DE4406983C1 - Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere Steuerwelle einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere Steuerwelle einer Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von der DE-C 42 33 250 aus.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wurde zur Unterbindung einer Geräuschbildung im Antrieb einer derartigen Vor­ richtung u. a. eine vorgespannt angeordnete Tellerfeder zwischen den relativ zueinander winkelbewegbaren Teilen vorgeschlagen. Eine Tellerfeder ergibt mit der Wahl eines Arbeitsbereiches für den vorgesehenen Federweg in einem positiven Kennlinienverlauf bereits bei geringfügigen Än­ derungen zwischen den Bauteilen in Federwegrichtung er­ hebliche Änderungen in den Vorspannkräften zu kleineren Werten. Damit vermindert ist auch das Maß der Reibungs­ dämpfung zwischen den winkelbewegbaren Teilen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Vorrichtung eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der eine mit betriebsbedingten Änderungen der Bauteile verbundene Minderung der Reibungsdämpfung zwischen win­ kelbewegbaren Teilen sicher vermieden ist.
Gelöst wird diese Aufgabe nach dem Patentanspruch 1 da­ durch, daß die Tellerfeder mit einem abschnittsweise re­ lativ negativen Kennlinienverlauf gewählt und derart vor­ gespannt angeordnet ist, daß der Tellerfeder ein Federweg über einen vorbestimmten Arbeitsbereich im relativ nega­ tiven Kennlinienverlauf zugeordnet ist.
Der Vorteil der Erfindung ist, daß mit einem zum Umkehr­ punkt eines im wesentlichen gleichmäßig gekrümmten, rela­ tiv negativen Kennlinienverlaufes gemittelten Arbeits­ bereich der Tellerfeder bei betriebsbedingt axialen Maß- Abweichungen der Bauteile die Federspannung zunimmt und damit eine Minderung der Reibungsdämpfung unterbleibt.
Zur vorteilhaften Vermeidung derartigen Schwankungen der Federvorspannung in dynamischen Systemen weist die Tellerfeder in weiterer Ausgestaltung im relativ negati­ ven Kennlinienverlauf eine im wesentlichen über den Ar­ beitsbereich konstante Federkraft auf.
Die Erfindung findet eine bevorzugte Anwendung bei einer bereits in der DE-C 41 10 088 vorgeschlagenen Vorrich­ tung, wobei die Tellerfeder unter Abstützung gegen einen wellenseitigen Flansch oder gegen einen mit dem Flansch drehfest verbundenen Ring auf eine der Stirnseiten des zwischen Flansch und Ring drehwinkelbewegbar angeordneten Antriebsrades mittel- oder unmittelbar einwirkend ange­ ordnet ist.
Mit der Festlegung des Arbeitsbereiches der vorgespannt angeordneten Tellerfeder in einem im Endbereich des maxi­ malen Federweges gewählten relativ negativen Kennlinien­ verlauf ist eine in axialer Richtung vorteilhaft kurz­ bauende Einrichtung zur Reibungsdämpfung erzielt.
Zur Vermeidung eines durch die Drehwinkelbewegungen des Antriebsrades möglichen Verschleißes wirkt die Teller­ feder in vorteilhafter Weise über einen Zwischenring auf eine der Stirnseiten des Antriebsrades ein. Um ferner einen Verschleiß zwischen Tellerfeder und Zwischenring zu unterbinden, sind beide mittels den Ring mit dem Flansch drehfest verbindende Haltebolzen drehgesichert angeord­ net. Hierfür kann die Tellerfeder auf die Haltebolzen ab­ gestimmt gestaltete Ausnehmungen, insbesondere am äußeren Tellerfederrand vorgesehene Ausnehmungen als Drehsiche­ rungen aufweisen. Mit der weiteren Ausgestaltung der Aus­ nehmungen der Tellerfeder als von den Haltebolzen durch­ setzte, radial gerichtete und vorzugsweise außenrand­ seitig offene Schlitze kann die Tellerfeder entsprechend dem gegebenen Einbauraum in radialer Erstreckung bezüg­ lich der die Federcharakteristik mitbestimmenden Abmes­ sungen für Innen- und Außendurchmesser bestmöglich ge­ wählt werden.
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 im Längsschnitt eine Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem An­ triebsrad mit erfindungsgemäßer Reibungs­ dämpfung mittels einer Tellerfeder,
Fig. 2 ein Diagramm eines Federkraft-Kennlinienver­ laufes der Tellerfeder mit einem zwischen an­ steigenden Verlaufsabschnitten senkenartigen Abschnitt als relativ negativen Verlaufs­ abschnitt.
Bei einer Vorrichtung 1 zur relativen Drehwinkelver­ stellung einer nur abschnittsweise gezeigten Steuerwelle 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine zu einem über eine Kette 3 mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad 4 ist dieses über eine drehfest verbundene Verstellnabe 5 in einer La­ gerbohrung 6 der Steuerwelle 2 in dieser koaxial zen­ triert. Der mit einer Innenverzahnung 7 versehenen Ver­ stellnabe 5 ist koaxial ein mit der Steuerwelle 2 dreh­ fest verbundener Zapfen 8 mit einer Außenverzahnung 9 zu­ geordnet. In die zueinander unterschiedlich gerichteten Verzahnungen 7 und 9 greift ein gesteuert/geregelt axial verstellbares Schubglied 10 ein, über dessen Axialverla­ gerung die Steuerwelle 2 relativ zum Antriebsrad 4 win­ kelverstellbar ist.
Das Antriebsrad 4 ist zwischen einem wellenseitigen Flansch 11 als einem unmittelbaren Axialanschlag und einem Ring 12 als weiteren, mittelbaren Axialanschlag drehwinkelbeweglich angeordnet, wobei der Ring 12 über im Antriebsrad 4 angeordnete Durchbrechungen 13 mit Drehwin­ kelfreigang durchsetzende Haltebolzen 14 mit dem Flansch 11 drehfest verbunden ist. Unter Abstützung gegen den Ring 12 wirkt eine vorgespannt angeordnete Tellerfeder 15 über einen Zwischenring 16 mittelbar auf eine Stirnseite 17 des Antriebsrades 4 zur Erzielung einer Reibungs­ dämpfung ein.
Um eine mit betriebsbedingten Änderungen verbundene Min­ derung der durch die vorgespannt angeordnete Tellerfeder 15 bewirkten Reibungsdämpfung zwischen Antriebsrad 4 und Steuerwelle 2 sicher zu vermeiden, ist die Tellerfeder 15 mit einem aus Fig. 2 ersichtlichen abschnittsweise rela­ tiv negativen Kennlinienverlauf KN gewählt und derart vorgespannt angeordnet, daß der Tellerfeder 15 ein Feder­ weg über einen vorbestimmten, in Fig. 2 aufgezeigten Ar­ beitsbereich AB im relativ negativen Kennlinienverlauf KN zugeordnet ist. Vorzugsweise weist die Tellerfeder 15 im relativ negativen Kennlinienverlauf KN eine im wesentli­ chen über den Tellerfeder-Arbeitsbereich AB konstante Fe­ derkraft F auf. Damit sind in der dynamisch beanspruchten Vorrichtung 1 Schwankungen in der Tellerfeder-Vorspann­ kraft vermieden.
Um eine axial kurzbauende Einrichtung 18 zur Reibungs­ dämpfung mit der Tellerfeder 15 zu erreichen, weist die Tellerfeder 15, wie aus dem Diagramm der Fig. 2 ersicht­ lich, einen im Endbereich des maximalen Federweges vorge­ sehenen relativ negativen Kennlinienverlauf KN auf.
Der zur Vermeidung einer direkten, verschleißbehafteten Anlage der Tellerfeder 15 an der Stirnseite 17 des An­ triebsrades 4 vorgesehene Zwischenring 16 ist einschließ­ lich der Tellerfeder 15 zur Unterbindung weiterer ver­ schleißbedingter, relativer Drehwinkelbewegungen mittels der Haltebolzen 14 drehgesichert angeordnet. Die Teller­ feder 15 weist hierfür Ausnehmungen auf, die als von den Haltebolzen 14 durchsetzte, radial gerichtete und vor­ zugsweise außenrandseitig offene Schlitze 19 gestaltet sind. Mit dieser Ausgestaltung kann die Tellerfeder 15 entsprechend dem gegebenen Einbauraum in radialer Er­ streckung bezüglich der die Federcharakteristik mit­ bestimmenden Abmessungen für Innen- und Außendurchmesser der Tellerfeder 15 bestmöglich gewählt werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere Steuerwelle einer Brennkraftmaschine,
  • - bei der das Antriebsrad (4) über eine drehfest verbundene Verstellnabe (5) koaxial zur Welle (2) zentriert und
  • - über Axialanschläge mittels einer vorgespannt vorgesehenen Tellerfeder (15) reibschlüssig drehwinkelbeweglich angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Tellerfeder (15) mit einem abschnitts­ weise relativ negativen Kennlinienverlauf (KN) gewählt und derart vorgespannt angeordnet ist,
  • - daß der Tellerfeder (15) ein Federweg über einen vorbestimmten Arbeitsbereich (AB) im re­ lativ negativen Kennlinienverlauf zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tellerfeder (15) im relativ negativen Kennlinienverlauf (KN) eine im wesentlichen über den Arbeitsbereich (AB) konstante Federkraft (F) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
  • - bei der das Antriebsrad (4) zwischen einem wellenseitigen Flansch (11) als einem Axial­ anschlag und einem Ring (12) als einem weite­ ren Axialanschlag drehwinkelbeweglich angeord­ net ist, wobei
  • - der Ring (12) über im Antriebsrad (4) angeord­ nete Durchbrechungen (13) mit Drehwinkelfrei­ gang durchsetzende Haltebolzen (14) mit dem Flansch (11) drehfest verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Tellerfeder (15) unter Abstützung ge­ gen den Ring (12) oder den Flansch (11) auf eine der Stirnseiten (17) des Antriebsrades (4) mittel- oder unmittelbar einwirkend ange­ ordnet ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (15) über einen Zwischenring (16) auf eine der Stirnseiten (17) des Antriebsrades (4) einwirkt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (15) und der Zwischenring (16) mittels der Haltebolzen (14) drehgesichert angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (15) auf die Haltebolzen (14) abgestimmt gestaltete Ausnehmungen als Drehsicherungen aufweist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen der Teller­ feder (15) als von den Haltebolzen (14) durch­ setzte, radial gerichtete Schlitze (19) gestaltet sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (15) einen im Endbereich des maximalen Federweges vorgesehenen relativ negativen Kennlinienverlauf (KN) aufweist.
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