DE4419978A1 - Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer angetriebenen Welle, insbesondere Nockenwelle für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von der DE-A 39 07 077 aus.

Bei dieser bekannten Vorrichtung steht das Antriebsrad mit der Welle über einen mit wellenseitig entsprechend der Drehwinkelverstellung winkelbeabstandet angeordneten, gesonderten Anschlägen zusammenwirkenden Mitnehmer in An­ triebsverbindung. Die Anlage des Mitnehmers am jeweiligen Anschlag ist mittels eines hydraulisch betätigten Koppel­ gliedes bewirkt, dessen mit unterschiedlich gerichteten wellen- und radseitigen Verzahnungen korrespondierende Innen- und Außen-Verzahnungen hierbei spielfrei gegen­ einander anliegen. Um bei fehlendem Hydraulikdruck in der Grundstellung der Welle relativ zum Antriebsrad dessen Mitnehmer gegen den entsprechenden Wellen-Anschlag bei spielfrei gegeneinander anliegenden Verzahnungen der Drehverbindung zwischen Welle und Antriebsrad zu halten, ist ein das Koppelglied axial beaufschlagendes, vorge­ spanntes Federelement vorgesehen.

Bei dieser Vorrichtung ist während einer durch die geson­ derten Anschläge begrenzten Drehwinkelverstellung die ge­ genseitige Anlage der korrespondierenden Verzahnungen der vorgenannten Drehverbindung aufgehoben mit der nachteili­ gen Folge von Verzahnungsgeräuschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrie­ benen Bauart derart weiterzubilden, daß die korrespondie­ renden Verzahnungen von axial unterschiedlichen Richtun­ gen unabhängig von gesonderten Anschlägen bei jeder Dreh­ winkelverstellung spielfrei gehalten sind.

Gelöst ist die Aufgabe mit dem Patentanspruch 1 dadurch, daß das Federelement zusätzlich eine vorgespannt angeord­ nete Drehverbindung zwischen Welle und Antriebsrad bil­ det.

Der Vorteil der Erfindung ist in der ständigen gegensei­ tigen, spielfreien Anlage der korrespondierenden Verzah­ nungen zu sehen, wobei die Zahnflanken-Anlage mit zuneh­ mender Drehwinkelverstellung in Antriebsdrehrichtung der Welle über die erfindungsgemäß angeordnete Drehverbindung vorteilhaft verstärkt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell­ ten Beispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung mit einer als Schraubenfeder gestalteten, in der Vorrichtung gekapselt an­ geordneten Drehverbindung, und

Fig. 2 eine weitere Vorrichtung mit einer an deren Außenumfang angeordneten, als Gummifeder ge­ stalteten Drehverbindung.

In einer Vorrichtung 1 zur Drehwinkelverstellung einer angetriebenen Nockenwelle 2 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine steht die Nockenwelle 2 mit einem An­ triebsrad 3 über ein in wellen- und radseitige Verzah­ nungen 4, 5 eingreifendes, axial gesteuert/geregelt ver­ stellbares Koppelglied 6 in einer Drehverbindung. Das Koppelglied 6 weist Verzahnungen 7, 8 auf, wobei diese Verzahnungen 7, 8 entsprechend den wellen- und radseiti­ gen Verzahnungen 4, 5 axial unterschiedlich gerichtet sind (Schräg- und/oder Schraubverzahnung). Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich, ist das Antriebsrad 3 über eine die radseitige Verzahnung 5 tragende Nabe 9 in einer topf­ artigen Ausnehmung 10 eines Endabschnittes 11 der Nocken­ welle 2 drehwinkelbeweglich gelagert.

Zur Erzielung einer gegenseitigen, spielfreien Anlage der korrespondierenden Verzahnungen 4 mit 7 und 5 mit 8 bei jeder Drehwinkelverstellung ist ein Federelement 12 vor­ gesehen, das erfindungsgemäß zusätzlich eine vorgespannt angeordnete Drehverbindung 13 zwischen der Nockenwelle 2 und dem Antriebsrad 3 bildet.

Wie Fig. 1 ferner zeigt, dient als weitere Drehverbin­ dung 13 eine Schraubenfeder 12, die in der Vorrichtung 1 zwischen der Nabe 9 des Antriebsrades 3 und dem Boden 14 der Ausnehmung 10 in der Nockenwelle 2 gekapselt angeord­ net ist. Zur Erleichterung der Montage steht die Schrau­ benfeder 12 über ihre freien Endabschnitte mit Ausneh­ mungen in der Nabe 9 und dem Boden 14 jeweils in Steck­ verbindung zur drehfesten Positionierung am jeweiligen Bauteil 9 bzw. 2. Die gewünschte Vorspannung in der Dreh­ verbindung 13 ist dadurch erreicht, daß die Schrauben­ feder 12 der zusätzlichen Drehverbindung 13 vor der Mon­ tage des Koppelgliedes 6 in den wellen- und radseitigen Verzahnungen 4, 5 beispielsweise mittels des Antriebs­ rades 3 relativ zur festgehaltenen Nockenwelle 2 ent­ gegengesetzt zur Antriebsdrehrichtung der Nockenwelle 2 verdreht ist. Anschließend wird das Koppelglied 6 in den relativ zueinander winkelversetzten wellen- und radseiti­ gen Verzahnungen 4, 5 in Eingriff gebracht, womit die korrespondierenden Verzahnungen 4 mit 7 sowie 5 mit 8 in ständiger, spielfreier Anlage beaufschlagt sind. Nocken­ welle 2 und Antriebsrad 3 sind somit unter der Wirkung der vorgespannten Drehverbindung 13 bzw. der vorgespann­ ten Schraubenfeder 12 über das Koppelglied 6 gegen­ einander verspannt. Durch entsprechende Wahl des Vor­ spanndrehmomentes der Drehverbindung 13 bzw. der Schrau­ benfeder 12 über dem bekannten "Schnappmoment" der in Drehrichtung nachschlagenden Nockenwelle 2 ist ein stän­ diger, spielfreier Eingriff aller korrespondierenden Ver­ zahnungen 4, 7 und 5, 8 sichergestellt. Als Vorteil ist zu nennen, daß die vorgenannten Verzahnungen 4, 7 und 5, 8 in Großserienqualität günstig hergestellt werden kön­ nen.

Bei einer im Aufbau mit der der Fig. 1 weitgehend iden­ tischen Vorrichtung 1′ der Fig. 2 ist die zusätzliche Drehverbindung 13′ zwischen der Nockenwelle 2′ und dem Antriebsrad 3′ am Außenumfang der Vorrichtung 1′ angeord­ net. Die vorgespannt angeordnete Drehvorrichtung 13′ ist eine aus gummielastischem oder elastomerem Material ge­ bildete Feder 15. Diese vorzugsweise als Rohrabschnitt gestaltete Gummifeder 15 ist einenends mit dem Antriebs­ rad 3′ und andernends mit einem Radialflansch 16 der Nockenwelle 2′ jeweils drehfest verbunden.

Im Rahmen der Erfindung kann eine maßlich angepaßte Gummifeder auch in der Vorrichtung 1 der Fig. 1 anstelle der Schraubenfeder 12 und eine maßlich angepaßte Schrau­ benfeder in der Vorrichtung 1′ der Fig. 2 anstelle der Gummifeder 15 Verwendung finden. Denkbar ist auch die Verwendung beider Federarten in einer Vorrichtung 1 bzw. 1′.

In beiden Vorrichtungen 1 und 1′ wird die jeweilige Dreh­ verbindung 13, 13′ mit zunehmender Drehwinkelverstellung der Nockenwelle 2, 2′ in Antriebsdrehrichtung zusätzlich vorgespannt mit dem Umstand verstärkter Anlage der kor­ respondierenden Verzahnungen 4, 7 und 5, 8. Der Vorteil hierbei ist, daß bei einer Vorrichtung 1, 1′ mit ins­ besondere hydraulisch geregelt verstellbarem Koppelglied 6, 6′ zur Drehwinkelverstellung auch bei hoher Verstell­ dynamik im oberen Drehwinkel-Verstellbereich in Verbin­ dung mit der ungleichförmig drehenden bzw. in Drehrich­ tung nachschlagenden Nockenwelle 2, 2′ Verzahnungs­ geräusche sicher vermieden sind.

Um bei beschränkten Platzverhältnissen in/an der Vorrich­ tung 1, 1′ trotzdem große Federwege bei großen Feder­ kräften zu erzielen, wird eine zusätzliche Drehverbindung 13, 13′ mit einer in der Vorrichtung 1, 1′ gekapselt an­ geordneten Feder 12 und einer am Außenumfang der Vorrich­ tung 1, 1′ angeordneten Feder 15 vorgeschlagen (nicht dargestellt), wobei beide Federn 12, 15 parallel geschal­ tet angeordnet sind. Damit ist eine aus den einzelnen Kennlinien summierte, stetig verlaufende Gesamtkennlinie erzielt.

Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Ausgestaltung kön­ nen beide Federn 12, 15 auch so parallel geschaltet sein, daß eine der Federn 12 oder 15 drehwinkelverstellabhängig später wirksam wird. Dies kann beispielsweise mit einer Schraubenfeder 12 erreicht sein, bei der ein Endabschnitt in einem Langloch drehwinkelabhängig verstellbar ist. Mit dieser Anordnung ist eine geknickte Federkennlinie erreicht.

Auch ist eine Reihenschaltung der Federn möglich.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Drehwinkelverstellung einer ange­ triebenen Welle, insbesondere Nockenwelle für Brennkraftmaschinen

• - bei der die Welle (2, 2′) mit einem Antriebs­ rad (3, 3′) über ein in wellen- und radseitige Verzahnungen (4, 4′; 5, 5′) eingreifendes, axial verstellbares Koppelglied (6, 6′) in Drehverbindung steht, und
• - ein vorgespanntes Federelement (12, 15) die korrespondierenden Verzahnungen (4, 7; 5, 8) von axial unterschiedlichen Richtungen zur ge­ genseitigen Anlage beaufschlagt,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Federelement (12, 15) zusätzlich eine vorgespannt angeordnete Drehverbindung (13, 13′) zwischen Welle (2, 2′) und Antriebsrad (3, 3′) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet

• - daß die Drehverbindung (13, 13′) vor der Mon­ tage des Koppelgliedes (6, 6′) in den wellen- und radseitigen Verzahnungen (4, 4′; 5, 5′) mittels einer relativen Drehbewegung zwischen Welle (2, 2′) und Antriebsrad (3, 3′) ent­ gegengesetzt zur Antriebsdrehrichtung der Welle (2, 2′) vorgespannt ist, und
• - das Koppelglied (6, 6′) in den relativ zu­ einander winkelversetzten wellen- und radsei­ tigen Verzahnungen (4, 4′, 5, 5′) in Eingriff gebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß das Antriebsrad (3) über eine die rad­ seitige Verzahnung (5) tragende Nabe (9) in einer topfartigen Ausnehmung (10) eines End­ abschnittes (11) der Welle (2) drehwinkel­ beweglich gelagert ist, und
• - daß die Drehverbindung (13) zwischen der Nabe (9) und dem Boden (14) der wellenseitigen Aus­ nehmung (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung (13, 13′) mittels einer Schraubenfeder (12) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung (13, 13′) eine aus gummielastischem oder elastomerem Material gebildete Feder (15) ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung (Schraubenfeder 12, Gummifeder 15) zwischen Welle (2) und Antriebsrad (3) in der Vorrichtung (1) ge­ kapselt angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung (Schraubenfeder 12, Gummifeder 15) zwischen Welle (2′) und Antriebsrad (3′) am Außenumfang der Vor­ richtung (1′) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine zusätzliche Drehverbindung (13, 13′) eine in der Vorrichtung (1, 1′) gekapselt an­ geordnete Feder (12) sowie eine am Außenumfang angeordnete Feder (15) umfaßt, und
• - beide Federn (12, 15) parallel geschaltet an­ geordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine zusätzliche Drehverbindung (13, 13′) eine in der Vorrichtung (1, 1′) gekapselt an­ geordnete Feder (12) sowie eine am Außenumfang angeordnete Feder (15) umfaßt, wobei
• - beide Federn (12, 15) parallel geschaltet sind mittels einer drehwinkelverstellabhängig spä­ ter wirksamen Feder (12, 15).