DE4311052C1 - Device for the angular adjustment of a shaft relative to its driving wheel, in particular of a cam shaft relative to its cam shaft wheel - Google Patents

Device for the angular adjustment of a shaft relative to its driving wheel, in particular of a cam shaft relative to its cam shaft wheel

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DE4311052C1 DE19934311052 DE4311052A DE4311052C1 DE 4311052 C1 DE4311052 C1 DE 4311052C1 DE 19934311052 DE19934311052 DE 19934311052 DE 4311052 A DE4311052 A DE 4311052A DE 4311052 C1 DE4311052 C1 DE 4311052C1
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Abstract

In a device for the angular adjustment of a shaft (1) relative to its driving wheel (2), in particular of a cam shaft relative to its cam shaft wheel, the adjustment being accomplished by axially displaceable hydraulic means (cylinder/piston 10/11) as a function of pressure medium supplied in a controlled manner, and at least one piston acting on at least one ball, which is supported on a first contact surface on the shaft (1), the said contact surface giving rise to a tangential reaction force, and on a similar second contact surface on the driving wheel (2), a row of first rolling elements in the form of spool rollers (18) and a row of second rolling elements in the form of balls (16) between the first contact surface (29) on the shaft (1) and the second contact surface (30) on the driving wheel (2) can be pressed radially one into the other by means of a hydraulically axially movable piston (11). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Winkel­ verstellung einer Welle gegenüber ihrem Antriebsrad, insbe­ sondere einer Nockenwelle gegenüber ihrem Nockenwellenrad, der in dem Hauptpatent 42 37 472 beschriebenen Art.The invention relates to an angle device adjustment of a shaft relative to its drive wheel, esp in particular a camshaft in relation to its camshaft gear, of the type described in the main patent 42 37 472.

Bei der Vorrichtung gemäß der Hauptanmeldung sind zwischen einer ersten Anlagefläche an der Welle und einer zweiten Anlagefläche am Antriebsrad eine Kugelreihe von ersten Ku­ geln und eine Kugelreihe von zweiten Kugeln angeordnet und die Kugelreihe von zweiten Kugeln wird über einen hydrau­ lisch axial bewegbaren Kolben axial und/oder radial in die Kugelreihe von ersten Kugeln hineingedrückt, um den Bogen­ abstand zwischen der ersten und zweiten Anlagefläche zu verändern.In the device according to the main application between a first contact surface on the shaft and a second Contact surface on the drive wheel a row of balls from the first Ku gels and a row of balls arranged by second balls and the row of balls of second balls is over a hydrau axially and / or radially axially and / or radially into the piston Row of balls of first balls pushed in to the bow distance between the first and second contact surfaces change.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung gemäß dem Hauptpatent 42 37 472 derart zu verbessern, daß unterschiedliche Wälzkörper miteinander kombiniert werden um eine bessere Führung der Wälzkörper zu erzielen und daß für den Fall, das die Rollenkörper nicht kraftschlüssig anliegen, das vorgesehene Blockierelement wesentlich zuverlässiger wird.The object of the present invention is to provide a front direction according to the main patent 42 37 472 improve that different rolling elements with each other can be combined to better guide the rolling elements achieve and that in the event that the reel body is not fit the locking element becomes much more reliable.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem als Reihe von ersten Wälzkörpern Spulenrollen verwendet werden, die in einem Axialschnitt eine konkave Kreisbogenkontur und ebene Ränder aufweisen und die mit einer Reihe von zweiten Wälzkörpern in Form von Kugeln zusammenwirken. According to the invention, this object is achieved by Series of first rolling elements spool reels are used which in an axial section have a concave circular contour and have flat edges and that with a series of second Interact rolling elements in the form of balls.  

Dadurch, daß radial gegenüberliegend zu den beiden Reihen von Wälzkörpern ein mit der Welle verbundener Ringbogen an­ geordnet ist und die erste Anlagefläche an der Welle an einer durch einen sich von außen nach innen erstreckenden Radialschlitz freigeschnittenen federnden Blockierbacke ausgebildet ist, die bei kraftschlüssig anliegenden Wälz­ körpern eine freie Drehung zwischen Welle und Kettenrad ermöglicht, bei nicht anliegenden Wälzkörpern jedoch auf­ federt und eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Welle und dem Antriebszahnrad herstellt, wird eine zuver­ lässig wirkende Blockiereinrichtung geschaffen und der Ringbogen ermöglicht darüber hinaus noch die zweckmäßige Anbringung von Wucht-Ausgleichs-Bohrungen.The fact that radially opposite to the two rows of rolling elements an annular arc connected to the shaft is ordered and the first contact surface on the shaft one by one extending from the outside inwards Radial slot cut resilient locking jaw is formed in the case of frictionally applied rolling create a free rotation between shaft and sprocket enables, however, for non-contacting rolling elements springs and a frictional connection between the Shaft and the drive gear is a verver created casual blocking device and the Ring arch also enables the functional Drilling balancing holes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 näher erläutert.Further details of the invention are in claims 2 to 4 explained in more detail.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on one shown in the drawing Embodiment explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 2 durch eine Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle gegenüber ihrem Antriebszahnrad gemäß der Erfindung; Figure 1 is a vertical section along the line II-II in Figure 2 by a device for angular adjustment of a shaft relative to its drive gear according to the invention.

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 einen Teilschnitt mit einer Kolbenausbildung zur beidseitigen Druckmittelbeaufschlagung. Fig. 3 is a partial section with a piston design for pressurization on both sides.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte verbesserte Bauform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle gegenüber ihrem Antriebsrad besteht im wesent­ lichen aus einer Welle 1 und einem Antriebsrad 2, wobei das z. B. als Kettenrad ausgebildete Antriebsrad 2 begrenzt drehbar auf einem Nabenbauteil 3 angeordnet ist, das über eine Schraube 4 drehfest mit der Welle 1 verbunden ist.The improved design shown in FIGS . 1 and 2 of a device according to the invention for angular adjustment of a shaft relative to its drive wheel consists essentially of a shaft 1 and a drive wheel 2 , the z. B. designed as a sprocket drive wheel 2 is rotatably arranged on a hub component 3, which is rotatably connected to the shaft 1 via a screw 4 .

Eine mit dem Zylinderblock verbundene Platte 5 sorgt für die axiale Abstützung der Welle 1. In der Welle 1 ist eine Druckmittelbohrung 6 vorgesehen, über die Druckmittel zum Stellkolben der Vorrichtung zugeleitet wird.A plate 5 connected to the cylinder block provides axial support for the shaft 1 . A pressure medium bore 6 is provided in the shaft 1 , via which pressure medium is fed to the actuating piston of the device.

Das Antriebsrad 2 ist mit einem Ringbauteil 7 drehbar auf dem Nabenteil 3 angeordnet und das Antriebsrad 2, das Ringbauteil 7 und ein Deckelbauteil 8 sind über mehrere axiale Schrauben 9 drehfest miteinander verbunden.The drive wheel 2 is rotatably arranged on the hub part 3 with a ring component 7 and the drive wheel 2 , the ring component 7 and a cover component 8 are connected to one another in a rotationally fixed manner via a plurality of axial screws 9 .

Im Deckelbauteil 8 ist ein ringförmiger Zylinder 10 ausge­ bildet, der einen ringförmigen Kolben 11 mit einem Teil­ ringbogen 12 aufnimmt, der sich an seinem Teilumfang 14 und am Innenumfang 15 am Nabenteil 3 abstützt und axial ver­ schiebbar geführt ist.In the cover member 8 , an annular cylinder 10 is formed, which receives an annular piston 11 with a part of the ring arc 12 , which is supported on its partial circumference 14 and on the inner circumference 15 on the hub part 3 and is guided axially slidable ver.

Die Außenkontur des Teilumfanges des Teilringbogens 12 ist kegelförmig ausgebildet und wirkt auf eine erste Reihe von Wälzkörpern in Form von Kugeln 16 ein, die wieder ihrer­ seits auf die Innenkontur 17 von Wälzkörpern in Form von Spulenrollen 18 einwirken.The outer contour of the partial circumference of the partial ring arc 12 is conical and acts on a first row of rolling elements in the form of balls 16 , which in turn act on the inner contour 17 of rolling elements in the form of spool reels 18 .

In dem von dem Teilringbogen 12 freien Bereich ist ein Ringbogen 20 angeordnet, der über einen Stift 21 mit dem Nabenteil 3 drehfest verbunden ist und durch das Deckel­ bauteil 8 fixiert wird. Im Ringbogen 20 sind eine Anzahl von Wucht-Ausgleichs-Bohrungen 22 angeordnet.In the area free of the partial ring arch 12 , an annular arch 20 is arranged, which is connected in a rotationally fixed manner to the hub part 3 via a pin 21 and is fixed by the cover component 8 . A number of balancing bores 22 are arranged in the annular arch 20 .

Der Ringkolben 11 ist im Ringzylinder 10 in an sich bekann­ ter Weise über einen in eine Nut am Außenumfang eingelegten O-Ring abgedichtet und über eine Vielzahl von Schrauben­ druckfedern 26, die in entsprechenden Aufnahmebohrungen 27 im Nabenbauteil 3 angeordnet sind, wird der Ringkolben 11 entgegen der Kraft des Druckmittels in seine Ausgangslage zurückgestellt.The ring piston 11 is sealed in the ring cylinder 10 in a manner known per se via an O-ring inserted into a groove on the outer circumference and by means of a plurality of screws compression springs 26 which are arranged in corresponding receiving bores 27 in the hub component 3 , the ring piston 11 is opposed the force of the pressure medium returned to its starting position.

Am Ringbogen 20 ist an einem Ende ein sich radial von außen nach innen erstreckenden Radialschlitz 28 vorgesehen, der eine Blockierbacke 29 freischneidet, die gleichzeitig die erste Anlagefläche 29 an der Welle für die eine Reihe von Wälzkörpern in Form von Spulenrollen 18 bildet. Am Innenum­ fang des Antriebsrades 2 ist die zweite Anlagefläche 30 entsprechend zur Abstützung der Spulenrollen 18 am Innenum­ fang des Antriebsrades 2 ausgebildet.A radial slot 28 , which extends radially from the outside inwards and which cuts a blocking jaw 29 , which at the same time forms the first contact surface 29 on the shaft for which a series of rolling elements in the form of reel rollers 18 is provided, is provided on the annular arch 20 at one end. On the inner circumference of the drive wheel 2 , the second contact surface 30 is designed accordingly to support the spool reels 18 on the inner circumference of the drive wheel 2 .

Die Außenkontur 31 der Blockierbacke 29 ist hierbei so be­ arbeitet, daß sie bei einem durch die Reihen von Wälzkör­ pern 16 und 18 ausgeübten Druck und nahezu geschlossenem Radialschlitz 28 eine kontrollierte Relativbewegung zwi­ schen dem Antriebszahnrad 2 und dem Nabenteil 3 zuläßt, bei nicht kraftschlüssig anliegenden Rollenkörpern jedoch so­ fort radial nach außen federt und eine reibschlüssige Ver­ bindung zwischen dem Antriebsrad 2 und dem Nabenteil 3 und damit der Welle 1 herstellt.The outer contour 31 of the locking jaw 29 is in this case so works that it allows a controlled relative movement between the drive gear 2 and the hub part 3 at a force exerted by the rows of Wälzkör 16 and 18 pressure and almost closed radial slot 28 , with non-positive fit However, roller bodies so far springs radially outwards and creates a frictional connection between the drive wheel 2 and the hub part 3 and thus the shaft 1 .

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle gegenüber ihrem Antriebsrad wird nachfolgend erläutert.The operation of the device for Angle adjustment of a shaft in relation to its drive wheel is explained below.

Soll eine Verdrehung der Welle gegenüber ihrem Antriebsrad 2 bewirkt werden, so wird Druckmittel von einer Druckmit­ telversorgungseinheit über die Druckmittelbohrung 6 zur einen Seite des Ringkolbens 11 geführt und dieser wird hierdurch in Fig. 1 gesehen nach links bewegt. Der am Ring­ kolben 11 ausgebildete Teilringbogen 12 mit seiner kegel­ förmigen Außenkontur drückt hierdurch die Reihe von Kugeln 16 radial nach außen und derart zwischen die Spulenrollen 18, daß der Winkelabstand zwischen der einen Anlagefläche an der Welle und der anderen Anlagefläche 30 am An­ triebsrad vergrößert wird.If a rotation of the shaft with respect to its drive wheel 2 is to be effected, pressure medium is guided from a pressure medium supply unit via the pressure medium bore 6 to one side of the annular piston 11 and this is moved to the left as seen in FIG. 1. The annular piston 11 formed part of the ring sheet 12 with its conical outer contour thereby pushes the row of balls 16 radially outwardly and in such a way between the coils reels 18, that the angular distance is increased drive wheel between said one abutment surface on the shaft and the other contact surface 30 on to .

Die Abstandsänderung pro Spulenrolle 18 multipliziert sich mit der Anzahl der Kugeln 16 zu einem Gesamtverstellwinkel.The change in distance per spool reel 18 is multiplied by the number of balls 16 to form a total adjustment angle.

Soll die Winkelverstellung rückgängig gemacht werden, so wird die Druckmittelbohrung 6 entlastet und die Rückstel­ lung der Spulenrollen 18 und Kugeln 16 erfolgt über das Reaktionsmoment der Welle und der Ringkolben 11 wird über die Druckfedern 26 in seine Ausgangslage zurückgeführt.If the angular adjustment is to be undone, the pressure medium bore 6 is relieved and the resetting of the spool reels 18 and balls 16 takes place via the reaction torque of the shaft and the annular piston 11 is returned via the compression springs 26 to its initial position.

Alternativ kann der Ringkolben 11 auch über Druckmittel durch einen Kanal 32 zurückgestellt werden (siehe hierzu Kolbenausführung gemäß Fig. 3).Alternatively, the annular piston 11 can also be reset via a pressure medium through a channel 32 (see also the piston design according to FIG. 3).

Der Ringbogen 20 der diametral den beiden Reihen von Kugeln 16 bzw. Spulenrollen 18 gegenüberliegt, ist mit entspre­ chenden Wucht-Ausgleichs-Bohrungen 22 versehen, durch die die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung, die durch ihre einseitige Anordnung der Wälzkörper geprägt ist, entspre­ chend sauber ausgewuchtet werden kann.The arc 20 of the diametrically opposite the two rows of balls 16 or spool reels 18 is provided with corresponding balancing balancing holes 22 through which the adjusting device according to the invention, which is characterized by its one-sided arrangement of the rolling elements, are accordingly properly balanced can.

Selbstverständlich sind die verschiedenen Bauteile, die zueinander begrenzt verdrehbar oder axial bewegbar sind, über entsprechende Dichtungsanordnungen, vorzugsweise O- Ring-Dichtungsanordnungen gegeneinander abgedichtet, der­ art, daß einerseits eine ausreichende Schmierung an den Be­ wegungsflächen sichergestellt und andererseits ein Austritt von Druckmittel zuverlässig verhindert wird.Of course, the various components are the are limitedly rotatable or axially movable with respect to one another, via appropriate sealing arrangements, preferably O- Ring sealing arrangements sealed against each other, the art that on the one hand sufficient lubrication on the loading movement areas ensured and on the other hand an exit is reliably prevented by pressure medium.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Winkelverstellung einer Welle (1) gegen­ über ihrem Antriebsrad (2), insbesondere einer Nocken­ welle gegenüber ihrem Nockenwellenrad, wobei die Ver­ stellung durch hydraulisch axial verlagerbare Mittel (Zylinder/Kolben 10/11) in Abhängigkeit von gesteuert zugeführtem Druckmittel erfolgt, wobei zumindest ein Kolben zumindest eine Kugel belastet, die sich an einer eine tangentiale Reaktionskraft verursachenden ersten Anlagefläche (29) an der Welle (1) und an einer eben­ solchen zweiten Anlagefläche (30) am Antriebsrad (2) abstützt, wobei zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche eine Reihe von ersten Wälzkörpern und eine Reihe von zweiten Wälzkörpern angeordnet ist und die eine Reihe von Wälzkörpern über den hydraulisch axial bewegbaren Kolben (11) radial in die zweite Reihe von Wälzkörpern hineindrückbar ist, nach Patent 42 37 472, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Reihe von ersten Wälzkörpern als Spulenrollen (18) mit einer im Axialquerschnitt konkaven Kreis­ kontur (17) und ebenen Rändern und die Reihe von zweiten Wälzkörpern als Kugeln (16) ausgebildet sind und
  • - die Reihe von Kugeln (16) über einen Teilringbogen (12) mit einer kegel- oder spiralförmigen Außen­ kontur radial in die Reihe von Spulenrollen (18) hineindrückbar sind.
1. A device for angular adjustment of a shaft (1) relative to its drive wheel (2), in particular a cam shaft relative to its camshaft, said Ver position by hydraulically axially displaceable means (cylinder / 10/11) occurs in dependence on control supplied pressure medium , wherein at least one piston loads at least one ball, which is supported on a first contact surface ( 29 ) causing a tangential reaction force on the shaft ( 1 ) and on a second contact surface ( 30 ) of this type on the drive wheel ( 2 ), between the first Contact surface and the second contact surface, a series of first rolling elements and a series of second rolling elements is arranged and which a series of rolling elements can be pushed radially into the second series of rolling elements via the hydraulically axially movable piston ( 11 ), according to patent 42 37 472, thereby characterized in that
  • - The row of first rolling elements as coil rollers ( 18 ) with a concave circular cross-section circular contour ( 17 ) and flat edges and the series of second rolling elements as balls ( 16 ) are formed and
  • - The row of balls ( 16 ) via a partial ring arc ( 12 ) with a conical or spiral outer contour can be pushed radially into the row of spool reels ( 18 ).
2. Vorrichtung zur Winkelverstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - diametral gegenüber der Anordnung von Reihen von Wälzkörpern (16 und 18) am Nabenbauteil (3) ein Ringbogen (20) über einen Stift (21) drehfest ange­ ordnet ist, der mit Wucht-Ausgleichs-Bohrungen (22) versehen ist und dessen eines Ende eine, über einen sich radial nach innen erstreckenden Radialschlitz (28) freigeschnittene federnde Blockierbacke (29) bildet, deren Außenkontur (31) derart ausgebildet ist, daß bei nahezu geschlossenem Radialschlitz (28) eine Relativbewegung zwischen dem Antriebsrad (2) und der Welle (1) möglich ist, bei nicht anliegenden Spulenrollen (18) jedoch durch radiales Auffedern ein Reibungsschluß zwischen dem Antriebsrad (2) und der Welle (1) hergestellt wird.
2. Device for angular adjustment according to claim 1, characterized in that
  • - Diametrically opposite the arrangement of rows of rolling elements ( 16 and 18 ) on the hub component ( 3 ) an annular arc ( 20 ) via a pin ( 21 ) is rotatably arranged, which is provided with balancing holes ( 22 ) and one of which End forms a resilient blocking jaw ( 29 ) cut free via a radially inwardly extending radial slot ( 28 ), the outer contour ( 31 ) of which is designed such that when the radial slot ( 28 ) is almost closed, a relative movement between the drive wheel ( 2 ) and the shaft ( 1 ) is possible, but in the case of non-abutting spool reels ( 18 ) a radial engagement between the drive wheel ( 2 ) and the shaft ( 1 ) is produced.
3. Vorrichtung zur Winkelverstellung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - im Nabenteil (3) Aufnahmebohrungen (27) zur Aufnahme von Schraubendruckfedern (26) vorgesehen sind, die den Ringkolben (11) in seine Ausgangslage zurück­ stellen.
3. Device for angular adjustment according to claims 1 and 2, characterized in that
  • - In the hub part ( 3 ) receiving holes ( 27 ) for receiving helical compression springs ( 26 ) are provided, which return the annular piston ( 11 ) to its initial position.
4. Vorrichtung zur Winkelverstellung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - in der Welle (1) eine weitere Druckmittelbohrung (32) vorgesehen ist, um die beidseitige Beaufschla­ gung des Ringkolbens (11) zu ermöglichen.
4. Device for angular adjustment according to claims 1 and 2, characterized in that
  • - In the shaft ( 1 ), a further pressure medium bore ( 32 ) is provided in order to enable the supply of the annular piston ( 11 ) on both sides.
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