DE10221734A1

DE10221734A1 - Schwenkmotor für Nockenwellenversteller von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10221734A1
Application number: DE2002121734
Authority: DE
Inventors: Alfred Trzmiel
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: DE10221734B4

Abstract

Der Schwenkmotor hat einen Stator und einen Rotor, der begrenzt gegenüber dem Stator drehbar ist und zwischen einer Radscheibe und einer Deckscheibe liegt, die mit der Radscheibe verbunden ist. DOLLAR A Um den Schwenkmotor so auszubilden, daß er einfach und kostengünstig hergestellt und montiert werden kann, ist die Deckscheibe unter Zwischenlage wenigstens eines Federelementes gegenüber der Radscheibe axial verspannt. Dadurch wird der Rotor innerhalb des Stators axial zuverlässig zwischen der Radscheibe und der Deckscheibe gehalten. Der Schwenkmotor läßt sich dadurch einfach und kostengünstig herstellen. DOLLAR A Der Schwenkmotor eignet sich zur Verstellung einer Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges relativ zur Kurbelwelle, um so den Öffnungszeitpunkt der Ein- und Auslaßventile des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges gezielt zu verändern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor für Nockenwellenversteller von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, den Huböffnungszeitpunkt von Ein- und Auslaßventilen an den Leistungsbedarf des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges anzupassen. Hierfür sind Nockenwellenversteller vorgesehen, mit denen die Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verstellt werden kann. Die Nockenwellenversteller haben einen Schwenkmotor mit einem Stator und einem darin begrenzt verdrehbar gelagerten Rotor. Der Rotor sitzt drehfest auf der Nockenwelle, die mittels des Schwenkmotors relativ zur Kurbelwelle verstellt werden kann. Zur Axialsicherung des Rotors im Stator dient eine Radscheibe sowie eine Deckscheibe, die durch Senkschrauben zusammengehalten werden. Die Radscheibe ist in der Regel eine Kettenradscheibe, mit der der Stator im gewünschten Maße verstellt werden kann. Damit die Senkschrauben montiert werden können, müssen die Radscheibe und die Deckscheibe aufwendig bearbeitet werden. Auch die Montage des Schwenkmotors ist dadurch erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Schwenkmotor so auszubilden, daß er einfach und kostengünstig hergestellt und montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Schwenkmotor erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Schwenkmotor wird die Deckscheibe unter Zwischenlage des Federelementes gegenüber der Radscheibe verspannt. Dadurch wird der Rotor innerhalb des Stators axial zuverlässig zwischen der Radscheibe und der Deckscheibe gehalten. Das Federelement sorgt dafür, daß die Radscheibe und die Deckscheibe einwandfrei zusammengehalten werden. Aufgrund dieser Ausbildung sind Senkschrauben oder ähnliche Befestigungsmittel nicht mehr erforderlich, so daß insbesondere die Radscheibe spanlos hergestellt werden kann, beispielsweise durch Sintern, Schmieden, Fließpressen und dergleichen. Der erfindungsgemäße Schwenkmotor läßt sich dadurch einfach und vor allen Dingen kostengünstig herstellen und montieren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in Vorderansicht einen erfindungsgemäßen Schwenkmotor für einen Nockenwellenversteller,
Fig. 2 den Schwenkmotor gemäß Fig. 1 in Seitenansicht,
Fig. 3 den Schwenkmotor gemäß Fig. 1 in Rückansicht,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3,
Fig. 5 bis Fig. 8 in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwenkmotors,
Fig. 9 bis Fig. 12 in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwenkmotors,
Fig. 13 bis Fig. 16 in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwenkmotors.
Der Schwenkmotor dient dazu, eine Nockenwelle eines Kraftfahrzeuges relativ zur Kurbelwelle zu verstellen, um auf diese Weise den Öffnungszeitpunkt der Ein- und Auslaßventile des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges gezielt zu verändern. Der Schwenkmotor hat einen Stator 1, der mit einer zylindrischen Wand 2 versehen ist. Von ihr stehen radial nach innen (nicht dargestellte) Stege ab, die über den Umfang der Wand 2 mit Abstand voneinander angeordnet sind. Die Stege liegen mit ihren Stirnseiten an einer zylindrischen Mantelfläche 3 eines Rotors 4 an, der drehfest auf der Nockenwelle sitzt. Von der Mantelfläche 3 des Rotors 4 stehen radial nach außen Flügel 25 (Fig. 4) ab, die mit ihren Stirnseiten an der Innenwand 5 der Wand 2 des Stators 1 anliegen. Die Flügel 25 des Rotors 4 können zwischen zwei benachbarten Stegen des Stators 1 geschwenkt werden. Der zwischen den benachbarten Stegen des Stators 1 befindliche Druckraum wird durch den entsprechenden Flügel 25 des Rotors 4 in zwei Druckraumkammern unterteilt, in die jeweils Hydraulikmedium unter Druck eingebracht werden kann. Da die Rotorflügel 25 von beiden Seiten mit Druckmedium beaufschlagt werden können, können die Rotorflügel 25 in und entgegen dem Uhrzeigersinn zwischen benachbarten Stegen des Stators 1 verschwenkt werden. Der maximale Schwenkwinkel ist dann erreicht, wenn die Rotorflügel 25 an den Seitenwänden der Statorstege anliegen. Eine solche Ausbildung eines Schwenkmotors ist bekannt und darum nur allgemein beschrieben worden.
Der Rotor 4 wird axial durch eine Kettenradscheibe 6 und eine Deckscheibe 7 begrenzt, die mit ihrem radial äußeren Ende an den beiden Stirnseiten der Statorwand 2 anliegen (Fig. 4). Die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 sind jeweils ringförmig ausgebildet und ragen gleich weit radial nach innen. Der Rotor 4 hat eine Nabe 26, auf der die Kettenradscheibe 6 aufliegt. Sie steht axial über die Nabe 26 vor (Fig. 4). Die Kettenradscheibe 6 trägt ein Kettenrad 8, das drehfest auf einem axialen Ansatz 9 der Kettenradscheibe 6 sitzt. Über das Kettenrad 8 ist eine (nicht dargestellte) endlos umlaufende Kette geführt, über die das Kettenrad 8 und damit die Kettenradscheibe 6 und der Stator 1 gedreht werden. Die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 werden durch Klammern 10 und wenigstens eine Tellerfeder 11 unter Zwischenlage des Stators 1 gegeneinander verspannt. Die Klammern 10 sind jeweils gleich ausgebildet und haben U-Form. Mit ihren Schenkeln 12, 13 übergreifen sie das radial äußere Ende der Kettenradscheibe 6 sowie der Tellerfeder 11. Die Kettenradscheibe 6 ist am radial äußeren Ende mit radial nach außen offenen Vertiefungen 14 (Fig. 1) versehen, in welche die Schenkel 12 der Klammern 10 formschlüssig eingreifen. Die Breite der Vertiefungen 14 in Umfangsrichtung der Kettenradscheibe 6 entspricht der Breite der Schenkel 12. Auf diese Weise sind die Klammern 10 in Umfangsrichtung der Kettenradscheibe 6 gegen Verschieben gesichert. Mit einem die Schenkel 12, 13 verbindenden Steg 15 (Fig. 4) liegen die Klammern 10 an der Außenseite der Wand 2 des Stators 1 an. Vorteilhaft ist es, wenn auch der Steg 15 der Klammern 10 in axialen Vertiefungen 17 in der Außenseite der Statorwand 2 liegt. Die Außenseiten der Stege 15 der Klammern 10 liegen in der Außenseite der Statorwand 2.
Die Tellerfeder 11 liegt in einer Vertiefung 18 in der Außenseite der Deckscheibe 7 (Fig. 4). Die Vertiefung 18 ist radial nach außen offen. Ihre Tiefe entspricht vorteilhaft der Dicke der Tellerfeder 11, die am radial äußeren Rand vom Schenkel 13 der Klammern 10 übergriffen wird. Die Tellerfeder 11 stellt sicher, daß die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 mit ausreichend hohem Druck gegen den Stator 1 gedrückt werden. Aufgrund der elastischen Verformung der Tellerfeder 11 durch den Steg 13 der Klammern 10 sind die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 zuverlässig fest miteinander verbunden. Aufgrund der elastischen Vorspannung der Tellerfeder 11 werden außerdem die Klammern 10 zuverlässig gesichert. Da sie in den Vertiefungen 14, 17 sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung lagegesichert sind, gehen sie beim Einsatz des Schwenkmotors nicht verloren.
Da die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 durch die Klammern 10 miteinander verbunden sind, kann der Stator 1 ein von der Kettenradscheibe 6 getrenntes Bauteil sein. Dadurch ist eine einfache Fertigung und Montage des Schwenkmotors möglich. Die Kettenradscheibe 6 kann spanlos hergestellt werden, beispielsweise durch Sintern, Schmieden, Fließpressen und dergleichen.
Das Kettenrad 8 wird auf dem Ansatz 9 der Kettenradscheibe 6 durch einen Sicherungsring 19 lagegesichert, der in einer Ringnut 20 im Ansatz 9 gehalten ist. Das Kettenrad 8 liegt an einer radialen Schulterfläche 21 der Kettenradscheibe 6 an.
Das Kettenrad 8 kann gestanzt oder spanabhebend gefertigt sein. Es ist auch möglich, das Kettenrad 9 als Druckgußteil, zum Beispiel aus Aluminium, als Spritzgußteil, beispielsweise aus Thermoplast, oder auch als Fließpreßteil auszubilden. Bei der Herstellung des Kettenrades 8 als Fließpreßteil kommen alle fließpreßgeeigneten Materialien in Betracht. Es ist schließlich auch möglich, das Kettenrad 8 als Sinterteil auszubilden.
Die Kettenradscheibe 6 kann ebenfalls spanabhebend gefertigt, als Druckgußteil, als Fließpreßteil, als Spritzgußteil oder als Sinterteil ausgebildet sein.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 8 sind der Stator 1 und die Kettenradscheibe 6 einstückig miteinander ausgebildet. Die U- förmigen Halter 10 greifen mit ihrem dem Kettenrad 8 zugewandten Schenkel 12 in eine randoffene Vertiefung 27 am Übergang vom radial liegenden Teil der Kettenradscheibe 6 in den zylindrischen Mantel 2 des Stators 1 ein. Im übrigen ist dieses Ausführungsbeispiel gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4.
Auch beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 bis 12 sind der Stator 1 und die Kettenradscheibe 6 einstückig miteinander ausgebildet. Der zylindrische Mantel 2 des Stators 1 ragt axial über die Deckscheibe 7 und hält einen Sicherungsring 22, mit dem die Tellerfeder 11 gehalten wird. Der Sicherungsring 22 sitzt in einer Nut 23, die in der Innenseite 24 des über die Deckscheibe 7 axial ragenden Teiles der Wand 2 des Stators 1 vorgesehen ist. Die Nut 23 und damit der Sicherungsring 22 sind so angeordnet, daß die Tellerfeder 11 in der Einbaulage elastisch verformt ist. Dadurch werden die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 unter Zwischenlage des Rotors 4 zuverlässig gegeneinander verspannt. Auch bei einer solchen Ausbildung des Schwenkmotors ist eine kostengünstige und einfache Herstellung und Montage gewährleistet. Wie beim vorigen Ausführungsbeispiel kann die Kettenradscheibe 6 zusammen mit dem Stator 1 spanlos hergestellt werden. Es ist dann nicht notwendig, Bohrungen und Gewindebohrungen für Befestigungsschrauben und dergleichen vorzusehen, um die Kettenradscheibe 6 und die Deckscheibe 7 unter Zwischenlage des Rotors 4 miteinander zu verbinden. Im übrigen ist diese Ausführungsform gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 bis 8.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 bis 16 sind die Kettenradscheibe 6 und der Stator 1 entsprechend den beiden Ausführungsformen nach den Fig. 5 bis 12 einstückig miteinander ausgebildet. Die Deckscheibe 7 wird mit der Tellerfeder 11 gegen den Rotor 4 verspannt. Die Tellerfeder 11 wird entsprechend der vorigen Ausführungsform durch den Sicherungsring 22 gehalten, der in der Nut 23 im axial überstehenden Ende der Statorwand 2 angeordnet ist.
Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsbeispielen ist die Nabe 26 ein vom Rotor 4 getrenntes Bauteil. Damit eine einwandfreie drehfeste Verbindung zwischen der Nabe 26 und dem Rotor 4 erreicht wird, sind die Innenwand 28 des Rotors 4 und die Außenwand 29 der Nabe 26 im Querschnitt unrund ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Wände 28, 29 im Querschnitt fünfeckig ausgebildet (Fig. 15). Dadurch wird eine einfache und optimale drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor 4 und der Nabe 26 erreicht. Die Nabe 26 ist mit einer radialen Schulterfläche 30 versehen, die bündig liegt mit der Innenseite 31 der Kettenradscheibe 6. Der Rotor 4 liegt darum in der Einbaulage flächig an der Schulterfläche 30 und an der Innenseite 31 an (Fig. 16). Auf der Nabe 26 sitzt wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen die Kettenradscheibe 6. Im übrigen ist diese Ausführungsform gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 bis 12.

Claims

1. Schwenkmotor für Nockenwellenversteller von Kraftfahrzeugen, mit einem Stator und einem Rotor, der begrenzt gegenüber dem Stator drehbar ist und zwischen einer Radscheibe und einer Deckscheibe liegt, die mit der Radscheibe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe (7) unter Zwischenlage wenigstens eines Federelementes (11) gegenüber der Radscheibe (6) axial verspannt ist.

2. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe (7) und die Radscheibe (6) durch Klammern (10) miteinander verbunden sind.

3. Schwenkmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (10) über den Umfang der Radscheibe (6) und der Deckscheibe (7) verteilt angeordnet sind.

4. Schwenkmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (10) U-förmig ausgebildet sind.

5. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (10) mit einem Schenkel (12) in Vertiefungen (14) der Radscheibe (6) eingreifen.

6. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (10) mit einem Steg (15) in Vertiefungen (17) im Mantel (2) des Stators (1) eingreifen.

7. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern (10) mit einem anderen Schenkel (13) das Federelement (11) übergreifen.

8. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (11) eine Tellerfeder ist.

9. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (11) in einer Vertiefung (18) der Deckscheibe (7) liegt.

10. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (6) und der Stator (1) getrennte Bauteile sind.

11. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (6) und der Stator (1) einstückig miteinander ausgebildet sind.

12. Schwenkmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) des Stators (1) die Deckscheibe (7) axial überragt.

13. Schwenkmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im überstehenden Bereich des Mantels (2) des Stators (1) wenigstens ein Anschlag (22) vorgesehen ist, an dem das Federelement (11) unter elastischer Verformung anliegt.

14. Schwenkmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (22) ein Sicherungsring ist.

15. Schwenkmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (6) auf einer Nabe (26) des Rotors (4) sitzt.

16. Schwenkmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (26) und der Rotor (4) getrennte Bauteile sind.