DE19955507C2 - Camshaft actuator for internal combustion engines - Google Patents

Camshaft actuator for internal combustion engines

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DE19955507C2 DE1999155507 DE19955507A DE19955507C2 DE 19955507 C2 DE19955507 C2 DE 19955507C2 DE 1999155507 DE1999155507 DE 1999155507 DE 19955507 A DE19955507 A DE 19955507A DE 19955507 C2 DE19955507 C2 DE 19955507C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellensteller für Brenn­ kraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a camshaft actuator for Brenn Engine according to the preamble of claim 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. Camshaft actuator of the aforementioned type are known from DE 196 54 926 A1 known. These camshaft actuators are in the drive Connection of the camshaft to the crankshaft arranged and over a central clamping screw worn, which in turn coaxial to the camshaft engages in these and the connection to no produces shaft shaft. The clamping screw is in her to the No Cradle adjoining area of the support for the adjustment of the Phase angle of the camshaft to the crankshaft against each other rotatable transmission parts of the camshaft actuator whose inner transmission part in the overlap to the clamping screw lying against the Camshaft is centered. This is also the clamping screw centered with respect to the camshaft, in which to the cams shaft adjoining portion of its screw shaft the housing a control slide forms, in turn, via a Mag is displaceable. The magnetic actuator is relative to his coil part to the housing of the internal combustion engine Festleg bar while the armature is connected to the spool. This arrangement has on the outside of the housing of the internal combustion engine screw-on coil part of the magnetic actuator has the advantage that the coil part on the anchor after assembly of the camshaft and The camshaft adjuster can be aligned so that give comparatively small gap cross-sections, as required are sufficient to sufficiently large restoring forces at ratio moderately small coil size to realize.  

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.The construction of internal combustion engines, especially in Framework of their constructive development with regard to Additional functions, lead in connection with modern bodywork Forms increasingly limited space, so that the Space also for the magnet plate is getting smaller, so to address that further reduction of its volume of construction ben, without any functional or production or service technology disadvantages are connected.

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.According to the invention, this is in a camshaft actuator of the type mentioned by the characterizing features of Claim 1, which aims, despite the verbin Extension of the armature of the magnetic actuator to the revolving camshaft the gap between the armature and the housing of the Brenn engine fixed coil of the magnetic actuator continues to reduce and thereby the efficiency of the magnetic actuator to improve, so that with structurally smaller magnetic plates gear can be processed. The integration of the invention Screw shaft of the camshaft actuator in the camshaft and the joint processing of screw shank given thereby and camshaft makes this possible because in this way the number the fits can be reduced to a minimum, so that a nearly absolute concentricity of the armature to the coil ensures tet and thereby a minimal working game, and thus a mi Nimale gap size between armature and coil can be realized can. This is without disadvantages in terms of manufacturing and Installation costs can be achieved and depending on the given manufacturing prerequisites in the overall result even to lead to a reduction in production costs. In particular this is achievable if the screw shank in one piece to No ckenwelle is formed, or what a further erfindungsge possible possibility, when built camshafts as white teres component of the camshaft is integrated into this, as this, for example, in conjunction with using the In nenhochdruckumformung manufactured, built camshafts possible  is. If necessary, an additional Ver Welding between screw shaft and camshaft appropriate be, or it may be the integration into the camshaft according to the Invention also be done by welding, what additional Liche possibilities also with regard to the use of offers different materials and especially at Nockenwel len with tubular body, especially in built camshafts This type is a convenient solution.

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.Further details and features of the invention will become apparent from the claims. Furthermore, the invention is described below further features will be explained with reference to the drawing which, based on the connection of the screw shaft of Nockenwel lenstellers with the camshaft in the upper part of a ge built solution and in the lower part of a one-piece Lö solution, each highly schematized illustrated.

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. In the figure, the cylinder head portion of an internal combustion engine is shown in section and in sections, wherein the housing of the internal combustion engine only an end wall part 1 is shown, which is interspersed by the camshaft generally designated 2 and forms a bearing 3 for the camshaft. This end wall part 1 is in the extension of the camshaft, a cam shaft adjuster 4 upstream, which lies in the so-called Kettenkas th covered chain case area 5 , which is interpreted by the designated 6 chain case only in an extension of the cam shaft 2 lying, the end wall portion upstream area. This area of the chain case 6 carries in Ver extension of the central portion of the camshaft adjuster 4, a magnetic plate 7 , the coil 8 is only partially interpreted to and in axial overlap to the armature 9 of Mag netstellers 7 , wherein the coil 8 to the anchor 9 centered against the Chain box 6 is to be attached to the front side, as illustrated schematically here by screw 10 .

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.The camshaft actuator 4 is only partially indicated with its central region, wherein the camshaft actuator 4 used as an example is ausgebil Det as a known rotary actuator, as described in detail in DE 198 17 319 A1, for example.

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.Of the mutually rotatable transmission parts of the camshaft adjuster 4 , only the inner body 11 is partially shown in the figure, and the end walls of the cam actuator 4 are denoted by 12 and 13 , respectively. The inner body 11 is mounted on the screw shaft 14 of the central screw 15 , via which the camshaft adjuster 4 is connected to the cam shaft 2 . The screw shaft 14 extends in the direction of the magnet plate 7 and then to the inner body 11 in overlapping area in a threaded portion 16 from, on which a nut 17 is screwed, on the In nenkörper 11 in the direction of the end wall part 1 of the internal combustion engine , and thus clamped axially to the camshaft 2 .

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.The screw shaft 14 forms in the coverage area for No ckenwellensteller 4 and the nut 17, the housing for a spool 18 , which is not described in detail here in its functions and over which the oil supply of Nockenwel lenstellers 4 is controlled, the oil supply preferably from the lubricating oil circuit Internal combustion engine via the No ckenwelle 2 , as indicated here, takes place.

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.The spool 18 terminates in a rod member 19 which carries the armature 9 , which is separated from the coil 8 via an annular gap 20 , wherein the gap with respect to the effect degree of the magnetic actuator should be as small as possible, which corre sponding concentricity of the camshaft 2 assuming a AS POSSIBLE error-free centering of the armature 9 to the camshaft 2 requires, so that for the revolving with the camshaft 2 armature 9 as low as possible radial shock is given and the coil 8 can be centered at armature 9 at a small gap 20 .

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.In order to achieve the closest possible tolerance of the Ge housing of the spool 18 forming screw shaft 14 of the screw 15 is formed as a in the processing of Nockenwel le 2 to this already integrated component, wherein, as illustrated at 2 a, the camshaft 2 at least in From running on the camshaft actuator 4 is formed as a camshaft tube 21 , which is in coincidence with a neck portion 22 of the screw shaft 14 and is connected thereto to form a component. Such, leading to an integration of camshaft 2 and screw shaft 14 connection can be, in particular in connection with built camshafts, in the context of the construction of the camshaft, for example by internal high pressure forming, so that no additional operation is required. Regardless thereof, or possibly also in addition, a welded joint can be made, for example, by a laser engraving in the frontal outlet of the tubular camshaft part 2 a on the flange 23 of the screw shaft 14 in the transition to the camshaft. 2 If the connection is made, then the camshaft 2 together with the screw shaft 14 are further processed together, so that centering error between the armature 9 and coil 8 can be reduced to a minimum, since only the connection between the Ver union between the screw shaft 14 and the spool 18 is given.

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. Another, lying within the scope of the invention solution is illustrated at 2b, which is assumed here that the screw shaft 14 with the camshaft, or a camshaft tube 26 is integrally formed, so that machining technically the same advantages as described above he give.

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.The achievable by the inventive design Zen tration accuracy and maximizing the concentricity for the armature 9 allows the reduction of the gap 20 , and thus higher actuating forces with the same size of Mag netstellers or vice versa, constant restoring forces in reducing the size of the magnetic actuator, so that ex treme Room requirements can be accommodated. In addition, results in relation to the finished cam shaft 2, a reduction of the parts, since the screw shaft 14 egg nen component of the camshaft forms, whereby the number of un dependent on each other to be machined fit connections is re duced and can achieve cost savings.

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.1. camshaft actuator for internal combustion engines, which is in the drive of a crankshaft for a camshaft ( 2 ) coaxial with the camshaft and against these via a central screw ( 15 ) zen trated and braced, the camshaft ( 2 ) coaxial and in a threaded part ( 16 ) expiring screw shank ( 14 ) centrally receives an axially displaceable spool ( 18 ), the fixed to the housing of the internal combustion engine to the camshaft ( 2 ) coaxial magnetic actuator ( 7 ) with a fixed to the housing of the internal combustion engine coil ( 8 ) to closed Anchor ( 9 ) is acted upon, wherein the coaxial screw shaft ( 14 ) to the United position against each other rotatable transmission parts ( 11 ) of the Noc kenwellenstellers ( 4 ) under axial tension against the cam shaft ( 2 ) carries, characterized in that a clamping nut ( 17 ) supporting screw shaft ( 14 ) as part of the camshaft together with this egg n with respect to the radial Füh approximately surfaces to be machined component forms. 2. Nockenwellensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) über einen Halsansatz (22) mit Presssitz in der Nockenwelle (21) eingesetzt ist.2. camshaft actuator according to claim 1, characterized in that the screw shaft ( 14 ) via a neck extension ( 22 ) with a press fit in the camshaft ( 21 ) is inserted. 3. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) mit der Nockenwelle (2, 21) mate­ rialschlüssig verbunden ist.3. camshaft adjuster according to claim 1, characterized in that the screw shaft ( 14 ) with the camshaft ( 2 , 21 ) mate rialschlüssig is connected. 4. Nockenwellensteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) mit der Nockenwelle (2, 21) ver­ schweißt ist.4. camshaft actuator according to claim 3, characterized in that the screw shaft ( 14 ) with the camshaft ( 2 , 21 ) is welded ver. 5. Nockenwellensteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubschaft (14) einstückig mit der Nockenwelle (2) verbunden ist.5. camshaft actuator according to claim 1, characterized in that the screw shaft ( 14 ) is integrally connected to the camshaft ( 2 ). 6. Nockenwellensteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) mit dem Schraubschaft (14) ein ein­ stückiges Guss- oder Schmiedeteil bildet.6. camshaft actuator according to claim 5, characterized in that the camshaft ( 2 ) with the screw shaft ( 14 ) forms a lumpy cast or forged part.
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