WO2006117049A1 - Nockenwellenversteller - Google Patents

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WO2006117049A1
WO2006117049A1 PCT/EP2006/003065 EP2006003065W WO2006117049A1 WO 2006117049 A1 WO2006117049 A1 WO 2006117049A1 EP 2006003065 W EP2006003065 W EP 2006003065W WO 2006117049 A1 WO2006117049 A1 WO 2006117049A1
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WO
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insert
camshaft adjuster
locking
plastic part
camshaft
Prior art date
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PCT/EP2006/003065
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English (en)
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Inventor
Thomas Kleiber
Wolfram Kruhöffer
Original Assignee
Schaeffler Kg
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Priority to US11/913,572 priority patent/US7578274B2/en
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    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
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    • F01L2001/3445Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34459Locking in multiple positions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2301/00Using particular materials

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster for an internal combustion engine ne.
  • camshaft adjusters are used to adjust the relative angular position between a drive element such as a drive wheel, which is connected via a traction means such as a chain or a belt in drive connection with a crankshaft of the internal combustion engine, and an output member driving a camshaft.
  • a drive element such as a drive wheel
  • a traction means such as a chain or a belt in drive connection with a crankshaft of the internal combustion engine
  • control times of valve movements of the internal combustion engine can be changed.
  • Such camshaft adjusters have a locking unit with a locking element, which produces a positive connection between the drive element and the output element in an interlocking operating position.
  • an adjustment angle of the camshaft adjuster can be defined in partial operating ranges of the internal combustion engine, for example during a start of the internal combustion engine or a hydraulic pressure drop or constant power requirement.
  • the publication DE 197 55 497 A1 discloses a vane-type camshaft adjuster in which the drive element is fixedly connected to the drive wheel, while the output element is fixedly connected to the camshaft.
  • the output element carries a piston which is biased on one side by a spring and is acted upon hydraulically in the opposite direction.
  • the spring moves the piston in the direction of the drive element, so that the piston with a projection in the circumferential direction positively enters a corresponding recess of the drive element, whereby a locking effect is achieved.
  • the adjusting movement is oriented here in the axial direction of the camshaft adjuster.
  • a locking mechanism is known with which a rotational movement of an output element relative to a drive element can be limited.
  • a radial movement of a locking element takes place.
  • a locking is not between the drive wheel and the camshaft, but rather between the aforementioned actuating element, which in this case forms the output element in the context of the invention, and the rotationally fixed with the drive wheel connected drive element.
  • the actuating element has a radially hydraulically displaceable projection which can enter into a corresponding recess of the drive element.
  • a camshaft adjuster in vane-type construction, in which in a wing formed with the drive element, a locking pin axially displaceable, spring-loaded and hydraulically acted upon in the axial direction. In the locking operating position, the locking element formed as a locking pin occurs in the axial direction with a cone in a corresponding recess of the output element. Between the drive element and locking element is loosely interposed a guide ring which is intended to influence the guiding and sliding properties between the locking element and the drive element.
  • WO 03/076771 A1 it is known to manufacture components of the camshaft adjuster from a highly loadable, non-metallic material with at least one highly resilient plastic, whereby cost advantages and energetic advantages in the production are to be achieved.
  • the heavy-duty non-metallic materials are to be manufactured for parts of the control unit, a drive wheel, a stator, covers, sealing rings from one part or integrally. Insert parts such as screws, nuts, bushings and seals u. Like. Can be injected into the heavy-duty plastic, which also threads are to be cut or injected directly into the plastic.
  • the invention has for its object to propose a camshaft adjuster, with respect to
  • the present invention is based on the finding that - for example, according to the publication WO 03/076771 A1 - the use of a plastic part for the drive element and / or the output element is advantageous.
  • plastic parts are exclusively used for camshaft adjusters which have no locking unit.
  • Such known, non-lockable camshaft adjusters with plastic parts are based on the prejudice of the experts that the forces occurring in the region of a locking unit can not be absorbed by a plastic part, since these, for example due to excessive surface pressures or stresses, to cracks in the plastic part or a Failure of the same can lead. It should be noted that the plastic parts must have the required mechanical properties in a wide temperature range.
  • a locking unit For a locking unit is a reduction occurring stresses and surface pressures not or only made possible by the fact that the contact surfaces between the locking element and drive element or output element are increased, since the locking unit and the locking element should have relatively small dimensions, so that a compact-built cam shaft enverstel ler results.
  • the solution on which the invention is based is based on the use of at least one insert, on which the locking element comes into positive engagement with the locking position in the locking operating position, at least in a direction of adjustment.
  • a suitable material can be selected, for example an iron, steel, aluminum or a high-strength plastic.
  • the insert can be prepared for the required stress in the area of the mentioned contact surfaces using suitable machining methods.
  • the insert can be optimally prepared for the contact and the transmission of the locking force between locking element and insert.
  • the locking force can be transmitted to the plastic part.
  • the outer surface of the insert can be designed as desired in order to ensure optimum transmission of the locking force.
  • the outer surface can be increased almost arbitrarily, so that a contact area between insert and plastic part increases.
  • the contour of the outer surface can be made suitable for the transmission of the locking force.
  • the drive element according to the invention is a component of the camshaft adjuster whose movement correlates with the drive movement of the crankshaft of the internal combustion engine, while the movement of the output element correlates with the movement of the camshaft of the internal combustion engine.
  • drive and / or output element can be firmly connected to the drive wheel or the camshaft of the camshaft adjuster and thus perform the same rotational angular movements as the drive wheel or the camshaft.
  • drive and / or Output element with the drive wheel or the camshaft be connected via a geared connection with a suitable transmission or reduction. In the course of an adjusting movement of the camshaft adjuster, the relative angular position between the drive element and output element is changed.
  • the locking unit according to the invention can completely set in its locking operating position drive and driven element in both directions, specify a game, accomplish a determination only in a direction of adjustment or represent a stop for limiting an actuating movement.
  • an improved connection and transmission of the locking force results according to a further embodiment of the camshaft adjuster according to the invention, when the insert has an enlarged extension in the direction of the locking force, which may be a rectilinear extent or an extension in a circumferential direction of the camshaft adjuster.
  • the transmission length and the transfer surface of the locking force can be increased without requiring a special installation space is required transversely to the locking force.
  • an enlarged extent for example, in this sense an extension is understood that is longer than the diameter or a transverse extent of the locking element or a dimension of a contact surface between the locking element and the insert.
  • the enlarged extent is in particular at least twice, three times or four times the transverse extent of the locking element or its diameter.
  • the insert transmits the locking force at least partially frictionally on the plastic part.
  • a normal force for such a friction fit for example, by pressing the insert into the plastic part, in particular under radial compression, via a cross-sectional expansion due to the locking force occurring, an elastic deformation of insert or plastic part for inserting the insert into the plastic part and / or a movement of the be generated.
  • the insert via a clamping or fastening element, such as the central screw for producing a compound of the camshaft adjuster with the camshaft, is clamped against the plastic part, whereby the normal force of the frictional engagement is predetermined.
  • Such a friction for example, has advantages in a mounting, since the locking position is sensitively adjustable during assembly.
  • the insert transmits the locking force at least partially positively to the plastic part.
  • the relative position of the insert relative to the plastic part can first of all be predetermined constructively, whereby sensitive adjustment work during assembly can be avoided.
  • a positive transmission of the locking force between insert and plastic part is a particularly stiff, u. U. safe and reliable transmission of the locking force safe.
  • the insert may be releasably connected to the plastic part to a drive or driven element.
  • An integral drive or driven element can be formed in that the insert and the plastic part are materially connected to one another.
  • the material bond can be produced in the form of an adhesive.
  • the plastic part can be sprayed onto the insert, whereby a cost-effective and simple manufacturing process is given at the same time good connection between the insert and plastic part.
  • the insert outer teeth, projections, ribs or recesses, which form fit into corresponding counter teeth, protrusions, ribs or recesses of the plastic part occur.
  • power transmission surfaces are created, which are oriented preferably transversely to the direction of the locking force and ensure good power transmission with low surface pressures.
  • the insert has a large extension in the direction of the locking force or circumferential direction, in a compact design several Teeth of the teeth, projections, ribs or recesses are arranged in the direction of the locking force connected in series.
  • the insert extends over a circumferential angle of 50 ° to 300 °.
  • the active surfaces of positive connections can be further increased and / or the surface of frictional contacts can be extended over the circumferential angle.
  • a large circumferential angle and a design of the insert and the plastic part with corresponding teeth is in principle a toothing of the insert first due to the finite manufacturing accuracies only in the range of one tooth or fewer teeth on the corresponding counter-toothing of the plastic part.
  • the invention is in this respect based on the finding that plastic has a relatively low modulus of elasticity, so that with a slight locking force, the number of contacting teeth increases, so that the force is divided into a large Kunststofffikiee and many teeth, whereby the life expectancy the teeth of plastic can be significantly increased.
  • the transmittable frictional force can be significantly increased in accordance with the angle of wrap and the elastic deformation of the insert.
  • the insert is formed as a circular disk, which in itself is already a rigid, closed ring structure.
  • the annular disk has an axial or radial projection, a toothing o. ⁇ . Or a recess which cooperates in a form-fitting manner at least in a circumferential direction with a projection or a corresponding recess of the plastic. Due to the positive connection, firstly the assembly of the insert with respect to the plastic part can be predetermined, so that incorrect assembly is ruled out. Furthermore, a reliable transmission of the locking force is ensured by the contact between the projection and the recess. From this embodiment is also a non-circular outer geometry of the circular ring Benförmigen Inserts includes, which is insertable into a corresponding inner geometry of the plastic part.
  • the plastic may be, for example, a thermoset. However, the use of other types of plastic is also conceivable.
  • FIG. 1 shows a camshaft adjuster according to the prior art in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a camshaft adjuster according to the invention with an insert in a cross section
  • FIG. 3 shows the insert of the camshaft adjuster according to FIG. 2;
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of an insert for a camshaft adjuster according to the invention
  • FIG. 5 shows a camshaft adjuster with a further embodiment of an insert, which extends over a circumferential angle of approximately 270 °;
  • FIG. 6 shows the insert of the camshaft adjuster according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a camshaft adjuster with an annular insert in cross section
  • Figure 8 shows the camshaft adjuster according to Figure 7 in half section in a three-dimensional view
  • FIG. 9 shows the circular-ring-shaped insert according to FIGS. 7 and 8 in a three-dimensional representation
  • Figure 10 is a sectional camshaft adjuster in a spatial representation
  • FIG. 11 shows the camshaft adjuster according to FIG. 10 in a half cross section.
  • the invention relates to a camshaft adjuster of any type, for example in vane type, axial piston or with a three-shaft or as an eccentric, wherein the adjusting movement is preferably brought about on the basis of a hydraulic actuator or an electric actuator.
  • a camshaft adjuster in vane-type construction is shown by way of example only.
  • a camshaft adjuster 1 has a drive wheel 2, which is connected via a traction means in drive connection with a crankshaft of an internal combustion engine.
  • a housing 3 of the camshaft adjuster 1 is firmly connected to the drive wheel 2 and has a substantially U-shaped half cross section with a base leg 4, which forms a radially outwardly closed lateral surface and two parallel, extending from the base leg 4 radially inwardly extending side legs. 5 6.
  • the beschen- 5 or the housing 3 with the rigidly connected to this drive wheel 2 forms a drive element.
  • an output element 11 is rotatably mounted in the housing 3 so as to be limited in terms of rotation about a longitudinal axis 10-10.
  • the output member 11 is connected through a central, axially oriented bore 12 with a camshaft associated with intake and / or exhaust valves.
  • the output element 11 has a cylindrical base body 13, from which radially outwardly into the chambers 7 wings 14 extend. In the circumferential direction on both sides of the wings 14 pressure chambers 15, 16 are formed, which are each assigned to different actuating directions of the camshaft adjuster.
  • the pressure chambers 15, 16 are closed in the axial direction by the side legs 5, 6 and in the cross section shown in Figure 2 by the formed with the base leg 4 inner surface of the housing, the outer surface of the base body 13, the wing 14 and the wing. 8
  • the volume of the pressure chambers 15, 16 is characterized in the course of the adjusting movement of the camshaft adjuster 1 characterized variable that the distance of the wings 8, 14 changes in the circumferential direction.
  • FIG. 1 shows a locking unit 17 which, in the illustrated locking operating position, locks or fixes the relative angular position between drive element 9 and output element 11 about the longitudinal axis 10-10.
  • the locking unit 17 has a locking element 18, which is designed as a pin 19 in the present case.
  • the pin 19 is guided along an axis which is oriented parallel to the longitudinal axis 10-10, displaceably in a bore 20 of the driven element 11.
  • the pin 19 While in the unlocked operating position of the locking unit 17, the pin is arranged completely in the driven element, in the locking operating position shown in FIG. 1, the pin 19 is extended in the axial direction out of the driven element 11 so that it engages with a front region 21 in a corresponding blind hole 22 of the drive element 9, in particular of the side leg 5, extends.
  • the bore 20 is closed in the blind hole 22 opposite end region.
  • the pin 19 has a central bore 23 which extends from the blind hole 22 opposite end of the pin 19 centrally in this.
  • a pressure chamber 16 is hydraulically connected to the end face of the front portion 21 of the pin 19, so that a hydraulic pressure in the pressure chamber 16 acts on the pin 19 in the direction of the non-locking operating position.
  • a compression spring 25 which is supported in an end region on the pin 19 and is supported in the opposite end region at the bottom of the bore 20.
  • an insert 26 is arranged in the drive element 9, inserted or inserted in it, which is shown in detail in FIG.
  • the insert 26 has an approximately annular segment-shaped geometry with a circular segment-shaped or partially cylindrical inner contour 27, a concentric part-circular or partially cylindrical outer contour 28 as well as radially oriented or transverse to the contours 27, 28 oriented end surfaces 29, 30.
  • Dieantikontur 28 ist mit a toothing 31 provided with teeth with any of the known tooth geometries, here Trapezzähnen provided.
  • the insert 26 is inserted in the direction of view of Figure 2 in the output element 11 and extends in the circumferential direction about the longitudinal axis 10-10. For such an insertion has the output element
  • the end face 29 can be designed to increase the contact surface with the front region 21 corresponding to the locking element, for example, curved.
  • the insert may have a bore vertically to the plane of the drawing in FIG. 3, so that an "eye" is formed, into which the pin 19 enters, so that the bore completely surrounds the pin 19 and a contact surface in several directions provides.
  • the insert 26 is arranged in the circumferential direction opposite to the hydraulic connection 24.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment of the insert 26a, for which the inner contour 27 is also provided with a toothing 32, which can come into engagement with a suitable counter-toothing of the output element 11.
  • the insert 26, 26a extends over a circumferential angle of between 45 ° and 90 °, in particular between 50 ° and 70 °.
  • FIGS. 5 and 6 An alternative embodiment of the insert 26b is shown in Figures 5 and 6.
  • the insert 26b extends in this case over a circumferential angle of about 270 °.
  • Such an insert 26b may also have a toothing 31b, 32b in the region of the inner and / or outer contour 27b, 28b.
  • an insert 26b is formed without such toothing.
  • the insert 26b has in the region of the inner contour 27b a radial recess 34 into which a corresponding projection of the driven element 11 enters, in order to secure the insert 26b against displacement in the circumferential direction.
  • the insert 26b is acted upon by a locking force by the pin 19, it may be in an elastic embodiment of the insert 26b and / or the output element 11 to a conditioning of the insert 26b in the loading. rich of the outer contour 28b and / or come in the region of the inner contour 27b to the boundary of the recess 33, whereby the backup of the insert 26 is supported by frictional forces occurring.
  • FIGS. 7 to 9 show an insert 26c, which is essentially formed in the form of a circular disk with an approximately rectangular half-section 35.
  • the insert 26c has the hydraulic connection 24c, which opens into the pressure chamber 16 and acts on the pin 19 in the opposite end region.
  • the insert 26c completely surrounds the front portion 21 of the pin 19 in the locking operative position.
  • the insert 26c may have a depression or recess 37 in the region of the outer circumferential surface 36, which engages in a corresponding lug of the driven element 11 for preventing rotation of the insert 26c and / or for guaranteeing faultless installation of the insert 26c.
  • Figures 10 and 11 show the loading of the pin 19 with a hydraulic means via a central bore 38 of the camshaft adjuster 1 and a radially oriented side channel 39 which connects the bore 38 hydraulically with the end face of the pin 19.
  • the output element 11 is preferably a metal component. It is beneficial to use a material which has a lower coefficient of expansion than the plastic used. By means of such a material, particularly in the case of a plastic unit comprising a drive wheel, a stator, a cover in the form of the side mold ice 5, favorable compressive residual stresses are obtained at higher operating temperatures in the transition region between stator and cover. This is important because plastics allow only very low tensile strength compared to compressive strength, especially when using a thermoset. One can rely on this seemingly exploiting negative coefficients of expansion.
  • the compressive residual stresses can be generated by a distortion of the components during assembly.
  • the insert is preferably made of a steel part, a sintered part, a hard metal part or a ceramic component.
  • the insert is formed as a circular disk, it is possible that this is pulled over the central screw of the camshaft adjuster or via another connecting element such as a screw on the plastic part.
  • This application is suitable for high loads and uses for uniform load application of the locking element, the contact surface and the coefficient of friction between plastic and insert. The efficiency of this combination is enhanced by the bond between screw plug and connector and insert, in which the plastic is sandwiched between the two friction partners.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinheit eines Nockenwellenverstellers (1) für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Verriegelungsstift (19) eine formschlüssige Verbindung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement des Nockenwellenverstellers (1) herstellt. Erfindungsgemäß werden das Antriebselement und/oder das Abtriebselement mit einem Kunststoffteil gebildet. In das Kunststoffteil wird ein Insert (26) eingesetzt, an welches der Verriegelungsstift (19) zur Anlage kommt und welches im Bereich einer Innenkontur oder Außenkontur gegenüber dem Kunststoffteil abgestützt ist. Durch eine großflächige Abstützung der Konturen kann trotz der hohen auftretenden Belastungen Kunststoff als Werkstoff eingesetzt werden, wobei erfindungsgemäß einer guten Krafteinleitung in das Kunststoffteil besondere Aufmerksamkeit geschenkt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenversteller
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschi- ne. Derartige Nockenwellenversteller werden eingesetzt, um die relative Winkellage zwischen einem Antriebselement wie einem Antriebsrad, welches über ein Zugmittel wie eine Kette oder ein Riemen in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine steht, und einem eine Nockenwelle antreibenden Abtriebselement zu verstellen. Hierdurch können, beispielsweise für eine Verbesserung der Emissionswerte, des Kraftstoffverbrauchs und des Leistungsprofils, Steuerzeiten von Ventilbewegungen der Brennkraftmaschine verändert werden. Derartige Nockenwellenversteller besitzen eine Verriegelungseinheit mit einem Verriegelungselement, welches in einer verriegelnden Betriebsstellung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herstellt. Hierdurch kann in Teilbetriebsbereichen der Brennkraftmaschine, beispielsweise während eines Starts der Brennkraftmaschine oder eines hydraulischen Druckabfalls oder konstanter Leistungsanforderung, ein Stellwinkel des Nockenwellenverstellers festlegt werden.
Beispielsweise kann es allerdings aufgrund von Motorstillstandszeiten dazu kommen, dass der Nockenwellenversteller nicht mehr vollkommen mit Öl gefüllt ist. Nach dem Neustart der Brennkraftmaschine dauert es u. U. einige Sekunden, bis der Versteller wieder voll mit Öl gefüllt ist. In dieser Übergangszeit kann es ohne Verriegelungseinheit zu Regelproblemen des Phasenbezugs zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle kommen. Dies kann verschlechterte Abgaswerte und/oder Leistungswerte hervorrufen und negative Auswirkungen auf die Lebensdauer und Geräuschentwicklung haben. Hintergrund der Erfindung
Aus der Druckschrift DE 197 55 497 A1 ist ein Nockenwellenversteller in Flügelzellenbauweise bekannt, bei dem das Antriebselement fest mit dem An- triebsrad verbunden ist, während das Abtriebselement fest mit der Nockenwelle verbunden ist. Das Abtriebselement trägt einen Kolben, der einseitig von einer Feder beaufschlagt ist und in entgegengesetzter Richtung hydraulisch beaufschlagt ist. Bei einem Abfall des Hydraulikdruckes unter einen durch die Feder vorgegebenen Schwellwert bewegt die Feder den Kolben in Richtung des An- triebselements, so dass der Kolben mit einem Vorsprung in Umfangsrichtung formschlüssig in eine korrespondierende Vertiefung des Antriebselements eintritt, wodurch eine Verriegelungswirkung erzielt wird. Die Stellbewegung ist hierbei in axialer Richtung des Nockenwellenverstellers orientiert.
Aus der Druckschrift DE 199 83 890 T1 ist ein Arretiermechanismus bekannt, mit dem eine Rotationsbewegung eines Abtriebselements relativ zu einem Antriebselement begrenzt werden kann. Bei diesem Arretiermechanismus erfolgt eine radiale Bewegung eines Sperrelements.
Aus der Druckschrift DE 197 24 989 A1 ist eine Bauform eines Nockenwellenverstellers bekannt, bei der das Antriebselement eine äußere Schrägverzahnung sowie das Abtriebselement eine innere Schrägverzahnung aufweist und ein nach Maßgabe einer hydraulischen Beaufschlagung axial verschiebliches Stellelement mit den beiden vorgenannten Schrägverzahnungen zur Erzeu- gung einer Stellbewegung in Eingriff steht. Das Abtriebselement trägt einen axial verschieblichen, federbelasteten Hydraulikkolben, welcher eine Stirnverzahnung aufweist, die in der verriegelnden Betriebsstellung in axialer Richtung in eine korrespondierende Verzahnung des Abtriebselements eingebracht wird.
In einer alternativen Ausführungsform der Druckschrift DE 195 41 769 erfolgt eine Arretierung nicht zwischen Antriebsrad und Nockenwelle, sondern vielmehr zwischen dem vorgenannten Stellelement, welches in diesem Fall das Abtriebselement im Sinne der Erfindung bildet, und dem drehfest mit dem An- triebsrad verbundenen Antriebselement. Bei dieser Arretierung weist das Stellelement einen radial hydraulisch verlagerbaren Vorsprung auf, der in eine korrespondierende Vertiefung des Antriebselements eintreten kann.
Aus der Druckschrift DE 196 23 818 A1 ist ein Nockenwellenversteller in Flügelzellenbauweise bekannt, bei dem in einem mit dem Antriebselement gebildeten Flügel ein Verriegelungsstift axial verschieblich, federbelastet und hydraulisch in axialer Richtung beaufschlagbar ist. In der verriegelnden Betriebsstellung tritt das als Verriegelungsstift ausgebildete Verriegelungselement in axialer Richtung mit einem Konus in eine entsprechende Ausnehmung des Abtriebselements ein. Zwischen Antriebselement und Verriegelungselement ist lose ein Führungsring zwischengeschaltet, der die Führungs- und Gleiteigenschaften zwischen Verriegelungselement und Antriebselement beeinflussen soll.
Weiterer Stand der Technik hinsichtlich Verriegelungseinheiten ist beispielsweise aus den Druckschriften DE 196 30 662 A1 , DE 197 00 866 A1 , DE 197 23 945 A1 , DE 197 16 203 A1, DE 197 00 866 A1, DE 100 36 546 A1 , DE 199 61 193 A1 , DE 100 39 923 A1 , DE 100 31 974 A1 und DE 100 55 334 C2 be- kannt.
Aus der Druckschrift WO 03/076771 A1 ist es bekannt, Bauteile des Nocken- wellenverstellers aus einem hochbelastbaren, nichtmetallischen Werkstoff mit wenigstens einem hochbelastbaren Kunststoff herzustellen, wodurch Kosten- vorteile und energetische Vorteile bei der Herstellung erzielt werden sollen. Die hochbelastbaren nichtmetallischen Werkstoffe sollen für Teile des Stellaggregates, ein Antriebsrad, einen Stator, Abdeckungen, Dichtringe aus einem Teil oder integral gefertigt werden. Insertteile wie Schrauben, Muttern, Buchsen und Dichtungen u. dgl. können in den hochbelastbaren Kunststoff eingespritzt wer- den, wobei auch Gewinde unmittelbar in den Kunststoff geschnitten oder gespritzt werden sollen.
Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller vorzuschlagen, der hinsichtlich
- der Herstellungskosten, des Gewichts, des eingesetzten Materials, des Massenträgheitsmoments, der (Dauer-)Festigkeit, - der Übertragungssteifigkeit und/oder der Montage
verbessert ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2-8.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass - beispielsweise entsprechend der Druckschrift WO 03/076771 A1 - der Einsatz eines Kunststoffteils für das Antriebselement und/oder das Abtriebselement vorteilhaft ist. Allerdings finden gemäß dem Stand der Technik derartige Kunststoffteile aus- schließlich Einsatz für Nockenwellenversteller, welche keine Verriegelungseinheit aufweisen. Derartige bekannte, nicht verriegelbare Nockenwellenversteller mit Kunststoffteilen beruhen auf dem Vorurteil der Fachwelt, dass die im Bereich einer Verriegelungseinheit auftretenden Kräfte von einem Kunststoffteil nicht aufgenommen werden können, da diese, beispielsweise infolge überhöh- ter Flächenpressungen oder Beanspruchungen, zu Rissen in dem Kunststoffteil oder einem Versagen desselben führen können. Hierbei ist zu beachten, dass die Kunststoff teile die erforderlichen mechanischen Eigenschaften in einem breiten Temperaturbereich aufweisen müssen. Für eine Verriegelungseinheit ist eine Reduzierung auftretender Beanspruchungen und Flächenpressungen nicht oder nur erschwert dadurch möglich, dass die Kontaktflächen zwischen Verriegelungselement und Antriebselement oder Abtriebselement vergrößert werden, da die Verriegelungseinheit und das Verriegelungselement relativ klei- ne Dimensionen aufweisen sollen, damit sich ein kompakt bauender Nockenwell enverstel ler ergibt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Lösung beruht auf dem Einsatz mindestens eines Inserts, an dem das Verriegelungselement in der verriegelnden Be- triebsstellung zumindest in eine Stellrichtung formschlüssig zur Anlage kommt. Damit kann für das Insert, welches die Kontaktfläche mit dem Verriegelungselement ausbildet, gezielt ein geeignetes Material ausgewählt werden, beispielsweise ein Eisen, Stahl, Aluminium oder ein hochfester Kunststoff. Das Insert kann im Bereich der genannten Kontaktflächen mit geeigneten Bearbei- tungsverfahren auf die erforderliche Beanspruchung vorbereitet werden. Damit kann das Insert optimal auf den Kontakt und die Übertragung der Verriegelungskraft zwischen Verriegelungselement und Insert vorbereitet werden. Des Weiteren kann im Bereich einer Außenfläche des Inserts eine Übertragung der Verriegelungskraft auf das Kunststoffteil erfolgen. Hierbei kann die Außenflä- che des Inserts beliebig gestaltet werden, um eine optimale Übertragung der Verriegelungskraft zu gewährleisten. Beispielsweise kann die Außenfläche nahezu beliebig vergrößert werden, so dass sich eine Kontaktfläche zwischen Insert und Kunststoff teil vergrößert. Des Weiteren kann die Kontur der Außenfläche geeignet für die Übertragung der Verriegelungskraft gestaltet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebselement handelt es sich um ein Bauelement des Nockenwellenverstellers, dessen Bewegung mit der Antriebsbewegung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine korreliert, während die Bewegung des Abtriebselements mit der Bewegung der Nockenwelle der Brenn- kraftmaschine korreliert. Hierbei können Antriebs- und/oder Abtriebselement fest mit dem Antriebsrad bzw. der Nockenwelle des Nockenwellenverstellers verbunden sein und damit dieselben Drehwinkelbewegungen ausführen wie das Antriebsrad bzw. die Nockenwelle. Alternativ können Antriebs- und/oder Abtriebselement mit dem Antriebsrad bzw. der Nockenwelle über eine getriebli- che Verbindung mit einer geeigneten Über- oder Untersetzung verbunden sein. Im Zuge einer Stellbewegung des Nockenwellenverstellers wird die relative Winkellage zwischen Antriebselement und Abtriebselement verändert.
Die erfindungsgemäße Verriegelungseinheit kann in ihrer verriegelnden Betriebsstellung Antriebs- und Abtriebselement in beide Stellrichtungen vollständig festsetzen, ein Spiel vorgeben, eine Festlegung lediglich in eine Stellrichtung bewerkstelligen oder aber einen Anschlag für eine Begrenzung einer Stellbewegung darstellen.
Eine verbesserte Anbindung und Übertragung der Verriegelungskraft ergibt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, wenn das Insert eine vergrößerte Erstreckung in Richtung der Verriegelungskraft besitzt, wobei dieses eine geradlinige Erstreckung sein kann oder eine Erstreckung in eine Umfangsrichtung des Nockenwellenverstellers. Auf diese Weise kann die Übertragungslänge sowie die Übertragungsfläche der Verriegelungskraft vergrößert werden, ohne dass hierfür ein besonderer Einbauraum quer zur Verriegelungskraft erforderlich ist. Unter einer vergrö- ßerten Erstreckung wird beispielsweise in diesem Sinne eine Erstreckung verstanden, die länger ist als der Durchmesser oder eine Quererstreckung des Verriegelungselements oder eine Dimension einer Kontaktfläche zwischen Verriegelungselement und Insert. Die vergrößerte Erstreckung beträgt insbesondere mindestens das doppelte, dreifache oder vierfache der Quererstreckung des Verriegelungselementes bzw. dessen Durchmessers.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung überträgt das Insert die Verriegelungskraft zumindest teilweise reibschlüssig auf das Kunststoffteil. Eine Normalkraft für einen derartigen Reibschluss kann beispielsweise durch ein Einpressen des lnserts in das Kunststoffteil, insbesondere unter radialer Komprimierung, über eine Querschnittsaufweitung infolge der auftretenden Verriegelungskraft, einer elastischen Verformung von Insert oder Kunststoff teil für das Einsetzen des lnserts in das Kunststoff teil und/oder eine Bewegung des No- ckenwellenverstθllers erzeugt werden. Ebenfalls denkbar ist, dass das Insert über ein Spann- oder Befestigungselement, wie beispielsweise die zentrale Schraube zur Herstellung einer Verbindung des Nockenwellenverstellers mit der Nockenwelle, gegen das Kunststoffteil gespannt wird, wodurch die Normal- kraft des Reibschlusses vorgegeben ist. Ein derartiger Reibschluss hat beispielsweise Vorteile bei einer Montage, da die Verriegelungsstellung während der Montage feinfühlig einstellbar ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Insert die Verriegelungskraft zumindest teilweise formschlüssig auf das Kunststoffteil überträgt. Durch eine derartige formschlüssige Verbindung kann zunächst die relative Lage des In- serts gegenüber dem Kunststoff teil bereits konstruktiv vorgegeben werden, wodurch feinfühlige Einstellarbeiten während einer Montage vermieden werden können. Weiterhin stellt eine formschlüssige Übertragung der Verriegelungs- kraft zwischen Insert und Kunststoff teil eine besonders steife, u. U. spielfreie und zuverlässige Übertragung der Verriegelungskraft sicher.
Das Insert kann lösbar mit dem Kunststoff teil zu einem Antriebs- oder Abtriebselement verbunden sein. Ein integrales Antriebs- oder Abtriebselement kann dadurch gebildet werden, dass das Insert und das Kunststoff teil stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Der Stoffschluss kann in Form eines Klebstoffes erzeugt werden. Alternativ kann das Kunststoff teil auf das Insert aufgespritzt werden, wodurch ein kostengünstiges und einfaches Herstellungsverfahren gegeben ist bei gleichzeitig guter Anbindung zwischen Insert und Kunststoffteil.
Vorzugsweise weist das Insert äußere Verzahnungen, Vorsprünge, Rippen oder Ausnehmungen auf, die formschlüssig in korrespondierende Gegenverzahnungen, Vorsprünge, Rippen oder Ausnehmungen des Kunststoff teils eintreten. Hierdurch werden Kraftübertragungsflächen geschaffen, die vorzugs- weise quer zur Richtung der Verriegelungskraft orientiert sind und eine gute Kraftübertragung mit niedrigen Flächenpressungen gewährleisten. Für den Fall, dass das Insert eine große Erstreckung in Richtung der Verriegelungskraft bzw. Umfangsrichtung aufweist, können bei kompakter Bauweise mehrere Zähne der Verzahnungen, Vorspränge, Rippen oder Ausnehmungen in Richtung der Verriegelungskraft hintereinander geschaltet angeordnet werden.
Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn sich das Insert über einen Umfangs- Winkel von 50° bis 300° erstreckt. Hierdurch können die Wirkflächen von formschlüssigen Verbindungen weiter vergrößert werden und/oder die Fläche von reibschlüssigen Kontakten kann über den Umfangswinkel erstreckt werden. Für derart große Umfangswinkel und eine Ausbildung des Inserts und des Kunststoffteils mit korrespondierenden Verzahnungen liegt grundsätzlich eine Ver- zahnung des Inserts zunächst infolge der endlichen Fertigungsgenauigkeiten lediglich im Bereich eines Zahns oder weniger Zähne an der entsprechenden Gegenverzahnung des Kunststoffteiles an. Der Erfindung liegt diesbezüglich die Erkenntnis zugrunde, dass Kunststoff einen relativ niedrigen E-Modul aufweist, so dass mit einer auch nur geringfügigen Verriegelungskraft die Zahl der kontaktierenden Zähne ansteigt, so dass die Kraft auf eine große Kontaktfiäche und viele Zähne aufgeteilt wird, wodurch die Lebenserwartung der Verzahnung aus Kunststoff deutlich erhöht werden kann. Für eine Ausbildung einer reibschlüssigen Verbindung zwischen Insert und Kunststoffteil kann die übertragbare Reibkraft nach Maßgabe des Umschlingungswinkels und der elastischen Verformung des Inserts signifikant vergrößert werden.
Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung ist das Insert als Kreisringscheibe ausgebildet, die für sich genommen bereits eine steife, geschlossene Ringstruktur darstellt. Die Kreisringscheibe weist einen axialen oder radialen Vorsprung, eine Verzahnung o. ä. oder eine Vertiefung auf, die zumindest in eine Umfangsrichtung formschlüssig mit einem Vorsprung oder einer entsprechenden Vertiefung des Kunststoff teils zusammenwirkt. Durch die formschlüssige Verbindung kann zunächst die Montage des Inserts gegenüber dem Kunststoffteil vorgegeben werden, so dass eine Fehlmontage ausgeschlossen ist. Weiterhin wird durch den Kontakt zwischen Vorsprung und Vertiefung eine zuverlässige Übertragung der Verriegelungskraft gewährleistet. Von dieser Ausgestaltung ist ebenfalls eine unrunde Außengeometrie des kreisringschei- benförmigen Inserts umfasst, die in eine korrespondierende Innengeometrie des Kunststoffteils einsetzbar ist.
Bei dem Kunststoff kann es sich beispielsweise um einen Duroplast handeln. Allerdings st auch der Einsatz anderer Kunststoffarten denkbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Nockenwellenversteller gemäß dem Stand der Technik in einem Längsschnitt;
Figur 2 einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller mit einem In- sert in einem Querschnitt;
Figur 3 das Insert des Nockenwellenverstellers gemäß Figur 2;
Figur 4 eine alternative Ausgestaltung eines Inserts für einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller;
Figur 5 einen Nockenwellenversteller mit einer weiteren Ausführungsform eines Inserts, welches sich über einen Umfangswinkel von ungefähr 270° erstreckt;
Figur 6 das Insert des Nockenwellenverstellers gemäß Figur 5;
Figur 7 einen Nockenwellenversteller mit einem kreisringscheibenförmi- gen Insert im Querschnitt; Figur 8 den Nockenwellenversteller gemäß Figur 7 im Halbschnitt in räumlicher Darstellung;
Figur 9 das kreisringscheibenförmige Insert gemäß Figuren 7 und 8 in räumlicher Darstellung;
Figur 10 einen geschnittenen Nockenwellenversteller in räumlicher Darstellung und
Figur 11 den Nockenwellenversteller gemäß Figur 10 in einem Halbquerschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller in beliebiger Bauart, beispielsweise in Flügelzellenbauart, Axialkolbenbauart oder mit einem Dreiwellengetriebe bzw. als Exzentergetriebe, wobei die Stellbewegung vorzugsweise auf Basis eines hydraulischen Stellaggregates oder eines elektrischen Stellaggregates herbeigeführt wird. In den Figuren wird lediglich beispielhaft ein Nockenwellenversteller in Flügelzellenbauweise dargestellt.
Ein Nockenwellenversteller 1 besitzt ein Antriebsrad 2, welches über ein Zugmittel in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine steht. Ein Gehäuse 3 des Nockenwellenverstellers 1 ist fest an das Antriebsrad 2 angebunden und besitzt im Wesentlichen einen U-förmigen Halbquerschnitt mit einem Grundschenkel 4, der eine radial nach außen geschlossene Mantelfläche bildet sowie zwei parallele, sich von dem Grundschenkel 4 radial nach innen erstreckende Seitenschenkel 5, 6. Radial innenliegend sind in dem Gehäuse 3 mit dem U-förmigen Halbquerschnitt Kammern 7 gebildet, die in Um- fangsrichtung durch radial nach innen ragende Fortsätze oder Flügel 8 des Gehäuses 3 begrenzt sind, radial nach außen durch den Grundschenkel 4 sowie in axialer Richtung 10-10 durch die Seitenschenkel 5, 6. Der Seitenschen- kel 5 bzw. das Gehäuse 3 mit dem starr mit diesem verbundenen Antriebsrad 2 bildet ein Antriebselement 9.
Relativ zu dem Antriebselement 9 ist in dem Gehäuse 3 um eine Längsachse 10-10 begrenzt verdrehbar ein Abtriebselement 11 gelagert. Das Abtriebselement 11 ist durch eine zentrische, axial orientierte Bohrung 12 mit einer Nockenwelle, die Einlass- und/oder Auslassventilen zugeordnet ist, verbunden. Das Abtriebselement 11 besitzt einen zylinderförmigen Grundkörper 13, von dem sich radial nach außen in die Kammern 7 Flügel 14 erstrecken. In Um- fangsrichtung beidseits der Flügel 14 sind Druckkammern 15, 16 gebildet, die jeweils unterschiedlichen Stellrichtungen des Nockenwellenverstellers zugeordnet sind. Die Druckkammern 15, 16 sind in axialer Richtung durch die Seitenschenkel 5, 6 geschlossen und in dem in Figur 2 dargestellten Querschnitt durch die mit dem Grundschenkel 4 gebildete Innenfläche des Gehäuses, die äußere Mantelfläche des Grundkörpers 13, den Flügel 14 sowie den Flügel 8. Das Volumen der Druckkammern 15, 16 ist im Zuge der Stellbewegung des Nockenwellenverstellers 1 dadurch veränderlich, dass sich der Abstand der Flügel 8, 14 in Umfangsrichtung verändert.
Figur 1 zeigt eine Verriegelungseinheit 17, die in der dargestellten verriegelnden Betriebsstellung die relative Drehwinkellage zwischen Antriebselement 9 und Abtriebselement 11 um die Längsachse 10-10 verriegelt oder festlegt. Hierzu besitzt die Verriegelungseinheit 17 ein Verriegelungselement 18, welches im vorliegenden Fall als Stift 19 ausgebildet ist. Der Stift 19 ist entlang einer Achse, die parallel zur Längsachse 10-10 orientiert ist, verschieblich in einer Bohrung 20 des Abtriebselements 11 geführt. Während in der nicht verriegelten Betriebsstellung der Verriegelungseinheit 17 der Stift vollständig in dem Abtriebselement angeordnet ist, ist in der in Figur 1 dargestellten verriegelnden Betriebsstellung der Stift 19 in axialer Richtung aus dem Abtriebsele- ment 11 ausgefahren, so dass sich dieser mit einem vorderen Bereich 21 in eine korrespondierende Sacklochbohrung 22 des Antriebselements 9, insbesondere des Seitenschenkels 5, erstreckt. Die Bohrung 20 ist in dem der Sacklochbohrung 22 gegenüberliegenden Endbereich verschlossen. Der Stift 19 besitzt eine zentrische Bohrung 23, die sich von dem der Sacklochbohrung 22 gegenüberliegenden Ende des Stifts 19 zentrisch in diesen erstreckt.
Über eine hydraulische Verbindung 24 ist eine Druckkammer 16 hydraulisch mit der Stirnfläche des vorderen Bereichs 21 des Stifts 19 verbunden, so dass ein hydraulischer Druck in der Druckkammer 16 den Stift 19 in Richtung der nicht verriegelnden Betriebsstellung beaufschlagt. In der Sacklochbohrung 23 des Stifts 19 erstreckt sich eine Druckfeder 25, die in einem Endbereich an dem Stift 19 abgestützt ist sowie in dem gegenüberliegenden Endbereich an dem Grund der Bohrung 20 abgestützt ist. Für einen Druckabfall in der Druckkammer 16 und damit der hydraulischen Verbindung sowie im Bereich der Stirnfläche des vorderen Bereichs 21 beaufschlagt die Druckfeder 25 den Stift 19 in Richtung der verriegelnden Betriebsstellung, in der der Stift 19 in die Sacklochbohrung 22 eintritt.
Weitere Details zur prinzipiellen Funktionsweise eines Nockenwellenverstellers
I sind der Druckschrift WO 01/02703 A1 der Anmelderin zu entnehmen.
Gemäß Figur 2 ist in dem Antriebselement 9 ein Insert 26 angeordnet, in die- ses eingebracht oder eingesteckt, welches im Detail in Figur 3 dargestellt ist.
Das Insert 26 besitzt eine ungefähr kreisringsegmentförmige Geometrie mit einer kreissegmentförmigen bzw. teilzylinderförmigen Innenkontur 27, einer konzentrischen teilkreisförmigen bzw. teilzylinderförmigen Außenkontur 28 so- wie radial orientierten bzw. quer zu den Konturen 27, 28 orientierte Stirnflächen 29, 30. Die Außenkontur 28 ist mit einer Verzahnung 31 versehen, die mit Zähnen mit einer beliebigen der an sich bekannten Zahngeometrien, hier Trapezzähnen, versehen ist. Das Insert 26 ist in Blickrichtung gemäß Figur 2 in das Abtriebselement 11 eingesetzt und erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Längsachse 10-10. Für ein derartiges Einsetzen besitzt das Abtriebselement
I 1 eine Ausnehmung 33, deren Querschnitt korrespondierend zur Innenkontur 27, Außenkontur 28 und Stirnfläche 30 ausgebildet ist. Die Verzahnung 31 ist in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung des Abtriebselements 11. In Umfangsrichtung stützt sich das Verriegelungselement 18 an der Stirnfläche 29 des lnserts 26 ab, wobei die Mantelfläche des vorderen Bereichs 21 des Stiftes 19 zur Anlage an der Stirnfläche 30 kommt.
Abweichend zu der Ausführungsform des Inserts 26 gemäß Figur 3 kann die Stirnfläche 29 zur Vergrößerung der Kontaktfläche mit dem vorderen Bereich 21 entsprechend dem Verriegelungselement, bspw. gekrümmt, ausgebildet sein. Alternativ kann das Insert im Bereich der Stirnfläche über eine Bohrung vertikal zur Zeichenebene gemäß Figur 3 verfügen, so dass ein "Auge" gebildet ist, in welches der Stift 19 eintritt, so dass die Bohrung den Stift 19 vollständig umgibt und eine Kontaktfläche in mehrere Richtungen bereitstellt. Das Insert 26 ist in Umfangsrichtung gegenüberliegend zur hydraulischen Verbindung 24 angeordnet.
Figur 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Inserts 26a, für welche die Innenkontur 27 ebenfalls mit einer Verzahnung 32 versehen ist, die in Eingriff mit einer geeigneten Gegenverzahnung des Abtriebselements 11 kommen kann. Für die in Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele erstreckt sich das Insert 26, 26a über einen Umfangswinkel von zwischen 45° und 90°, insbesondere zwischen 50° und 70°.
Eine alternative Ausgestaltung des Inserts 26b ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Das Insert 26b erstreckt sich in diesem Fall über einen Umfangswinkel von ungefähr 270°. Ein derartiges Insert 26b kann im Bereich der Innen- und/oder Außenkontur 27b, 28b ebenfalls über eine Verzahnung 31b, 32b verfügen. In den Figuren 5 und 6 ist allerdings ein Insert 26b ohne eine derartige Verzahnung ausgebildet. In dem der Stirnfläche 29b gegenüberliegenden Endbereich besitzt das Insert 26b im Bereich der Innenkontur 27b eine radiale Ausnehmung 34, in die ein korrespondierender Vorsprung des Abtriebsele- ments 11 eintritt, um das Insert 26b gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung zu sichern. Wird das Insert 26b mit einer Verriegelungskraft durch den Stift 19 beaufschlagt, so kann es bei einer elastischen Ausbildung des Inserts 26b und/oder des Abtriebselements 11 zu einer Anlage des Inserts 26b im Be- reich der Außenkontur 28b und/oder im Bereich der Innenkontur 27b an die Begrenzung der Ausnehmung 33 kommen, wodurch die Sicherung des Inserts 26 durch auftretende Reibkräfte unterstützt wird.
Figuren 7 bis 9 zeigen ein Insert 26c, welches im Wesentlichen in Form einer Kreisringscheibe mit einem ungefähr rechteckförmigen Halbquerschnitt 35 gebildet ist. In diesem Fall weist das Insert 26c die hydraulische Verbindung 24c auf, die in die Druckkammer 16 mündet und im gegenüberliegenden Endbereich den Stift 19 beaufschlagt. Das Insert 26c umgibt den vorderen Bereich 21 des Stifts 19 in der verriegelnden Betriebsstellung vollständig. Weiterhin kann das Insert 26c im Bereich der äußeren Mantelfläche 36 eine Vertiefung oder Ausnehmung 37 besitzen, die in eine korrespondierende Nase des Abtriebselements 11 eingreift zur Verdrehsicherung des Inserts 26c und/oder zur Gewährleistung einer fehlerfreien Montage des Inserts 26c.
Figuren 10 und 11 zeigen die Beaufschlagung des Stifts 19 mit einem Hydraulikmittel über eine zentrale Bohrung 38 des Nockenwellenverstellers 1 und einen radial orientierten Seitenkanal 39, der die Bohrung 38 hydraulisch mit der Stirnfläche des Stifts 19 verbindet.
Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Seitenschenkel 5, welcher das Antriebselement 9 bildet, nicht integral mit weiteren Bauteilen des Gehäuses 3 gebildet, sondern als eine Art Dichtdeckel ausgebildet, welcher im vorliegenden Fall aus Kunststoff besteht und das Insert 26 auf- nimmt. Bei dem Abtriebselement 11 handelt es sich vorzugsweise um ein Bauteil aus Metall. Günstig ist der Einsatz eines Werkstoffes, welcher einen niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten als der eingesetzte Kunststoff besitzt. Durch ein derartiges Material erhält man speziell bei einer Kunststoffeinheit bestehend aus einem Antriebsrad, einem Stator, einem Deckel in Form des Seiten- schenkeis 5 günstige Druckeigenspannungen bei höheren Betriebstemperaturen in dem Übergangsbereich zwischen Stator und Deckel. Dies ist wichtig, da Kunststoffe nur sehr geringe Zugfestigkeiten im Vergleich zur Druckfestigkeit zulassen, speziell bei Einsatz eines Duroplasts. Man kann sich auf diese Wei- se scheinbar negative unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zunutze machen.
Alternativ oder zusätzlich können die Druckeigenspannungen durch ein Verspannen der Bauteile während der Montage erzeugt werden.
Bei dem Insert handelt es sich vorzugsweise aus einem Stahlteil, ein Sinterteil, ein Hartmetallteil oder um ein Keramikbauteil. Für den Fall, dass das Insert als Kreisringscheibe ausgebildet ist, ist es möglich, dass dieses über die zentrale Schraube des Nockenwellenverstellers oder über ein anderes Verbindungselement wie eine Schraube auf das Kunststoffteil gezogen wird. Diese Anwendung ist für hohe Beanspruchungen geeignet und nutzt zur gleichmäßigen Lasteinleitung des Verriegelungselements die Kontaktfläche und den Reibkoeffizienten zwischen Kunststoff und Insert aus. Die Leistungsfähigkeit dieser Kombination wird durch den Verbund zwischen Verschlussschraube und Verbindungselement und Insert verstärkt, bei dem der Kunststoff als Sandwich zwischen den beiden Reibpartnern liegt.
Bezugszeichenliste
1 Nockenwellenversteller 31 Verzahnung
2 Antriebsrad 32 Verzahnung
3 Gehäuse 33 Ausnehmung Abtriebselement
4 Grundschenkel 34 Ausnehmung Insert
5 Seitenschenkel 35 Halbquerschnitt
6 Seitenschenkel 36 Mantelfläche
7 Kammer 37 Ausnehmung
8 Flügel 38 Bohrung
9 Antriebselement 39 Seitenkanal
10 Längsachse
11 Abtriebselement
12 Bohrung
13 Grundkörper
14 Flügel
15 Druckkammer
16 Druckkammer
17 Verriegelungseinheit
18 Verriegelungselement
19 Stift
20 Bohrung
21 Vorderer Bereich
22 Sacklochbohrung
23 Sacklochbohrung
24 Hydraulische Verbindung
25 Druckfeder
26 Insert
27 Innenkontur
28 Außenkontur
29 Stirnfläche
30 Stirnfläche

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Verriege- lungseinheit (17), die in Ihrer verriegelnden Betriebsstellung einen Stellwinkel des Nockenwellenverstellers (1) dadurch festlegt, dass ein Verriegelungselement (18) zumindest in eine Stellrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen einem Antriebselement (9), das in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine steht, und einem Abtriebs- element (11), das in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine steht, herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (9) und/oder das Abtriebselement (11) mit einem Kunststoffteil gebildet ist und ein Insert (26) aufweist, an welchem das Verriegelungselement (18) in der verriegelnden Betriebsstellung zumindest in eine Stellrichtung zur Anlage kommt und dessen Außenfläche (Außenkontur 28,
Innenkontur 27) die Verriegelungskraft auf das Kunststoff teil überträgt.
2. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (26) eine vergrößerte Erstreckung in Richtung der Verrie- gelungskraft besitzt.
3. Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (26) die Verriegelungskraft zumindest teilweise reibschlüssig auf das Kunststoffteil überträgt.
4. Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (26) die Verriegelungskraft zumindest teilweise formschlüssig auf das Kunststoff teil überträgt.
5. Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (26) und das Kunststoff teil stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
6. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das lnsert (26) äußere Verzahnungen (31 ; 32), Vorsprünge, Rippen oder Ausnehmungen aufweist, die formschlüssig in korrespondierende Gegenverzahnungen, Vorsprünge, Rippen oder Aus- nehmungen des Kunststoffteils eintreten.
7. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Insert (26) über einen Umfangswinkel zwischen 50° und 300° erstreckt.
8. Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (26) als Kreisringscheibe ausgebildet ist mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung (37), der oder die in zumindest eine Umfangsrichtung formschlüssig mit einem Vorsprung oder einer Vertiefung des Kunststoffteils zusammenwirkt.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE502006008910T DE502006008910D1 (de) 2005-05-03 2006-04-05 Nockenwellenversteller
JP2008509316A JP4982681B2 (ja) 2005-05-03 2006-04-05 カムシャフト調節装置
EP06724020A EP1880086B1 (de) 2005-05-03 2006-04-05 Nockenwellenversteller
US11/913,572 US7578274B2 (en) 2005-05-03 2006-04-05 Camshaft adjuster

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008023151B4 (de) 2007-08-29 2021-08-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stelleinrichtung zur relativen Winkelverstellung
DE102008032030A1 (de) 2008-07-07 2010-01-14 Schaeffler Kg Nockenwellenversteller und Tiefziehverfahren zur Herstellung eines Dichtdeckels für einen Nockenwellenversteller
DE102008032031A1 (de) 2008-07-07 2010-01-14 Schaeffler Kg Nockenwellenversteller
US8171903B2 (en) 2008-12-03 2012-05-08 Hyundai Motor Company Intermediate lock pin type variable valve timing unit for vehicle and continuously variable valve timing device using the same
DE102010006415A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE102011008524A1 (de) * 2011-01-13 2012-07-19 Rainer Domin Nockenwellenversteller
DE102014208601B4 (de) * 2014-05-08 2022-09-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller mit längenveränderlichem Einlegeteil
DE102014213118A1 (de) 2014-07-07 2015-08-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19961193A1 (de) * 1999-12-18 2001-06-28 Schaeffler Waelzlager Ohg Rotationskolbenversteller
US20010054405A1 (en) * 2000-06-22 2001-12-27 Unisia Jecs Corporation Variable valve control apparatus for an internal combustion engine
US20030037741A1 (en) * 2001-07-14 2003-02-27 Ina-Schaeffler Kg Device to change the timing of gas exchange valves in an internal combustion engine, in particular a rotating piston positioning device to adjust the angle that a camshaft is rotated relative to a crankshaft
WO2003076711A1 (de) * 2002-03-08 2003-09-18 Basf Aktiengesellschaft Bodenbelag mit superabsorbierenden polymeren

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2302391B (en) 1995-06-14 1999-08-18 Nippon Denso Co Control apparatus for varying the rotational or angular phase between two rotational shafts
DE19541769A1 (de) 1995-11-09 1997-05-15 Schaeffler Waelzlager Kg Arretierung für einen Kolben einer Nockenwellenverstellung
DE19630662A1 (de) 1996-07-30 1998-02-05 Schaeffler Waelzlager Kg Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE19700866A1 (de) 1997-01-13 1998-07-16 Schaeffler Waelzlager Ohg Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE19716203A1 (de) 1997-04-18 1998-10-22 Schaeffler Waelzlager Ohg Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE19723945A1 (de) 1997-06-06 1998-12-10 Schaeffler Waelzlager Ohg Vorrichtung zum Verändern der Öffnungs- und Schließzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
DE19724989A1 (de) 1997-06-13 1998-12-17 Schaeffler Waelzlager Ohg Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten in einer Brennkraftmaschine
DE19755497C1 (de) 1997-12-13 1999-07-08 Hella Kg Hueck & Co Steuergerätegehäuse aus Kunststoff für ein Kraftfahrzeug
JP2000161028A (ja) * 1998-11-26 2000-06-13 Denso Corp バルブタイミング調整装置
DE19929394A1 (de) 1999-06-26 2000-12-28 Schaeffler Waelzlager Ohg Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zum Variieren der Ventilsteuerzeiten einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Nockenwellen-Verstelleinrichtung mit hydraulisch entriegelbarer Startverriegelung
JP2001055914A (ja) 1999-08-17 2001-02-27 Unisia Jecs Corp 内燃機関のバルブタイミング制御装置
DE19983890T1 (de) 1999-11-10 2002-03-07 Mitsubishi Electric Corp Ventiltaktgebungsjustiereinrichtung
DE10012189A1 (de) * 2000-03-13 2001-09-20 Heidelberger Druckmasch Ag Druckwerk in einer Druckmaschine
DE10031974A1 (de) 2000-06-30 2002-01-10 Bayerische Motoren Werke Ag Hydraulische Drehwinkel-Verstellvorrichtung für eine Steuerwelle einer Brennkraftmaschine
DE10036546B4 (de) 2000-07-27 2017-01-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, insbesondere hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrichtungen in Rotationskolbenbauart
DE10055334C2 (de) 2000-11-08 2003-10-30 Porsche Ag Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19961193A1 (de) * 1999-12-18 2001-06-28 Schaeffler Waelzlager Ohg Rotationskolbenversteller
US20010054405A1 (en) * 2000-06-22 2001-12-27 Unisia Jecs Corporation Variable valve control apparatus for an internal combustion engine
US20030037741A1 (en) * 2001-07-14 2003-02-27 Ina-Schaeffler Kg Device to change the timing of gas exchange valves in an internal combustion engine, in particular a rotating piston positioning device to adjust the angle that a camshaft is rotated relative to a crankshaft
WO2003076711A1 (de) * 2002-03-08 2003-09-18 Basf Aktiengesellschaft Bodenbelag mit superabsorbierenden polymeren

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