DE19955507C2 - Nockenwellensteller für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellensteller für Brenn­ kraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Nockenwellensteller der vorgenannten Art sind aus der DE 196 54 926 A1 bekannt. Diese Nockenwellensteller sind in der Antriebs­ verbindung der Nockenwelle zur Kurbelwelle angeordnet und über eine zentrale Spannschraube getragen, die ihrerseits koaxial zur Nockenwelle in diese eingreift und die Verbindung zur No­ ckenwelle herstellt. Die Spannschraube ist in ihrem an die No­ ckenwelle anschließenden Bereich Träger der zur Verstellung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle gegeneinander verdrehbaren Übertragungsteile des Nockenwellenstellers, deren innerer Übertragungsteil in der Überdeckung zur Spannschraube liegend gegen die Nockenwelle zentriert ist. Dadurch ist auch die Spannschraube bezüglich der Nockenwelle zentriert, die in dem an die Nocken­ welle anschließenden Bereich ihres Schraubschaftes das Gehäuse eines Steuerschiebers bildet, der seinerseits über einen Mag­ netsteller verschiebbar ist. Der Magnetsteller ist bezüglich seines Spulenteiles zum Gehäuse der Brennkraftmaschine festleg­ bar, während der Anker mit dem Steuerschieber verbunden ist. Diese Anordnung hat bei außen am Gehäuse der Brennkraftmaschine anschraubbarem Spulenteil des Magnetstellers den Vorteil, dass der Spulenteil auf den Anker nach Montage der Nockenwelle und des Nockenwellenstellers ausgerichtet werden kann, so dass sich vergleichsweise kleine Spaltquerschnitte ergeben, wie sie erfor­ derlich sind, um hinreichend große Stellkräfte bei verhältnis­ mäßig kleiner Spulengröße zu realisieren.

Die Baugegebenheiten bei Brennkraftmaschinen, insbesondere im Rahmen ihrer konstruktiven Weiterentwicklung im Hinblick auf Zusatzfunktionen, führen in Verbindung mit modernen Karosserie­ formen zu immer beschränkteren Raumverhältnissen, so dass das Raumangebot auch für den Magnetsteller immer geringer wird, so dass eine weitere Verringerung von dessen Bauvolumen anzustre­ ben ist, ohne dass damit funktionelle oder produktions- bzw. servicetechnische Nachteile verbunden sind.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Nockenwellensteller der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht, die darauf abzielen, trotz der Verbin­ dung des Ankers des Magnetstellers zur umlaufenden Nockenwelle das Spaltmaß zwischen dem Anker und der zum Gehäuse der Brenn­ kraftmaschine feststehenden Spule des Magnetstellers weiter zu verringern und dadurch den Wirkungsgrad des Magnetstellers zu verbessern, so dass mit baulich kleineren Magnetstellern gear­ beitet werden kann. Die erfindungsgemäße Integration des Schraubschaftes des Nockenwellenstellers in die Nockenwelle und die dadurch gegebene gemeinsame Bearbeitung von Schraubschaft und Nockenwelle macht dies möglich, da auf diese Weise die Zahl der Passungen auf ein Minimum reduziert werden kann, so dass ein nahezu absoluter Rundlauf des Ankers zur Spule gewährleis­ tet und dadurch ein minimales Arbeitsspiel, und somit eine mi­ nimale Spaltgröße zwischen Anker und Spule realisiert werden kann. Dies ist ohne Nachteile im Hinblick auf Fertigungs- und Montagekosten zu erreichen und kann in Abhängigkeit von den gegebenen Fertigungsvoraussetzungen im Gesamtergebnis sogar zu einer Verbilligung der Produktionskosten führen. Insbesondere ist dies erreichbar, wenn der Schraubschaft einstückig zur No­ ckenwelle ausgebildet ist, oder, was eine weitere erfindungsge­ mäße Möglichkeit darstellt, bei gebauten Nockenwellen als wei­ teres Bauteil der Nockenwelle in diese integriert wird, wie dies beispielsweise in Verbindung mit unter Anwendung der In­ nenhochdruckumformung hergestellten, gebauten Nockenwellen möglich ist. Hierzu kann gegebenenfalls eine zusätzliche Ver­ schweißung zwischen Schraubschaft und Nockenwelle zweckmäßig sein, oder es kann die Integration in die Nockenwelle gemäß der Erfindung allein auch durch Verschweißung erfolgen, was zusätz­ liche Möglichkeiten auch hinsichtlich der Verwendung unter­ schiedlicher Materialien bietet und insbesondere bei Nockenwel­ len mit Rohrkörper, insbesondere bei gebauten Nockenwellen die­ ser Art eine zweckmäßige Lösung darstellt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen noch anhand der Zeichnung erläutert, die, bezogen auf die Verbindung des Schraubschaftes des Nockenwel­ lenstellers mit der Nockenwelle im oberen Teilbereich eine ge­ baute Lösung und im unteren Teilbereich eine einstückige Lö­ sung, jeweils stark schematisiert, veranschaulicht.

In der Figur ist im Schnitt und ausschnittsweise der Zylinder­ kopfbereich einer Brennkraftmaschine gezeigt, wobei vom Gehäuse der Brennkraftmaschine nur ein Stirnwandteil 1 dargestellt ist, das von der insgesamt mit 2 bezeichneten Nockenwelle durchsetzt ist und eine Lagerung 3 für die Nockenwelle bildet. Diesem Stirnwandteil 1 ist in Verlängerung der Nockenwelle ein Nocken­ wellensteller 4 vorgelagert, der im vom sogenannten Kettenkas­ ten überdeckten Kettenkastenbereich 5 liegt, wobei von dem mit 6 bezeichneten Kettenkasten nur ein in Verlängerung der Nocken­ welle 2 liegender, dem Stirnwandteil vorgelagerter Bereich an­ gedeutet ist. Dieser Bereich des Kettenkastens 6 trägt in Ver­ längerung des zentralen Bereiches des Nockenwellenstellers 4 einen Magnetsteller 7, dessen Spule 8 nur ausschnittsweise an­ gedeutet ist und in axialer Überdeckung zum Anker 9 des Mag­ netstellers 7 liegt, wobei die Spule 8 zum Anker 9 zentrierbar gegen den Kettenkasten 6 stirnseitig zu befestigen ist, wie hier über Schraubverbindungen 10 schematisiert veranschaulicht.

Der Nockenwellensteller 4 ist nur mit seinem zentralen Bereich ausschnittsweise angedeutet, wobei der als Beispiel verwendete Nockenwellensteller 4 als bekannter Drehflügelsteller ausgebil­ det ist, wie er beispielsweise in der DE 198 17 319 A1 näher beschrieben ist.

Von den gegeneinander verdrehbaren Übertragungsteilen des No­ ckenwellenstellers 4 ist in der Figur nur der Innenkörper 11 teilweise dargestellt, und es sind die stirnseitigen Wände des Nockenstellers 4 mit 12 bzw. 13 bezeichnet. Der Innenkörper 11 ist auf dem Schraubschaft 14 der zentralen Schraubverbindung 15 gelagert, über die der Nockenwellenversteller 4 mit der Nocken­ welle 2 verbunden ist. Der Schraubschaft 14 läuft in Richtung auf den Magnetsteller 7 und anschließend an den zum Innenkörper 11 in Überdeckung liegenden Bereich in einem Gewindeteil 16 aus, auf das eine Mutter 17 aufschraubbar ist, über die der In­ nenkörper 11 in Richtung auf das Stirnwandteil 1 der Brenn­ kraftmaschine, und somit axial zur Nockenwelle 2 verspannt ist.

Der Schraubschaft 14 bildet im Überdeckungsbereich zum No­ ckenwellensteller 4 und zur Mutter 17 das Gehäuse für einen Steuerschieber 18, der in seinen Funktionen hier nicht näher beschrieben ist und über den die Ölversorgung des Nockenwel­ lenstellers 4 gesteuert ist, wobei die Ölzuführung bevorzugt aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine über die No­ ckenwelle 2, wie hier angedeutet, erfolgt.

Der Steuerschieber 18 läuft in einem Stangenteil 19 aus, das den Anker 9 trägt, der von der Spule 8 über einen Ringspalt 20 getrennt ist, wobei das Spaltmaß im Hinblick auf den Wirkungs­ grad des Magnetstellers kleinstmöglich sein soll, was, entspre­ chenden Rundlauf der Nockenwelle 2 vorausgesetzt, eine mög­ lichst fehlerfreie Zentrierung des Ankers 9 zur Nockenwelle 2 voraussetzt, so dass für den mit der Nockenwelle 2 umlaufenden Anker 9 ein möglichst geringer Radialschlag gegeben ist und die Spule 8 bei geringem Spalt 20 zum Anker 9 zentriert werden kann.

Um eine möglichst enge Tolerierung zu erreichen ist der das Ge­ häuse des Steuerschiebers 18 bildende Schraubschaft 14 der Schraubverbindung 15 als ein bei der Bearbeitung der Nockenwel­ le 2 zu dieser bereits integrierter Bauteil ausgebildet, wobei, wie bei 2a veranschaulicht, die Nockenwelle 2 zumindest im Aus­ lauf auf den Nockenwellensteller 4 als Nockenwellenrohr 21 aus­ gebildet ist, das mit einem Halsteil 22 des Schraubschaftes 14 in Überdeckung liegt und mit diesem zu einem Bauteil verbunden ist. Eine solche, zu einer Integration von Nockenwelle 2 und Schraubschaft 14 führende Verbindung lässt sich, insbesondere in Verbindung mit gebauten Nockenwellen, im Rahmen des Aufbaus der Nockenwelle herstellen, beispielsweise durch Innenhoch­ druckumformung, so dass kein zusätzlicher Arbeitsgang anfällt. Unabhängig hiervon, oder gegebenenfalls auch zusätzlich kann auch eine Schweißverbindung vorgenommen werden, beispielsweise durch eine Laserstichschweißung im stirnseitigen Auslauf des rohrförmigen Nockenwellenteiles 2a auf den Flanschteil 23 des Schraubschaftes 14 im Übergang auf die Nockenwelle 2. Ist die Verbindung hergestellt, so kann die Nockenwelle 2 zusammen mit dem Schraubschaft 14 im Weiteren gemeinsam bearbeitet werden, so dass Zentrierungsfehler zwischen Anker 9 und Spule 8 auf ein Minimum reduziert werden können, da nur noch die Passungsver­ bindung zwischen dem Schraubschaft 14 und dem Steuerschieber 18 gegeben ist.

Eine weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Lösung ist bei 2b veranschaulicht, wobei hier davon ausgegangen ist, dass der Schraubschaft 14 mit der Nockenwelle, bzw. einem Nockenwellen­ rohr 26 einstückig ausgebildet ist, so dass sich bearbeitungs­ technisch die gleichen Vorteile wie vorstehend geschildert er­ geben.

Die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreichbare Zen­ trierungsgenauigkeit und Maximierung der Rundlaufgenauigkeit für den Anker 9 ermöglicht die Reduzierung des Spaltmaßes 20, und damit höhere Stellkräfte bei gleicher Baugröße des Mag­ netstellers oder umgekehrt, gleichbleibende Stellkräfte bei Verringerung der Baugröße des Magnetstellers, so dass auch ex­ tremen Raumanforderungen Rechnung getragen werden kann. Darüber hinaus ergibt sich bezogen auf die fertig bearbeitete Nocken­ welle 2 eine Reduzierung der Teile, da der Schraubschaft 14 ei­ nen Bestandteil der Nockenwelle bildet, womit die Zahl der un­ abhängig voneinander zu bearbeitenden Passungsverbindungen re­ duziert wird und sich eine Kosteneinsparung erreichen lässt.

Claims (6)

1. Nockenwellensteller für Brennkraftmaschinen, der im Antrieb einer Kurbelwelle für eine Nockenwelle (2) koaxial zur Nockenwelle liegt und gegen diese über eine zentrale Schraubverbindung (15) zen­ triert und verspannt ist, deren zur Nockenwelle (2) koaxialer und in einem Gewindeteil (16) auslaufender Schraubschaft (14) zentral einen axial verschiebbaren Steuerschieber (18) aufnimmt, der über einen zum Gehäuse der Brennkraftmaschine feststehenden, zur Nockenwelle (2) koaxialen Magnetsteller (7) mit einem von einer zum Gehäuse der Brennkraftmaschine feststehenden Spule (8) um­ schlossenen Anker (9) beaufschlagt ist, wobei der koaxiale Schraubschaft (14) die zur Ver­ stellung gegeneinander verdrehbaren Übertragungsteile (11) des Noc­ kenwellenstellers (4) unter axialer Verspannung gegen die Nocken­ welle (2) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Spann­ mutter (17) tragende Schraubschaft (14) als Bestandteil der Nockenwelle zusammen mit dieser ein bezüglich der radialen Füh­ rungsflächen gemeinsam zu bearbeitendes Bauteil bildet.

2. Nockenwellensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) über einen Halsansatz (22) mit Presssitz in der Nockenwelle (21) eingesetzt ist.

3. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) mit der Nockenwelle (2, 21) mate­ rialschlüssig verbunden ist.

4. Nockenwellensteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) mit der Nockenwelle (2, 21) ver­ schweißt ist.

5. Nockenwellensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) einstückig mit der Nockenwelle (2) verbunden ist.

6. Nockenwellensteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) mit dem Schraubschaft (14) ein ein­ stückiges Guss- oder Schmiedeteil bildet.