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Die
Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen
von Fahrzeugen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Mit
Nockenwellenverstelleinrichtungen läßt sich die Winkellage zwischen
der Nocken- und der Kurbelwelle verändern, indem der Rotor relativ
zum Stator verdreht wird. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden
die Öffnungs-
und Schließzeitpunkte der
Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine verschoben, um eine
optimale Leistung der Maschine zu erreichen. Zur Betätigung des
Rotors wird Hydraulikmedium verwendet, dessen Leckagedurchtritt
durch die Abdeckung verhindert wird. Sie ist topfförmig ausgebildet
und wird mit Schrauben oder dergleichen drehfest mit dem Stator
bzw. dem mit ihm verbundenen Antriebsrad verbunden. Die zusätzliche
Verschraubung verteuert die Nockenwellenverstelleinrichtung hinsichtlich
Montage und Material.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Nokkenwellenverstelleinrichtung
so auszubilden, daß die
Abdeckung einfach und kostengünstig
montiert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung
werden der Stator und die Abdeckung über das Formschlußelement
und das Gegenformschlußelement
einfach und dennoch zuverlässig axial
fest miteinander verbunden. Eine zusätzliche, die Montage erschwerende
und verteuernde Verschraubung ist damit nicht notwendig.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die
Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigen
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1 in
Ansicht eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstelleinrichtung,
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2 die
Nockenwellenverstelleinrichtung gemäß 1 in Seitenansicht,
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3 einen
Schnitt längs
der Linie B-B in 2,
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4 die
Einzelheit X in 3 in vergrößerter Darstellung,
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5 eine
Seitenansicht eines Stators mit Formschlußelementen der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung,
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6 die
Einzelheit Y in 5 in vergrößerter Darstellung,
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7 die
Abdeckung und den Stator der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung vor
dem Zusammenbau,
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8 die
Abdeckung und den Stator gemäß 7 in
montierter Lage,
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9 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
einer Abdeckung und eines Stators,
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10 in
perspektivischer Darstellung die Anordnung gemäß 9 mit teilweise
aufgerissener Abdeckung.
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Nockenwellenverstelleinrichtungen
dienen dazu, die Öffnungszeitpunkte
von Einlaßventilen
von Verbrennungskraftmotoren in Kraftfahrzeugen an den jeweiligen
Leistungsbedarf anzupassen. Die Nokkenwellenverstelleinrichtung
hat einen drehfest mit einem Ketten/Riemenrad 1 verbundenen
Stator 2. Über
das Antriebsrad 1 und ein entsprechendes Antriebselement
(Kette, Riemen) ist der Stator 2 in bekannter Weise mit
einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle verbunden. Der Stator 2 hat
einen zylindrischen Grundkörper 3,
von dem in gleichmäßigen Abständen radial
nach innen Flügel 4 abstehen.
Benachbarte Flügel
begrenzen Druckräume 5,
in die Hydraulikmedium eingebracht werden kann.
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Der
Stator 2 umgibt einen Rotor 6, der einen zylindrischen
Grundkörper 7 hat,
mit dem der Rotor 6 drehfest mit einer (nicht dargestellten)
Nockenwelle verbunden ist. Vom Rotorgrundkörper 7 stehen in gleichmäßigen Abständen radial
nach außen
Flügel 8 ab.
Jeweils ein Rotorflügel 8 ragt
zwischen benachbarte Statorflügel 4.
Die Rotorflügel 8 unterteilen
die Druckräume 5 in
Druckkammern 9 und 10. Um den Stator 2 relativ
zum Rotor 6 zu verdrehen, wird je nach Drehrichtung einer
der beiden Druckräume 9 oder 10 mit
Hydraulikmedium beaufschlagt, während der
jeweils andere Druckraum zum Tank hin entlastet wird. Die maximale
Relativverstellung ist erreicht, wenn die Rotorflügel 8 an
den Statorflügeln 4 anliegen.
Die Statorflügel 4 liegen
mit ihren Stirnseiten 11 flächig und abdichtend an der
zylindrischen Außenwand 12 des
Rotorgrundkörpers 7 an.
Entsprechend liegen die Rotorflügel 8 mit
ihren Stirnseiten 13 flächig
und abdichtend an der zylindrischen Innenwand 14 des Statorgrundkörpers 3 an.
Die in die jeweiligen Druckräume 9, 10 mündenden
Bohrungen für
das Druckmedium sind der Übersichtlichkeit
wegen nicht dargestellt.
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Insbesondere
bei Verwendung eines Riemens, der über das Antriebsrad 1 geführt ist,
muß gewährleistet
sein, daß das
Hydraulikmedium, in der Regel Motorenöl, nicht an den Riemen gelangt,
der durch das Medium zerstört
werden würde.
Aus diesem Grunde ist die Nockenwellenverstelleinrichtung mit einer
Abdeckung 15 versehen, die topfförmig ausgebildet ist und kreisförmigen Querschnitt
hat. Die Abdekkung 15 hat einen scheibenförmigen Boden 16,
an dessen Rand eine zylindrische Ringwand 17 anschließt. Mit
ihr greift die Abdeckung 15 zwischen das Antriebsrad 1 und
den Stator 2. In der Einbaulage liegt der freie Rand der
Ringwand 17 abgedichtet an einer Abdeckscheibe 18 an,
längs deren
Rand das Antriebsrad 1 vorgesehen ist. Vorteilhaft ist
die Abdeckscheibe 18 einstückig mit dem Antriebsrad 1 ausgebildet.
Die Abdeckscheibe 18 hat einen zentralen Ringansatz 19,
mit dem das Antriebsrad 1 drehbar auf der (nicht dargestellten)
Nokkenwelle sitzt.
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Die
Abdeckscheibe 18 und der Ringansatz 19 sind vorteilhaft
einstückig
ausgebildet. Auch die Abdeckung 15 mit dem Boden 16 und
der Ringwand 17 ist vorteilhaft einstückig aus einem gegen Hydraulikmedium
beständigen
Kunststoff gefertigt. Um eine einfache, montagefreundliche Verbindung
zwischen der Abdeckung 15 und dem Stator 2 zu
erreichen, sind beide Bauteile jeweils mit Formschluß- und Gegenformschlußelementen
versehen, mit denen eine formschlüssige Verbindung erreicht wird.
Sie ist so gestaltet, daß die
Ab deckung 15 und der Stator 2 problemlos zusammengebaut
werden, wobei die Verbindung im Einsatz der Nockenwellenverstelleinrichtung zuverlässig hält.
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Wie
die 7 und 8 zeigen, ist der Stator 2 an
der zylindrischen Außenseite 20 seines Grundkörpers 3 mit
wenigstens einem Formschlußelement 21 versehen.
Im Ausführungsbeispiel
hat der Stator 2 fünf
gleichmäßig über den
Umfang seines Grundkörpers 3 verteilt
angeordnete Formschlußelemente.
Je nach Ausbildung der Nockenwellenverstelleinrichtung können auch
weniger oder mehr als diese fünf
Formschlußelemente 21 am
Stator 2 vorgesehen sein.
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Zur
Bildung des Formschlußelementes 21 ist die
Außenwand 20 des
Statorgrundkörpers 3 mit
einer Vertiefung 22 versehen. Etwa über die halbe Länge erstreckt
sich die Vertiefung 22 über
die gesamte axiale Breite des Statorgrundkörpers 3. In diesem Bereich
wird die Vertiefung 22 von einer Endwand 23 begrenzt,
die sich radial über
die axiale Breite des Statorgrundkörpers 3 erstreckt.
Etwa in halber Länge der
Vertiefung 22 steht von ihrem Boden 24 radial eine
Stirnwand 25 ab, die sich von der dem Boden 16 der
Abdeckung 15 zugewandten Stirnseite 26 des Statorgrundkörpers 3 aus
etwa über
die halbe axiale Breite der Vertiefung 22 erstreckt. Die
Stirnwand 25 schließt
an eine Querwand 27 an, die ebenfalls senkrecht zum Boden 24 der
Vertiefung 22 verläuft
und die Stirnwand 25 mit einer radialen Endwand 28 verbindet,
die sich von der Querwand 27 bis zu der vom Boden 16 der
Abdeckung 15 abgewandten Stirnseite 29 des Statorgrundkörpers 3 erstreckt.
Auf die beschriebene Weise sind alle Formschlußelemente 21 des Stators 2 ausgebildet.
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Die
Abdeckung 15 ist mit den Formschlußelementen 21 des
Stators 2 zugeordneten Gegenformschlußelementen 30 versehen.
Sie sind an der inneren Mantelfläche 31 der
zylindrischen Ringwand 17 der Abdeckung 15 vorgesehen.
Die Zahl der Gegenformschlußelemente 30 der
Abdeckung 15 entspricht der Zahl der Formschlußelemente 21 des
Stators 2.
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Die
Gegenformschlußelemente 30 stehen über die
Mantelfläche 31 der
Ringwand 17 vor und sind so angeordnet, daß ihre vom
Boden 16 abgewandte Stirnseite 32 in einer Ebene
mit der freien Stirnseite 33 der Ringwand 17 liegt.
Wie 8 zeigt, erstreckt sich das Gegenformschlußelement 30 in Umfangsrichtung
der Ringwand 17. Die axiale Breite des Gegenformschlußteiles 30 entspricht
etwa dem Abstand, den die Querwand 27 des Formschlußelementes 21 von
der Stirnseite 29 des Statorgrundkörpers 3 hat. In der
Einbaulage übergreift
somit das Gegenformschlußelement 30 der
Abdeckung 15 das Formschlußelement 21 des Stators 2.
Die in Umfangsrichtung gemessene Länge des Gegenformschlußelementes 30 entspricht
vorteilhaft der in Umfangsrichtung gemessenen Länge der Querwand 27 des
Formschlußelementes 21.
Dadurch ist gewährleistet,
daß das
Gegenformschlußelement 30 über seine
Länge auf
der Querwand 27 des Formschlußelementes 21 aufliegt.
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Damit
der Stator 2 in die Abdeckung 15 eingesetzt werden
kann, entspricht der Abstand zwischen der Endwand 23 und
der Stirnwand 25 der in Umfangsrichtung gemessenen Länge des
Gegenformschlußelementes 30.
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Bei
der Montage werden der Stator 2 und die Abdeckung 15 so
in Umfangsrichtung gegeneinander ausgerichtet, daß die Gegenformschlußelemente 30 in
Höhe der
Vertiefungen 22 im Bereich zwischen der Endwand 23 und
der Stirnwand 25 liegen. Der Stator 2 ist so zur
Abdeckung 15 angeordnet, daß seine Stirnseite 26 dem
Boden 16 der Abdeckung 15 zugewandt ist. Die Abdeckung 15 kann
so weit aufgesetzt werden, bis die Stirnseite 32 des Gegenformschlußelementes 30 etwa
in Höhe
der Stirnseite 29 des Formschlußelementes 21 liegt.
In dieser Lage kann die Abdeckung 15 relativ zum Stator 2 verdreht
werden, so daß die
Gegenformschlußelemente 30 die Formschlußelemente 21 übergreifen
(8). Die Abdeckung 15 wird relativ zum
Stator 2 so weit verdreht, bis die Gegenformschlußelemente 30 mit
ihrer einen Seitenwand an der Endwand 28 der Vertiefung 22 zur Anlage
kommen.
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Wie 6 zeigt,
ist in der Querwand 27 eine Schrägfläche 35 vorgesehen,
die eine Rastnase 34 bildet. Sie dient als Sicherung gegen
ein unbeabsichtigtes Zurückdrehen
der Abdeckung 15 in der Einbaulage.
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Zur
Aufnahme einer Ringdichtung ist in der Stirnseite 33 der
Ringwand 17 der Abdeckung 15 eine umlaufende Vertiefung 36 (7)
vorgesehen. Ihre Breite ist so gewählt, daß der Dichtring klemmend gehalten
wird. Die Tiefe der Ringnut 36 ist kleiner als die Dicke
des Dichtringes, so daß er über die Stirnseite 33 der
Ringwand 17 ragt.
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Da
der Stator 2 drehfest mit dem Antriebsrad 1 verbunden
ist, wird die Abdeckung 15 bei der Montage der Nockenwellenverstelleinrichtung
mit ihrer Ringwand 17 zwischen das Antriebsrad 1 und
den Statorgrundkörper 3 so
eingesetzt, daß die
Gegenformschlußelemente 30 in
der beschriebenen Weise in die Vertiefungen 22 an der Außenseite
des Statorgrundkörpers 3 gelangen
können.
Anschließend
wird die Abdeckung 15 so verdreht, daß die Gegenformschlußelemente 30 die
Formschlußelemente 21 übergreifen.
Die Ringdichtung sorgt in der Einbaulage für eine axiale Vorspannung zwischen
der Abdeckung 15 und dem Stator 2. Sobald die
Gegenformschlußelemente 30 in
ihre Endlage gemäß 8 gelangen,
rasten die Gegenformschlußelemente 30 in die
Formschlußelemente 21 ein,
so daß die
Abdeckung 15 unter axialer Vorspannung der Dichtung unverlierbar
am Stator 2 gehalten ist.
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Der
Boden 16 der Abdeckung 15 liegt mit axialem Abstand
einer weiteren (nicht dargestellten) Abdeckscheibe gegenüber, die
an der Stirnseite des Stators 2 in bekannter Weise dichtend
anliegt. Der Stator 2 sowie auch der Rotor 6 werden
somit axial zwischen den beiden Abdeckscheiben gehalten.
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Die
Abdeckung 15 läßt sich
in sehr einfacher und damit kostengünstiger Weise am Stator 2 unverlierbar
befestigen. Trotz dieser einfachen Montage ist eine optimale Dichtheit
der Nockenwellenverstelleinrichtung gewährleistet, so daß in den
Druckräumen 9, 10 befindliches
Hydraulikmedium nicht nach außen gelangen
und beispielsweise einen Antriebsriemen, der über das Antriebsrad 1 geführt ist,
beschädigen kann.
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Die 9 und 10 zeigen
eine Nockenwellenverstelleinrichtung, bei der der Statorgrundkörper 3 an
seiner äußeren Mantelfläche 20 mit
Abstand von seiner einen Stirnseite 29 eine umlaufende Schulterfläche 37 (10)
aufweist. Sie bildet den Übergang
von dem im Außendurchmesser
kleineren Bereich 41 in einen im Außendurchmesser größeren Bereich 40 des
Statorgrundkörpers 3.
Die Schulterfläche 37 bildet
das einzige Formschlußelement
des Stators 2.
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Die
Ringwand 17 der Abdeckung 15 weist drei über den
Umfang verteilt angeordnete Gegenformschlußelemente 30 auf (9),
die in Umfangsrichtung der Ringwand 17 länger sind
als die Gegenformschlußelemente 30 der
vorigen Ausführungsform.
Sie werden dadurch gebildet, daß die
Ringwand 17 längs
ihres freien Randes über
die Innenseite 31 vorstehende Nasen 38 aufweist,
die in der Einbaulage die Schulterfläche 37 des Statorgrundkörpers 3 übergreifen.
Die Nasen 38 haben jeweils eine dem Statorgrundkörper 3 zugewandte
Schrägfläche 39.
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Wenn
die Abdeckung 15 auf den Stator 2 gesteckt wird,
gelangen die Schrägflächen 39 der
Gegenformschlußelemente 30 zunächst auf
den im Durchmesser größeren Bereich 40 des
Statorgrundkörpers 3.
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Dies
hat zur Folge, daß die
Ringwand 17 der Abdeckung 15 im Bereich der Gegenformschlußelemente 30 elastisch
aufgeweitet wird. Sobald die Nasen 38 der Gegenformschlußelemente 30 in
den im Außendurchmesser
kleineren Teil 41 der Ringwand 17 gelangen, federn
die die Nasen 38 aufweisenden Bereiche der Ringwand 17 in
ihre Ausgangslage zurück,
wobei die Nasen 38 die Schulterfläche 37 des Statorgrundkörpers 3 übergreifen.
Dann sind der Stator 2 und die Abdeckung 15 axial
fest und unverlierbar miteinander verbunden. Im Unterschied zur
vorigen Ausführungsform
ist somit lediglich eine Axialbewegung beim Aufstecken der Abdeckung 15 notwendig.
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Die
Ringwand 17 ist im Bereich der Ringnut 36 im Außendurchmesser
erweitert ausgebildet. Die Ringnut 36 wird von zwei Seitenwänden 43 und 44 begrenzt,
von denen die innere Seitenwand 44 an ihrer inneren Mantelfläche 31 die
radial vorstehenden Nasen 38 aufweist. Die andere Seitenwand 43 hat größeren Außendurchmesser
als die Seitenwand 44 und weist in ihrer Außenseite
eine umlaufende Ringnut 45 zur Aufnahme einer (nicht dargestellten)
Ringdichtung auf.
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Wie
beim vorigen Ausführungsbeispiel
ist die Abdeckung 15 vorteilhaft einstückig aus Kunststoff hergestellt.
Aufgrund der beschriebenen Formschlußverbindung wird auch bei dieser
Ausführungsform
eine einfache und zuverlässige
Montage und ein sicherer Halt der Abdeckung 15 am Stator 2 erreicht. Eine
Verschraubung der Abdekkung ist nicht erforderlich.