DE102016221197A1 - Camshaft adjuster with tension-optimized threaded bandage for a non-rotatable connection to a camshaft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten Rotationsbauteil (3) sowie einer zur Befestigung des Rotationsbauteils (3) an einer Nockenwelle vorbereiteten, das Rotationsbauteil (3) in einer axialen Richtung der Drehachse (2) durchdringenden Schraube (4), wobei die Schraube (4) mit einer Anlagefläche (5) an einer Gegenanlagefläche (6) an dem Rotationsbauteil (3) abgestützt ist, wobei zumindest eine der beiden Flächen (5, 6) schräg zu einer radialen Richtung der Drehachse (2) verlaufend ausgebildet ist.The invention relates to a camshaft adjuster (1) for an internal combustion engine, having a rotational component (3) rotatably mounted about a rotation axis (2) and a camshaft for mounting the rotation component (3) in an axial direction of the rotation component (3) Rotary axis (2) penetrating screw (4), wherein the screw (4) with a contact surface (5) on a counter-bearing surface (6) on the rotary member (3) is supported, wherein at least one of the two surfaces (5, 6) obliquely to a radial direction of the axis of rotation (2) is designed to extend.
Description
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder anderen Nutzfahrzeuges, mit einem um eine Drehachse drehbar angeordneten Rotationsbauteil sowie einer zur Befestigung des Rotationsbauteils an einer Nockenwelle vorbereiteten, das Rotationsbauteil in einer axialen Richtung der Drehachse durchdringenden Schraube, wobei die Schraube mit einer Anlagefläche an einer Gegenanlagefläche im Rotationsbauteil abgestützt ist. Der Nockenwellenversteller ist bevorzugt als ein hydraulischer Nockenwellenversteller, weiter bevorzugt als ein hydraulischer Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps, oder bevorzugt als ein elektrischer Nockenwellenversteller ausgestaltet.The invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine of a motor vehicle, such as a car, truck, bus or other commercial vehicle, with a rotary member rotatably mounted about an axis of rotation and a prepared for mounting the rotary member on a camshaft, penetrating the rotary member in an axial direction of the axis of rotation Screw, wherein the screw is supported with a contact surface on a counter-contact surface in the rotary member. The phaser is preferably configured as a hydraulic phaser, more preferably as a vane-type hydraulic phaser, or, preferably, as an electric phaser.
Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits hinlänglich bekannt. Die
Weiterer Stand der Technik ist aus der
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass die an dem Rotorbauteil aufgebrachten Befestigungskräfte sowie die im Betrieb anliegenden Betriebskräfte zu einer unfreiwilligen Verformung des Rotationsbauteils führen können. Insbesondere kann das Rotorbauteil, bspw. ein Rotor des Nockenwellenverstellers, aufgrund der durch die Befestigung eingebrachten Spannungen verhältnismäßig stark verschleißen oder gar relativ zu einem Stator des Nockenwellenverstellers verklemmen. Auch weitere Bauteile, wie Rückstellfedern oder ähnliches sind durch diese Spannungen im Betrieb beeinflusst und erfahren einen erhöhten Reibverschleiß.In the embodiments known from the prior art, however, it has proved to be disadvantageous that the fastening forces applied to the rotor component as well as the operating forces applied during operation can lead to an involuntary deformation of the rotary component. In particular, the rotor component, for example, a rotor of the camshaft adjuster, due to the introduced by the fastening voltages wear relatively strong or even jammed relative to a stator of the camshaft adjuster. Other components, such as return springs or the like are affected by these stresses during operation and experience increased fretting wear.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Nockenwellenversteller zur Verfügung zu stellen, der mit einem möglichst geringem Spannungseintrag montierbar sein soll.It is therefore the object of the present invention to remedy these disadvantages known from the prior art and in particular to provide a camshaft adjuster which is to be mountable with the lowest possible voltage input.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine der beiden Flächen (aus der Gesamtheit der Anlagefläche und der Gegenanlagefläche) schräg zu einer radialen Richtung der Drehachse verlaufend ausgebildet ist.This is inventively achieved in that at least one of the two surfaces (from the totality of the contact surface and the counter-contact surface) is formed running obliquely to a radial direction of the axis of rotation.
Durch eine derartige schräge / kegelige Ausformung zumindest einer der beiden Flächen wird das Rotationsbauteil beim Verschrauben der Schraube in der Nockenwelle deutlich weniger verformt und somit relativ zu den anderen Bauteilen des Nockenwellenverstellers auch weniger verschoben. Ein deutlich geringerer Verschleiß ist die Folge. Insbesondere wird eine axiale Aufweitung des jeweiligen Rotorbauteils (z.B. Rotor, Adapter für Federeinhängung oder Abschlussdeckel im Bereich eines Axiallagers) durch seine Deformation unter der Vorspannkraft der Schraube sicher vermieden, sodass eine Verklemmung, insbesondere die an einem Axiallager, nicht mehr möglich wird. Auch die Spannungen in dem jeweiligen Rotorbauteil werden durch die Optimierung des Kräfteflusses in den Rotorbauteilen vom Schraubenkopf zur Nockenwelle weiter reduziert.By such an oblique / conical shape of at least one of the two surfaces, the rotational component is significantly less deformed when screwing the screw in the camshaft and thus relatively less displaced relative to the other components of the camshaft adjuster. A significantly lower wear is the result. In particular, an axial expansion of the respective rotor component (for example rotor, adapter for spring suspension or end cover in the region of a thrust bearing) is reliably avoided by its deformation under the biasing force of the screw, so that jamming, in particular that on a thrust bearing, is no longer possible. The stresses in the respective rotor component are further reduced by optimizing the force flow in the rotor components from the screw head to the camshaft.
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.
Die Schraube ist vorteilhafterweise als ein Zentralventils oder als Zentralschraube ausgeführt.The screw is advantageously designed as a central valve or as a central screw.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Anlagefläche und/oder die Gegenanlagefläche konkav, d.h. in axialer Richtung gesehen in radialer Richtung nach innen weg von der anderen Fläche, erstreckt oder konvex, d.h. in axialer Richtung gesehen in radialer Richtung nach innen hin zu der anderen Fläche, erstreckt.It is particularly advantageous if the contact surface and / or the counter-contact surface are concave, i. viewed in the axial direction in the radial direction inwardly away from the other surface, extending or convex, i. viewed in the axial direction in the radial direction inwardly toward the other surface extends.
Ist die Anlagefläche eben (d.h. ausschließlich in einer Radialebene / in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse (gerade) verlaufend) ausgebildet und die Gegenanlagefläche wiederum schräg verlaufend, vorzugsweise konkav, ausgebildet, ist ein besonders verformungsresistenter Rotor umgesetzt. Insbesondere trägt die Anlagefläche der Schraube, die vorzugsweise an einem Schraubenkopf der Schraube ausgebildet ist, vor dem Anschrauben überwiegend am Außendurchmesser. Nach dem Anschrauben liegt der Schraubenkopf seitens des Rotationsbauteils axial elastisch verformt sowie vollflächig an der konkaven Gegenanlagefläche / Rotorfläche an. Ein Kantenträger am Innendurchmesser des Schraubenkopfs und somit auch die Deformation des Rotors am Axiallager werden dadurch sicher vermieden. Der Kräftefluss findet oberhalb des inneren Stufenprofiles in den Bauteilen statt. Dadurch wird eine volle Abstützung der Vorspannkraft an der Nockenwelle erreicht und die Verbiegung des Querschnittes unter der Schraubenvorspannkraft reduziert und sogar komplett vermieden.If the abutment surface is planar (i.e., running (straight) in a radial plane / in the radial direction with respect to the axis of rotation) and the counter abutment surface is again inclined, preferably concave, then a rotor with a particularly deformation resistance is implemented. In particular, bears the contact surface of the screw, which is preferably formed on a screw head of the screw, before screwing predominantly on the outer diameter. After screwing the screw head is axially elastically deformed by the rotary member as well as full surface on the concave counter-surface / rotor surface. An edge support on the inner diameter of the screw head and thus also the deformation of the rotor on the thrust bearing are thereby avoided. The flow of forces takes place above the inner step profile in the components. As a result, a full support of the biasing force is achieved on the camshaft and reduces the bending of the cross section under the Schraubenvorspannkraft and even completely avoided.
Ist die konkave Fläche an dem Schraubenkopf, d.h. die Anlagefläche der Schraube konkav ausgeformt, und die Gegenanlagefläche eben ausgestaltet, ist ebenfalls ein solcher spannungsarmer Verbund theoretisch möglich. If the concave surface on the screw head, ie the contact surface of the screw is concave, and the counter-contact surface is flat, such a low-stress bond is theoretically possible as well.
Auch ist es prinzipiell möglich, eine Kombination aus einer konkaven und einer konvexen Fläche an der Schraube bzw. am Rotationsbauteil vorzusehen. Beispielsweise könnte eine konvexe Fläche durch die Anlagefläche an der Schraube zur Verstärkung des Schraubenkopfes bzw. zur Reduzierung der Spannungen im Schraubenkopf unter Wirkung der Vorspannkraft vorgesehen sein. Eine konkave Kontaktfläche wäre dann am Rotationsbauteil, d.h. in Form der Gegenanlagefläche, umgesetzt zur Spannungsoptimierung und Deformationsreduzierung dieser Teile im Bereich eines Axiallagers sowie zur Vermeidung des Verklemmens unter der Vorspannkraft des Zentralventils / der Schraube nach der Motormontage.It is also possible in principle to provide a combination of a concave and a convex surface on the screw or on the rotary component. For example, a convex surface could be provided by the abutment surface on the screw to reinforce the screw head or to reduce the stresses in the screw head under the action of the biasing force. A concave contact surface would then be on the rotating member, i. in the form of the counter-contact surface, implemented for stress optimization and deformation reduction of these parts in the region of a thrust bearing and to avoid jamming under the biasing force of the central valve / the screw after the motor assembly.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn die Gegenanlagefläche in Umfangsrichtung durchgängig schräg verläuft, vorzugsweise konkav ausgeformt ist. Dadurch ist die Gegenanlagefläche besonders einfach herstellbar.Furthermore, it is advantageous if the counter-contact surface runs continuously obliquely in the circumferential direction, preferably concave. As a result, the counter-contact surface is particularly easy to produce.
Weist die Gegenanlagefläche in radialer Richtung gesehen eine durchgängig (einheitliche) schräge, vorzugsweise konkave, Erstreckung / Ausgestaltung auf, ist die Gegenanlagefläche besonders einfach ausgeführt.If the counter-contact surface has a continuous (uniform) oblique, preferably concave, extension / configuration in the radial direction, the counter-contact surface is particularly simple.
Von Vorteil ist es auch, wenn das Rotationsbauteil entweder selbst unmittelbar als ein Rotor des Nockenwellenverstellers oder als Adapter für eine Federeinhängung, welcher Adapter drehfest im Betrieb mit dem Rotor verbunden ist, ausgebildet ist. In beiden Fällen ist der Nockenwellenversteller dann vorzugsweise als hydraulischer Nockenwellenversteller ausgebildet.It is also advantageous if the rotational component either itself directly as a rotor of the camshaft adjuster or as an adapter for a spring suspension, which adapter is rotatably connected in operation with the rotor is formed. In both cases, the camshaft adjuster is then preferably designed as a hydraulic camshaft adjuster.
Wiederum zweckmäßig ist es, wenn das Rotationsbauteil als Abschlussdeckel / -rad ausgeführt ist, um bevorzugt in einem elektrischen Nockenwellenversteller, insbesondere in einem Verstellgetriebe in dem elektrischen Nockenwellenversteller, eingesetzt zu werden.It is again expedient if the rotary component is designed as a cover / end wheel to be used preferably in an electric camshaft adjuster, in particular in an adjusting gear in the electric camshaft adjuster.
In anderen Worten ausgedrückt, wird somit, um das Problem, Spannungen sowie Verformungen im Bereich der Schraubenverbindung zur Anbringung des Nockenwellenverstellers an einer Nockenwelle zu reduzieren, zu lösen, erfindungsgemäß zumindest eine konkave / schräge Fläche (Anlagefläche und/oder Gegenanlagefläche) eingesetzt.In other words, in order to reduce the problem, voltages and deformations in the region of the screw connection for mounting the camshaft adjuster on a camshaft to solve, according to the invention at least one concave / oblique surface (contact surface and / or counter-contact surface) is used.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.The invention will now be explained with reference to figures, in which context also different embodiments are shown.
Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine als Zentralventil ausgestaltete Schraube vorgesehen ist, einen mit einem Rotor drehfest verbundenen Adapter mit einer Nockenwelle im Betrieb zu verbinden, -
2 eine Detailansicht eines in1 mit „II“ gekennzeichneten Kontaktbereiches zwischen einer an dem Adapter vorgesehenen Gegenanlagefläche und einer an der Schraube ausgebildeten Anlagefläche, -
3 eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers nach1 , -
4 eine Längsschnittdarstellung des in dem Nockenwellenversteller der1 und2 eingesetzten Adapters, -
5 eine Vorderansicht des Adapters nach4 , -
6 eine Längsschnittdarstellung eines für einen Nockenwellenversteller nach einem zweiten Ausführungsbeispiel vorbereiteten Rotors, wobei eine Gegenanlagefläche zur Abstützung der Schraube nun unmittelbar an dem Rotor ausgebildet ist, -
7 eine Vorderansicht des Rotors nach6 , -
8 eine Längsschnittdarstellung eines Nockenwellenverstellers nach einem weiteren dritten Ausführungsbeispiel, wobei die die Schraube abstützende Gegenanlagefläche an einem Abschlussdeckel ausgebildet ist, -
9 eine Detailansicht eines in8 mit „IX“ gekennzeichneten Kontaktbereiches zwischen der Anlagefläche der Schraube und der Gegenanlagefläche seitens des Abschlussdeckels, -
10 eine Vorderansicht des Nockenwellenverstellers nach8 , -
11 eine Längsschnittdarstellung des Abschlussdeckels, wie er in8 eingesetzt ist, sowie -
12 eine Vorderansicht des Abschlussdeckels der11 .
-
1 a longitudinal sectional view of a camshaft adjuster according to the invention according to a first embodiment, wherein designed as a central valve screw is provided to connect a rotatably connected to a rotor adapter with a camshaft in operation, -
2 a detailed view of an in1 "contact area" marked with "II" between a countercontact surface provided on the adapter and a contact surface formed on the screw, -
3 a front view of the camshaft adjuster after1 . -
4 a longitudinal sectional view of the in the camshaft adjuster the1 and2 inserted adapter, -
5 a front view of the adapter after4 . -
6 a longitudinal sectional view of a prepared for a camshaft adjuster according to a second embodiment rotor, wherein a counter-contact surface for supporting the screw is now formed directly on the rotor, -
7 a front view of the rotor after6 . -
8th a longitudinal sectional view of a camshaft adjuster according to a further third embodiment, wherein the screw supporting the counter-bearing surface is formed on a cover plate, -
9 a detailed view of an in8th with "IX" marked contact area between the contact surface of the screw and the counter-contact surface on the part of the end cover, -
10 a front view of the camshaft adjuster after8th . -
11 a longitudinal sectional view of the end cover, as in8th is used, as well -
12 a front view of the end cap of the11 ,
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 den
Der Nockenwellenversteller
Zur Befestigung des Nockenwellenverstellers
Erfindungsgemäß, zur optimierten Anlage / Abstützung der Schraube
Wie dann wiederum in der Detailansicht nach
In
Prinzipiell sei erwähnt, dass es auch möglich ist, den Schraubenkopf
Im Zusammenhang mit den
In Verbindung mit den
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gegenanlagefläche
Die Schrägstellung der Gegenanlagefläche
Durch die Schrägstellung ergibt sich insgesamt eine kleinere Streuung des Anschraubmomentes bei der Motormontage des Nockenwellenverstellers
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- NockenwellenverstellerPhaser
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 33
- Rotationsbauteilrotating member
- 44
- Schraubescrew
- 55
- Anlageflächecontact surface
- 66
- GegenanlageflächeAnvil surface
- 77
- Rotorrotor
- 88th
- Statorstator
- 99
- Adapteradapter
- 1010
- RückstellfederReturn spring
- 1111
- Schraubenkopfscrew head
- 1212
- Spaltgap
- 1313
- Schultershoulder
- 1414
- Auslaufflächeoutdoor area
- 1515
- AbschlussdeckelEnd cover
- 1616
- Nockenwellecamshaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008032031 A1 [0002]DE 102008032031 A1 [0002]
- DE 102014209003 A1 [0003]DE 102014209003 A1 [0003]
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DE102014209003A1 (en) | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Denso Corporation | valve timing |
-
2016
- 2016-10-27 DE DE102016221197.8A patent/DE102016221197A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |