DE19654926A1 - Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle nach der im Ober­ begriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus der DE 41 02 753 A1 ist eine gattungsgemäße Ver­ stellvorrichtung bekannt. Dabei soll eine präzise Ein­ stellung der Ventilzeitpunkte im Bezug auf einen Mo­ torbetriebszustand erreicht werden.

Weitere Vorrichtungen zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle sind z. B. aus der DE 38 10 804 C2 und der DE 39 07 077 C2 bekannt. Zusätzlich zu der elektromagnetischen Verstellung des Stellkolbens wird dieser hydraulisch durch ein 4/2-Ventil verstellt. Die Verstellbuchse, über die die relative Winkelverstel­ lung der Nockenwelle erfolgt, ist dabei über eine Flanschverbindung mit einem Flansch der Nockenwelle verbunden.

Diese Verstellvorrichtungen sind zwar im Vergleich zu Verstellvorrichtungen, die ein externes Ventil aufwei­ sen, relativ kompakt, allerdings weisen sie noch eini­ ge Nachteile auf. So ist z. B. die Montage der Einzel­ teile umständlich. Durch den Flansch an der Nockenwel­ le ist diese relativ aufwendig herzustellen und damit teuer. Darüber hinaus treten hohe Biegespannungen am Übergang vom Flansch zur Nockenwelle zu dem Nockenwel­ len-Schaft auf. Außerdem wird relativ viel Bauraum in axialer Richtung benötigt, insbesondere durch einen großen Übergangsradius zwischen dem Flansch und dem Nockenwellen-Schaft.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art weiter zu verbessern, insbesondere eine exakte Zentrierung des Magneten relativ zu dem Anker zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst.

Durch die zentrale stirnseitige Einstellbohrung des Ankers ergibt sich vorteilhafterweise eine exakte Po­ sitionierung des Magneten zum Anker, wobei der Magnet durch Schrauben befestigt werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird darüber hinaus eine sehr kompakt bauende Vorrichtung erreicht. Dies gilt insbesondere für eine geringe Bauhöhe in radialer Richtung. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vor­ richtung relativ einfach in der Montage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Winkel­ verstellung der Nockenwelle in einem Längs­ schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1 (Teilschnitt), und

Fig. 3 eine Einrichtung zur Zentrierung des Magneten über den Anker.

Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle in einer Gesamtdarstellung. Ein Antriebs­ zahnrad 1 sitzt auf einer mit einer Innenverzahnung 2 versehenen Antriebshülse 3. Über eine Außenverzahnung 4 ist ein mit einer Ölbohrung 5 versehener ringförmi­ ger Stellkolben 6 axial verschiebbar und verdrehbar im Inneren der Antriebshülse 3 angeordnet.

Der Stellkolben 6 weist an seiner inneren Umfangswand ebenfalls eine Verzahnung 7 auf, durch die er eben­ falls axial verschiebbar und verdrehbar über eine wei­ tere Außenverzahnung 8 mit einer Verstellbuchse 9 ver­ bunden ist.

Eine, in der Fig. 1 nur teilweise dargestellte, Nockenwelle 10 ist mit einer koaxial zur Nockenwellen­ längsachse verlaufenden zentralen Bohrung 11 versehen. Die Bohrung 11 ist als Gewindebohrung ausgebildet, in die eine zentral gelegene Schraube 12 mit einem hohlen Schraubenschaft 13 und einem Schraubenkopf 14 einge­ schraubt ist. Neben einer zentralen Längsbohrung 15, durch die eine Verbindung mit einem nicht dargestell­ ten Tank T herstellbar ist, weist die Zentralschraube 12 eine Bohrung 16 auf, in der ein Steuerkolben 17 verschiebbar ist. Der Steuerkolben 17 ist durch eine in einer Stufenbohrung mit geringem Durchmesser ange­ ordnete Feder 18 vorgespannt.

Auf der von der Nockenwelle 10 abgewandten Seite ist der Steuerkolben 17 mit einem Betätigungsstift 19 ver­ sehen, auf dem ein Anker 20 befestigt ist. Der Anker 20 arbeitet mit einem maschinenfesten Elektromagneten 21 zusammen, der durch Schrauben 22 in seine Lage po­ sitioniert wird.

Über einen nicht dargestellten Anschluß ist der Elek­ tromagnet 21 mit einem ebenfalls nicht dargestellten Steuergerät elektrisch verbunden. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektromagneten 21 durch das Steuergerät wird der rotierende Anker 20 in Rich­ tung des Elektromagneten 21 bewegt und bringt dadurch den fest mit ihm verbundenen Steuerkolben 17 gegen die Kraft der Feder 18 aus seiner Grundstellung nach rechts in die Arbeitsstellung, wobei eine Steuerkante 43 geöffnet und eine Rücklaufsteuerkante 44 geschlos­ sen wird. Durch diese Bewegung wird eine Verbindung mit einer Pumpe P über eine Bohrung 23 in der Nocken­ welle 10, einer weiteren Axialbohrung 24 in der Ver­ stellbuchse 9, durch aufgrund einer ellipsenförmigen Bohrform in der Verstellbuchse 9 gebildeten sichelför­ mige Druckräume 27 und 28, vier Radialbohrungen 42 in der Zentralschraube 12, einer Radialbohrung 26, einen umlaufenden Kanal 25 und die Ölbohrung 5 mit einem Kolbenraum 30 des Stellkolbens 6 geschaffen.

In der Fig. 1 ist teilweise gestrichelt der Stellkol­ ben 6 in der Endarbeitsstellung dargestellt. Die Rück­ stellung des Stellkolbens 6 in die Grundstellung wird durch die Rückstellkraft einer Rückstellfeder 31 er­ reicht. Ausgleichsbohrungen 32 sorgen dafür, daß sich in dem Raum, in dem die Feder angeordnet ist, kein Druck aufbaut bzw. ein Druckausgleich hergestellt wird. Der Druckmittelablauf aus dem Kolbenraum 30 er­ folgt über eine Steuerkante 44, einem Ölkanal 29, ei­ ner Querbohrung 47 in dem Steuerkolben 17 und der Längsbohrung 15 zum Tank T. Die Vorrichtung ist auf der von der Nockenwelle 10 abgewandten Seite mit einem Deckel 46 versehen.

Bei der Verstellung des Stellkolbens 6 aus der Grund­ stellung in die Arbeitsstellung erfolgt aufgrund der Schrägverzahnungen 2, 4 und 7, 8 eine Winkelverstel­ lung der Nockenwelle 10. Da diese Funktion und die Verstellung allgemein bekannt sind, wird an dieser stelle nicht näher darauf eingegangen. Nur beispiels­ weise wird hierzu auf die eingangs genannten beiden Patentschriften verwiesen.

Die Anordnung von insgesamt vier Radialbohrungen 42 ist deshalb notwendig, um sicherzustellen, daß ein Öl­ fluß nach dem Einschrauben der Zentralschraube 12 in die Nockenwelle 10 gegeben ist, da ja dessen genaue Endstellung aufgrund des Gewindes nicht festliegt. Durch die vier Radialbohrungen 42 ist auf jeden Fall sichergestellt, daß Öl von dem Ölraum 28 über eine der beiden unteren Radialbohrungen 42 in den Innenraum und von da aus über die beiden oberen Radialbohrungen 42 in den Ölraum 27 zur Weiterleitung gelangen kann.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Antriebshülse 3 mit einem Mitnehmerzahn 33 versehen ist, der stirn­ seitig aus der Antriebshülse 3 in Richtung auf die Nockenwelle 10 ragt. Die Verstellbuchse 9 ist über der äußeren Umfangswand mit einer randoffenen Ausnehmung 34 versehen, in die der Mitnehmerzahn 33 ragt. In der Spätstellung bzw. der Grundstellung der Nockenwelle 10 bildet diese Einrichtung durch eine Anlage des Mitneh­ merzahnes 33 an einem Umfangsanschlag 35 der Ausneh­ mung 34 eine Wegbegrenzung für den Stellkolben 6.

In der Frühstellung der Nockenwelle erfolgt die Wegbe­ grenzung durch einen Axialanschlag 36 des Stellkolbens 6 an der Verstellbuchse 9.

Wie aus der Fig. 1 weiter ersichtlich ist, sind die Antriebshülse 3, der Stellkolben 6 und die Verstell­ buchse 9 zwischen dem Schraubenkopf 14 und der Stirn­ seite oder einem stirnseitigen Anschlag der Nockenwel­ le 10 positioniert.

Wie weiterhin aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Anker 20 auf seiner von der Nockenwelle 10 abgewandten Stirnseite mit einer zentralen Einstellbohrung 37 ver­ sehen. Ein nicht magnetisches Abdeckblech als Deckel 38 des Elektromagneten 21 ist ebenfalls mit einer mit der Bohrung 37 fluchtenden Bohrung versehen. Bei der Montage wird zur Positionierung und zur exakten Zen­ trierung des Magneten 21 zum Anker 20 in die Bohrung des Deckels 38 und des Ankers 20 ein Montagestift 39, der an einem Rändelhalter 40 angeordnet ist, einge­ führt. Dies geht aus Fig. 3 hervor. Aufgrund der kon­ zentrischen Bohrung 37 kann damit der Magnet 21 exakt positioniert durch die Schrauben 22 befestigt werden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß man einen sehr engen Luftspalt zwischen dem Anker 20 und dem Magneten 21 einstellen kann, wodurch bei Beibehaltung einer ge­ wünschten Magnetkraft eine deutliche Verringerung der Magnetgröße und damit eine Bauraumreduzierung und Ko­ stenersparnis eintritt. Nach dieser Montagehilfe durch den Montagestift 39 wird diese nach einem Festschrau­ ben des Magneten 21 entfernt und das verbleibende Loch in dem Deckel 38 mit einem Kunststoffpfropfen 41 (siehe Fig. 1) verschlossen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kur­ belwelle einer Brennkraftmaschine, mit einer am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle drehfest an­ geordneten Verstellbuchse, mit einer die Verstell­ buchse umgebenden Antriebshülse, die mit einem An­ triebszahnrad verbunden ist, ferner mit einem zwi­ schen der Antriebshülse und der Verstellbuchse verschiebbar angeordneten Stellkolben zur Relativ­ herstellung der Berstellbuchse/Nockenwelle gegen­ über der Antriebshülse/Antriebszahnrad, mit einem Steuerkolben zur Betätigung des Stellkolbens in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brenn­ kraftmaschine, mit einer Schraubverbindung zur Be­ festigung von mindestens der Verstellbuchse und Antriebshülse an der Nockenwelle, und mit einem in einem Elektromagneten angeordneten Anker, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (20) zur Einführung eines Montagestiftes (39) mit einer zentralen stirnseitigen Einstell­ bohrung (37) fluchtend zu einer Bohrung in einem Deckel (38) des Elektromagneten (21) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagestift (39) an einem Rändelhalter (40) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung in dem Deckel (38) mit einem Kunst­ stoffpfropfen (41) verschließbar ist.