DE3929619A1 - Kuppelstange fuer eine vorrichtung zur drehwinkelverstellung einer welle relativ zu einem antriebsrad, insbesondere nockenwelle einer brennkraftmaschine - Google Patents

Kuppelstange fuer eine vorrichtung zur drehwinkelverstellung einer welle relativ zu einem antriebsrad, insbesondere nockenwelle einer brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1 von der DE-OS 36 16 234 aus.
Bei dieser bekannten Bauart der Kuppelstange zur funk­ tionellen Verbindung einer wellenseitigen, mechanisch wirksamen Drehwinkel-Verstellanordnung mit einer an einem lösbaren Maschinengehäusedeckel angeordneten Betätigungsanordnung ist in einem Ende der Kuppelstange ein drei Freiheitsgrade aufweisendes Drehgelenk vorge­ sehen. Dieses Drehgelenk umfaßt einen mit der Kuppel­ stange festverbundenen, zwischen Gleit- oder Wälzein­ richtungen angeordneten Scheibenflansch. Zum Ausgleich eines im wesentlichen achsparallelen Versatzes zwischen der Verstellanordnung und der Betätigungsanordnung ist der Scheibenflansch zwischen den Gleit- oder Wälzein­ richtungen radial verlagerbar angeordnet, wobei über ein zulässiges Axialspiel dabei auch in geringem Umfang Winkelabweichungen zwischen beiden Anordnungen aus­ gleichbar sind. Für weitergehende Winkelabweichungen ist ein mit der Kuppelstange festverbundener, hydraulisch beaufschlagter Kolben der Betätigungsanordnung mit radialem Spiel ausschließlich über gummielastische Dichtungen in einem Zylinder geführt.
Weiter ist aus der EP-OS 02 96 885 eine Kuppelstange für eine Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Welle relativ zu einem Antriebsrad bekannt, wobei die einer­ seits mit einem Kolben der Betätigungsanordnung fest­ verbundene Kuppelstange andererseits über ein Kugelge­ lenk mit einem Steuerkolben der Verstellanordnung in Verbindung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Kuppelstange so fortzubilden, daß neben dem Ausgleich eines achsparallelen Versatzes auch Winkelab­ weichungen zwischen den beiden Anordnungen ausgeglichen werden.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruches 1 dadurch gelöst, daß der Scheibenflansch als gesondertes Bauteil mit sphärischen Gleitflächen unter elastischer Vorspannung zusammenwirkend quer zur Kup­ pelstange winkelbeweglich angeordnet ist.
Der Vorteil der Erfindung ist in der spielfreien, gelenkigen Anordnung des Scheibenflansches an der Kuppelstange zum gleichzeitigen Ausgleich sowohl eines Achsversatzes als auch einer Winkelabweichung zwischen der Verstellanordnung und der Betätigungsanordnung zu sehen.
Eine durch einfachen Aufbau bevorzugte Ausgestaltung der Kuppelstange kennzeichnet sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch die Gestaltung aus einer in einem Betätigungselement der Betätigungsanordnung auf Anschlag einschraubbaren Kopfschraube und aus von der Kopf­ schraube durchsetzten Distanzhülsen mit einer vorge­ spannt zwischengeschalteten Feder, wobei der Scheiben­ flansch über sphärische Gleitflächen spielfrei mit dem Schraubenkopf der Kopfschraube und der benachbarten Distanzhülse winkelbeweglich angeordnet ist. Diese gebaute Kuppelstange bietet desweiteren den Vorteil, durch entsprechende Materialwahl die Außenabmessungen der Kuppelstange den mit dieser zusammenwirkenden Bauelementen der beiden Anordnungen ohne Schwierigkeiten anpassen zu können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kuppel­ stange gekennzeichnet durch eine weitere winkelbeweg­ liche Verbindung über sphärische Gleitflächen im ein­ schraubseitigen Endbereich der Kuppelstange mit dem Betätigungselement der Betätigungsanordnung. Damit ist eine in beiden Endbereichen über Gelenke anschließbare Kuppelstange erzielt.
In bevorzugter Ausgestaltung des zweiten Gelenkes der Kuppelstange ist das Betätigungselement der Betäti­ gungsanordnung ein rohrartiger Kolben mit sphärisch gewölbtem Kolbenboden, mit dem die Kuppelstange mittels einer sphärischen Stirnfläche an einer Distanzhülse der Kopfschraube einerseits und mittels einer mit sphäri­ scher Anschlagfläche ausgebildeten Einschraubmutter für die auf Anschlag angeordnete Kopfschraube andererseits über die vorgespannte Feder spielfrei zusammenwirkt. Schließlich kann als vorgespannte Feder eine Anzahl gegeneinander gerichtet angeordneter Tellerfedern dienen, die zur Montageerleichterung der Kuppelstange in einer Aufnahmehülse angeordnet sind.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Eine Vorrichtung 1 zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle 2 einer nicht weiter dargestellten Brenn­ kraftmaschine relativ zu einem Antriebsrad 3 umfaßt eine zwischen Antriebsrad 3 und Nockenwelle 2 durch axiale Verstellung mechanisch wirksame Verstellanordnung 4 und eine an einem Maschinengehäusedeckel 5 angeordnete Betätigungsanordnung 6. Das mit axialem Spiel an der Nockenwelle 2 axial gesichert angeordnete Antriebsrad 3 steht mit einer Hohlnabe 7 in Verbindung, die in einer ersten, wellenäußeren Ausnehmung 8 der Nockenwelle 2 drehwinkelbeweglich gelagert ist. Diese Hohlnabe 7 weist an ihrer Innenseite eine Schräg- bzw. Schraubverzah­ nung 9 auf, in die ein Koppelglied 10 eingreift. Das Koppelglied 10 steht über einen Fortsatz 11 mit einer äußeren Geradverzahnung 12 mit der Nockenwelle 2 in drehfester und axial beweglicher Verbindung. Durch axiale Verlagerung des Koppelgliedes 10 wird eine Drehwinkelverstellung der Nockenwelle 2 relativ zum Antriebsrad 3 bewirkt.
Die an einem lösbar ausgebildeten Maschinengehäuse­ deckel 5 angeordnete Betätigungsanordnung 6 umfaßt einen hydraulischen Linearmotor 13, der aus einem Zylinder 14 und einem darin hydraulisch verlagerbaren Kolben 15 gebildet ist. Der Kolben 15 der Betätigungsanordnung 6 steht mit dem Koppelglied 10 der Verstellanordnung 4 über eine Kuppelstange 16 in Verbindung. Mit dem Koppel­ glied 10 wirkt die Kuppelstange 16 über ein Drehge­ lenk 17 zusammen, das einen zwischen Wälzeinrichtun­ gen 18 angeordneten Scheibenflansch 19 umfaßt.
Zum Ausgleich eines achsparallelen Versatzes der Betä­ tigungsanordnung 6 zu der Verstellanordnung 4 ist der an der Kuppelstange 16 angeordnete Scheibenflansch 19 zwischen den Wälzeinrichtungen 18 radial verstellbar. Zum Ausgleich von Winkelabweichungen zwischen den beiden vorgenannten Anordnungen 4 und 6 ist der Scheiben­ flansch 19 als gesondertes Bauteil mit sphärischen Gleitflächen 20 unter elastischer Vorspannung zusammen­ wirkend quer zur Kuppelstange 16 winkelbeweglich ange­ ordnet.
Der Scheibenflansch 19 ist mittig durchbrochen und wird von einer zur Bildung der Kuppelstange 16 vorgesehenen Kopfschraube 21 durchsetzt. Der Scheibenflansch 19 ist über sphärische Gleitflächen 20 spielfrei zwischen dem Schraubenkopf 22 der Kopfschraube 21 und einer ersten Distanzhülse 23 winkelbeweglich angeordnet. Zwischen der ersten Distanzhülse 23 und einer zweiten Distanzhülse 24 ist eine Feder 25 vorgesehen, die aus einer Anzahl gegeneinander gerichtet, in einer Aufnahmehülse vorge­ spannt angeordneter Tellerfedern gebildet ist. Um eine über der Verstellkraft des Koppelgliedes 20 liegende, durch weitere Steigerung der Vorspannung der Feder 25 zu erzielende Federkraft zu bewirken, wird die Kopfschrau­ be 21 im Kolben 15 des Linearmotors 13 auf einen vorbe­ stimmten Anschlag eingeschraubt, wobei die zweite Distanzhülse 24 am Kolben 15 anliegt. Mit der auf Anschlag einschraubbaren Kopfschraube 21 wird die Feder 25 derart vorgespannt, daß die Federkraft die Verstellkraft einerseits deutlich überwiegt und anderer­ seits die Winkelbeweglichkeit des Scheibenflansches 19 relativ zur Kopfschraube 21 zuläßt.
Die Kuppelstange 16 kann in einfacher Ausführung gemäß der o.g. Darstellung lediglich mit dem Scheiben­ flansch 19 des Drehgelenkes 17 in kugelgelenkartiger Verbindung stehen, wobei die zweite Distanzhülse 24 mit dem Kolben 15 des Linearmotors 13 über jeweils ebene Stirnflächen winkelunbeweglich in Verbindung steht. Eine weitere kugelgelenkartige Verbindung zwischen der Kuppelstange 16 und dem Kolben 15 wird durch sphärische Gleitflächen 26 zwischen dem sphärisch gewölbten Kolben­ boden 27 und der Distanzhülse 24 erzielt. Zur relativen Winkelbeweglichkeit der Kuppelstange 16 zum Kolben 15 ist in dem vorzugsweise rohrartig gestalteten Kolben 15 eine mit sphärischer Anschlagfläche ausgebildete Ein­ schraubmutter 28 für die auf Anschlag eingeschraubte Kopfschraube 21 vorgesehen.
Die erfindungsgemäß gestaltete Kuppelstange mit durch Federvorspannung spielfreien Gelenken läßt größere Toleranzen für Mitten- und Winkelabweichungen zu ohne daß die Betriebssicherheit bei Überschreitung vorgege­ bener Toleranzen sofort gefährdet ist, wobei für das Drehlager ein günstigeres Verschleißverhalten erreicht wird.

Claims (5)

1. Kuppelstange für eine Vorrichtung zur Drehwinkel­ verstellung einer Welle relativ zu einem Antriebs­ rad, insbesondere Nockenwelle einer Brennkraftma­ schine,
  • - wobei die Vorrichtung (1) eine zwischen Antriebs­ rad (3) und Welle (2) durch axiale Verstellung mechanisch wirksame Verstellanordnung (4) und eine an Maschinengehäuseteilen (5) angeordnete Betätigungsanordnung (6) umfaßt, und
  • - die beide Anordnungen (4, 6) verbindende Kuppel­ stange (16) in einem Endbereich mit einem zwischen Gleit- oder Wälzeinrichtungen (18) angeordneten Scheibenflansch (19) eines Drehgelenkes (17) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Scheibenflansch (19) als gesondertes Bauteil mit sphärischen Gleitflächen (20) unter elastischer Vorspannung zusammenwirkend quer zur Kuppelstange (16) winkelbeweglich angeordnet ist.
2. Kuppelstange nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Gestaltung aus einer in einem Betätigungsele­ ment (Kolben 15) der Betätigungsanordnung (6) auf Anschlag einschraubbaren Kopfschraube (21) und aus
  • - von der Kopfschraube (21) durchsetzten Distanzhül­ sen (23, 24) mit einer vorgespannt zwischengeschal­ teten Feder (25), wobei
  • - der Scheibenflansch (19) über sphärische Gleitflä­ chen (20) spielfrei zwischen dem Schraubenkopf (22) der Kopfschraube (21) und der benachbarten Distanz­ hülse (23) winkelbeweglich angeordnet ist.
3. Kuppelstange nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine winkelbewegliche Verbindung über sphäri­ sche Gleitflächen (26) im einschraubseitigen Endbereich der Kuppelstange (16) mit dem Betäti­ gungselement (Kolben 15) der Betätigungsanord­ nung (6).
4. Kuppelstange nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Betätigungselement ein rohrartiger Kol­ ben (15) mit sphärisch gewölbtem Kolbenboden (27) ist, mit
  • - dem die Kuppelstange (16) mittels einer sphärischen Stirnfläche (26) an einer Distanzhülse (24) der Kopfschraube (21) einerseits und
  • - mittels einer mit sphärischer Anschlagfläche ausgebildeten Einschraubmutter (28) für die auf Anschlag angeordnete Kopfschraube (21) andererseits über die vorgespannte Feder (25) spielfrei zusam­ menwirkt.
5. Kuppelstange nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als vorgespannte Feder (25) eine Anzahl gegeneinandergerichtet angeordneter Tellerferdern dient, die in einer Aufnahmehülse angeordnet sind.
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