Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 197 26 300 AI bekannt. Dabei ist zwischen dem Flügelrad und dem Gehäuserad ein Federelement angeordnet, welches das Flügelrad in einer Grundstellung hält. Dadurch kann sich das Flügelrad auch ohne anliegenden Öldruck nicht bewegen und es ist sichergestellt, daß beim Starten der Brennkraftmaschine keine Geräusche mehr auftreten und die erwünschten Ventilsteuerzeiten auch für das Auslaßventil eingestellt sind.
Das Gehäuserad und das Flügelrad weisen hierbei jeweils Ausnehmungen auf, in denen das Federelement angeordnet ist, um eine gewisse Führung für dasselbe zu' gewährleisten. Zum einen ist jedoch aufgrund der ge-
ringen Tiefe der Ausnehmung nur eine unzureichende Führung für das Federelement gegeben und zum anderen ist es fertigungstechnisch äußerst aufwendig, die Ausnehmung in dem Gehäuserad herzustellen. Bei einer für die Führung des Federelements günstigen Vergrößerung der Tiefe der Ausnehmung würden sich diese Schwierigkeiten bezüglich der Fertigung noch erhöhen.
Zum allgemeinen Stand der Technik bezüglich Vorrichtungen zur relativen Winkelverstellung von Nockenwellen wird des weiteren auf die EP 0 821 138 AI, die EP 0 801 212 AI, die DE 39 07 077 C2, die DE 41 08 111 AI, die DE 44 02 586 AI, die DE 196 30 403 AI und die DE 196 54 926 AI verwiesen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle zu schaffen, welche die Vorteile bezüglich des Einnehmens der Grundstellung beibehält, dabei jedoch einfach und mit geringem maschinellen Aufwand herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst .
Dadurch, daß erfindungsgemäß die taschenartige Ausnehmung des wenigstens einen Vorsprungs in axialer Richtung geöffnet ist, kann das Gehäuserad kostengünstig durch Sintern hergestellt werden, was einen großen Aufwand an spanender Nachbearbeitung unnötig macht Des weiteren können auch die Fedεrelemente leicht in den Hohlraum zwischen dem Flügelrad und dem Gehäuserad ' montiert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt nach der Linie I-I aus Fig. 2; und
Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur relativen Winkelverstellung einer nicht dargestellten Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle, welche ebenfalls nicht dargestellt ist. Im vorliegenden Fall ist die Nockenwelle zur Betätigung von ebenfalls nicht dargestellten Auslaßventilen einer in bekannter Weise arbeitenden Brennkraftmaschine vorgesehen, die Vorrichtung 1 ist jedoch in der nachfolgend beschriebenen Form auch für den Einsatz bei einer Einlaßnockenwelle verwendbar.
Die Vorrichtung 1 weist ein Antriebselement 2 auf, welches in diesem Fall als sogenanntes Gehäuserad 2 ausgebildet ist. Zur Verbindung mit der Kurbelwelle ist das Gehäuserad 2 an seinem Umfang mit einer einteilig mit dem Gehäuserad 2 ausgebildeten, doppelt ausgeführten Verzahnung 3 für eine nicht dargestellte Kette versehen. Im Inneren des hohlen Gehäuserades 2 befindet sich ein Flügelrad 4, welches das Abtriebs-" element bildet und mit der Nockenwelle in nicht darge-
stellter, jedoch an sich bekannter Art und Weise verbunden ist.
Das Gehäuserad 2 weist vier nach innen ragende Vorsprünge 5 auf, wobei in anderen Ausführungsformen auch eine andere Anzahl von Vorsprüngen 5 denkbar wäre. Das Flügelrad 4 ist mit vier nach außen ragenden Flügeln 6 versehen, welche sich jeweils in zwischen den einzelnen Vorsprüngen 5 gebildeten Aussparungen bzw. Hohlräumen 7 des Gehäuserades 2 befinden. Hierbei füllen die Flügel 6 die Aussparungen 7 jedoch nicht aus. Das Flügelrad 4 kann somit eine geringfügige Drehung innerhalb des Gehäuserades 2 ausführen, welche der Differenz zwischen der Länge der Aussparungen 7 und der Länge der Flügel 6, jeweils in U fangsrichtung betrachtet, entspricht.
Um ein Anliegen der Flügel 6 an den Vorsprüngen 5 zu erreichen, ist zwischen den Vorsprüngen 5 und den Flügeln 6 jeweils ein Federelement 8 angeordnet. Die Federelemente 8 drücken die Flügel 6 an den Rand der Vorsprünge 5 und halten somit das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung, in welcher die Nockenwelle "normale" Ventilsteuerzeiten realisiert. Durch Momente, welche infolge von Reibung auftreten, ist die Nokkenwelle und somit das Flügelrad 4 nämlich stets bestrebt, sich von den Vorsprüngen 5 weg zu bewegen, was eine Verstellung der Ventilsteuerzeit in Richtung eines späten Öff ens der Auslaßventile zur Folge hätte. Insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine ist es jedoch unerläßlich, daß sich das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung befindet.
Eine sichere Führung der Federelemente 8 wird dadurch
gewährleistet, daß sich in den Vorsprüngen 5 taschenartige Ausnehmungen 9 befinden, in welche jeweils die Federelemente 8 eingeführt sind. Zur Aufnahme der Federelemente 8 weisen auch die Flügel 6 taschenartige Ausnehmungen 10 auf. Die Federelemente 8, welche in diesem Fall als Druckfedern ausgebildet sind, befinden sich somit in den Hohlräumen 7 zwischen den Vorsprüngen 5 und den Flügeln 6. Die Ausnehmungen 10 weisen in diesem Fall eine geringere Tiefe auf als die Ausnehmungen 9.
Um unterschiedliche Rückstellkräfte bzw. Rückstellmomente für das Flügelrad 4 realisieren zu können, kann in nicht dargestellter Art und Weise auch eine geringere oder größere Anzahl an Federelementen 8 vorgesehen sein. Hierzu ist es einerseits möglich, in einzelne der bestehenden Hohlräume 7 keine Federelemente 8 einzusetzen oder eine andere Anzahl von Vorsprüngen 5 des Gehäuserades 2 und der zugehörigen Flügel 6 des Flügelrades 4 vorzusehen. Dies stellt eine sehr einfache und kostengünstige Anpassung an verschiedene Rückstellmomente verschiedener Brennkraftmaschinen dar, an welchen die Vorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Alternativ ist es auch möglich, Federelemente 8 mit einer anderen Federkennlinie einzusetzen.
Wie in Fig. 2 besser erkennbar ist, sind die taschenartigen Ausnehmungen 9 der Vorsprünge 5 in axialer Richtung geöffnet, um eine einfachere Fertigung der Ausnehmungen 9 und eine einfachere Montage der Federelemente 8 zu ermöglichen. Auf diese Art und Weise ist nämlich ein kostengünstiges Sintern des Gehäuserades 2 möglich. Auch die taschenartigen Ausnehmungen 10 können in axialer Richtung geöffnet sein, wodurch sich
die Möglichkeit ergibt, das Flügelrad 4 ebenfalls durch Sintern herzustellen. Selbstverständlich ist auch die Herstellung der Ausnehmungen 10 in dem Flügelrad 4 durch Bohren möglich. In diesem Fall würde es sich dann um geschlossene Ausnehmungen 10 handeln.
Aus Fig. 2 geht des weiteren hervor, daß an dem Gehäuserad 2 und an dem Flügelrad 4 eine Verriegelungseinrichtung 11 vorgesehen ist, durch welche das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung verriegelt werden kann. Da die Verriegelungseinrichtung 11 von an sich bekannter Bauart ist, wird im folgenden nicht näher auf dieselbe eingegangen .
Innerhalb des Flügelrades 4 ist in ebenfalls an sich bekannter Weise eine sogenannte Zentralschraube 12 angeordnet. Innerhalb der Zentralschraube 12 befindet sich ein Steuerkolben 13 von ebenfalls bekannter Bauart. Die Zentralschraube 12 und der Steuerkolben 13 bilden gemeinsam ein 4/2-Proportionalventil als Steuereinrichtung. Durch Verstellung des Steuerkolbens 13 in der Zentralschraube 12 in axialer Richtung werden verschiedene Ringkanäle 14, welche sich in dem Flügelrad 4 befinden, freigegeben und durch Einführöffnungen 15 in das Flügelrad 4 bzw. in die Zentralschraube 12 eintretendes Öl bewirkt die Verstellung des Flügelrades 4 gegenüber dem Gehäuserad 2 in an sich bekannter Weise. Zum Betrieb der Vorrichtung 1 kann das vorhandene Öl der Brennkraftmaschine verwendet werden, d.h. die Vorrichtung 1 kann in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine eingebunden sein.
Die genaue Art und Weise der Verstellung des Flügelrades 4 ist wiederum in Fig. 1 besser erkennbar. So sind
in dem Flügelrad 4 Bohrungen 16 vorgesehen, welche im Bereich zwischen den Flügeln 6 und den Vorsprüngen 5 in die Hohlräume 7 münden. Wenn Öl aus den Ringkanälen 14 in die Bohrungen 16 geleitet wird, bewegt sich das Flügelrad 4 durch den Öldruck in Richtung seiner Grundstellung, also der Anlage der Flügel 6 an den Vorsprüngen 5. In der ' Grundstellung kann das Flügelrad 4 durch die Verriegelungseinrichtung 11 verriegelt werden, z.B. wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird. Das Öffnen der Verriegelungseinrichtung 11 kann wiederum durch Öldruck nach dem Starten der Brennkraf maschine erfolgen. Wie oben beschrieben wird durch die Federelemente 8 das Flügelrad 4 auch dann in die Grundstellung gebracht, wenn kein Öldruck ansteht.
In dem Flügelrad 4 befinden sich weitere Bohrungen 17, welche gestrichelt dargestellt sind und direkt hinter derjenigen Kante aus dem Flügelrad 4 austreten, an welcher die Flügel 6 an den Vorsprüngen 5 anliegen. Wird Öl durch die Bohrungen 17 geleitet, so bewegt sich das Flügelrad 4 gegen die Kraft der Federelemente 8 in eine andere Position, wodurch die Nockenwelle entsprechend verdreht und eine andere Ventilsteuerzeit eingestellt wird.
Die Verstellung des Flügelrades 4 erfolgt so lange, bis von einem nicht dargestellten Sensor die korrekt eingestellte Ventilsteuerzeit festgestellt wird. Daraufhin werden die entsprechenden Ringkanäle 14 und damit die Bohrungen 16 und 17 verschlossen. In den Hohlräumen 7 eingeschlossenes Medium hält das Flügelrad 4 in der eingestellten Stellung. Es handelt sich hierbei um eine kontinuierliche Verstellung mit, wie oben angegeben, integriertem 4/2-Proportionalventil .
Es wäre alternativ auch eine Ausführungsform ohne integriertes sondern mit einem externen Ventil möglich.
Die Vorrichtung 1 weist in axialer Richtung an beiden Seiten Deckel 18 und 19 auf, welche durch Schrauben 20 miteinander verbunden sind. Die Deckel 18 und 19 begrenzen hierbei denjenigen Raum, in welchem ein Öldruck aufgebracht werden kann.