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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Anwendung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere die variable Nockenwellensteuerung, die mit Verbrennungsmotoren verwendet wird.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren (ICE) öffnen und schließen Ventile als Teil des Verbrennungsprozesses. In der Regel sind eine oder mehrere Nockenwellen drehungsmäßig mit einer Kurbelwelle über eine Endlosschleife verbunden, die Drehkraft von der Kurbelwelle an die Nockenwelle(n) überträgt. In der Vergangenheit war die Winkelstellung der Kurbelwelle relativ zu der oder den Nockenwellen fixiert. In neuerer Zeit wurde jedoch die variable Nockenwellensteuerung in der Form von Nockenwellenverstellvorrichtungen (oder einfach „Nockenphasenversteller“) verwendet, um die Winkelstellung der Nockenwelle relativ zu der oder den Kurbelwelle(n) zu verändern oder zu verstellen. In Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren kann der Motorbetrieb durch Verändern, entweder Vorverschieben oder Verzögern, der Winkelstellung der Nockenwelle(n) relativ zu der Kurbelwelle optimiert werden. Dies kann auch Verändern der Phase der Nockenwelle(n) bezeichnet werden. Ein Abschnitt des Nockenwellenverstellers umfasst ein Nockenwellen-Kettenrad, das drehungsmäßig mit der Kurbelwelle über die Endlosschleife gekoppelt ist, und ein weiterer Abschnitt des Nockenwellenverstellers ist mit der Nockenwelle gekoppelt. Der Nockenwellenversteller kann eine Winkelstellung eines Abschnitts des Nockenwellenverstellers relativ zu einem weiteren Abschnitt des Nockenwellenverstellers in einer Reihe von unterschiedlichen Wegen verändern. Zum Beispiel kann der Nockenwellenversteller hydraulisch gesteuert werden, so dass eine Nabe mit einem oder mehreren Flügeln winkelmäßig durch ein Fluid verdrängt wird, um die Phase vorzuverschieben oder zu verzögern.
Die Implementierung der variablen Nockenwellensteuerung bei Motoren unter Verwendung von Nockenwellenverstellern steht vor einer Reihe von Herausforderungen. Motoren verwenden manchmal Nockenwellen und Versteller, die konstruiert sind, um eine gewisse Menge an radialer und/oder axialer Bewegung innerhalb des Motors zu tolerieren. Wenn der Motor mit einem Nockenwellenversteller zusammengebaut wird, der mit der Nockenwelle gekoppelt ist, verbindet die Endlosschleife, etwa eine Kette, ein Kurbelwellen-Kettenrad, das an der Kurbelwelle befestigt ist, drehungsmäßig mit einem Nockenwellen-Kettenrad, das an der Nockenwelle befestigt ist. Die Spannung der Endlosschleife, die auf das Nockenwellen-Kettenrad ausgeübt wird, kann die Nockenwelle und ggf. einige der Komponenten des Nockenwellenverstellers um ein Endlager der Nockenwelle verdrehen, was unerwünschte Interferenzen und ein Blockieren verursacht. Es wäre hilfreich, zu verhindern, dass die Nockenwelle und der Nockenwellenversteller solche unerwünschten Interferenzen und Blockierungen verursacht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einer Ausführungsform umfasst eine variable Nockenwellensteuerungsanordnung eine Nabe mit zumindest einem Flügel, der sich von einer Zentralachse radial nach außen weg erstreckt; eine längliche Nockenwellenhülse, die dazu ausgestaltet ist, zumindest zum Teil durch einen inneren Hohlraum einer Nockenwelle aufgenommen zu werden, mit einer im Wesentlichen ringförmigen Außenfläche mit einem distalen Lagerabschnitt, einem Endlagerabschnitt und einem Nabenabschnitt: wobei der distale Lagerabschnitt dazu ausgestaltet ist, radial einwärts von und konzentrisch mit einem distalen Lager der Nockenwelle positioniert zu sein und eine Stütze für das distale Lager vorzusehen; wobei der Endlagerabschnitt axial von dem distalen Lagerabschnitt beabstandet und dazu ausgestaltet ist, radial einwärts von und konzentrisch mit einem Endlager der Nockenwelle positioniert zu sein und eine Stütze für das Endlager vorzusehen; und der Nabenabschnitt dazu ausgestaltet ist, mit der Nabe in Eingriff zu stehen, und axial zwischen dem distalen Lagerabschnitt und dem Endlagerabschnitt angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine variable Nockenwellensteuerungsanordnung eine Nabe mit einer zentralen Öffnung und einem Flügel, der sich von einer Zentralachse radial nach außen weg erstreckt; eine längliche Nockenwellenhülse, die dazu ausgestaltet ist, zumindest zum Teil durch einen inneren Hohlraum einer Nockenwelle aufgenommen zu werden, mit einer im Wesentlichen ringförmigen Außenfläche mit einem distalen Lagerabschnitt, einem Endlagerabschnitt und einem Nabenabschnitt: wobei der distale Lagerabschnitt dazu ausgestaltet ist, radial einwärts von und konzentrisch mit einem distalen Lager der Nockenwelle positioniert zu sein und eine Stütze für das distale Lager vorzusehen; wobei der Endlagerabschnitt axial von dem distalen Lagerabschnitt beabstandet und dazu ausgestaltet ist, radial einwärts von und konzentrisch mit einem Endlager der Nockenwelle positioniert zu sein und eine Stütze für das Endlager vorzusehen; der Nabenabschnitt axial zwischen dem distalen Lagerabschnitt und dem Endlagerabschnitt angeordnet und dazu ausgestaltet ist, mit der Nabe in Eingriff zu stehen, um eine axiale Verdrängung zwischen der Nabe und der länglichen Nockenwellenhülse zu verhindern; und ein Nockenwellen-Kettenrad, das koaxial mit der Zentralachse ist und eine Endlagerfläche umfasst und mit einem distalen Ende der länglichen Nockenwellenhülse in Eingriff steht.
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In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst eine variable Nockenwellensteuerungsanordnung eine Nabe mit einer zentralen Öffnung und einem Flügel, der sich von einer Zentralachse radial nach außen weg erstreckt; eine längliche Nockenwellenhülse, die dazu ausgestaltet ist, zumindest zum Teil durch einen inneren Hohlraum einer Nockenwelle aufgenommen zu werden, mit einer im Wesentlichen ringförmigen Außenfläche mit einem distalen Lagerabschnitt, einem Endlagerabschnitt und einem Nabenabschnitt: wobei der distale Lagerabschnitt dazu ausgestaltet ist, radial einwärts von und konzentrisch mit einem distalen Lager der Nockenwelle positioniert zu sein und eine Stütze für das distale Lager vorzusehen; wobei der Endlagerabschnitt axial von dem distalen Lagerabschnitt beabstandet und dazu ausgestaltet ist, radial einwärts von und konzentrisch mit einem Endlager der Nockenwelle positioniert zu sein und eine Stütze für das Endlager vorzusehen; wobei der Nabenabschnitt sich axial zwischen dem distalen Lagerabschnitt und dem Endlagerabschnitt innerhalb der zentralen Öffnung der Nabe befindet; ein Nockenwellen-Kettenrad, das koaxial mit der Zentralachse ist und mit einem distalen Ende der länglichen Nockenwellenhülse in Eingriff steht; und eine Rückhaltevorrichtung, die von der Nockenwellenhülse aufgenommen ist, um die Nabe und das Nockenwellen-Kettenrad relativ zu der Nockenwellenhülse axial zu begrenzen, wobei die Nockenwellenhülse, die Nabe und das Nockenwellen-Kettenrad einer Winkelverschiebung relativ zueinander widerstehen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die eine Implementierung einer variablen Nockenwellensteuerungsanordnung und einer Nockenwelle zeigt;
- 2 ist eine Querschnittsansicht im Profil, die einen Abschnitt einer variablen Nockenwellensteuerungsanordnung zeigt; und
- 3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die eine Implementierung einer variablen Nockenwellensteuerungsanordnung und einer Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wie vorstehend erwähnt können bestehende Anordnungen einer variablen Nockenwellensteuerungs- oder VCT-Vorrichtung (z. B. ein Nockenwellenversteller) und eine Nockenwelle, in der die Nockenwelle und Elemente des Nockenphasenverstellers axiale und radiale Toleranzen aufweisen, um das Endlager schwenken. Die axialen und radialen Toleranzen können den Zusammenbau der Komponenten des Nockenphasenverstellers als eine axiale Stapelung und den Einbau in einen Verbrennungsmotor unterstützen. Die Spannung einer Endlosschleife um das Kettenrad kann die Elemente des Nockenphasenverstellers und/oder der Nockenwelle in eine Interferenz mit anderen Teilen schwenken, wodurch der Nockenphasenversteller, die Nockenwelle oder beide zum Blockieren gebracht werden. Diese Interferenzen können Lagerfehlausrichtungen, das Interferieren der Nabe und des/der Flügel des Nockenphasenverstellers mit einem Gehäuse oder beides umfassen.
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Eine VCT-Anordnung, die mit einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors (ICE) verwendet wird, kann die oben beschriebene Fehlausrichtung und Interferenz verhindern. Die VCT-Anordnung umfasst eine länglich Nockenwellenhülse und einen gesamten hydraulisch gesteuerten Nockenwellenversteller oder einen Teil davon. Elemente des hydraulisch gesteuerten Nockenwellenverstellers können zusammen mit der länglichen Nockenwellenhülse zusammengebaut und in einen Verbrennungsmotor eingebaut werden, um ein Kippen oder Schwenken um das Nockenwellenendlager und damit ein unerwünschtes Blockieren zu verhindern. In einer Implementierung weist die längliche Nockenwellenhülse eine im Wesentlichen ringförmige äußere Oberfläche, einen inneren Hohlraum mit einer im Wesentlichen ringförmigen nach innen weisenden Oberfläche, die sich über eine Länge der Hülse erstreckt, um konzentrisch mit einem Endlager und einem distalen Lager zu sein, und eine Schulter auf, die sich radial außerhalb von der äußeren Oberfläche der Hülse erstreckt. Die äußere Oberfläche der Nockenwellenhülse kann dazu ausgestaltet sein, die Nabe und Flügel eines Nockenwellenverstellers verschiebbar aufzunehmen, so dass eine Endfläche der Nabe mit der Schulter in Eingriff gelangt, um nicht nur die axiale Bewegung, sondern auch die Drehbewegung zu verhindern. Wenn die Nabe mit der Schulter in Eingriff gelangt, liegen ein Endlagerabschnitt, ein distaler Lagerabschnitt und ein Nockenwellen-Aufnahmeabschnitt an der äußeren Oberfläche der Nockenwellenhülse frei. Ein Nockenwellen-Kettenrad mit einer Endlageraußenfläche, das als ein Endlager der Nockenwelle dient, kann mit einem Ende der Nockenwellenhülse gekoppelt sein, das unmittelbar neben dem Endlagerabschnitt liegt. Eine Haltevorrichtung kann mit der Nockenwellenhülse in Eingriff stehen, um die Bewegung der Nabe und des Nockenwellen-Kettenrades in Bezug auf die Nockenwellenhülse axial zu verhindern.
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Die VCT-Anordnung mit der Nockenwellenhülse, der Nabe und dem Nockenwellen-Kettenrad kann mit einer Nockenwelle kombiniert werden. Ein Ende der Nockenwellenhülse gegenüber dem Nockenwellen-Kettenrad kann verschiebbar durch einen Hohlraum innerhalb der Nockenwelle aufgenommen werden. Ein Gehäuse des Nockenphasenverstellers kann fest an der Nockenwelle befestigt sein, und die Nabe kann innerhalb des Nockenphasenverstellergehäuses aufgenommen sein. Die VCT-Anordnung kann einen Abschnitt der Nockenwellenhülse umfassen, der Teil des Nockenwellen-Kettenrades ist, der das Endlager trägt, und einen weiteren Abschnitt der Nockenwellenhülse, der ein Nockenwellenlager distal von dem Endlager trägt und Teil der Nockenwelle ist. Der hydraulisch gesteuerte Nockenwellenversteller kann dann axial zwischen dem Nockenwellenendlager und einem weiteren Nockenwellenlager angeordnet sein, das sich distal von dem Nockenwellenendlager befindet. Die Nockenwellenverstellerhülse kann die Nockenwelle sowohl an dem Nockenwellenendlager als auch an dem distalen Nockenwellenlager an axialen Positionen entlang der Hülse stützen, die konzentrisch mit und radial einwärts von dem Nockenwellenendlager und dem distalen Nockenwellenlager liegen. Die Nockenwellenverstellerhülse bietet dann Halt für die Nockenwelle und verhindert, dass die Nockenwelle und/oder der Versteller um das Endlager kippt oder schwenkt.
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Weiter mit 1 wird dort in einer perspektivischen Querschnittsansicht eine Implementierung einer VCT-Anordnung 10 gezeigt, die in einem Verbrennungsmotor (ICE) zusammen mit einer Nockenwelle 12 verwendet wird. Die VCT-Anordnung 10 in dieser Implementierung umfasst eine Nockenwellenhülse 14 und einen hydraulisch gesteuerten Nockenwellenversteller 16. Die Nockenwelle 12 weist eine äußere Oberfläche 18 und einen inneren Hohlraum 20 auf, der an zumindest einem Ende offen ist und eine im Wesentlichen ringförmige Oberfläche aufweist, die radial nach innen weist. Die Außenfläche 18 der Nockenwelle 12 umfasst einen ersten Nocken 22, einen zweiten Nocken 24, eine distale Lagerfläche 26 und eine Nockenwellenschulter 28. Der erste Nocken 22 und der zweite Nocken 24 wirken auf Ventilschäfte (nicht dargestellt), die mit Ventilen verbunden sind, um für kurze Momente die Ventile gegen die Kraft einer Ventilfeder vorzuspannen, wenn die Nockenwelle 12 sich dreht. Die Nockenwellenschulter 28 kann ein ringförmiger Flansch sein, der fest an einem Ende der Nockenwelle 12 unmittelbar neben dem inneren Hohlraum 20 angebracht ist. Die Schulter 28 kann als ein asymmetrisch geformter Flansch mit einem Flanschabschnitt implementiert sein, der sich relativ zu einem anderen Flanschabschnitt weiter von einer Zentralachse (x) weg erstreckt. Der innere Hohlraum 20 kann eine axiale Länge mit einem Durchmesser und eine weitere axiale Länge näher an der Nockenwellenhülse 14 mit einem größeren Durchmesser umfassen. Der Übergang zwischen dem kleineren und größeren Durchmesser kann die axiale Bewegung der Nockenwellenhülse 14 relativ zu der Nockenwelle 12 verhindern.
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Die Nockenwellenhülse 14 umfasst eine im Wesentlichen ringförmige innere Oberfläche 30 und eine im Wesentlichen ringförmige äußere Oberfläche 32. Die äußere Oberfläche 32 umfasst einen distalen Lagerabschnitt 34, einen Endlagerabschnitt 36 und einen Nabenabschnitt 38. Wenn die Nockenwelle 12 von dem inneren Hohlraum 20 der Nockenwelle 12 aufgenommen wird, ist der distale Lagerabschnitt 34 radial einwärts von und konzentrisch mit der distalen Lagerfläche 26 der Nockenwelle 12 positioniert. Der Endlagerabschnitt 36 ist axial von dem distalen Lagerabschnitt 34 beabstandet und radial einwärts von und konzentrisch mit einem Endlager der Nockenwelle 12 positioniert, wenn die Nockenwellenhülse 14 von dem inneren Hohlraum 20 der Nockenwelle 12 aufgenommen ist. In dieser Implementierung weist der distale Lagerabschnitt 34 einen unterschiedlichen Außendurchmesser auf als der Endlagerabschnitt 36. Der Übergang zwischen dem Durchmesser des distalen Lagerabschnitts 34 und dem Endlagerabschnitt 36 kann mit dem Übergang zwischen dem kleineren und dem größeren Durchmesser des inneren Hohlraums 20 der Nockenwelle 12 in Eingriff gelangen, um die axiale Bewegung der Nockenwelle 12 relativ zu der Nockenwellenhülse 14 zu verhindern. Eine Hülsenschulter 40 kann sich radial außerhalb von der äußeren Oberfläche 18 der Nockenwellenhülse 14 erstrecken. Insbesondere kann die Hülsenschulter 40 ein Flansch sein, der gegen die Nabe des hydraulisch gesteuerten Nockenwellenverstellers 10 anliegt. Dies wird im Folgenden noch in größerem Detail erläutert.
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Die innere Oberfläche 30 der Nockenwellenhülse 14 umfasst ein oder mehrere Sicherungsmerkmale 42, die mit einer Rückhaltevorrichtung 44 in Eingriff stehen, um ein Nockenwellen-Kettenrad 46 an einem Ende der Hülse 14 zu sichern und auch die axiale Bewegung einer Vielzahl von Elementen der VCT-Anordnung 10 zu verhindern. In dieser Implementierung ist das Sicherungsmerkmal 42 ein Gewindesatz, der mit einem entsprechenden Gewinde an der Rückhaltevorrichtung 44 in Eingriff steht. Die Rückhaltevorrichtung 44 kann ein hohler Schraubbolzen sein, der sich entlang der Länge der Nockenwellenhülse 14 des inneren Hohlraums mit dem größeren Durchmesser erstreckt. Ein Ende des hohlen Schraubbolzens kann gegen Übergang zwischen dem kleineren und dem größeren Durchmesser des inneren Hohlraums anliegen oder damit in Eingriff stehen, wenn die VCT-Anordnung 10 zusammengebaut ist. Eine oder mehrere ringförmige Nuten können die innere Oberfläche 30 der Nockenwellenhülse 14 umgeben oder zumindest zum Teil umgeben und Fluid an ein Schieberventil kommunizieren (nicht dargestellt). In dieser Implementierung kann der hydraulisch gesteuerte Nockenwellenversteller 16 eine nockendrehmomentunterstützte Konstruktion verwenden, in der eine Nut verwendet wird, um Öl an den Versteller zuzuführen, eine weitere Nut verwendet wird, um selektiv Öl an eine Vorverschiebungskammer des Verstellers zu kommunizieren, und noch eine weitere Nut verwendet wird, um selektiv Öl an eine Verzögerungskammer des Verstellers zu kommunizieren. Das Schieberventil kann axial in den hohlen Abschnitt des Schraubbolzens gleiten, um das Vorverschieben oder Verzögern der Nockenwellenphase zu steuern. Ein Schieberventil kann sich selektiv entlang der x-Achse bewegen, um Fluid durch eine oder mehrere der Nuten zu leiten, während es die Fluidströmung an eine andere Nut verhindert. Während das Schieberventil in dieser Ausführungsform so dargestellt ist, dass es konzentrisch mit und radial einwärts relativ zu dem Rückhaltemerkmal 44 angeordnet ist, sind auch andere Implementierungen möglich, bei denen ein Ventil, das den hydraulisch gesteuerten Versteller 16 steuert, sich von der VCT-Anordnung 10 entfernt befindet.
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Der hydraulisch gesteuerte Nockenwellenversteller 16 umfasst eine Nabe 48 mit einem oder mehreren Flügeln, ein Gehäuse 50, das die Nabe 48 und die Flügel aufnimmt, eine Druckscheibe 52 und ein Nockenwellen-Kettenrad 46. Das Gehäuse 50 kann aus einer Endplatte 54, einem äußeren Gehäuse 56 und einer Frontplatte 58 zusammengebaut sein. Die Endplatte 54 kann ein Flansch sein, der fest an der Nockenwellenschulter 28 angebracht ist, so dass die Endplatte 54 und die Nockenwelle 12 sich zusammen drehen. Die Endplatte 54 kann einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser aufweisen. Der Innendurchmesser der Endplatte 54 kann so dimensioniert sein, dass er eng an eine äußere Oberfläche 32 der Nockenwellenhülse 14 angepasst ist. In dieser Implementierung ist der Innendurchmesser konzentrisch mit und eng an eine sich radial außen erstreckende Oberfläche der Hülsenschulter 40 angepasst. Das äußere Gehäuse 56 kann ringförmig sein, so dass es eine axiale Länge, die sich entlang der x-Achse erstreckt, aufweist, die länger ist als eine axiale Länge der Nabe 48 entlang der x-Achse.
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Die Frontplatte 58 kann ein Flansch mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser sein. Der Innendurchmesser kann so dimensioniert sein, dass er die Nockenwellenhülse 14 hindurchgehen lässt, während der Außendurchmesser so dimensioniert ist, dass er gegen ein Ende des äußeren Gehäuses 56 des Gehäuses 50 anliegt. An jedem Ende 68 kann das äußere Gehäuse 56 Positionierungsmerkmale umfassen, etwa Schlitze oder Stifte, die in eingetiefte Merkmale in der Frontplatte 58 und Endplatte 54 eingreifen, um die Frontplatte 58, das äußere Gehäuse 56 und die Endplatte 54 starr zusammen zu sichern, um das Gehäuse 50 zu bilden. In einigen Implementierungen kann ein Druckscheibe 52 vorgesehen sein, so dass sie gegen die Frontplatte 58 anliegt. Die Druckscheibe 52 kann einen Innendurchmesser aufweisen, der so dimensioniert ist, dass die Nockenwellenhülse 14 durch ihn hindurchgehen kann. Es sollte klar sein, dass dies eine Implementierung eines hydraulisch gesteuerten Nockenwellenverstellers 16 ist, und dass auch andere Implementierungen mit weniger oder mit zusätzlichen Elementen möglich sind. Die VCT-Anordnung 10 kann unter Verwendung von entweder öldruckbetätigten oder nockendrehmomentbetätigten variablen Nockenwellenverstellern implementiert werden.
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Ein Querschnitt der Nabe 48 und des Gehäuses 50 ist in 2 dargestellt, da diese Elemente zusammenpassen, wenn sie zusammengebaut werden. Die Nabe 48 umfasst in dieser Implementierung drei Flügel 70, die sich von einer Basis 66 der Nabe 48 radial nach außen in die einzelnen Verstellkammern 64 erstrecken. Es sollte jedoch klar sein, dass eine beliebige Anzahl von Flügeln verwendet werden könnte, um die Nabe 48 zu implementieren. Druckbeaufschlagtes Fluid, wie etwa Motoröl, kann an eine Seite der Flügel 70 geliefert werden, um die Nockenwelle 12 vorzuverschieben, und an eine andere Seite der Flügel 70, um die Nockenwelle 12 zu verzögern. Die in der Nockenwellenhülse 14 vorgesehenen Nuten kommunizieren Fluid an eine Seite der Flügel 70 zum Vorverschieben der Phase, und an eine andere Seite, um die Phase zu verzögern. Zumindest einer der Flügel 70 umfasst einen Sperrstift 72, der verhindert, dass die Nabe 48 sich relativ zu dem Gehäuse 50 dreht. Eine Vielzahl von radial nach innen weisenden Merkmalen 62 definiert eine Vielzahl von Kammern 64, die Fluid aufnehmen, um die Nockenwelle 12 vorzuverschieben oder zu verzögern. Die Merkmale 62 erstrecken sich so, dass sie gegen die Basis 66 der Nabe 48 anliegen und eine Winkelbewegung der Nabe 48 relativ zu dem Gehäuse 50 erlauben, während sie die Fluidströmung zwischen den Kammern 64 verhindern.
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Zurück zu 1 kann das Nockenwellen-Kettenrad 46 eine Vielzahl von Zähnen 74 umfassen, die ein Zahnrad an einer umlaufenden Oberfläche ausbilden. Die Vielzahl von Zähnen 74 kann mit einer Endlosschleife (nicht dargestellt), etwa einer Kette oder einem Riemen, in Eingriff stehen, die auch mit einem Kurbelwellen-Kettenrad (nicht dargestellt) in Eingriff steht, und Drehenergie auf das Nockenwellen-Kettenrad 46 und die Nockenwelle 12 überträgt. Das Nockenwellen-Kettenrad 46 umfasst auch ein äußeres oder Endlager 76 für die Nockenwelle 12. Die Oberfläche des Endlagers 76 ist ringförmig und erstreckt sich in einer axialen Richtung entlang der x-Achse. Das Endlager 76 des Nockenwellen-Kettenrades 46 ruht in dem Endlager des Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors, wenn die VCT-Anordnung 10 mit dem Verbrennungsmotor zusammengebaut ist.
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Die VCT-Anordnung 10 kann eine Gruppe von Elementen umfassen, die sich winkelmäßig relativ zu einer weiteren Gruppe von Elementen bewegen. In einer Implementierung umfasst eine erste Gruppe von Elementen die Nockenwelle 12 und das Gehäuse 50, während eine zweite Gruppe von Elementen die Nockenwellenhülse 14, die Nabe 48, die Druckscheibe 52, das Nockenwellen-Kettenrad 46 und die Rückhaltevorrichtung 44 umfasst. In Ansprechen auf die selektive Fluidströmung in die Vorverschiebungs- oder Verzögerungskammer kann die erste Gruppe von Elementen relativ zu der zweiten Gruppe von Elementen winkelmäßig verschoben, also vorverschoben oder verzögert werden. Die Nockenwelle 12 kann über eine Reihe von Befestigungsverfahren, etwa unter Verwendung von Schrauben oder durch Verschweißen, sicher mit dem Gehäuse 50 verbunden werden. Auch kann die zweite Gruppe von Elementen um die Nockenwellenhülse 14 herum zusammengebaut werden. Die Nabe 48 kann auf die Nockenwellenhülse 14 so aufgeschoben werden, dass eine Oberfläche einer zentralen Öffnung 78 der Nabe 48 eng mit der äußeren Oberfläche der Nockenwellenhülse 14 zusammenpasst und damit in Kontakt steht, und ein Ende 80 der Nabe 48 gegen die Hülsenschulter 40 anliegt. Das Gehäuse 50 kann um die Nabe 48 und die Flügel herum zusammengebaut werden. Der distale Lagerabschnitt 34 der Nockenwellenhülse kann verschiebbar von dem inneren Hohlraum 20 der Nockenwelle 12 aufgenommen werden, so dass eine äußere Oberfläche 32 der Nockenwellenhülse 14 mit der inneren Oberfläche 30 des inneren Hohlraums 20 der Nockenwelle 12 in Kontakt steht. Es sollte klar sein, dass die Nockenwellenhülse 14 sich relativ zu der Nockenwelle 12 drehen kann. Die axiale Bewegung zwischen der Nockenwellenhülse 14 und der Nockenwelle 12 kann durch den Übergang zwischen dem kleineren und dem größeren Durchmesser innerhalb des inneren Hohlraums 20 der Nockenwelle 12 verhindert werden, der gegen den Übergang zwischen dem Durchmesser des distalen Lagerabschnitts 34 und dem Durchmesser des Endlagerabschnitts 36 anliegt, und/oder die Nabe 48, die gegen die Frontplatte 58 anliegt. Das äußere Gehäuse 56 und die Endplatte 54 können dann axial auf die Nockenwellenhülse 14 aufgeschoben werden, um die Nabe 48 einzuschließen. Die Druckscheibe 52 kann axial über die Nockenwellenhülse 14 geschoben werden, gefolgt von dem Nockenwellen-Kettenrad 46. Die Rückhaltevorrichtung 44 kann dann mit den Sicherungsmerkmalen 42 in Eingriff gelangen, in dieser Implementierung dem hohlen Schraubbolzen, der mit dem Gewinde der Hülse 14 in Eingriff gelangt. Wenn der hohle Schraubbolzen in das Gewinde eingreift und auf einen vordefinierten Drehmomentwert festgezogen wird, werden die Nabe 48, die Druckscheibe 52 und das Nockenwellen-Kettenrad 46 axial gegen die Hülsenschulter 40 der Nockenwellenhülse 14 komprimiert. Ein ringförmiger Flansch 82, der sich von der Druckscheibe 52 erstreckt, kann eine Beabstandung und einen Spielraum zwischen der Nabe 48 und dem Gehäuse 50 vorsehen, was der Nabe 48 erlaubt, sich zusammen mit der Nockenwellenhülse 14, der Druckscheibe 52, dem Nockenwellen-Kettenrad 46 und der Rückhaltevorrichtung 44 relativ zu der Nockenwelle 12 und dem Gehäuse 50 zu drehen.
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Die VCT-Anordnung 10 und die Nockenwelle 12 können dann in dem Verbrennungsmotor so eingebaut werden, dass die distale Lagerfläche 26 der Nockenwelle 12 in einem distalen Lager 84 des Verbrennungsmotors ruht, und die Endlagerfläche 76 des Nockenwellen-Kettenrades 46 in dem Endlager 86 des Verbrennungsmotors ruht. Dies wird in 3 in größerem Detail dargestellt. Die VCT-Anordnung 10 und die Nockenwelle 12 sind im Querschnitt aus einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei die Lagerdeckel nicht installiert sind.
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Die Nockenwellen in Kombination mit der hierin beschriebenen VCT-Anordnung 10 können aus- und eingebaut werden, ohne die Endlosschleife von dem Nockenwellen-Kettenrad zu entfernen oder das Nockenwellen-Kettenrad von dem Endlager abzunehmen. Das Entfernen der Nockenwelle kann ohne Entfernen eines Nockenwellendeckels (nicht dargestellt) erfolgen, um die Nockenwellen in dem Verbrennungsmotor freizulegen. Die Rückhaltevorrichtung kann von der Nockenwellenhülse entfernt werden, was es ermöglicht, die Nockenwelle, das Gehäuse, die an der Nabe befestigten Flügel und die Nockenwellenhülse axial von dem Nockenwellen-Kettenrad weg zu bewegen und von dem Verbrennungsmotor weg und aus diesem heraus zu heben. Das Nockenwellen-Kettenrad kann in dem Endlager positioniert bleiben, während die Endlosschleife sowohl mit dem Kurbelwellen-Kettenrad als auch dem Nockenwellen-Kettenrad in Eingriff steht. Die Entfernung der VCT-Anordnung 10 und der Nockenwelle aus dem Verbrennungsmotor kann erfolgen, um eine andere Nockenwelle zum Einbau in den Verbrennungsmotor mit der VCT-Anordnung 10 zu kombinieren. Die Möglichkeit, das Nockenwellen-Kettenrad in dem Endlager mit dem Kurbelwellen-Kettenrad über die Endlosschleife verbunden zu halten, während die Nockenwelle ausgebaut wird, behält die Winkelstellung der VCT-Anordnung 10 und der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle bei einer Neuinstallation bei, ohne eine Neukalibrierung der Phase zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle vornehmen zu müssen. Die Neuinstallation der VCT-Anordnung 10 mit einer Nockenwelle kann das Ausrichten der Nockenwellenhülse mit dem Nockenwellen-Kettenrad über Ausrichtungsmerkmale umfassen, die die korrekte Winkelstellung der Nockenwellenhülse relativ zu dem Nockenwellen-Kettenrad identifizieren, etwa eine Keilwelle, die mit einer Nut in Eingriff steht, oder zwei Ausrichtungsmarkierungen, die sich an dem Nockenwellen-Kettenrad und der Nockenwellenhülse befinden. Sobald die Nockenwellenhülse korrekt relativ zu dem Nockenwellen-Kettenrad positioniert ist, kann die Rückhaltevorrichtung in Bezug auf die Nockenwellenhülse wieder eingebaut und auf den vorbestimmten Drehmomentwert festgezogen werden.
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Es sollte klar sein, dass das Vorstehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung darstellt. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte(n) konkreten Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert. Des Weiteren betreffen die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Angaben bestimmte Ausführungsformen und sind nicht derart auszulegen, dass sie Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definitionen der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe darstellen, außer ein Begriff oder Ausdruck wurde vorstehend ausdrücklich definiert. Zahlreiche weitere Ausführungsformen und verschiedene Abwandlungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann klar sein. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Abwandlungen und Modifikationen sollen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen.
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Die Begriffe „z. B.“, „zum Beispiel“, „beispielsweise“, „etwa“ und „gleich/ähnlich“, und die Verben „umfassen“, „aufweisen/haben“, „einschließen“ und ihre konkreten Verbalformen sollen so, wie sie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Punkten als nicht ausschließlich und nach oben offen ausgelegt werden; dies bedeutet, dass die Auflistung nicht als abschließend oder andere zusätzliche Komponenten oder Punkte ausschließend ausgelegt werden sollte. Auch andere Begriffe sind stets in ihrer weitestmöglichen Bedeutung auszulegen, außer sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erforderlich macht.
