Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, etwa eines Diesel- oder Ottomotors eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkw’s, Lkw’s, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einem Stator, einem relativ zu diesem Stator verdrehbaren, nockenwellenfest anbringbaren Rotor, sowie einem, den Rotor in seiner Drehstellung relativ zu dem Stator einstellenden Verstellmechanismus, also einen nicht-hydraulisch-arbeitenden / angetriebenen VCT-Mechanismus mit keilartigen Elementen.The invention relates to a camshaft adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, such as a diesel or gasoline engine of a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural utility vehicle, with a stator, a rotatable relative to this stator, camshaft firmly attachable rotor, and a, the Rotor in its rotational position relative to the stator adjusting adjusting mechanism, ie a non-hydraulic working / driven VCT mechanism with wedge-like elements.
Solche Nockenwellenversteller sind bereits aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So offenbaren etwa die US 2,079,009 A oder die US 7,007,652 B2 jeweils verschiedene Nockenwellenverstellsysteme mit Gewichten. Such camshaft adjusters are already well known from the prior art. This is what the US 2,079,009 A or the US 7,007,652 B2 each different camshaft adjustment systems with weights.
In der EP 1 355 047 B1 ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller offenbart. In the EP 1 355 047 B1 is a hydraulic camshaft adjuster disclosed.
In der US 8,025,035 B2 ist weiterhin eine Vorrichtung zum mechanischen Verstellen einer Nockenwelle offenbart, die die Verstellung mittels eines Schneckentriebes durchführt. In the US 8,025,035 B2 Furthermore, a device for the mechanical adjustment of a camshaft is disclosed, which performs the adjustment by means of a worm drive.
Zudem offenbart die US 7,987,828 B2 eine mechanisch variable Nockenwellenverstellvorrichtung mit einem Nockenwellenanschlussstück, einem Kettenrad, einem Kettenradring und einem Anschlussring. All diese Teile weisen Zähne mit schrägen Seitenwänden auf, welche formschlüssig ineinander eingreifen, um auf diese Weise einen Kreisring zu bilden. Der Kettenring und der Anschlussring werden axial verschoben, um den Abstand zwischen den Zähnen zu verändern und hierdurch eine Phasenverschiebung zu ermöglichen.In addition, the reveals US 7,987,828 B2 a mechanically variable camshaft adjusting device with a camshaft connecting piece, a sprocket, a sprocket ring and a connecting ring. All of these parts have teeth with oblique side walls which positively engage with each other to form a circular ring in this way. The chain ring and the connecting ring are axially displaced to change the distance between the teeth and thereby allow a phase shift.
Aus dem Stand der Technik sind daher bereits verschiedene Ausführungen bekannt, die sich sowohl auf mechanische als auch hydraulische oder elektrische Nockenwellenversteller / Nockenwellenverstellsysteme beziehen, um die Nockenwellensteuerzeiten einzustellen. Insbesondere sind hieraus auch bereits mechanische Nockenwellenversteller bekannt, bei denen die Umsetzung variabel einstellbarer Steuerzeiten dazu führt, dass der Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission gesenkt werden. Therefore, various embodiments are already known from the prior art, which relate both to mechanical and hydraulic or electric or camshaft phaser / Nockenwellenverstellsysteme to adjust the camshaft timing. In particular, mechanical camshaft adjusters are already known therefrom, in which the implementation of variably adjustable control times leads to a reduction in fuel consumption and pollutant emission.
Von Nachteil hat sich jedoch bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen herausgestellt, dass diese Systeme, bspw. die hydraulischen Systeme, relativ hohe Betriebskosten erzeugen. Insbesondere bei hydraulischen Systemen entsteht im Betrieb ein Verschleiß des Hydraulikmittels, das dazu dient, die gewünschte Verstellung durchzuführen. Diese Hydraulikmittel haben zudem den Nachteil, dass sie temperaturabhängig sind. Insbesondere bei niedrigen Motorstarttemperaturen ändern sich dadurch die Verstellkräfte. A disadvantage, however, has been found in these known from the prior art embodiments that these systems, eg. The hydraulic systems, generate relatively high operating costs. In hydraulic systems, in particular, wear occurs during operation of the hydraulic fluid, which serves to carry out the desired adjustment. These hydraulic agents also have the disadvantage that they are temperature-dependent. In particular, at low engine starting temperatures thereby change the adjustment forces.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und einen Nockenwellenversteller zur Verfügung zu stellen, der robuster ausgestaltet ist sowie verlässlicher im Betrieb funktioniert, wobei gleichzeitig die Herstellkosten und Betriebskosten möglichst weit reduziert werden sollen. It is therefore the object of the present invention to remedy these known from the prior art disadvantages and to provide a camshaft adjuster available, which is designed to be more robust and reliable in operation, while the production costs and operating costs should be reduced as far as possible.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verstellmechanismus zumindest einen in axialer Richtung des Rotors verschiebbaren Verschiebekeil aufweist, der derart mit dem Rotor sowie dem Stator zusammenwirkt, dass eine Bewegung des Verschiebekeils eine Veränderung der Drehstellung zwischen Rotor und Stator bewirkt. This is inventively achieved in that the adjusting mechanism has at least one displaceable in the axial direction of the rotor displacement wedge, which cooperates with the rotor and the stator such that a movement of the displacement wedge causes a change in the rotational position between the rotor and stator.
Dadurch ist ein Nockenwellenversteller mit einem Verstellmechanismus, d.h. ein mechanischer Nockenwellenversteller, umgesetzt, der unter einem besonders einfach arbeitenden Wirkprinzip verstellbar ist. Hierfür muss lediglich der Verschiebekeil verschoben werden, um die gewünschte Relativverdrehung zwischen dem Rotor und dem Stator einzustellen. Insbesondere die Robustheit des Nockenwellenverstellers wird dadurch positiv beeinflusst. Thereby, a camshaft adjuster with an adjustment mechanism, i. a mechanical camshaft adjuster, implemented, which is adjustable under a particularly simple operating principle. For this purpose, only the sliding wedge must be moved to set the desired relative rotation between the rotor and the stator. In particular, the robustness of the camshaft adjuster is thereby positively influenced.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and explained in more detail below.
So ist es weiterhin von Vorteil, wenn der zumindest eine Verschiebekeil eine angestellte (keilartig / keilförmig positionierte / angeordnete), erste Gleitfläche aufweist, die an einer statorfest angeordneten, vorzugsweise komplementär zu der ersten Gleitfläche ausgebildeten, zweiten Gleitfläche beim Verstellen der Drehstellung zwischen Rotor und Stator entlanggleitet und zu ihr angestellt ist. Der zumindest eine Verschiebekeil ist als ein keilförmiger / prismenartiger Block ausgebildet. Wenn der Verschiebekeil in Form eines prismenförmigen Blocks / einer prismenförmigen Platte ausgestaltet ist, ist der Verschiebekeil besonders platzsparend in den Nockenwellenversteller integriert und besonders einfach ausgestaltet.Thus, it is furthermore advantageous if the at least one displacement wedge has an employed (wedge-like / wedge-shaped positioned / arranged) first sliding surface, which is arranged on a statorfest arranged, preferably complementary to the first sliding surface, second sliding surface when adjusting the rotational position between the rotor and Stator slides along and is employed to her. The at least one displacement wedge is designed as a wedge-shaped / prism-like block. If the displacement wedge is designed in the form of a prism-shaped block / prism-shaped plate, the displacement wedge is integrated into the camshaft adjuster in a particularly space-saving manner and has a particularly simple design.
Weiterhin ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn die erste Gleitfläche und/oder die zweite Gleitfläche eine die Reibkraft erhöhende Oberflächenstruktur aufweisen / aufweist. Die Rauheit der ersten und/oder der zweiten Gleitfläche ist dabei derart gewählt, dass in einer relativ zum Stator und zum Rotor stillstehenden Stellung des Verschiebekeils die beiden Gleitflächen als Reibflächen wirken und allein durch die erzeugte Reibkraft die beiden Gleitflächen selbsttätig aneinander gehalten sind / anliegen. Denn dadurch ist der zumindest eine Verschiebekeil in der gewünschten Drehstellung besonders stabil gegenüber dem Stator abgestützt. Furthermore, it is advantageous in this context if the first sliding surface and / or the second sliding surface have / have a surface structure which increases the friction force. The roughness of the first and / or the second sliding surface is chosen such that act in a relative to the stator and the rotor stationary position of the sliding wedge, the two sliding surfaces as friction surfaces and held alone by the friction force generated, the two sliding surfaces together are / abut. Because this is supported by the at least one sliding wedge in the desired rotational position particularly stable against the stator.
Ist die zweite Gleitfläche derart relativ zu dem zumindest einen Verschiebekeil angeordnet ist, dass eine axiale Verschiebung des zumindest einen Verschiebekeils die Veränderung der Drehstellung zwischen Rotor und Stator bewirkt, ist die zweite Gleitfläche auch besonders stabil positioniert. If the second sliding surface is arranged relative to the at least one displacement wedge such that an axial displacement of the at least one displacement wedge causes the rotational position between rotor and stator to change, the second sliding surface is also positioned in a particularly stable manner.
Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn der Rotor einen Nabenabschnitt aufweist, an dessen Außenumfangsseite der zumindest eine Verschiebekeil in radialer Richtung nach innen abgestützt ist. Dadurch ist der Verschiebekeil sicher bei seiner Verschiebung in axialer Richtung geführt. It is also expedient if the rotor has a hub portion, on the outer circumferential side of which the at least one displacement wedge is supported in the radial direction inwards. As a result, the sliding wedge is guided safely in its displacement in the axial direction.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn der zumindest eine Verschiebekeil an einem im Betriebszustand drehfest mit dem Rotor und/oder der Nockenwelle verbundenen Führungselement axial geführt ist. Dadurch ist eine zusätzliche Führung des Verschiebekeils sichergestellt. Furthermore, it is also advantageous if the at least one displacement wedge is axially guided on a guide element that is non-rotatably connected with the rotor and / or the camshaft in the operating state. This ensures additional guidance of the sliding wedge.
Von Vorteil ist es zudem, wenn der zumindest eine Verschiebekeil relativ zu dem Führungselement mittels einer Vorspannfeder in einer ersten axialen Verschieberichtung des zumindest einen Verschiebekeils elastisch vorgespannt ist. Die Vorspannfeder ist dabei derart abgestützt, dass sie den Verschiebekeil in dieser ersten axialen Verschieberichtung, d.h. in einer Verschieberichtung, die den Verschiebekeil in den Stator und somit auf die zweite Gleitfläche drückt / drängt abgestützt ist. Deshalb muss in einer, der ersten axialen Verschieberichtung entgegengesetzten zweiten axialen Verschieberichtung eine um die Vorspannkraft der Feder erhöhte Kraft aufgewendet werden, um den zumindest einen Verschiebekeil wieder aus dem Stator bzw. von der zweiten Gleitfläche weg zu bewegen. Dadurch ist eine besonders robuste Abstützung der jeweiligen einzustellenden Verstellposition / Verdrehstellung des Nockenwellenverstellers umgesetzt. It is also advantageous if the at least one displacement wedge is resiliently biased relative to the guide element by means of a biasing spring in a first axial displacement direction of the at least one displacement wedge. The biasing spring is supported in such a way that it the Verschiebekeil in this first axial displacement direction, i. in a displacement direction, which pushes / pushes the sliding wedge in the stator and thus on the second sliding surface. Therefore, in a second axial displacement direction opposite the first axial displacement direction, a force increased by the biasing force of the spring has to be applied in order to move the at least one displacement wedge out of the stator or away from the second sliding surface. As a result, a particularly robust support of the respective adjustment position to be set / rotational position of the camshaft adjuster is implemented.
Weist der zumindest eine Verschiebekeil auch einen stabförmigen Führungsabschnitt auf, mit dem er vorzugsweise stoffeinstückig verbunden / integral ausgeführt ist, wobei der Führungsabschnitt in einem Durchgangsloch des Führungselementes verschiebbar geführt ist, ist die axiale Führung des Verschiebekeils besonders kostengünstig herstellbar. If the at least one displacement wedge also has a rod-shaped guide section with which it is preferably connected in one piece / integral, wherein the guide section is displaceably guided in a through hole of the guide element, the axial guidance of the displacement wedge can be produced particularly cost-effectively.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin auch von Vorteil, wenn ein als Wälzlager ausgebildetes Betätigungslager vorgesehen ist, das mit einem ersten Lagerring zum Verstellen des Stators relativ zum Rotor an dem zumindest einen Verschiebekeil andrückbar / anlegbar ist. In Abhängigkeit einer Betätigungskraft, die auf das Wälzlager ausgeübt wird, kann somit einfach die Drehstellung des Nockenwellenverstellers eingestellt werden.In this context, it is also advantageous if a trained as a rolling bearing actuating bearing is provided, which is pressed with a first bearing ring for adjusting the stator relative to the rotor on the at least one sliding wedge / can be applied. In dependence of an actuating force which is exerted on the rolling bearing, thus easily the rotational position of the camshaft adjuster can be adjusted.
Ist der Rotor relativ zu dem Stator mittels zumindest einer in einer Drehrichtung wirkenden Abstützfeder vorgespannt, welche Abstützfeder vorzugsweise als eine bogenförmig verlaufende Schraubenfeder oder als ein zu einer Torsionsfeder gewickelter / gebogener Federdraht ausgestaltet ist, ist stets gewährleistet, dass die erste an die zweite Gleitfläche im Betrieb sicher angedrückt ist. If the rotor is prestressed relative to the stator by means of at least one support spring acting in a direction of rotation, which support spring is preferably configured as an arcuately extending helical spring or as a spring wire wound / bent into a torsion spring, it is always ensured that the first abutment against the second sliding surface in FIG Operation is safely pressed.
Im Weiteren ist es auch von Vorteil, wenn der Nabenabschnitt des Rotors über eine Keilverzahnung mit der Nockenwelle verbindbar / im Betriebszustand verbunden ist. Dadurch ist der Rotor besonders fest / robust mit der Nockenwelle dauerhaft verbunden.Furthermore, it is also advantageous if the hub portion of the rotor via a spline with the camshaft connectable / connected in the operating state. As a result, the rotor is particularly strong / robust permanently connected to the camshaft.
Weiterhin ist es auch von Vorteil, wenn der zumindest eine Verschiebekeil aus einem Gussmaterial ausgeformt ist, weiter bevorzugt aus einer verstärkten Aluminiumlegierung ausgeformt ist. Dadurch ist der Verschiebekeil besonders dauerhaft ausgebildet.Furthermore, it is also advantageous if the at least one displacement wedge is formed from a cast material, more preferably is formed from a reinforced aluminum alloy. As a result, the sliding wedge is designed to be particularly durable.
Im Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Verstellmechanismus nicht nur einen, sondern mehrere, vorzugsweise zumindest drei / drei der Verschiebekeile aufweist, die entlang eines Umfangs des Nockenwellenverstellers gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dadurch wirkt die den Rotor relativ zum Stator verstellende Verstellkraft besonders gleichmäßig.Furthermore, it is advantageous if the adjusting mechanism not only one but a plurality, preferably at least three / three of the sliding wedges, which are arranged distributed uniformly along a circumference of the camshaft adjuster. As a result, the adjustment force which adjusts the rotor relative to the stator is particularly uniform.
In anderen Worten ausgedrückt, besteht die erfinderische Lösung somit aus einem mechanischen Nockenwellenversteller (auch als VCT-/ „Variable Cam Timing“-Mechanismus bezeichnet), der die Position der Nockenwelle in früh oder spät einstellt, unter dem Gebrauch einiger Gleit-/ Reibklötze (Verschiebekeile), die in Kontakt mit dem Rotor sowie dem Stator des Nockenwellenverstellers stehen. Die Erfindung umfasst somit auch eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Komponenten-Rotor und Stator- des Nockenwellenverstellers, die es ermöglichen, die Relativposition zwischen Rotor und Stator / Verdrehstellung des Rotors relativ zu dem Stator zu kontrollieren. Der Stator und der Rotor umfassen eine Vielzahl von Reibbelägen / Reibklötzen / Verschiebekeile. Vorzugsweise sind drei solcher Klötze am Stator und drei dieser Klötze am Rotor vorgesehen. Die Reibklötze werden in Kontakt miteinander gebracht, so dass Kräfte vom Rotor auf den Stator derart übertragen werden, wie es die keilförmigen Gleitflächen bewirken. Der Wechsel der Verdrehstellung der Nockenwelle ist somit durch das Verschieben einer ersten Gruppe von Reibklötzen (den Verschiebekeilen), die an dem Rotor platziert sind, relativ zu den ihnen zugeordneten Reibklötzen am Stator umgesetzt. Dadurch werden diese Gleitklötze selbst zwischen dem Rotor und den befestigten Reibklötzen am Stator eingefügt, wodurch der Rotor relativ zum Stator verstellt wird. Die axiale Position der Verschiebekeile ist dabei durch ein Drucklager (Betätigungslager) gesteuert, welcher Mechanismus ähnlich einer Reibkupplung agiert. Eine Abdichtung rotierender Teile ist dabei nicht benötigt, da das System nicht hydraulisch aktuiert ist. In other words, the inventive solution thus consists of a mechanical camshaft adjuster (also referred to as VCT / "Variable Cam Timing" mechanism) which adjusts the position of the camshaft early or late, using some slide / friction pads (US Pat. Sliding wedges), which are in contact with the rotor and the stator of the camshaft adjuster. The invention thus also includes a mechanical connection between the two component rotor and stator of the camshaft adjuster, which make it possible to control the relative position between the rotor and stator / rotational position of the rotor relative to the stator. The stator and the rotor comprise a plurality of friction linings / friction pads / sliding wedges. Preferably, three such blocks on the stator and three of these blocks are provided on the rotor. The friction pads are brought into contact with each other so that forces are transmitted from the rotor to the stator in such a way as to effect the wedge-shaped sliding surfaces. The change of the rotational position of the camshaft is thus implemented by the displacement of a first group of friction pads (the sliding wedges), which are placed on the rotor, relative to their associated friction pads on the stator. This will make these Gleitklötze itself inserted between the rotor and the fixed friction pads on the stator, whereby the rotor is adjusted relative to the stator. The axial position of the sliding wedges is controlled by a thrust bearing (actuating bearing), which mechanism acts like a friction clutch. A sealing of rotating parts is not required because the system is not actuated hydraulically.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.The invention will now be explained in more detail with reference to figures, in which context also different embodiments are described.
Es zeigen:Show it:
1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach einem vorteilhaften ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Nockenwellenversteller bereits in einem Betriebszustand, d.h. in einem an einer Nockenwelle befestigten Zustand dargestellt ist, 1 3 is a longitudinal sectional view of a camshaft adjuster according to the invention according to an advantageous first exemplary embodiment, wherein the camshaft adjuster is already shown in an operating state, ie in a state fastened to a camshaft,
2 eine isometrische Explosionsdarstellung des Nockenwellenverstellers / Nockenwellenzusammenbaus aus 1, wobei besonders gut die drei Verschiebekeile des Nockenwellenverstellers zu erkennen sind, 2 an isometric exploded view of the camshaft adjuster / camshaft assembly 1 , where especially the three sliding wedges of the camshaft adjuster can be seen,
3 eine isometrische Darstellung des Nockenwellenverstellers aus 1 in einem ungeschnittenen Zustand, in der die Verschiebekeile in einer ersten Verschiebeposition dargestellt und noch nicht vollständig in axialer Richtung in den Stator hineingeschoben sind, 3 an isometric view of the camshaft adjuster from 1 in an uncut state, in which the displacement wedges are shown in a first displacement position and are not pushed completely into the stator in the axial direction,
4 eine isometrische Darstellung ähnlich zur 3, wobei die Verschiebekeile in einer zweiten Verschiebeposition positioniert sind, in der sie weiter in den Stator hineingeschoben sind, wobei an dem Betätigungslager eine bestimmte Betätigungskraft „F“ anliegt, die die Verschiebekeile in den Stator hinein drängt und der gegenüber der 3 resultierende veränderte Verstellwinkel zwischen Rotor und Stator mit „φ“ gekennzeichnet ist, 4 an isometric view similar to 3 , wherein the sliding wedges are positioned in a second displacement position, in which they are pushed further into the stator, wherein on the actuating bearing a certain actuating force "F" is applied, which urges the sliding wedges in the stator and the opposite 3 resulting changed displacement angle between rotor and stator is marked with "φ",
5 eine rückwärtige Ansicht des Nockenwellenverstellers nach dem ersten Ausführungsbeispiel, d.h. eine Ansicht von einer Seite des Nockenwellenverstellers, die dem Betätigungslager abgewandt ist, wobei besonders gut die Abstützfedern, die bogenartig verlaufen, zu erkennen sind, 5 a rear view of the camshaft adjuster according to the first embodiment, that is, a view from one side of the camshaft adjuster, which faces away from the actuating bearing, wherein particularly well the support springs, which are arcuate, can be seen,
6 eine isometrische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach einem weiteren, zweiten vorteilhaften Ausführungsbeispiel, welches Ausführungsbeispiel im Wesentlichen wie das erste Ausführungsbeispiel funktioniert und aufgebaut ist, nun jedoch die drei einzelnen Abstützfedern durch eine einzelne, aus einem Federdraht zu einer Torsionsfeder gebogenen Federdraht ersetzt sind, und 6 an isometric exploded view of the camshaft adjuster according to the invention according to a further, second advantageous embodiment, which embodiment essentially works like the first embodiment and is constructed, but now the three individual support springs are replaced by a single, bent from a spring wire to a torsion spring wire, and
7 eine rückwärtige Ansicht des Nockenwellenverstellers von einer Seite, die dem Betätigungslager im montierten Zustand abgewandt ist, wobei besonders gut die verschiedenen Abstützarme der einzelnen Abstützfeder zu erkennen sind. 7 a rear view of the camshaft adjuster from one side, which faces away from the actuating bearing in the assembled state, wherein the different support arms of the individual support spring can be seen particularly well.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen / Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden, ohne sich dabei von dem Erfindungsgedanken zu entfernen.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. Also, the various features of the different embodiments / embodiments can be freely combined with each other, without departing from the spirit of the invention.
In 1 ist zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 zu erkennen. Der Nockenwellenversteller 1 ist auch als Nockenwellenverstelleinrichtung oder VCT-Vorrichtung bezeichnet. Der Nockenwellenversteller 1 ist für das Verstellen, d.h. das Einstellen der Phasestellung einer Nockenwelle 10 einer der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine relativ zu einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. In dieser Darstellung ist der Nockenwellenversteller 1 bereits an einer solchen Nockenwelle 10 befestigt. Die Nockenwelle 10 weist dabei auf übliche Weise zumindest einen, einem Steuerventil der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Nocken 21 auf. In 1 is first a first embodiment of the camshaft adjuster according to the invention 1 to recognize. The camshaft adjuster 1 is also referred to as a camshaft adjusting or VCT device. The camshaft adjuster 1 is for adjusting, ie adjusting the phase position of a camshaft 10 one of the clarity not shown in detail internal combustion engine formed relative to a crankshaft of the internal combustion engine. In this illustration, the camshaft adjuster 1 already on such a camshaft 10 attached. The camshaft 10 has in the usual way at least one, a control valve of the internal combustion engine associated cam 21 on.
Der Nockenwellenversteller 1 ist als ein mechanischer Nockenwellenversteller, d.h. ein Nockenwellenversteller 1 ausgebildet, dessen Verstellung über einen Verstellmechanismus 4 umgesetzt wird. Der Nockenwellenversteller 1 weist zu diesem Zwecke einen Stator 2 auf. Der Stator 2 weist hierbei einen im Wesentlichen zylinderförmigen, nämlich kreisringförmigen Grundabschnitt 22 auf, der im Betriebszustand Mittel aufweist, mit denen er drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Radial innerhalb dieses Stators 2, nämlich innerhalb des Grundabschnittes 22 ist wiederum ein Rotor 3 in einem bestimmten Verstellwinkelbereich / Winkelbereich verdrehbar relativ zum Stator 2 gelagert / aufgenommen. The camshaft adjuster 1 is as a mechanical phaser, ie a phaser 1 formed, whose adjustment via an adjustment mechanism 4 is implemented. The camshaft adjuster 1 has a stator for this purpose 2 on. The stator 2 in this case has a substantially cylindrical, namely annular base section 22 on, which has means in the operating state, with which it is rotatably connected to the crankshaft. Radially inside this stator 2 , namely within the basic section 22 is again a rotor 3 in a certain Verstellwinkelbereich / angular range rotatable relative to the stator 2 stored / recorded.
Der Rotor 3 weist Mittel auf, die es erlauben, den Rotor 3 nockenwellenfest, d.h. drehfest mit der Nockenwelle 10 zu verbinden. Dem entsprechend ist in der 1 der Rotor 3 auch bereits mit einem Nabenabschnitt 8, der im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist, bereits drehfest mit der Nockenwellen 10 verbunden. Für diese Verbindung ist der Nabenabschnitt 8 mit der Nockenwelle 10 über eine Keilverzahnung 23 verbunden. Neben dem Nabenabschnitt 8 weist der Rotor 3 auch mehrere, nämlich drei entlang des Umfangs, d.h. entlang eines gleichbleibenden Abstandes zu der Drehachse 19 des Nockenwellenverstellers 1 / der Nockenwelle 10, in einer Radialebene, angeordnete Flügel 24 auf. Die Flügel 24 ragen in radialer Richtung von dem Nabenabschnitt 8 nach außen weg und sind integral / stoffeinstückig mit dem Nabenabschnitt 8 ausgeführt. Diese Flügel 24 sind auch besonders gut in 2 zu erkennen. Die Flügel 24 weisen in Bezug auf die Drehachse 19 im Wesentlichen die gleiche axiale Länge wie der Grundabschnitt 22 des Stators 2 auf. In axialer Richtung im Anschluss an den Grundabschnitt 22 schließen zwei Abstützplatten / Abstützscheiben 25a, 25b, die je ein zentrales Durchgangsloch an. An jeweils einer axialen Stirnseite des Grundabschnittes 22 schließt eine Abstützplatte 25a, 25b an. Jede Abstützplatte 25a, 25b erstreckt sich derart weit von dem Grundabschnitt 22 aus in radialer Richtung nach innen, dass die Flügel 24 zumindest in ihrem radialen Außenbereich durch diese Abstützplatten 25a und 25b in axialer Richtung abgestützt / gehalten sind. Die Abstützplatten 25a und 25b gehören somit zum Stator 2 und sind mittels Befestigungsbolzen 30 und Muttern 31 an dem Stator 2 befestigt.The rotor 3 has means that allow the rotor 3 Camshaft-proof, ie non-rotatable with the camshaft 10 connect to. Accordingly, in the 1 the rotor 3 also already with a hub section 8th , which is formed substantially sleeve-shaped, already rotatably with the camshaft 10 connected. For this connection is the hub section 8th with the camshaft 10 via a spline 23 connected. Next to the hub section 8th points the rotor 3 also several, namely three along the circumference, ie along a constant distance to the axis of rotation 19 of the camshaft adjuster 1 / the camshaft 10 , in a radial plane, arranged wings 24 on. The wings 24 project in the radial direction from the hub portion 8th outwardly and are integral / stoffeinstückig with the hub portion 8th executed. These wings 24 are also especially good at 2 to recognize. The wings 24 pointing with respect to the axis of rotation 19 substantially the same axial length as the base section 22 of the stator 2 on. In the axial direction following the basic section 22 Close two support plates / support plates 25a . 25b They each have a central through hole. At each axial end face of the base portion 22 closes a support plate 25a . 25b at. Each support plate 25a . 25b extends so far from the base section 22 out in the radial direction inwards, that the wings 24 at least in its radial outer area through these support plates 25a and 25b are supported / held in the axial direction. The support plates 25a and 25b belong to the stator 2 and are by means of fastening bolts 30 and nuts 31 on the stator 2 attached.
Wie bereits weiter oben erwähnt, ist zur Einstellung der Drehstellung / Relativdrehstellung zwischen dem Rotor 3 relativ zu dem Stator 2 der Verstellmechanismus 4 vorgesehen. Der Verstellmechanismus 4 weist drei entlang des Umfangs des Nockenwellenverstellers 1 verteilt angeordnete Verschiebekeile 5 auf, die jeweils gleich ausgestaltet und funktionierend sind. Jeder der Verschiebekeile 5 wirkt dabei derart mit dem Rotor 3 sowie dem Stator 2 zusammen, dass eine Verschiebung des Verschiebekeils 5 in axialer Richtung eine Veränderung der Relativdrehstellung / Drehstellung zwischen Rotor 3 und Stator 2 bewirkt. As already mentioned above, is to adjust the rotational position / relative rotational position between the rotor 3 relative to the stator 2 the adjustment mechanism 4 intended. The adjustment mechanism 4 has three along the circumference of the camshaft adjuster 1 distributed displacement wedges 5 on, each of which is the same design and functioning. Each of the sliding wedges 5 acts in this way with the rotor 3 as well as the stator 2 put together that a shift of the sliding wedge 5 in the axial direction, a change in the relative rotational position / rotational position between the rotor 3 and stator 2 causes.
Zu diesem Zwecke weist jeder Verschiebekeil 5 als ein prismenförmiger / keilförmiger Block, eine erste keilförmig angestellte / ausgerichtete / verlaufende Gleitfläche 6 auf. Diese erste Gleitfläche 6 ist im Wesentlichen, bzgl. der Axialrichtung der Drehachse 19 schräg / quer angestellt / positioniert. Jeder Verschiebekeil 6 ist mit seiner ersten Gleitfläche 6 einer statorfest, d.h. im Stator 2 fest angebrachten, zweiten, ebenfalls keilförmig angestellten / ausgerichteten / verlaufenden Gleitfläche 7 zugeordnet. Diese zweite Gleitfläche 7 verläuft im Wesentlichen komplementär zu der ersten Gleitfläche 6, ist jedoch an einem festen, nämlich statorfest angebrachten Abstützblock 26 vorgesehen / ausgebildet. Je Verschiebekeil 5 ist ein Abstützblock 26 in einer in Axialrichtung verlaufenden Nut auf der radialen Innenseite des Grundabschnittes 22 statorfest gehalten / ausgerichtet. In einem zusammengebauten Zustand des Nockenwellenverstellers 1, wie es in 1 dargestellt ist, ist der Abstützblock 26 durch die Montage der beiden Abstützplatten 25a und 25b sowohl in axialer Richtung verschiebefest als auch in Drehrichtung fixiert und fest in dem Stator 2, angeordnet. For this purpose, each sliding wedge 5 as a prism-shaped / wedge-shaped block, a first wedge-shaped / aligned / extending sliding surface 6 on. This first sliding surface 6 is essentially, with respect to the axial direction of the axis of rotation 19 inclined / transposed / positioned. Every shifting wedge 6 is with its first sliding surface 6 one stator-fixed, ie in the stator 2 firmly attached, second, also wedge-shaped employees / aligned / running sliding surface 7 assigned. This second sliding surface 7 is substantially complementary to the first sliding surface 6 , but is on a fixed, namely statorfest attached support block 26 provided / trained. Depending sliding wedge 5 is a support block 26 in an axially extending groove on the radial inside of the base portion 22 held steady / aligned. In an assembled state of the camshaft adjuster 1 as it is in 1 is shown, is the support block 26 by mounting the two support plates 25a and 25b both fixed in the axial direction and fixed in the direction of rotation and fixed in the stator 2 arranged.
Wie besonders gut in Verbindung mit den 3 und 4 zu erkennen ist, ist jeder Verschiebekeil 5 stets derart in den Stator 2 in axialer Richtung eingeschoben, dass er sowohl an dem Flügel 24, nämlich an einer in Umfangsrichtung weisenden Seitenwand des Flügels 24, zu einer, dem Abstützblock 26 abgewandten Seite hin, als auch in radialer Richtung nach innen, an einer Außenumfangsseite 9 des Nabenabschnittes 8, abgestützt und geführt ist. Dadurch ist der Verschiebekeil 5 beim Verstellen der Nockenwelle 10 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung sicher geführt. How very well in connection with the 3 and 4 it can be seen, every shifting wedge is 5 always in the stator 2 inserted in the axial direction, that he both on the wing 24 , namely at a circumferentially facing side wall of the wing 24 , to one, the support block 26 facing away from, as well as in the radial direction inwards, on an outer peripheral side 9 of the hub section 8th , supported and guided. This is the shifting wedge 5 when adjusting the camshaft 10 safely guided both in the radial and in the axial direction.
Weiterhin weist jeder Verschiebekeil 5 einen mit ihm integral / stoffeinstückig ausgeführten, stabförmigen Führungsabschnitt 13 auf, der auch als Führungsstab bezeichnet ist. Dieser im Wesentlichen mit einem kreisrunden Querschnitt versehene, sich länglich in axialer Richtung erstreckende Führungsabschnitt 13 ist in einem Führungselement 11, das im Wesentlichen hülsenförmig ausgeformt ist, geführt. Zu diesem Zwecke ist an dem Führungselement 11 ein radial ausgerichteter Flanschabschnitt 27 vorgesehen, an dem die Führungsabschnitte 13 der Verschiebekeile 5 in axialer Richtung zusätzlich geführt sind. Hierzu ist in dem Führungselement 11 je Verschiebekeil 5 ein Durchgangsloch 14 eingebracht, in dem der Führungsabschnitt 13 über einen Schiebesitz geführt ist. Furthermore, each sliding wedge 5 a with him integral / stoffeinstückig running, rod-shaped guide section 13 on, which is also referred to as a management staff. This substantially provided with a circular cross-section, elongated in the axial direction extending guide portion 13 is in a guide element 11 , which is formed substantially sleeve-shaped, out. For this purpose is on the guide element 11 a radially oriented flange portion 27 provided on which the guide sections 13 the sliding wedges 5 are additionally guided in the axial direction. This is in the guide element 11 each sliding wedge 5 a through hole 14 introduced, in which the guide section 13 is guided over a sliding seat.
Zudem ist jede Gleitfläche 6 und 7 der Verschiebekeile 5 sowie der Abstützblöcke 26 mit einer, die Reibkraft erhöhenden Oberflächenstruktur, nämlich einer aufgerauten Oberflächenstruktur, versehen. Dadurch weisen die Gleitflächen 6 und 7 zum einen die Fähigkeit auf, beim Verstellen der Nockenwelle 10 relativ zueinander entlang zu gleiten, in einer Ruhestellung in der gewünschten Drehstellung jedoch eine ausreichende Reibkraft aufzubringen, ohne dass sich der Verschiebekeil 5 wieder selbsttätig (unter den normalen Betriebsschwingungen der Nockenwelle 10 / der Verbrennungskraftmaschine) in axialer Richtung unbeabsichtigt verschiebt. Zudem sind sowohl die Verschiebekeile 5 samt ihrem Führungsabschnitt 13 sowie die Abstützblöcke 26 aus einem verstärkten Aluminiumgusswerkstoff hergestellt.In addition, every sliding surface 6 and 7 the sliding wedges 5 and the support blocks 26 with a frictional force increasing surface structure, namely a roughened surface structure provided. This shows the sliding surfaces 6 and 7 on the one hand, the ability to adjust the camshaft 10 to slide along relative to each other, however, in a rest position in the desired rotational position to apply a sufficient frictional force without the sliding wedge 5 again automatically (under normal operating vibrations of the camshaft 10 / the internal combustion engine) in the axial direction unintentionally shifts. In addition, both the sliding wedges 5 including her leadership section 13 as well as the support blocks 26 made from a reinforced aluminum casting material.
Im Weiteren ist, um die Position des Verschiebekeils 5 zusätzlich abzustützen, je Verschiebekeil 5 eine Vorspannfeder 12 vorgesehen. Diese Vorspannfeder 12 ist hier als eine Schraubenfeder, nämlich eine auf Druck belastete Schraubenfeder ausgebildet. Die Schraubenfeder ist zwischen dem Verschiebekeil 5 und dem Flanschabschnitt 27 des Führungselementes 11 in axialer Richtung angeordnet / eingespannt. Dabei liegt die Vorspannfeder 12 mit einem ersten Endbereich an einem, durch den Verschiebekeil 5 gebildeten, axialen Absatz, mit einem, diesem ersten Endbereich abgewandten, zweiten Endbereich an einer, der Nockenwelle 10 zugewandten, axialen Stirnseite des Flanschabschnitts 27 an. Somit ist jedem Verschiebekeil 5 eine Vorspannfeder 12 zugeordnet, die den Verschiebekeil 5 in eine erste axiale Verschieberichtung, nämlich in eine Verschieberichtung in den Stator 2 in axialer Richtung hinein, drängt / vorspannt.Furthermore, to the position of the sliding wedge 5 additionally support, depending sliding wedge 5 a biasing spring 12 intended. This biasing spring 12 is here designed as a helical spring, namely a loaded on pressure coil spring. The coil spring is between the sliding wedge 5 and the flange portion 27 of the guide element 11 arranged / clamped in the axial direction. This is the preload spring 12 with a first end portion at one, through the sliding wedge 5 formed axial shoulder, with a, this first end region facing away from the second end region on one, the camshaft 10 facing, axial end face of the flange portion 27 at. Thus, every shifting wedge is 5 a biasing spring 12 assigned to the sliding wedge 5 in a first axial displacement direction, namely in a direction of displacement in the stator 2 in the axial direction, urges / pretensions.
Im Weiteren ist auch Abstützung des Rotors 3 relativ zu den der Abstützblöcken 26 in Umfangsrichtung / in Drehrichtung des Rotors 3 relativ zum Stator 2 zwischen jedem Flügel 24 und Abstützblock 26 eine Abstützfeder 18 vorgesehen. Diese Abstützfeder 18, wie in 5 gut zu erkennen, ist als bogenförmig, d.h. entlang eines Teilkreisabschnittes verlaufende, Schraubenfeder ausgebildet. Diese Abstützfeder 18 ist entlang des Umfangs, d.h. in Umfangsrichtung betrachtet, zwischen einem der Flügel 24 und einer, dem Verschiebekeil 5 abgewandten Seite eines Ersten der Abstützblöcke 26 eingespannt. Dadurch ist jeder Flügel 24 des Rotors 3 relativ zu dem Ersten der Abstützblöcke 26, elastisch in Richtung des in Umfangsrichtung betrachtet, nächstgelegenen, zweiten Abstützblockes 26 vorgespannt. Jeder Flügel 24 ist somit von einer, dem Abstützblock 26 abgewandten Umfangsseite an dem Verschiebekeil 5 angedrückt. In addition, also support the rotor 3 relative to the support blocks 26 in the circumferential direction / in the direction of rotation of the rotor 3 relative to the stator 2 between each wing 24 and support block 26 a support spring 18 intended. This support spring 18 , as in 5 Good to see, as arcuate, that is formed along a partial circle section extending coil spring. This support spring 18 is along the circumference, ie viewed in the circumferential direction, between one of the wings 24 and one, the shifting wedge 5 opposite side of a first of the support blocks 26 clamped. This is every wing 24 of the rotor 3 relative to the first of the support blocks 26 , elastic in the direction of the circumferentially, nearest, second support block 26 biased. Every wing 24 is thus of one, the support block 26 facing away from the peripheral side of the displacement wedge 5 pressed.
In den 3 und 4 wird in Zusammenwirkung besonders gut die Verstellung / die Funktionsweise des Verstellmechanismus 4 deutlich. In 3 ist jeder der Verschiebekeile 5 noch in einer ersten axialen Verschiebestellung / Verschiebeposition, wobei der Verschiebekeil 5 noch nicht vollständig in den Stator 2 eingeschoben ist und dadurch die erste Gleitfläche 6 erst um etwa 20 bis 50 % der axialen Länge mit der zweiten Gleitfläche 7 in Kontakt ist. Diese erste Verschiebestellung des Verschiebekeils 5 ist einer ersten Relativdrehstellung zwischen Stator 2 und Rotor 3 zugeordnet. Dieser Relativdrehstellung ist etwa eine Frühstellung (zwischen Nockenwelle 10 und Kurbelwelle), kann jedoch auch eine Spätstellung zugeordnet sein. Soll nun die Relativdrehstellung zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2 verändert werden, wird gemäß 4 ein als Wälzlager ausgebildetes Betätigungslager 15 mit einer eine axiale Verschiebekraft F an die Führungsabschnitte 13 angedrückt. Diese Verschiebekraft F drückt jeden Verschiebekeil 5 in seiner ersten axialen Verschieberichtung in den Stator 2 hinein, so dass der Anlagebereich zwischen der ersten und der zweiten Gleitfläche 6 und 7 vergrößert wird. Dadurch wird gleichzeitig der Abstand zwischen Flügel 24 und Abstützblock 26 verändert, sodass sich die Abstützfeder 18 stärker komprimiert. Dadurch kommt es zu einer Veränderung der Relativdrehstellung zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2. Die Abstützfedern 18 werden stärker komprimiert, während sich die Vorspannfedern 12 um einen gewissen Betrag entspannen. In the 3 and 4 In combination, the adjustment / functioning of the adjustment mechanism is particularly good 4 clear. In 3 is each of the shifting wedges 5 still in a first axial displacement position / displacement position, wherein the displacement wedge 5 not yet completely in the stator 2 is inserted and thereby the first sliding surface 6 only about 20 to 50% of the axial length with the second sliding surface 7 is in contact. This first displacement position of the sliding wedge 5 is a first relative rotational position between the stator 2 and rotor 3 assigned. This relative rotational position is approximately an early position (between camshaft 10 and crankshaft), but may also be assigned a late position. Now should the relative rotational position between the rotor 3 and the stator 2 will be changed according to 4 a trained as a rolling bearing actuator bearing 15 with an axial displacement force F to the guide portions 13 pressed. This displacement force F presses each sliding wedge 5 in its first axial displacement direction in the stator 2 into it, so that the abutment area between the first and the second sliding surface 6 and 7 is enlarged. This will at the same time the distance between wings 24 and support block 26 changed, so that the support spring 18 more compressed. This results in a change in the relative rotational position between the rotor 3 and the stator 2 , The support springs 18 are more compressed while the bias springs 12 relax by a certain amount.
In einer letztendlich erreichten zweiten axialen Verschiebeposition, die in 4 dargestellt ist, liegt die erste Gleitfläche 6 um einen größeren Flächenanteil als in 3 an der zweiten Gleitfläche 7 an bzw. ist in axialer Richtung weiter in den Stator 2 eingeschoben. Durch die Positionierung der beiden Gleitflächen 6, 7 zueinander, verdreht sich letztendlich auch Nockenwelle 10 zu Kurbelwelle um den Verstellwinkelbereich φ. Diese zweite Drehstellung gemäß 4 entspricht vorzugsweise einer Spätstellung der Nockenwelle 10 relativ zur Kurbelwelle, kann jedoch auch einer Frühstellung entsprechen. Um wiederum in die erste Verschiebestellung gemäß 3 zu kommen, ist daran im Anschluss die Betätigungskraft am Betätigungslager 15 zu lösen, so dass sich der Verschiebekeil 5 dann wiederum in einer der ersten axialen Verschieberichtung abgewandten zweiten Verschieberichtung heraus verschiebt. Die erste und die zweite Gleitfläche 6, 7 verlaufen jeweils entlang einer helixartigen / schraubenförmigen Linie.In a finally achieved second axial displacement position, the 4 is shown, the first sliding surface is located 6 by a larger proportion of area than in 3 on the second sliding surface 7 on or is in the axial direction further into the stator 2 inserted. By positioning the two sliding surfaces 6 . 7 to each other, ultimately also camshaft twists 10 to crankshaft by the Verstellwinkelbereich φ. This second rotational position according 4 preferably corresponds to a late position of the camshaft 10 relative to the crankshaft, but may also correspond to an early position. In turn, in the first shift position according to 3 After that, the actuation force on the actuation bearing is following 15 to solve, so that the shifting wedge 5 then in turn shifted in one of the first axial displacement direction facing away from the second direction of displacement. The first and the second sliding surface 6 . 7 each run along a helical / helical line.
Das Betätigungslager 15 bzw. dessen Aufbau ist besonders gut auch in 1 zu erkennen. Dieses Betätigungslager 15 ist als ein Kugellager ausgebildet, nämlich als ein Axialkugellager. Dementsprechend weist es zwei Lagerringe 16 und 17 auf, wobei ein erster Lagerring 16 mit einer Stirnseite, die den Wälzkörpern / Kugeln 28 des Betätigungslagers 15 abgewandt ist, an einem Ende der Führungsabschnitte 13 anliegt. Relativ zu diesem ersten Lagerring 16 ist der zweite Lagerring 17 verdrehbar durch die Wälzkörper 28 gelagert. Dadurch ist gewährleistet, dass sich der erste Lagerring 16 im Betrieb relativ zu dem zweiten Lagerring 17 frei verdrehen lässt. Denn aufgrund der Befestigung des Führungselementes 11 mittels der Befestigungsschraube 29 und der Unterlegscheibe 32 an der Nockenwelle 10, drehen die Verschiebekeile 5 mit der Drehzahl des Rotors 3 im Betrieb und damit auch der erste Lagerring 16 zumindest beim Betätigen des Verstellmechanismus 4 bzw. der Verschiebekeile mit der gleichen oder einer ähnlichen Drehzahl. Weiterhin ist zu erkennen, dass das Betätigungslager 15 an seinem ersten Lagerring 16 an einer radialen Innenumfangsseite an dem Führungselement 11 anliegt / aufgenommen ist. Dadurch sind der Lagerring 16 und somit auch das gesamte Betätigungslager 15 radial an dem Führungselement 11 abgestützt.The actuation bearing 15 or its structure is especially good in 1 to recognize. This actuation bearing 15 is designed as a ball bearing, namely as an axial ball bearing. Accordingly, it has two bearing rings 16 and 17 on, with a first bearing ring 16 with an end face, the rolling elements / balls 28 of the actuating bearing 15 facing away, at one end of the guide sections 13 is applied. Relative to this first bearing ring 16 is the second bearing ring 17 rotatable by the rolling elements 28 stored. This ensures that the first bearing ring 16 in operation relative to the second bearing ring 17 to turn freely. Because of the attachment of the guide element 11 by means of the fixing screw 29 and the washer 32 on the camshaft 10 , turn the sliding wedges 5 with the speed of the rotor 3 during operation and thus also the first bearing ring 16 at least when operating the adjusting mechanism 4 or the sliding wedges with the same or a similar speed. Furthermore, it can be seen that the actuating bearing 15 at his first bearing ring 16 on a radial inner peripheral side on the guide element 11 is present / recorded. As a result, the bearing ring 16 and thus the entire actuation bearing 15 radially on the guide element 11 supported.
In den 6 und 7 ist dann noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 dargestellt. Dieser Nockenwellenversteller 1 ist im Wesentlichen wie das erste Ausführungsbeispiel aufgebaut und funktionierend. Als wesentlicher Unterschied ist hierbei statt der drei separaten Abstützfedern 18 lediglich eine Abstützfeder 18 vorgesehen. Diese Abstützfeder 18 ist aus einem Federdraht zu einer Torsionsfeder gebogen / gewickelt, so dass sie mehrere, nämlich zwei Abstützarme 20 ausbildet. Ein Abstützarm 20 ist im montierten Zustand des Nockenwellenverstellers 1, wie besonders gut in 7 zu erkennen ist, an einem der Flügel 24 und ein Abstützarm 20 an einem Abstützblock 26 abgestützt, so dass dadurch ebenfalls wiederum eine Vorspannung des Rotors 3 relativ zu den Abstützblöcken 26 umgesetzt ist. In the 6 and 7 is then still another embodiment of the camshaft adjuster according to the invention 1 shown. This camshaft adjuster 1 is essentially constructed and functioning like the first embodiment. The main difference here is instead of the three separate support springs 18 only a support spring 18 intended. This support spring 18 is bent / wound from a spring wire to a torsion spring, so that they have several, namely two support arms 20 formed. A support arm 20 is in the assembled state of the camshaft adjuster 1 how very good in 7 it can be seen on one of the wings 24 and a support arm 20 on a support block 26 supported, so that in turn also a bias of the rotor 3 relative to the support blocks 26 implemented.
In anderen Worten ausgedrückt, offenbart die gegenwärtige Erfindung somit eine mechanische Vorrichtung für einen Nockenwellenversteller 1 mit prismenartigen / prismenförmigen Reibblöcken (Verschiebekeile 5 und Abstützblöcke 26) als Verbindungen. Die Erfindung umfasst im Wesentlichen zwei verschiedene Ausführungsformen, in denen die Vorspannung des Rotors 3 relativ zum Stator 3 mit zwei unterschiedlichen Federelementen (Abstützfedern 18) umgesetzt ist. In der ersten Ausführungsform ist der Kontakt zwischen Rotor 3 und Stator 2 mit der Hilfe mehrerer bogenförmiger Federn (Abstützfeder 18) umgesetzt, die zwischen diesen Teilen derart befestigt sind, dass sie insbesondere den axialen Bauraum des Zusammenbaus reduzieren. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kontakt zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2 mit Hilfe einer einzelnen, aus einem gebogenen Draht gebildeten Torsionsfeder (Abstützfeder 18) gebildet, die die Konstruktion weiter vereinfacht sowie die Drehmasse weiter reduziert. In other words, the present invention thus discloses a mechanical device for a phaser 1 with prismatic / prismatic friction blocks (sliding wedges 5 and support blocks 26 ) as compounds. The invention essentially comprises two different embodiments, in which the bias of the rotor 3 relative to the stator 3 with two different spring elements (support springs 18 ) is implemented. In the first embodiment, the contact between rotor 3 and stator 2 with the help of several arcuate springs (support spring 18 ), which are fixed between these parts, in particular, reduce the axial space of the assembly. In the second embodiment, the contact between the rotor 3 and the stator 2 by means of a single, formed from a bent wire torsion spring (support spring 18 ), which further simplifies the construction and further reduces the rotational mass.
Der VCT-Rotor 3 ist an der Nockenwelle 10 mittels einer Keilverzahnung 23 befestigt, wodurch eine Einheit mit der Nockenwelle 10 geschaffen wird. Der VCT-Stator 2 ist relativ zum Rotor 3 zentriert und ist um die Achse der Nockenwelle 10 frei rotierbar. Diese freie Rotation ist durch das Paar der Gleitblöcke / Reibblöcke (Abstützblöcke 26 sowie Verschiebekeile 5) gesteuert, wobei einer der beiden am Stator 2 fixiert ist und der andere der Rotor 3-Nockenwellen 10-Einheit zugeordnet ist. Die Reibblöcke 26 am Stator 2 sind in radialer Richtung durch die Taschen / Nuten im Stator 2 eingezwängt und in axialer Richtung durch die beiden Abstützplatten 25a und 25b gesichert. Einer der beiden Abstützplatten (die zweite Abstützplatte 25b) ist zudem als Unterstützungselement gegen die Reaktionskräfte beim Verschieben der beiden Gleitblöcke 5, 26 relativ zueinander ausgebildet. Die Nockenwellenverstellung ist dadurch erzielbar, indem das Set der Reibblöcke 5 (Verschiebekeile 5) am Rotor 3 in Richtung oder weg von dem Inneren des Zusammenbaus / des Stators 2 bewegt werden. Die translatorische Bewegung ist an dem Zentrierdurchmesser, nämlich der Außenumfangsseite 9 des Rotors 3 für die Verschiebekeile 5 geführt und die Kontaktfläche der Verschiebekeile 5 relativ zum Rotor 3. Die Reibblöcke 5, 26 sind dabei in Kontakt miteinander, unter dem Gebrauch der, eine relativ hohe Steigung aufweisenden, schneckenförmig verlaufenden Gleitflächen 6, 7 / Oberflächen. Die Kontaktfläche des dem Stator 2 zugewiesenen Reibblockes (zweite Gleitfläche 7 des Abstützblockes 26) liegt dabei an der Kontaktfläche des dem Rotor 3 zugewiesenen Reibblockes (an der ersten Gleitfläche 6 des Verschiebekeils 5) an. Da die Rotationsbewegung des Stators 2 auf den Rotor 3 durch die Paarungen der Reibblöcke 5, 26 mit Hilfe der schneckenförmig verlaufenden Kontaktflächen 6, 7 übertragen wird, teilen sich die dabei weitergeleiteten Reaktionskräfte / Verschiebekräfte in Abhängigkeit der Anstellwinkel der Gleitflächen 6, 7 auf. Dadurch kommt es zu einer axialen Reaktionskraft, die wiederum mit Hilfe der zweiten Abstützplatte 25b abgestützt wird, die wiederum mit dem Abstützblock 26 in Kontakt ist. The VCT rotor 3 is on the camshaft 10 by means of a spline 23 attached, creating a unit with the camshaft 10 is created. The VCT stator 2 is relative to the rotor 3 centered and is about the axis of the camshaft 10 freely rotatable. This free rotation is due to the pair of slide blocks / friction blocks (support blocks 26 as well as sliding wedges 5 ), with one of the two on the stator 2 is fixed and the other of the rotor 3 camshaft 10 unit is assigned. The friction blocks 26 at the stator 2 are in the radial direction through the pockets / grooves in the stator 2 wedged and in the axial direction through the two support plates 25a and 25b secured. One of the two support plates (the second support plate 25b ) is also a support element against the reaction forces when moving the two slide blocks 5 . 26 formed relative to each other. The camshaft adjustment is achieved by the set of friction blocks 5 (Sliding wedges 5 ) on the rotor 3 towards or away from the interior of the assembly / stator 2 to be moved. The translational movement is at the centering diameter, namely the outer peripheral side 9 of the rotor 3 for the sliding wedges 5 guided and the contact surface of the sliding wedges 5 relative to the rotor 3 , The friction blocks 5 . 26 are in contact with each other, under the use of, having a relatively high pitch, helically extending sliding surfaces 6 . 7 / Surfaces. The contact surface of the stator 2 assigned friction block (second sliding surface 7 of the support block 26 ) lies on the contact surface of the rotor 3 assigned friction block (on the first sliding surface 6 of the sliding wedge 5 ) at. As the rotational movement of the stator 2 on the rotor 3 through the pairings of the friction blocks 5 . 26 with the help of the helical contact surfaces 6 . 7 is transferred, the thereby forwarded reaction forces / displacement forces in dependence of the angle of attack of the sliding surfaces 6 . 7 on. This results in an axial reaction force, which in turn with the help of the second support plate 25b is supported, in turn, with the support block 26 is in contact.
Die Betätigung der Verschiebekeile 5 ist dabei mit Hilfe des Betätigungslagerelementes / Betätigungslagers 15 ähnlich zu der Betätigung einer Kupplung ausgeführt. Eine axiale Reaktionskraft ist dabei der an der zweiten Abstützhülse 25b anliegenden Reaktionskraft entgegenwirkend und ist durch das Betätigungslager 15 bei dessen Verstellung mit Hilfe der Stäbe / Führungsabschnitte 13 abgestützt. Das Betätigungslager 15 ist dabei mit Hilfe des Führungselementes 11 / des Abstützelementes zentriert und geführt. Um die Betätigung des Betätigungslagers 15 zusätzlich zu unterstützen, wenn das Lager 15 mechanisch betätigt wird, ist ein Teil der Kraft, die auf das Betätigungslager 15 einwirkt, durch einige Schraubenfedern (Vorspannfedern 12) aufgenommen. Hierbei ist eine dieser Vorspannfedern 12 einem Verschiebekeil 5 zugeordnet und um den Stab 13 angeordnet. Dadurch wird die Kraft, die zur Betätigung des Systems aufzuwenden ist, reduziert. Die Schraubenfedern 12 arbeiten zudem gegen die ungewollten Torsionsmomente, die aufgrund dynamischer Effekte an der Nockenwelle 10 entstehen. Diese Federn 12 spannen somit das System 1 auch vor, zusammen mit den ebenfalls als Vorspannfedern bezeichenbaren radialen Federn oder Bogenfedern (Abstützfedern 18). The operation of the sliding wedges 5 is doing with the help of the actuating bearing element / actuator bearing 15 executed similar to the operation of a clutch. An axial reaction force is on the second support sleeve 25b adjacent reaction force counteracts and is due to the actuator bearing 15 during its adjustment with the help of the rods / guide sections 13 supported. The actuation bearing 15 is doing so with the help of the guide element 11 / the support centered and guided. To the actuation of the actuation bearing 15 in addition to assist when the warehouse 15 is mechanically actuated, is part of the force acting on the actuator bearing 15 acts through some coil springs (biasing springs 12 ). Here is one of these biasing springs 12 a shifting wedge 5 assigned and around the staff 13 arranged. This reduces the force needed to operate the system. The coil springs 12 also work against the unwanted torsional moments due to dynamic effects on the camshaft 10 arise. These feathers 12 thus tension the system 1 also before, together with the also designated as biasing springs radial springs or bow springs (support springs 18 ).
Da das Lager 15 in Richtung des Systems (des Nockenwellenverstellers 1) gedrückt wird, entspannen sich die Schraubenfedern 12 bei diesem Vorgang. Gleichzeitig wird die Nockenwelle 10 von ihrer Ausgangsposition zu einer veränderten Position, in der Verdrehrichtung verdreht. Die Größe der Verstellung hängt dabei von dem Verschiebeweg des Verschiebekeils 5 ab. Im Weiteren hängt die Verstellung auch von dem Verschiebeweg des Betätigungslagers 15 und von dem Anstellwinkel der Kontaktflächen / Gleitflächen 6 und 7 ab. Ein kleiner Anstellwinkel relativ zu einer Radialebene der paarweise zugeordneten Flächen 6, 7 führt zu kleinen Betätigungskräften und reduziert die Übertragung der Reaktionskräfte des Rückschlagdrehmoments durch die Nockenwelle 10, wodurch eine bessere Steuerung des Systems 1 umgesetzt ist. Jedoch bedeutet ein kleiner Anstellwinkel auch einen kleineren Verstellwinkel φ, was durch einen größeren Verschiebeweg des Betätigungslagers 15 kompensiert werden könnte. Das Nockenprofil (Nocke 21) kann mittels der Nockenwelle 10 um den Winkel φ zwischen einer Ausgangposition und der fortgeschrittenen Position in jeder beliebigen Zwischenposition eingestellt werden. Die Abstützblöcke 26 sind durch die axialen Abstützplatten 25a, 25b mit Hilfe der Bolzenverbindungen, umfassend mehrere Befestigungsbolzen 30 und dazu korrespondierende Muttern 31, abgestützt. Das gesamte VCT-System 1 ist dabei an der Nockenwelle 10 befestigt, wodurch der Befestigungsbolzen / die Befestigungsschraube 29 sowie eine Unterlegscheibe 32 verwendet sind, während Drehmoment durch die Keilverzahnung 23 zwischen der Nockenwelle 10 und dem Rotor 3 übertragen wird. Die Reibblöcke 5, 26 weisen eine relativ komplexe Form auf, die durch ein Einguss-Verfahren mit einem Gusswerkstoff hergestellt werden kann, der ein vorteilhaftes Reibverhalten aufweist, bspw. eine verstärkte Aluminiumlegierung.Because the camp 15 in the direction of the system (the camshaft adjuster 1 ), the coil springs relax 12 In this process. At the same time, the camshaft 10 from its initial position to a changed position, twisted in the twisting direction. The size of the adjustment depends on the displacement of the sliding wedge 5 from. Furthermore, the adjustment also depends on the displacement of the actuating bearing 15 and the angle of attack of the contact surfaces / sliding surfaces 6 and 7 from. A small angle of attack relative to a radial plane of the paired surfaces 6 . 7 leads to small actuation forces and reduces the transmission of the reaction forces of the kickback torque through the camshaft 10 , which gives better control of the system 1 implemented. However, a small angle of attack also means a smaller displacement angle φ, which is achieved by a larger displacement of the actuating bearing 15 could be compensated. The Cam profile (cam 21 ) can by means of the camshaft 10 be set by the angle φ between an initial position and the advanced position in any intermediate position. The support blocks 26 are through the axial support plates 25a . 25b with the help of bolt connections, comprising a plurality of fastening bolts 30 and corresponding nuts 31 supported. The entire VCT system 1 is on the camshaft 10 fastened, causing the fastening bolt / the fastening screw 29 and a washer 32 are used while torque through the spline 23 between the camshaft 10 and the rotor 3 is transmitted. The friction blocks 5 . 26 have a relatively complex shape, which can be produced by a casting process with a casting material, which has a favorable friction behavior, for example. A reinforced aluminum alloy.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Nockenwellenversteller Phaser
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22
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Stator stator
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33
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Rotor rotor
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44
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Verstellmechanismus adjustment
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55
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Verschiebekeil sliding wedge
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66
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erste Gleitfläche first sliding surface
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77
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zweite Gleitfläche second sliding surface
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88th
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Nabenabschnitt hub portion
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99
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Außenumfangsseite Outer peripheral side
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1010
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Nockenwelle camshaft
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1111
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Führungselement guide element
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1212
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Vorspannfeder biasing spring
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1313
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Führungsabschnitt guide section
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1414
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Durchgangsloch Through Hole
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1515
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Betätigungslager operation seat
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1616
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erster Lagerring first bearing ring
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1717
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zweiter Lagerring second bearing ring
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1818
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Abstützfeder supporting spring
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1919
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Drehachse axis of rotation
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2020
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Abstützarm support arm
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2121
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Nocken cam
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2222
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Grundabschnitt base portion
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2323
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Keilverzahnung spline
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2424
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Flügel wing
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25a25a
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erste Abstützplatte first support plate
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25b25b
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zweite Abstützplatte second support plate
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2626
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Abstützblock support block
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2727
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Flanschabschnitt flange
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2828
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Wälzkörper rolling elements
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2929
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Befestigungsschraube fixing screw
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3030
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Befestigungsbolzen mounting bolts
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3131
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Mutter mother
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3232
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Unterlegscheibe washer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2079009 A [0002] US 2079009 A [0002]
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US 7007652 B2 [0002] US 7007652 B2 [0002]
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EP 1355047 B1 [0003] EP 1355047 B1 [0003]
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US 8025035 B2 [0004] US 8025035 B2 [0004]
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US 7987828 B2 [0005] US 7987828 B2 [0005]
