DE4326334A1

DE4326334A1 - Sleeve-shaped gear for a camshaft adjusting system

Info

Publication number: DE4326334A1
Application number: DE19934326334
Authority: DE
Inventors: Josef Heiler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1995-02-09

Abstract

A sleeve-shaped gear is connected by its external toothing to a camshaft and by its internal toothing to a driveshaft for the camshaft. The camshaft can be adjusted in relation to the driveshaft by longitudinal displacement of the sleeve-shaped gear, since at least one of the gear tooth systems is designed as helical toothing. In order to ensure zero backlash despite a relatively simple gear tooth system and to prevent rattling noise, the gear wall has at least one slot running in an axial direction, at the side of which the wall sections are slightly curved in opposing radial directions. Pairs of slots can also be provided, however, the intervening wall sections of which have a slight permanent deformation. In this way the sleeve-shaped gear is virtually braced with the shafts connected thereto.

Description

Die Erfindung betrifft ein hülsenförmiges Zahnrad für ein Nockenwellen-Verstellsystem einer Brennkraftmaschine das in Achsrichtung längsverschiebbar geführt ist und an der Innenwand sowie der Außenwand jeweils zumindest über einen Längsabschnitt Verzahnungen aufweist, von denen zu mindest eine als Schrägverzahnung ausgebildet ist.The invention relates to a sleeve-shaped gear for Camshaft adjustment system of an internal combustion engine is guided in the axial direction and on the Inner wall and the outer wall each at least over has a longitudinal section of teeth, of which too at least one is designed as helical teeth.

Es sind verschiedene Nockenwellen-Verstellsysteme für Brennkraftmaschinen bekannt, in denen ein hülsenförmiges Zahnrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen ist. Beispielshalber genannt seien hier Ausführungsformen nach der DE 36 17 140 C2, der EP 0 335 083 A1 oder DE 41 10 088 C1. Stets ist dabei das hülsenförmige Zahnrad über die Verzahnungen einerseits mit einer Antriebswelle und andererseits mit der gegenüber der Antriebswelle um einen gewissen Winkelbetrag zu verstellenden Nockenwelle ver bunden. Indem nun zumindest eine der Verzahnungen zwi schen dem hülsenförmigen Zahnrad sowie einer der beiden damit verbundenen Wellen als Schrägverzahnung ausgebildet ist, wird dadurch, daß das hülsenförmige Zahnrad in Achs richtung längsverschoben wird, diese Welle gegenüber dem Zahnrad und damit auch gegenüber der anderen mit dem Zahnrad verbundenen Welle verdreht.There are various camshaft adjustment systems for Internal combustion engines are known in which a sleeve-shaped Gear provided according to the preamble of claim 1 is. Embodiments are mentioned here by way of example according to DE 36 17 140 C2, EP 0 335 083 A1 or DE 41 10 088 C1. The sleeve-shaped gear is always over the teeth on the one hand with a drive shaft and on the other hand with the one opposite the drive shaft certain angular amount of camshaft to be adjusted ver bound. By at least one of the gears between the sleeve-shaped gear and one of the two associated shafts formed as helical teeth is, is that the sleeve-shaped gear in axis direction is shifted longitudinally, this wave against the Gear and thus also against the other with the Gear connected shaft twisted.

Da das hülsenförmige Zahnrad auf den mit ihm verbundenen Wellen nicht abwälzt, sondern die Verzahnungen lediglich zur Drehmomentübertragung benötigt werden, können die an der Innenwand sowie der Außenwand des hülsenförmigen Zahnrades vorgesehenen Verzahnungen relativ einfach aus gebildet sein, d. h. an die Qualität dieser Verzahnung werden keine extrem hohen Anforderungen gestellt. Ande rerseits kann sich aufgrund der relativ einfach ausgebil deten Verzahnungen zwischen den Zahnflanken des hülsen förmigen Zahnrades sowie den Zahnflanken der mit diesen verbundenen Wellen ein unerwünschtes Spiel einstellen, welches bei Betrieb der Brennkraftmaschine Geräusche er zeugt. Aus der eingangs bereits genannten DE 36 17 140 C2 ist eine Abhilfemaßnahme hiergegen bekannt. Demgemäß be steht das hülsenförmige Zahnrad aus zwei Einzelelementen, die unter Vorspannung derart miteinander verbunden sind, daß eine geringfügige Relativbewegung in Achsrichtung zwischen den beiden Einzelelementen möglich ist. Mit die ser Maßnahme kann zwar ein mögliches Zahnflankenspiel op timal ausgeglichen werden, jedoch ist diese bekannte Maß nahme relativ aufwendig.Because the sleeve-shaped gear on the connected to it Waves do not roll, only the gears are required for torque transmission the inner wall as well as the outer wall of the sleeve-shaped Gear provided gears relatively simple be educated, d. H. the quality of this interlocking there are no extremely high requirements. Ande on the other hand can be trained because of the relatively easy teeth between the tooth flanks of the sleeve shaped gear and the tooth flanks with these connected waves set an undesirable game, which he noises when operating the internal combustion engine testifies. From DE 36 17 140 C2 already mentioned at the beginning a remedial measure against this is known. Accordingly, be the sleeve-shaped gear wheel consists of two individual elements, which are connected to each other under tension, that a slight relative movement in the axial direction between the two individual elements is possible. With the This measure can be a possible backlash op be compensated for in time, however, this is a known measure took relatively expensive.

Eine demgegenüber vereinfachte Maßnahme zur Vermeidung von unerwünschtem Zahnflanken spiel an einem hülsenförmigen Zahnrad nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der vor liegenden Erfindung.In contrast, a simplified one Measure to avoid unwanted tooth flanks play on a sleeve-shaped gear wheel after the Oberbe handle of claim 1 to show is the task of lying invention.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in der Zahnradwand zumin dest ein im wesentlichen in Achsrichtung verlaufender Schlitz vorgesehen, seitlich dessen die Wandabschnitte geringfügig in einander entgegengesetzter radialer Rich tung verformt sind. Bevorzugt sind vier Schlitze kreuz weise angeordnet vorgesehen, es ist jedoch auch möglich, einen oder auch zwei einander gegenüberliegende Schlitze T-förmig auszubilden. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zumindest zwei im wesentlichen in Achsrichtung verlaufende Paare von Schlitzen vorgesehen, wobei die zwischen jedem Schlitzpaar liegenden Wandab schnitte einander entgegengerichtet geringfügig in radi aler Richtung verformt sind.To solve this problem is at least in the gear wall at least one that runs essentially in the axial direction Slit provided, the side of which the wall sections slightly in opposite radial direction tion are deformed. Four slots are preferably crossed arranged wisely, but it is also possible one or two slots opposite each other To be T-shaped. According to a further embodiment of the invention are at least two essentially in Axial pairs of slots are provided, the wall lying between each pair of slots cuts slightly opposite each other in radi are deformed in all directions.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, von denen zwei in den Fig. 1a, 2a in einer Stirnansicht und in den Fig. 1b, 2b jeweils in einer Seitenansicht dargestellt sind. Fig. 3 zeigt die Stirnansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles.The invention is explained in more detail with reference to preferred exemplary embodiments, two of which are shown in a front view in FIGS . 1a, 2a and in a side view in FIGS. 1b, 2b. Fig. 3 shows the front view of another embodiment.

Das gezeigte hülsenförmige Zahnrad weist an seiner Innen wand 1 sowie an seiner Außenwand 2 jeweils zumindest über einen Längsabschnitt x eine Verzahnung 11, 12 auf, wobei die einzelnen Zähne - wie dargestellt - zwar im wesentli chen in Achsrichtung ausgerichtet sind, wobei jedoch zu mindest eine der Verzahnungen 11, 12 als Schrägverzahnung ausgebildet ist (in Fig. 1b für die äußere Verzahnung 12 gezeigt). Nicht dargestellt sind zwei mit entsprechenden Gegenverzahnungen versehene Wellen, von denen eine quasi in das hülsenförmige Zahnrad eingesteckt ist, so daß diese Welle mit der inneren Verzahnung 11 zusammenwirkt und von denen die andere das hülsenförmige Zahnrad quasi umgibt, so daß deren Verzahnung mit der äußeren Verzah nung 12 verbunden ist. Gegenüber diesen beiden nicht ge zeigten Wellen ist das hülsenförmige Zahnrad in Achsrich tung 3 verschiebbar, wobei unter Einfluß der schrägen Verzahnung diese nicht gezeigten Wellen gegeneinander verdreht werden.The sleeve-shaped gear shown has on its inner wall 1 and on its outer wall 2 in each case at least over a longitudinal section x a toothing 11 , 12 , wherein the individual teeth - as shown - are aligned in the axial direction, but with at least one of the toothings 11 , 12 is designed as a helical toothing (shown in FIG. 1b for the outer toothing 12 ). Not shown are two shafts provided with corresponding counter-gears, one of which is virtually inserted into the sleeve-shaped gear, so that this shaft interacts with the inner toothing 11 and of which the other virtually surrounds the sleeve-shaped gear, so that their toothing with the outer toothing voltage 12 is connected. Compared to these two shafts not shown ge, the sleeve-shaped gear in axis 3 direction is displaceable, these waves, not shown, are rotated against each other under the influence of the oblique toothing.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erstrecken sich die Verzahnungen 11, 12 lediglich über den Längsabschnitt x des hülsenförmigen Zahnrades, während ein weiterer Längs abschnitt y als Führung für diese sog. Zahnhülse ausge bildet ist. An der Stirnwand 4 dieses hülsenförmigen Zahnrades, in der eine Bohrung 5 vorgesehen ist, kann ein geeigneter Verstellmechanismus zum Verschieben des hül senförmigen Zahnrades gemäß Achsrichtung 3 angreifen. Ähnlich gestaltet sind die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 und 3.In the embodiment of FIG. 1, the teeth 11 , 12 extend only over the longitudinal section x of the sleeve-shaped gear, while a further longitudinal section y forms out as a guide for this so-called toothed sleeve. On the end wall 4 of this sleeve-shaped gear, in which a bore 5 is provided, a suitable adjustment mechanism for moving the sleeve-shaped gear according to the axial direction 3 can attack. The exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 are designed similarly.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind in der Zahnrad wand kreuzweise angeordnet vier Schlitze 6 vorgesehen. Diese Schlitze erstrecken sich über den Längsabschnitt x hinausgehend bis nahezu zum Beginn des Längsabschnittes y hin. Durch diese Schlitze 6 wird die Wand des hülsenför migen Zahnrades in vier Segmente unterteilt, die im fol genden als Wandabschnitte 21, 22, 23, 24 bezeichnet wer den. Diese Wandabschnitte werden nun verformt, d. h. mit ihren freien Enden in radialer Richtung geringfügig gebo gen. Dabei werden die Wandabschnitte 21, 23, wie dies in Fig. 1a durch Pfeile dargestellt ist, geringfügig zur Achse 3 des hülsenförmigen Zahnrades hingebogen, während die Wandabschnitte 22, 24 in radialer Richtung von der Achse weggebogen werden. Nachdem diese Wandabschnitte, wie beschrieben, verbogen bzw. umgeformt wurden, besitzt das Zahnrad anstelle der ursprünglich kreisförmigen Ge stalt nunmehr eine geringförmig ovale Kontur. Über die zur Achse 3 hingebogenen Wandabschnitte 21, 23 wird das hülsenförmige Zahnrad hierdurch mit der innerhalb des Zahnrades liegenden nicht gezeigten Welle verspannt, wäh rend über die Wandabschnitte 22, 24 eine Verspannung mit der ebenfalls nicht gezeigten äußeren, das hülsenförmige Zahnrad umgebenden Welle erfolgt. Jegliches Zahnflanken spiel sowohl zwischen der inneren Verzahnung 11 und der damit verbundenen inneren Welle als auch zwischen der äußeren Verzahnung 12 und damit verbundenen äußeren Welle wird hierdurch eliminiert.In the embodiment of FIG. 1 four slots 6 are provided in the gear wall crosswise. These slots extend beyond the longitudinal section x to almost the beginning of the longitudinal section y. Through these slots 6 , the wall of the hülsenför shaped gear is divided into four segments, referred to in the fol lowing as wall sections 21 , 22 , 23 , 24 who the. These wall sections are now deformed, ie slightly bent with their free ends in the radial direction. The wall sections 21 , 23 , as shown by arrows in FIG. 1 a, are bent slightly towards the axis 3 of the sleeve-shaped gearwheel, while the wall sections 22 , 24 are bent away from the axis in the radial direction. After these wall sections, as described, were bent or reshaped, the gear wheel instead of the originally circular shape now has a slightly oval contour. About the bent towards the axis 3 wall sections 21 , 23 , the sleeve-shaped gear is thereby braced with the inside the gear shaft, not shown, while rend over the wall sections 22 , 24, a tension with the outer, the sleeve-shaped gear surrounding shaft also not shown. Any tooth flank play between the inner toothing 11 and the inner shaft connected to it as well as between the outer toothing 12 and the outer shaft connected to it is hereby eliminated.

Die gleiche Wirkungsweise liegt dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a, 2b zugrunde. Hier ist der Schlitz 6 - wie ersichtlich - T-förmig ausgebildet, wobei der sich an dem in Achsrichtung 3 verlaufenden Schlitzteil anschließende, in Umfangsrichtung orientierte Querschlitz selbstver ständlich auch außerhalb des mit den Verzahnungen 11, 12 versehenen Längsabschnittes x liegen kann. Auch mit die ser Gestaltung des Schlitzes 6 ist es möglich, die seit lich dieses Schlitzes 6 liegenden Wandabschnitte 21, 22 entgegengesetzt zueinander in radialer Richtung ggf. fe dernd bleibend zu verformen. Wie Fig. 2a zeigt, wird so mit das freie Ende des Wandabschnittes 22 in radialer Richtung nach außen gebogen, während das freie Ende des Wandabschnittes 21 im wesentlichen in radialer Richtung nach innen gebogen wird, wobei selbstverständlich diese Verformung übertrieben dargestellt ist.The same mode of action is the basis of the exemplary embodiment according to FIGS. 2a, 2b. Here, the slot 6 - as can be seen - T-shaped, the adjoining the slot part extending in the axial direction 3 , the circumferentially oriented transverse slot can of course also lie outside the longitudinal section x provided with the teeth 11 , 12 . Even with the water design of the slot 6 , it is possible to permanently deform the wall sections 21 , 22 lying since this slot 6 opposite to one another in the radial direction, if appropriate. As FIG. 2a shows, the free end of the wall section 22 is thus bent outwards in the radial direction, while the free end of the wall section 21 is essentially bent inwards in the radial direction, this deformation, of course, being exaggerated.

Fig. 3 zeigt die Stirnansicht eines hülsenförmigen Zahn rades mit zwei einander gegenüberliegenden Paaren von Schlitzen 6, 6′, wobei die einzelnen Schlitze 6, 6′ rela tiv nahe nebeneinanderliegen und abermals in Achsrichtung (senkrecht zur Zeichenebene) verlaufen. Jedes Schlitzpaar 6, 6′ beschreibt dazwischenliegende Wandabschnitte 21, 22. Diese Wandabschnitte 21, 22 sind entsprechend den dargestellten Pfeilen geringfügig einander entgegenge richtet (nach innen bzw. außen) in radialer Richtung ver formt. Selbstverständlich können auch mehrere derartige zungenförmige Wandabschnitte vorgesehen sein, die jeweils in radialer Richtung eine federnde Wirkung haben können. Auch durch diese Verformung wird das hülsenförmige Zahn rad mit der innerhalb und der außerhalb liegenden - nicht gezeigten - Welle verspannt, wodurch Zahnflankenspiel eliminiert wird. Die Drehmomentübertragung zu den Wellen erfolgt weiterhin über die nicht federnd verformten Wandabschnitte des hülsenförmigen Zahnrades. Diese Aus führungsform zeichnet sich durch besonders hohe Festig keit aus. Fig. 3 shows the end view of a sleeve-shaped toothed wheel with two opposing pairs of slots 6 , 6 ', the individual slots 6 , 6 ' rela tively close to each other and again in the axial direction (perpendicular to the plane of the drawing). Each pair of slots 6 , 6 'describes intermediate wall sections 21 , 22nd These wall sections 21 , 22 are slightly opposite each other according to the arrows shown (inwards and outwards) in the radial direction. Of course, several such tongue-shaped wall sections can also be provided, each of which can have a resilient effect in the radial direction. This deformation also braces the sleeve-shaped gear wheel with the inside and outside - not shown - shaft, thereby eliminating backlash. The torque transmission to the shafts continues via the non-resiliently deformed wall sections of the sleeve-shaped gear. This embodiment is characterized by particularly high strength.

Wird ein hülsenförmiges Zahnrad mit den beschriebenen dauerhaften Verformungen für den beanspruchten Anwen dungszweck eingesetzt, so sind bei weiterhin relativ ein fach gestalteter Verzahnung 11, 12 keine Geräusche durch auftretendes Zahnflankenspiel zu befürchten. Vielmehr ist eine spielfreie und daher geräuschlose Nockenwellenver stellung erzielbar. Dabei können selbstverständlich eine Vielzahl von Details, insbesondere konstruktiver Art, durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispie len gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.If a sleeve-shaped gearwheel with the described permanent deformations is used for the purpose of the application, then with relatively relatively well-designed toothing 11 , 12 no noise is to be feared due to backlash. Rather, a play-free and therefore noiseless Nockenwellenver position can be achieved. Of course, a large number of details, in particular of a constructive nature, can be designed in a manner deviating from the exemplary embodiments shown without departing from the content of the claims.

Claims

1. sleeve-shaped gear for a camshaft adjusting system of an internal combustion engine, which is guided in the axial direction ( 3 ) for longitudinal displacement and on the inner wall ( 1 ) and the outer wall ( 2 ) in each case at least over a longitudinal section (x) toothings ( 11 , 12 ) of which at least one is designed as a helical toothing ( 12 ), characterized by at least one slot ( 6 ) in the gearwheel wall which runs essentially in the axial direction ( 3 ) and the wall sections ( 21 , 22 , 23 , 24 ) laterally slightly in one another opposite ter radial direction are deformed.

2. sleeve-shaped gear according to claim 1, characterized in that the slot ( 6 ) is T-shaped.

3. A sleeve-shaped gear according to claim 1 or 2, characterized in that four slots ( 6 ) are provided arranged crosswise.

4. sleeve-shaped gear wheel for a camshaft adjusting system of an internal combustion engine, which is guided in the axial direction ( 3 ) for longitudinal displacement and on the inner wall ( 1 ) and the outer wall ( 2 ) in each case at least over a longitudinal section (x) toothings ( 11 , 12 ) , of which at least one is designed as helical teeth ( 12 ), characterized by at least two pairs of slots ( 6 , 6 ') running essentially in the axial direction ( 3 ), the wall sections ( 6 , 6 ') lying between each pair of slots ( 6 , 6 ') 21 , 22 ) are slightly opposed to each other in the radial direction.