel. Thus, even the highest torques can be transmitted through the rotor to the camshaft, without the material being adversely affected.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass an der proximalen Stirnseite des Rotors eine Einführphase zur Vereinfachung der Montage angeordnet ist. Dies optimiert den Montageprozess, wodurch der Komplexitätsgrad der Baueinheit weiter gesenkt wird. Außerdem minimiert eine solche Einführphase das Risiko einer Falschmontage.A further advantageous embodiment is characterized in that an insertion phase is arranged on the proximal end face of the rotor for simplifying the assembly. This optimizes the assembly process, further reducing the complexity of the assembly. In addition, such an insertion phase minimizes the risk of incorrect installation.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Tellerfeder aus Federstahl gestanzt und anschließend umgeformt wird. Auf diese Weise können herkömmliche Herstellungsarten für die Tellerfeder weiterhin angewandt werden, wodurch die vorhandene Expertise auch für die nun in dieser Einheit verbaute Tellerfeder eingesetzt werden kann. Entwicklungskosten für die Ausarbeitung einer neuen Tellerfeder entfallen somit. It is also advantageous if the diaphragm spring is punched from spring steel and then formed. In this way, conventional manufacturing methods for the diaphragm spring can continue to be applied, whereby the existing expertise can also be used for the disc spring now installed in this unit. Development costs for the preparation of a new diaphragm spring thus eliminated.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Tellerfeder mittels einer Wärmebehandlung nachbearbeitet wird. Diese Nachbearbeitung stellt sicher, dass die Tellerfeder die nötigen Kräfte für den axialen Formschluss bzw. die axiale Vorspannung aufbringen kann. Auch garantiert die Wärmebehandlung eine lange Lebensdauer der Tellerfeder. Der standardisierte Prozess der Wärmebehandlung hält zudem den aufzubringenden Aufwand auf einem Minimum.It is also advantageous if the plate spring is reworked by means of a heat treatment. This post-processing ensures that the plate spring can apply the necessary forces for the axial form-fit or the axial preload. Also, the heat treatment guarantees a long life of the diaphragm spring. The standardized process of heat treatment also keeps the effort required to a minimum.
Eine weitere Ausführungsform mit vorteilhaften Eigenschaften zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorspannelement einen Anlagebereich aufweist und der Anlagebereich abgerundete Kanten ausbildet. Mittels jener Abrundung wird Verschleiß vermieden, was sich positiv auf die Wartungsintervalle und die Lebensdauer des Nockenwellenverstellers auswirkt. Zudem werden somit im Betrieb erzeugte Späne aufgrund zu hoher Reibkräfte vermieden, was die Betriebstemperatur positiv beeinflusst und keine unerwünschten Reibkörper nach sich zieht.Another embodiment with advantageous properties is characterized in that the biasing element has a contact area and the contact area forms rounded edges. By means of this rounding, wear is avoided, which has a positive effect on the maintenance intervals and the service life of the camshaft adjuster. In addition, chips generated during operation are thus avoided due to excessive frictional forces, which positively influences the operating temperature and does not entail undesired friction bodies.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement mittels Kugelstrahlen kaltverfestigt wird. Diese Kaltverfestigung optimiert die Vorspannkraft, die das Vorspannelement aufbringen kann, wodurch die axiale Vorspannung des Nockenwellenverstellers relativ zur Nockenwelle optimal ausgeführt wird.A further advantageous embodiment is characterized in that the pretensioning element is work hardened by means of shot peening. This strain hardening optimizes the biasing force that the biasing element can apply, thereby optimally performing the axial preload of the phaser relative to the camshaft.
Auch vorteilhaft ist es, wenn das Vorspannelement mittels zwei gegeneinander platzierten Tellerfedern ausgestaltet ist, wodurch ein am Rotor schräg anliegender Anlagebereich vermieden wird. Die aus der schrägen Anlage resultierende ineffiziente Kraftübertragung wird somit umgangen, wodurch der von dem Vorspannelement initiierte Formschluss optimal ausgestaltet ist.It is also advantageous if the pretensioning element is configured by means of two disk springs placed opposite one another, thereby avoiding an abutment region lying obliquely against the rotor. The resulting from the oblique system inefficient power transmission is thus bypassed, whereby the initiated by the biasing element form-fitting is optimally designed.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Vorspannelement eine progressive Federkennlinie aufweist. Diese bewirkt, dass bei hoher Last ein Durchschlagen der Feder verhindert wird, während im Bereich der Normallast eine weiche komfortable Federung realisiert wird. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass das Vorspannelement eine an den Betriebszustand angepasste Kraft bewirkt.It is also advantageous if the biasing element has a progressive spring characteristic. This has the effect that under high load a penetration of the spring is prevented, while in the range of the normal load, a soft comfortable suspension is realized. In this way, it is possible that the biasing element causes a force adapted to the operating state.
Es ist auch von Vorteil, wenn das Vorspannelement als Druckfeder ausgestaltet ist. Diese ist in ihrer Herstellung sehr günstig, woraus sinkende Herstellungskosten der Baueinheit resultieren. Weiterhin weisen Druckfedern lange Lebensdauern auf, wodurch nicht mit einer Wartung der Feder zu rechnen ist.It is also advantageous if the biasing element is designed as a compression spring. This is very low in their production, resulting in decreasing production costs of the unit. Furthermore, compression springs have long lifetimes, which is not expected to be a maintenance of the spring.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn das Vorspannelement als Gummipuffer ausgestaltet ist. Dieser besitzt eine sehr geringe Dichte, woraus eine Gewichtsreduzierung der Einheit resultiert, was die Effizienz der Einheit steigert. Weiterhin besitzt ein Gummipuffer dämpfende Eigenschaften, was bei den im Motor auftretenden Vibrationen durchaus gewünscht sein kann. Gummipuffer eignen sich zudem bevorzugt dazu, progressive Federkennlinien auszubilden. Mit ihren geringen Herstellungskosten stellen Gummipuffer auch hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit einen Vorteil dar.It is also advantageous if the biasing element is designed as a rubber buffer. This has a very low density, resulting in a weight reduction of the unit, which increases the efficiency of the unit. Furthermore, a rubber buffer has damping properties, which may well be desirable for the vibrations occurring in the engine. Rubber buffers are also preferred to form progressive spring characteristics. With their low production costs, rubber buffers also represent an advantage in terms of cost-effectiveness.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Vorspannelement ein zentrales Durchgangsloch aufweist, das im Durchmesser den Durchmesser der Nockenwelle übersteigt. Auf diese Weise wird garantiert, dass das Vorspannelement problemlos auf der Nockenwelle montiert werden kann. Etwaige Verkeilungen werden zudem vermieden, was unerwünscht hohe Montagezeiten vermeidet. It is also advantageous if the biasing element has a central through hole which exceeds the diameter of the diameter of the camshaft in diameter. In this way, it is guaranteed that the preload element can be easily mounted on the camshaft. Any wedges are also avoided, which avoids undesirably high assembly times.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorspannelement derart ausgestaltet ist, dass es auf dem Rotor eine rein axiale Kraft in Richtung des distalen Endes ausübt. Auf diese Weise wird ein Formschluss mittels des am distalen Ende befestigten Befestigungselements ohne Kraftverluste ermöglicht. Durch die Wirkung der Kraft in axialer Richtung wird zudem vermieden, dass unerwünschte Biegemomente innerhalb der betroffenen Bauteile auftreten, was sich negativ auf die Lebensdauer der einzelnen Teile auswirken würde. A further advantageous embodiment is characterized in that the biasing element is designed such that it exerts a purely axial force on the rotor in the direction of the distal end. In this way, a positive connection is made possible by means of the fastened at the distal end fastener without loss of power. The effect of the force in the axial direction also prevents unwanted bending moments occurring within the components involved, which would have a negative effect on the life of the individual parts.
Weiterhin ist es eine vorteilhafte Ausführungsform, wenn die Nockenwelle derart beschaffen ist, dass sie einen distalen Endabschnitt aufweist, der an seiner radialen äußeren Mantelfläche mit dem Rotor in Kontakt steht. Die separate Ausgestaltung eines solchen Endabschnitts bewirkt, dass dieser so beschaffen ist, dass er die an ihn gestellten Anforderungen optimal erfüllt. Durch die geometrische Trennung des drehmomentübertragenden Abschnitts, also des distalen Endabschnitts, zur restlichen Nockenwelle können diese beiden getrennte Materialeigenschaften aufweisen, wodurch beide in der Lage sind, ihre Funktion bei möglichst geringem Materialaufwand zufriedenstellend zu erfüllen. Diese Trennung der Funktion der einzelnen Abschnitte der Nockenwelle bewirkt, dass die Nockenwelle mit größtmöglicher Effizienz ausgestaltet wird. Furthermore, it is an advantageous embodiment, when the camshaft is such that it has a distal end portion which is in contact with the rotor at its radially outer circumferential surface. The separate design of such an end section causes it to be such that it optimally fulfills the requirements imposed on it. Due to the geometric separation of the torque transmitting portion, so the distal end portion to the rest of the camshaft, these two have separate material properties, whereby both are able to fulfill their function satisfactorily with the least possible cost of materials. This separation of the function of the individual sections of the camshaft causes the camshaft is designed with the greatest possible efficiency.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Außendurchmesser des distalen Endabschnitts den Außendurchmesser der proximalen, restlichen Nockenwelle übersteigt. Auf diese Weise wird bewirkt, dass der distale Endabschnitt ein ausreichend hohes Flächenträgheitsmoment aufweist, wodurch garantiert ist, dass trotz der Ausgestaltung als Hohlwelle eine ausreichende Kraftübertragung stattfindet. Der radial benötigte Bauraum wird somit weiterhin minimal gehalten. It is also advantageous if the outer diameter of the distal end portion exceeds the outer diameter of the proximal, remaining camshaft. In this way, the distal end section is caused to have a sufficiently high area moment of inertia, which guarantees that, despite the configuration as a hollow shaft, sufficient force transmission takes place. The radially required space is thus kept minimal.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der distale Endabschnitt eine Ringnut aufweist, die dafür geeignet ist, das axiale Begrenzungselement darin anzuordnen. Somit ist die Lage des Begrenzungselements eindeutig definiert, was eine geometrische Bestimmtheit des Nockenwellenverstellers in axialer Richtung nach sich zieht. Die axiale Festsetzung des Begrenzungselements mittels einer Ringnut bewirkt, dass das axiale Begrenzungselements bequem angebracht werden kann, ohne dass eine Wellenschulter nötig wäre, die den radialen Bauraum erhöhen würde. A further advantageous embodiment is characterized in that the distal End portion has an annular groove which is adapted to arrange the axial limiting element therein. Thus, the position of the limiting element is clearly defined, which entails a geometric determination of the camshaft adjuster in the axial direction. The axial fixing of the limiting element by means of an annular groove causes the axial limiting element can be conveniently mounted without a shaft shoulder would be necessary, which would increase the radial space.
Es ist zudem von Vorteil, wenn am distalen Ende der Nockenwelle eine Einführphase zur Vereinfachung der Montage angeordnet ist. Dadurch, dass somit die Möglichkeit gegeben ist, den Nockenwellenversteller auch an der Nockenwelle zu zentrieren, ist die Flexibilität der Anordnung erhöht. Die daraus resultierende vereinfachte Montage wirkt sich positiv auf die benötigte Montagezeit und somit die Herstellungskosten aus.It is also advantageous if an insertion phase is arranged at the distal end of the camshaft to simplify the assembly. Characterized in that thus given the opportunity to center the camshaft adjuster also on the camshaft, the flexibility of the arrangement is increased. The resulting simplified assembly has a positive effect on the required assembly time and thus the production costs.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Nockenwelle an einer Nockenwellenaußenfläche in Umfangsrichtung mindestens sechs Nockenwellenformschlusselemente aufweist. Die Anzahl der Nockenwellenformschlusselemente sollte der Anzahl der Rotorformschlusselemente entsprechen, wodurch ein optimaler Formschluss ermöglicht wird. Mittels jener sechs Nockenwellenformschlusselemente ist wiederum eine symmetrische Anordnung gewährleistet, was die Herstellungskosten und die Komplexität der Anordnung senkt.It is also advantageous if the camshaft has at least six camshaft form-locking elements in the circumferential direction on a camshaft outer surface. The number of camshaft form-locking elements should correspond to the number of rotor form-fitting elements, thereby enabling an optimal positive connection. By means of those six camshaft form-fitting elements in turn a symmetrical arrangement is ensured, which reduces the manufacturing costs and the complexity of the arrangement.
Es ist auch von Vorteil, wenn sich die Nockenwellenformschlusselemente in axialer Richtung ebenso lange erstrecken, wie die Rotorformschlusselemente. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass kein axialer Bauraum verschwendet wird und dennoch die für den Formschluss notwendige Kraft funktionserfüllend übertragen wird.It is also advantageous if the camshaft form-locking elements extend in the axial direction as long as the rotor form-fitting elements. In this way it is possible that no axial space is wasted and yet the force necessary for the positive connection is transmitted functionally filling.
Außerdem vorteilhaft ist es, wenn die Nockenwellenformschlusselemente als Vorsprünge ausgebildet sind, die radial nach außen gerichtet sind. Diese Vorsprünge ermöglichen es, geometrisch bestimmt in die zuvor beschriebenen Einbuchtungen des Rotors einzugreifen.It is also advantageous if the camshaft form-locking elements are formed as projections which are directed radially outward. These projections make it possible to intervene geometrically determined in the above-described indentations of the rotor.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass pro Rotorformschlusselement null, ein oder zwei Rotorfluidkanäle radial verlaufen. Mit dieser Anzahl an radial verlaufenden Rotorkanälen pro Rotorformschlusselement ist garantiert, dass jeder Hydraulikkammer des Rotors über einen Kanal Hydraulikfluid zu- und über einen anderen Kanal Hydraulikfluid abgeführt wird. A further advantageous embodiment is characterized in that zero, one or two rotor fluid passages run radially per rotor form-fitting element. With this number of radially extending rotor channels per rotor form-fitting element is guaranteed that each hydraulic chamber of the rotor via one channel hydraulic fluid to another and discharged via another channel hydraulic fluid.
In anderen Worten kann gesagt werden, dass die erfinderische Lösung der Aufgabe die Verbindung des Nockenwellenverstellers durch einen axial vorgespannten Formschluss ist. Der Formschluss dient der Kraftübertragung des Nockenwellendrehmoments und kann in Form einer Keilwellen-, Zahnwellen-, Passfeder- oder Polygonverbindung realisiert werden.In other words, it can be said that the inventive solution of the problem is the connection of the camshaft adjuster by an axially biased positive connection. The positive connection is the power transmission of the camshaft torque and can be realized in the form of a spline, splined shaft, keyway or polygon connection.
Außerdem wird ein Federelement eingesetzt, um eine Axialkraft auf den Versteller/Rotor zu erzeugen. Diese hat die Aufgabe, das Axialspiel, welches zur Montage benötigt wird, im Betrieb zu eliminieren. Dadurch ist der Rotor fixiert und klappert nicht im Betrieb aufgrund von Axialschwingungen der Nockenwelle. Dieses Federelement/Vorspannelement kann als Tellerfeder, Druckfeder oder als Gummipuffer ausgeführt sein. Um die Axialkraft des Federelements aufzunehmen und die axiale Lage des Rotors zu definieren, wird ein weiterer axialer Formschluss realisiert. Dieser kann als einfacher Sicherungsring, Sprengring, Sicherungsstift oder -scheibe ausgeführt sein. In addition, a spring element is used to generate an axial force on the stage / rotor. This has the task to eliminate the axial clearance, which is required for assembly, during operation. As a result, the rotor is fixed and does not rattle in operation due to axial vibrations of the camshaft. This spring element / biasing element can be designed as a plate spring, compression spring or as a rubber buffer. In order to receive the axial force of the spring element and to define the axial position of the rotor, a further axial positive engagement is realized. This can be designed as a simple circlip, snap ring, locking pin or disc.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass eine in axialer Richtung beispielsweise prismatisch ausgeprägte Kontur am Innendurchmesser des Rotors, welche formschlüssig in eine Gegenkontur an der Nockenwelle eingreift, realisiert wird. Weiterhin tritt eine formschlüssige Verbindung auf, welche den Rotor und die Nockenwelle zueinander zentriert. Die formschlüssige Verbindung besitzt zudem die Aufgabe, ein Drehmoment zwischen Rotor und Nockenwelle zu übertragen. Außerdem stellt die formschlüssige Verbindung eine feste Winkellage zwischen dem Rotor und der Nockenwelle ein. Es ist ein weiteres Merkmal der formschlüssigen Verbindung, radial fluchtende Bohrungen / Kanäle zwischen dem Rotor und der Nockenwelle zu realisieren. Dies zieht eine effiziente Hydraulikversorgung der Druckkammern nach sich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zudem ein zusätzliches Federelement zwischen dem Rotor und der Nockenwelle auf, welches eine Kraft in axialer Richtung ausübt und somit das nach der Montage auftretende Axialspiel ausgleicht. Weiterhin ist ein zusätzliches Formelement enthalten, welches radial in die Nockenwelle hineinragt und die axiale Lage des Rotors zur Nockenwelle fixiert. In summary, it can be said that a contour which is pronounced prismatically in the axial direction, for example, is realized on the inner diameter of the rotor, which engages positively in a counter contour on the camshaft. Furthermore, a positive connection occurs, which centers the rotor and the camshaft to one another. The positive connection also has the task to transmit a torque between the rotor and the camshaft. In addition, the positive connection sets a fixed angular position between the rotor and the camshaft. It is another feature of the positive connection to realize radially aligned bores / channels between the rotor and the camshaft. This entails an efficient hydraulic supply to the pressure chambers. The device according to the invention also has an additional spring element between the rotor and the camshaft, which exerts a force in the axial direction and thus compensates for the axial play occurring after assembly. Furthermore, an additional form element is included, which projects radially into the camshaft and fixes the axial position of the rotor to the camshaft.
Die Erfindung wird nachfolgend mittels Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of figures.
Es zeigen:Show it:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
In
Zurückkommend auf
Die Nockenwelle
Aufgrund des größeren radialen Bauraums, den der Rotor
In der in
Der distale Endabschnitt
In Richtung des distalen Endes weist der Rotor
Die Rotorfluidkanäle
Die aus der Nockenwelle
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nockenwellenversteller Phaser
- 22
- Stator stator
- 33
- Rotor rotor
- 44
- Nockenwelle camshaft
- 55
- Rotorinnenfläche Rotor inner surface
- 66
- Rotorformschlusselement Rotor interlocking element
- 77
- Nockenwellenformschlusselement Camshafts interlocking element
- 88th
- Vorspannelement biasing member
- 99
- Rotorflügel rotor blades
- 1010
- Statorflügel stator vanes
- 1111
- Fluidkammer fluid chamber
- 1212
- Nockenwellenfluidkanal Camshafts fluid channel
- 1313
- Rotorfluidkanal Rotor fluid channel
- 1414
- distaler Endabschnitt distal end portion
- 1515
- Vorsprung head Start
- 1616
- Einbuchtung indentation
- 1717
- Verbindungselement connecting element
- 1818
- Wellenschulter shaft shoulder
- 1919
- proximale Stirnseite proximal end face
- 2020
- distale Stirnseite distal end
- 2121
- Begrenzungselement limiting element
- 2222
- Ringnut ring groove
- 2323
- Sicherungsring circlip
- 2424
- Rotoraußenfläche Rotor outer surface
- 2525
- Verstellsystem adjustment
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10134320 A1 [0005] DE 10134320 A1 [0005]
- EP 1471215 A2 [0006] EP 1471215 A2 [0006]
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