WO2007014590A1 - Nockenwellenstellvorrichtung - Google Patents

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WO2007014590A1
WO2007014590A1 PCT/EP2006/005451 EP2006005451W WO2007014590A1 WO 2007014590 A1 WO2007014590 A1 WO 2007014590A1 EP 2006005451 W EP2006005451 W EP 2006005451W WO 2007014590 A1 WO2007014590 A1 WO 2007014590A1
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WO
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locking
locking means
adjusting device
camshaft adjusting
iia
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PCT/EP2006/005451
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Ulrich Stubbemann
Max Von Fromm
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Mercedes Benz Group AG
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DaimlerChrysler AG
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    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2102—Adjustable

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjusting device according to the preamble of patent claim 1.
  • a generic camshaft adjusting device with a locking unit which has a locking means formed by a bolt and a locking means formed by a plate with a recess.
  • the locking means each have a locking surface, which are provided for mutual correspondence.
  • the locking surfaces are formed by conical inclined surfaces.
  • the invention is in particular the object of providing a generic camshaft adjusting device with reduced wear properties.
  • the object is achieved in each case by the features of the independent claims, wherein further embodiments of the invention can be taken from the subclaims.
  • the invention is based on a camshaft adjusting device with a locking unit, which is provided to lock a positioner component in at least one position, and which comprises at least two locking means, which because at least have a locking surface, which are provided for mutual correspondence.
  • the locking surfaces are formed by at least substantially and particularly advantageously completely oblique oblique surfaces, whereby an advantageous backlash and also a large-scale force transmission, small surface pressures and thus a small wear can be achieved.
  • inexpensive, less solid materials can be used.
  • locking means is understood to mean all means which appear appropriate to the person skilled in the art, such as, in particular, bolt-shaped locking means, slide-shaped locking means, etc.
  • a "slanted surface” is to be understood in particular as a surface having an angle not equal to zero Having a plane aligned parallel to a direction of movement of the actuator function component to be locked and a plane oriented perpendicular to the direction of movement.
  • a "actuator function component” is to be understood in particular as meaning a component which has a function for achieving an actuating mechanism, such as a cover, a vane piston, a housing part, etc.
  • a “substantially flat oblique surface” is also to be understood as meaning inclined surfaces which have tolerance-related curvatures and / or curves with a radius greater than 10 cm.
  • the inclined surface can in principle also be formed by a flat step surface of a step contour.
  • the locking surfaces have an angle of inclination to the direction of movement of the actuator function component to be arrested in order to achieve self-locking, advantageously an automatic, in particular torque-induced, release can be avoided in a constructively simple manner. This is determined by a corresponding inclination angle substantially from existing coefficients of friction.
  • a camshaft adjusting device with a locking unit which is intended to lock a positioner function component in at least one position, and which comprises at least two locking means, each having at least one locking surface, which are provided for mutual correspondence, wherein the locking unit a Having formed by a Arretierkulisse locking means having a plurality or at least two locking positions and at least one locking surface formed by an inclined surface.
  • At least one of the locking means has a release surface formed by an inclined surface, whereby a material-friendly release and in particular an automatic finding an advantageous locking position can be realized structurally simple. Furthermore, in particular, despite a locking means formed by a Arretierkulisse with a plurality of locking positions small travel of a locking gate corresponding to the locking means and thereby conditionally acting on the movably mounted locking small bending moments can be achieved.
  • a "release surface” should be understood to mean, in particular, an inclined surface with an angle of inclination to avoid self-locking.
  • the locking unit has at least one locking means formed by a locking bolt with a locking surface and a release surface, whereby a structurally simple mechanism can be achieved.
  • the locking bolt can have various cross-sectional areas which appear meaningful to the person skilled in the art, such as polygonal, polygonal and / or advantageously round cross-sectional areas, etc.
  • the locking unit has at least two locking means which are provided for locking in opposite directions of movement of the actuator function component to be locked, the actuator function component can advantageously be fixed in any position between stops fixed to the housing and a high configuration flexibility can be achieved by a decoupled activation of the locking means.
  • camshaft adjusting device has a
  • the camshaft adjusting device comprises at least one spring element to load at least one locking means and to guide it serves and / or is provided for loading a plurality of locking means.
  • the corresponding locking means can advantageously adjust in its position without play to a corresponding locking surface.
  • a "guide” is to be understood in particular as a targeted alignment in the circumferential direction, in the radial direction and / or in the axial direction during a movement of a locking means.
  • FIG. 1 is an exploded view of a camshaft actuator in a spatial representation
  • FIG. 2 shows individual parts of the camshaft adjusting device from FIG. 1 in a three-dimensional representation
  • FIG. 3 shows a detail of a sectional illustration in the region of a locking means of the camshaft adjusting device from FIG. 1 and FIG
  • FIG. 4 shows a detail of a sectional representation in the region of the locking means of an alternative camshaft adjusting device.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a camshaft adjusting device with a housing 32a, which in the mounted state is non-rotatably connected via fixing screws 33a to a sprocket wheel 34a and a stopper component 29a formed by a cover.
  • the sprocket 34 is connected in the installed state of the camshaft adjusting device via a chain, not shown, in terms of drive technology with a crankshaft.
  • a wing piston actuator function component IIa is rotatably mounted, which is rotatably connected to a camshaft, not shown.
  • the camshaft adjusting device has a locking unit 10a with two locking means 12a formed by stepped bolts, 13a, which are mounted on the formed on the lid Stellstellfunkti- onsbauteil 29a bearing surfaces in cylindrical guide channels formed by guide domes 37a, 38a guide channels in the axial direction and which are provided for locking the actuator function part IIa in opposite directions of movement 27a, 28a of the actuator function part IIa ,
  • the locking means 12a, 13a are preferably arranged on a common pitch circle, but could in principle also be arranged on different pitch circles.
  • the guide dome member 29a, the guide domes 37a, 38a are formed on the position in which the locking means 12a, 13a are guided.
  • the locking means 12a, 13a can be arranged on a graduated circle with a large radius, whereby advantageously small support forces can be achieved.
  • at least one locking means could also be mounted in another actuator function component which appears to be useful to the person skilled in the art, in particular in the actuator function component IIa formed by the vane piston, which forms an advantageously large installation space for one or more locking means.
  • the locking means 12a, 13a have, at their ends facing the actuator piston member IIa formed ends respectively formed by a flat inclined surface integrally formed locking surface 15a, 16a and respectively on the locking surface 15a, 16a substantially opposite side formed by a flat inclined surface release surface 22a, 23a, wherein the locking surfaces 15a, 16a to the direction of movement 27a, 28a of the actuator function component IIa inclined more inclined and the release surfaces 22a, 23a to the direction of movement 27a, 28a of the actuator function component IIa are weaker inclined ( Figures 2 and 3). Except for one through the locking surfaces 15a, 16a and the release surfaces 22a, 23a defined area, the locking means 12a, 13a round cross-sectional areas, whereby these and the bearing surfaces for the storage thereof are inexpensive to produce. Alternatively, however, these could also have polygonal and / or polygonal cross-sectional areas.
  • the camshaft adjusting device has a further locking means 14a with a plurality of locking positions, which is integrally formed on an axial end face of a wing of the actuator function component IIa formed by the wing piston.
  • the locking means 14a has two locking surfaces 17a, 18a formed by flat inclined surfaces, which are provided for correspondence with the locking surface 15a of the locking means 13a, and has two further formed by flat inclined surfaces locking surfaces 19a, 20a, which are for correspondence with the locking surface 16a of the Locking means 12a are provided.
  • the locking means 14a has a release surface 24a formed by a flat inclined surface for correspondence with the release surface 22a of the locking means 13a and a release surface 25a formed by a flat oblique surface for correspondence with the release surface 23a of the locking means 12a.
  • the release surfaces 24a, 25a and the locking surfaces 18a, 19a thereby define recesses of the locking means 14a, which have substantially negative contours of facing them front ends of the locking means 12a, 13a, while the locking surfaces 17a, 20a are formed by side surfaces of the wing.
  • locking means 12a, 13a and one or more movably mounted in one or more other directions could be provided, such as in particular in the radial direction movably mounted locking means.
  • age natively and / or in addition to the arranged on a axial end face of the actuator formed by the piston actuator part IIa locking means 14a at least one locking means formed by a Arretierkulisse be provided on a to an axial end face to those skilled in the appearing reasonable alternative end face arranged and / or to another, the expert appears reasonable as a component is formed.
  • the locking surfaces 15a-20a each have an inclination angle ⁇ a to the direction of movement 27a, 28a of the actuator function component IIa of about 82 ° to achieve a self-locking, while the release surfaces 22a, 23a, 24a, 25a of the locking means 12a, 13a, 14a to the direction of movement 27a, 28a of the actuator function component IIa each have an inclination angle ßa or ⁇ a for selectively avoiding self-locking, namely, the release surfaces 22a, 23a of the locking means 12a, 13a a smaller inclination angle ßa of about 30 ° and the release surfaces 24a, 25a of the locking means 14a a greater inclination angle ⁇ a of about 35 ° each.
  • the inclination angles ⁇ a and ⁇ a could also be made the same size.
  • the locking means 12a, 13a are loaded by a common, formed by a spring steel wire spring element 30a in the axial direction to the locking means 14a ( Figure 1).
  • the spring element 30a engages through recesses 39a, 40a in the guide domes 37a, 38a in facing away from the locking means 14a end faces of the locking means 12a, 13a grooves 35a, 36a, and serves to guide the locking means 12a, 13a and their orientation in Circumferential direction thereof.
  • the spring element 30a is shaped in the manner that it is substantially equidistant from the actuator function component 29a.
  • the actuator function component IIa formed by the vane piston is locked in a center position without play, in which the locking means 12a, 13a abut against the locking surfaces 17a, 20a of the locking means 14a with their locking surfaces 15a, 16a (see FIG ).
  • pressure chambers 41a, 42a between the wings of the actuator function part IIa and wings of the housing 32a which also also form stops for the wings of the actuator function component IIa, sequentially pressurized, so that the locking means 12a, 13a successively from their locking positions in the direction away from the locking means 14a are moved.
  • the actuator function component IIa is loaded by camshaft alternating torques and inserted in steps either by means of the locking means 12a and the locking means 14a or by means of the locking means 13a and the locking means 14a. borders until the actuator function component IIa is finally locked in its center position by the two locking means 12a, 13a and the locking means 14a.
  • the locking means 12a initially engages first into the locking surface 19a and the release surface 25a during a movement of the actuator function component IIa in the direction of an end position facing the locking means 13a limited recess of the locking means 14a ( Figure 3). Subsequently, by the locking surfaces 16a, 19a, a movement of the actuator function part IIa in the locking means 12a facing end position is suppressed, however, a movement of the actuator function part IIa in the locking means 13a facing end position by the release surfaces 23a, 25a released.
  • the locking means 13a Before the locking means 13a comes into abutment with the locking means 14a, the locking means 13a bears with its annular surface 48a against an annular stop surface 50a of the actuator function component 29a formed by the cover and is thereby secured in its position in the direction of the locking means 14a.
  • the locking means 13a engages in a movement of the actuator function component IIa in the direction of the locking means 12a facing end position always first into the limited by the locking surface 18a and the release surface 24a recess of the locking means 14a. Subsequently, by the locking surfaces 15a, 18a, a movement of the actuator function component IIa in the locking means 13a facing end position is suppressed, however, a movement of the actuator function part IIa in the locking means 12a facing end position by the release surfaces 22a, 24a released.
  • the locking means 12a Before the locking means 12a with the locking means 14a comes into abutment, the locking means 12a abuts with its annular surface 47a on an annular abutment surface 49a of the whilrfunkti- onsbauteils 29a formed by the lid and is thereby secured in the direction of the locking means 14a in its position.
  • the internally combustion engine is the
  • a regulation of a pressure level in the pressure chambers 41a, 42a is excluded , locked by means of the locking means 12a, 13a, 14a in its center position without play.
  • FIG. 4 shows a detail of an alternative camshaft adjusting device.
  • Substantially identical components are basically numbered with the same reference numerals, with the letters a and b being added to the reference numerals in order to distinguish between the exemplary embodiments.
  • the camshaft adjusting device in Figure 4 instead of two movably mounted locking means 12a, 13a, the camshaft adjusting device in Figure 4 only a movably mounted locking means 13b, which cooperates with an integrally formed on a actuator function component IIb locking means 14b.
  • the locking means 13b latches during a movement of the actuator functional component IIb in the direction of the stop 31b, in principle, first into a first recess of the locking means 14b bounded by a locking surface 21b and a release surface 26b.
  • a movement of the actuator function component IIb in the direction away from the stop 31b is prevented by a locking surface 15b of the locking means 13b and by the locking surface 21b of the locking means 14b, however, a movement of the actuator function component IIb in the direction of the stop 31b by the release surface 26b of the locking means 14b and released by a release surface 22b of the locking means 13b, so that the actuator function component IIb can engage in a next movement in the direction of the stopper 31b in a limited by a locking surface 18b and a release surface 24b second recess of the locking means 14b.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Arretiereinheit (10a; 10b), die dazu vorgesehen ist, ein Stellerfunktionsbauteil (IIa; IIb) in wenigstens einer Stellung zu arretieren, und die zumindest zwei Arretiermittel (12a, 13a, 14a; 13b, 14b) umfasst, die jeweils zumindest eine Arretierfläche (15a - 20a; 15b, 17b, 18b, 21b) aufweisen, die zur gegenseitigen Korrespondenz vorgesehen sind. Es wird vorgeschlagen, dass die Arretierflächen (15a - 20a; 15b, 17b, 18b, 21b) von zumindest im Wesentlichen ebenen Schrägflächen gebildet sind.

Description

Nockenwellenstellvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der JP 10148108 A ist eine gattungsgemäße Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Arretiereinheit bekannt, die ein von einem Bolzen gebildetes Arretiermittel und ein von einer Platte mit einer Ausnehmung gebildetes Arretiermittel aufweist. Die Arretiermittel weisen jeweils eine Arretierfläche auf, die zur gegenseitigen Korrespondenz vorgesehen sind. Die Arretierflächen werden dabei von konischen Schrägflächen gebildet.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Nockenwellenstellvorrichtung mit reduzierten Verschleißeigenschaften bereitzustellen. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Arretiereinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Stel- lerfunktionsbauteil in wenigstens einer Stellung zu arretieren, und die zumindest zwei Arretiermittel umfasst, die je- weils zumindest eine Arretierfläche aufweisen, die zur gegenseitigen Korrespondenz vorgesehen sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Arretierflächen von zumindest im Wesentlichen und besonders vorteilhaft von vollständig e- benen Schrägflächen gebildet sind, wodurch eine vorteilhafte Spielfreiheit und zudem eine großflächige Kräfteübertragung, kleine Flächenpressungen und damit ein kleiner Verschleiß erzielt werden können. Insbesondere können auch kostengünstige, weniger feste Materialien verwendet werden. In diesem Zusammenhang sollen unter einem „Arretiermittel" sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Mittel verstanden werden, wie insbesondere bolzenförmige Arretiermittel, kulissenförmi- ge Arretiermittel usw. Unter einer „Schrägfläche" soll insbesondere eine Fläche verstanden werden, die einen Winkel ungleich Null zu einer parallel zu einer Bewegungsrichtung des zu arretierenden Stellerfunktionsbauteils ausgerichteten Ebene und einer senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichteten Ebene aufweist. Unter einem „Stellerfunktionsbauteil" soll insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das eine Funktion zur Erzielung eines Stellmechanismus aufweist, wie beispielsweise ein Deckel, ein Flügelkolben, ein Gehäuseteil usw. Ferner sollen unter einer „im Wesentlichen ebenen Schrägfläche" in diesem Zusammenhang insbesondere auch Schrägflächen verstanden werden, die toleranzbedingte Krümmungen und/oder Krümmungen mit einem Radius größer als 10 cm aufweisen. Die Schrägfläche kann dabei grundsätzlich auch von einer ebenen Stufenfläche einer Stufenkontur gebildet sein.
Weisen die Arretierflächen einen Neigungswinkel zur Bewegungsrichtung des zu arretierenden Stellerfunktionsbauteils zur Erzielung einer Selbsthemmung auf, kann vorteilhaft ein selbsttätiges, insbesondere drehmomentinduziertes Lösen konstruktiv einfach vermieden werden. Dabei bestimmt sich ein entsprechender Neigungswinkel im Wesentlichen aus vorliegenden Reibwerten.
Ferner wird eine Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Arretiereinheit vorgeschlagen, die dazu vorgesehen ist, ein Stel- lerfunktionsbauteil in wenigstens einer Stellung zu arretieren, und die zumindest zwei Arretiermittel umfasst, die jeweils zumindest eine Arretierfläche aufweisen, die zur gegenseitigen Korrespondenz vorgesehen sind, wobei die Arretiereinheit ein von einer Arretierkulisse gebildetes Arretiermittel mit mehreren bzw. zumindest zwei Arretierpositionen und wenigstens eine von einer Schrägfläche gebildete Arretierfläche aufweist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann eine stufenweise Bewegungseingrenzung eines Stellerfunktions- bauteils erzielt und ein selbsttätiges Einstellen einer vorteilhaften Arretierposition bei einer vorteilhaften spielfreien Arretierung erreicht werden. Ein unerwünschtes hin und her Schwingen eines Stellerfunktionsbauteils, wie insbesondere eines Flügelkolbens, und dadurch bedingte Geräusche und Verschleiß können vermieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Arretiermittel eine von einer Schrägfläche gebildete Freigabefläche aufweist, wodurch konstruktiv einfach eine materialschonende Freigabe und insbesondere ein selbsttätiges Finden einer vorteilhaften Arretierstellung realisiert werden können. Ferner können insbesondere trotz einem von einer Arretierkulisse gebildeten Arretiermittel mit mehreren Arretierpositionen geringe Stellwege eines mit der Arretierkulisse korrespondierenden Arretiermittels und dadurch bedingt auf das bewegbar gelagerte Arretiermittel wirkende kleinen Biegemomente erzielt werden. Unter einer „Freigabefläche" soll dabei insbesondere eine Schrägfläche mit einem Neigungswinkel zur Vermeidung einer Selbsthemmung verstanden werden. Vorzugsweise weist die Arretiereinheit zumindest ein von einem Arretierbolzen gebildetes Arretiermittel mit einer Arretierfläche und einer Freigabefläche auf, wodurch eine konstruktiv einfache Mechanik erzielt werden kann. Der Arretierbolzen kann dabei verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Querschnittsflächen aufweisen, wie eckige, poly- gonförmige und/oder vorteilhaft runde Querschnittsflächen usw.
Weist die Arretiereinheit zumindest zwei Arretiermittel auf, die zur Arretierung in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen des zu arretierenden Stellerfunktionsbauteils vorgesehen sind, kann das Stellerfunktionsbauteil vorteilhaft in einer beliebigen Position zwischen gehäusefesten Anschlägen fixiert und es kann durch eine entkoppelte Ansteuerung der Arretiermittel eine hohe Konfigurationsflexibilität erzielt werden.
Ferner können zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden, wenn die Nockenwellenstellvorrichtung ein Stellerfunktionsbauteil aufweist, das angeformte Lagerflächen für wenigstens ein Arretiermittel und/oder das eine angeformte Arretierkulisse aufweist, und/oder wenn die Nockenwellenstellvorrichtung wenigstens ein Federelement aufweist, das zur Belastung wenigstens eines Arretiermittels und zur Führung desselben dient und/oder das zur Belastung mehrerer Arretiermittel vorgesehen ist. Ferner kann mittels einer Führung durch ein Federelement erreicht werden, dass sich das entsprechende Arretiermittel in seiner Lage vorteilhaft spielfrei an eine korrespondierende Arretierfläche anpassen kann. Dabei soll unter einer „Führung" insbesondere eine gezielte Ausrichtung in Umfangsrichtung, in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung während einer Bewegung eines Arretiermittels verstanden werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Explosionszeichnung einer Nockenwellenstellvorrichtung in einer räumlichen Darstellung,
Fig. 2 Einzelteile der Nockenwellenstellvorrichtung aus Figur 1 in einer räumlichen Darstellung,
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung im Bereich von einem Arretiermittel der Nockenwellenstellvorrichtung aus Figur 1 und
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung im Bereich von dem Arretiermittel einer alternativen Nockenwellenstellvorrichtung .
Figur 1 zeigt eine Explosionszeichnung einer Nockenwellenstellvorrichtung mit einem Gehäuse 32a, das im montierten Zustand drehfest über Befestigungsschrauben 33a mit einem Kettenrad 34a und einem von einem Deckel gebildeten Stellerfunk- tionsbauteil 29a drehfest verbunden ist. Das Kettenrad 34 ist im eingebauten Zustand der Nockenwellenstellvorrichtung über eine nicht näher dargestellte Kette antriebstechnisch mit einer Kurbelwelle verbunden. Im Gehäuse 32a ist ein von einem Flügelkolben gebildetes Stellerfunktionsbauteil IIa drehbar gelagert, das mit einer nicht näher dargestellten Nockenwelle drehfest verbunden ist.
Die Nockenwellenstellvorrichtung weist eine Arretiereinheit 10a mit zwei von Stufenbolzen gebildeten Arretiermitteln 12a, 13a auf, die über an das vom Deckel gebildete Stellerfunkti- onsbauteil 29a angeformte Lagerflächen in zylindrischen, von Führungsdomen 37a, 38a gebildeten Führungskanälen in axialer Richtung bewegbar gelagert sind und die zur Arretierung des Stellerfunktionsbauteils IIa in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen 27a, 28a des Stellerfunktionsbauteils IIa vorgesehen sind. Die Arretiermittel 12a, 13a sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet, könnten jedoch grundsätzlich auch auf unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet sein. Zur Erzielung gegenüber einer Deckelstärke in axialer Richtung vorteilhaft großer Lagerflächen, sind an das Stel- lerfunktionsbauteil 29a die Führungsdome 37a, 38a angeformt, in denen die Arretiermittel 12a, 13a geführt sind. Durch die Lagerung der Arretiermittel 12a, 13a im vom Deckel gebildeten Stellerfunktionsbauteil 29a können diese auf einem Teilkreis mit einem großen Radius angeordnet werden, wodurch vorteilhaft kleine Abstützkräfte erzielt werden können. Alternativ und/oder zusätzlich könnte jedoch auch zumindest ein Arretiermittel in einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Stellerfunktionsbauteil gelagert sein, wie insbesondere im vom Flügelkolben gebildeten Stellerfunktionsbauteil IIa, das einen vorteilhaft großen Bauraum für ein oder mehrere Arretiermittel bildet.
Die Arretiermittel 12a, 13a weisen an ihren dem vom Flügelkolben gebildeten Stellerfunktionsbauteil IIa zugewandten Enden jeweils eine von einer ebenen Schrägfläche gebildete angeformte Arretierfläche 15a, 16a und jeweils auf der der Arretierfläche 15a, 16a im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite eine von einer ebenen Schrägfläche gebildete Freigabefläche 22a, 23a auf, wobei die Arretierflächen 15a, 16a zur Bewegungsrichtung 27a, 28a des Stellerfunktionsbauteils IIa stärker geneigt und die Freigabeflächen 22a, 23a zur Bewegungsrichtung 27a, 28a des Stellerfunktionsbauteils IIa schwächer geneigt sind (Figuren 2 und 3) . Bis auf einen durch die Arretierflächen 15a, 16a und die Freigabeflächen 22a, 23a definierten Bereich weisen die Arretiermittel 12a, 13a runde Querschnittsflächen auf, wodurch diese und die Lagerflächen zur Lagerung derselben kostengünstig herstellbar sind. Alternativ könnten diese jedoch auch eckige und/oder polygonförmi- ge Querschnittsflächen aufweisen.
Neben den zwei von Stufenbolzen gebildeten Arretiermitteln 12a, 13a weist die Nockenwellenstellvorrichtung ein von einer Arretierkulisse gebildetes weiteres Arretiermittel 14a mit mehreren Arretierpositionen auf, das einstückig an eine axiale Stirnseite eines Flügels des vom Flügelkolben gebildeten Stellerfunktionsbauteils IIa angeformt ist. Das Arretiermittel 14a weist zwei von ebenen Schrägflächen gebildete Arretierflächen 17a, 18a auf, die zur Korrespondenz mit der Arretierfläche 15a des Arretiermittels 13a vorgesehen sind, und weist zwei weitere von ebenen Schrägflächen gebildete Arretierflächen 19a, 20a auf, die zur Korrespondenz mit der Arretierfläche 16a des Arretiermittels 12a vorgesehen sind. Ferner weist das Arretiermittel 14a eine von einer ebenen Schrägfläche gebildete Freigabefläche 24a zur Korrespondenz mit der Freigabefläche 22a des Arretiermittels 13a und eine von einer ebenen Schrägfläche gebildete Freigabefläche 25a zur Korrespondenz mit der Freigabefläche 23a des Arretiermittels 12a auf. Die Freigabeflächen 24a, 25a und die Arretierflächen 18a, 19a begrenzen dabei Ausnehmungen des Arretiermittels 14a, die im Wesentlichen Negativkonturen von denen ihnen zugewandten vorderen Enden der Arretiermittel 12a, 13a aufweisen, während die Arretierflächen 17a, 20a von Seitenflächen des Flügels gebildet sind. Alternativ und/oder zusätzlich zu denen in axialer Richtung bewegbar gelagerten Arretiermitteln 12a, 13a könnten auch ein oder mehrere in eine oder mehrere anderen Richtungen bewegbar gelagerte Arretiermittel vorgesehen sein, wie insbesondere in radialer Richtung bewegbar gelagerte Arretiermittel. Ferner könnte auch alter- nativ und/oder zusätzlich zu dem an einer axialen Stirnfläche des vom Flügelkolben gebildeten Stellerfunktionsbauteils IIa angeordneten von einer Arretierkulisse gebildeten Arretiermittels 14a zumindest ein von einer Arretierkulisse gebildetes Arretiermittel vorgesehen sein, das an einer zu einer a- xialen Stirnfläche dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden alternativen Stirnfläche angeordnet und/oder an ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Bauteil angeformt ist.
Die Arretierflächen 15a - 20a weisen jeweils einen Neigungswinkel αa zur Bewegungsrichtung 27a, 28a des Stellerfunktionsbauteils IIa von ca. 82° zur Erzielung einer Selbsthemmung auf, während die Freigabeflächen 22a, 23a, 24a, 25a der Arretiermittel 12a, 13a, 14a zur Bewegungsrichtung 27a, 28a des Stellerfunktionsbauteils IIa jeweils einen Neigungswinkel ßa bzw. γa zur gezielten Vermeidung einer Selbsthemmung aufweisen, und zwar weisen die Freigabeflächen 22a, 23a der Arretiermittel 12a, 13a einen kleineren Neigungswinkel ßa von jeweils ca. 30° und die Freigabeflächen 24a, 25a des Arretiermittels 14a einen größeren Neigungswinkel γa von jeweils ca. 35° auf. Grundsätzlich könnten die Neigungswinkel ßa und γa jedoch auch gleich groß ausgeführt werden.
Die Arretiermittel 12a, 13a sind von einem gemeinsamen, von einem Federstahldraht gebildeten Federelement 30a in axialer Richtung zum Arretiermittel 14a belastet (Figur 1) . Das Federelement 30a greift dabei durch Ausnehmungen 39a, 40a in den Führungsdomen 37a, 38a in von dem Arretiermittel 14a abgewandten Stirnseiten der Arretiermittel 12a, 13a eingebrachte Nuten 35a, 36a ein, und dient zur Führung der Arretiermittel 12a, 13a bzw. zu deren Ausrichtung in Umfangsrichtung derselben. Das Federelement 30a ist in der Weise geformt, dass es im Wesentlichen einen gleichmäßigen Abstand zu dem Stellerfunktionsbauteil 29a aufweist.
Vor einem Starten einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Nockenwellenstellvorrichtung ist das vom Flügelkolben gebildete Stellerfunktionsbauteil IIa in einer Mittenlage spielfrei arretiert, in dem die Arretiermittel 12a, 13a mit ihren Arretierflächen 15a, 16a an den Arretierflächen 17a, 20a des Arretiermittels 14a anliegen (vgl. Figur 3) . Beim Starten der Brennkraftmaschine werden Druckkammern 41a, 42a zwischen den Flügeln des Stellerfunktionsbauteils IIa und Flügeln des Gehäuses 32a, die zudem auch Anschläge für die Flügel des Stellerfunktionsbauteils IIa bilden, sequentiell mit Druck beaufschlagt, so dass die Arretiermittel 12a, 13a nacheinander aus ihren Arretierstellungen in die vom Arretiermittel 14a abgewandte Richtung bewegt werden. Durch ihre Bewegung in die vom Arretiermittel 14a abgewandte Richtung öffnen die Arretiermittel 12a, 13a in Figur 3 angedeutete Druckkanäle 43a, 44a, so dass Druckmittel in durch Einstiche gebildete Ringnuten 45a, 46a gelangen kann und die Arretiermittel 12a, 13a über zum Arretiermittel 14a weisenden Ringflächen 47a, 48a in Richtung ihrer Freigabestellung belastet, so dass diese in ihre Freigabestellung geführt und in diesen gehalten werden. Anschließend kann über das im Gehäuse 32a drehbar gelagerte Stellerfunktionsbauteil IIa ein Nockenwellenwinkel relativ zur Kurbelwelle eingestellt werden.
Wird die Brennkraftmaschine abgeschaltet, fällt der Öldruck in den Druckkanälen 43a, 44a ab und die Arretiermittel 12a, 13a werden durch das Federelement 30a in Richtung zum Arretiermittel 14a in ihre Arretierstellungen bewegt. Das Stellerfunktionsbauteil IIa wird durch Nockenwellenwechselmomente belastet und entweder mittels des Arretiermittels 12a und des Arretiermittels 14a oder mittels des Arretiermittels 13a und des Arretiermittels 14a stufenweise in seiner Bewegung einge- grenzt, bis das Stellerfunktionsbauteil IIa letztendlich in seiner Mittenlage durch die beiden Arretiermittel 12a, 13a und das Arretiermittel 14a arretiert ist. Ist das Steller- funktionsbauteil IIa beim Abschalten der Brennkraftmaschine in einer dem Arretiermittel 12a zugewandten Endstellung, rastet das Arretiermittel 12a bei einer Bewegung des Steller- funktionsbauteils IIa in Richtung einer dem Arretiermittel 13a zugewandten Endstellung grundsätzlich zuerst in die von der Arretierfläche 19a und der Freigabefläche 25a begrenzte Ausnehmung des Arretiermittels 14a ein (Figur 3). Anschließend wird durch die Arretierflächen 16a, 19a eine Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIa in die dem Arretiermittel 12a zugewandte Endstellung unterbunden, jedoch wird eine Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIa in die dem Arretiermittel 13a zugewandten Endstellung durch die Freigabeflächen 23a, 25a freigegeben. Bevor das Arretiermittel 13a mit dem Arretiermittel 14a in Anlage kommt, liegt das Arretiermittel 13a mit seiner Ringfläche 48a an einer ringförmigen Anschlagfläche 50a des vom Deckel gebildeten Stellerfunktionsbauteils 29a an und ist dadurch in Richtung zum Arretiermittel 14a in seiner Position gesichert.
Ist das Stellerfunktionsbauteil IIa beim Abschalten der Brennkraftmaschine in einer dem Arretiermittel 13a zugewandten Endstellung, rastet das Arretiermittel 13a bei einer Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIa in Richtung der dem Arretiermittel 12a zugewandten Endstellung grundsätzlich zuerst in die von der Arretierfläche 18a und der Freigabefläche 24a begrenzte Ausnehmung des Arretiermittels 14a ein. Anschließend wird durch die Arretierflächen 15a, 18a eine Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIa in die dem Arretiermittel 13a zugewandte Endstellung unterbunden, jedoch wird eine Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIa in die dem Arretiermittel 12a zugewandten Endstellung durch die Freigabeflächen 22a, 24a freigegeben. Bevor das Arretiermittel 12a mit dem Arretiermittel 14a in Anlage kommt, liegt das Arretiermittel 12a mit seiner Ringfläche 47a an einer ringförmigen Anschlagfläche 49a des vom Deckel gebildeten Stellerfunkti- onsbauteils 29a an und ist dadurch in Richtung zum Arretiermittel 14a in seiner Position gesichert. Entsprechend einem Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine wird das Stellerfunk- tionsbauteil IIa in einem Notlaufbetrieb, beispielsweise wenn ein zu geringer Öldruck vorliegt, um die Nockenwelle zuverlässig zu verstellen, oder wenn aufgrund eines Kabelbruchs eines elektromagnetischen Aktuators eine Regelung eines Druckniveaus in den Druckkammern 41a, 42a ausgeschlossen ist, mittels der Arretiermittel 12a, 13a, 14a in seiner Mittenlage spielfrei arretiert.
In Figur 4 ist ein Ausschnitt einer alternativen Nockenwellenstellvorrichtung dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele den Bezugszeichen die Buchstaben a und b hinzugefügt sind. Ferner kann bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3 verwiesen werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3.
Anstatt zwei bewegbar gelagerten Arretiermitteln 12a, 13a weist die Nockenwellenstellvorrichtung in Figur 4 nur ein bewegbar gelagertes Arretiermittel 13b auf, das mit einem an ein Stellerfunktionsbauteil IIb angeformten Arretiermittel 14b zusammenwirkt.
Ist das von einem Flügelkolben gebildete Stellerfunktionsbauteil IIb beim Abschalten der Brennkraftmaschine in einer einem Anschlag 31b eines Gehäuses 32b abgewandten Endstellung, rastet das Arretiermittel 13b bei einer Bewegung des Steller- funktionsbauteils IIb in Richtung des Anschlags 31b grundsätzlich zuerst in eine von einer Arretierfläche 21b und einer Freigabefläche 26b begrenzte erste Ausnehmung des Arretiermittels 14b ein. Anschließend wird durch eine Arretierfläche 15b des Arretiermittels 13b und durch die Arretierfläche 21b des Arretiermittels 14b eine Bewegung des Steller- funktionsbauteils IIb in die dem Anschlag 31b abgewandte Richtung unterbunden, jedoch wird eine Bewegung des Steller- funktionsbauteils IIb in Richtung des Anschlags 31b durch die Freigabefläche 26b des Arretiermittels 14b und durch eine Freigabefläche 22b des Arretiermittels 13b freigegeben, so dass das Stellerfunktionsbauteil IIb bei einer nächsten Bewegung in Richtung des Anschlags 31b in eine von einer Arretierfläche 18b und einer Freigabefläche 24b begrenzte zweite Ausnehmung des Arretiermittels 14b einrasten kann. Anschließend wird durch die Arretierflächen 15b, 21b eine Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIb in die vom Anschlag 31b abgewandte Richtung unterbunden, jedoch wird eine Bewegung des Stellerfunktionsbauteils IIb in Richtung des Anschlags 31b durch die Freigabeflächen 22b, 24b freigegeben, so dass das Stellerfunktionsbauteil IIb bei einer nächsten Bewegung in Richtung des Anschlags 31b in einer dem Anschlag 31b zugewandten Endstellung hinter dem Arretiermittel 13b einrasten kann. In der Endstellung liegt das Stellerfunktionsbauteil IIb an dem vom Gehäuse 32b gebildeten Anschlag 31b an und ist in die vom Gehäuse 32b gebildeten Anschlag 31b abgewandte Bewegungsrichtung 27b mittels der Arretierfläche 15b des Arretiermittels 13b und einer Arretierfläche 17b des Arretiermittels 14b spielfrei arretiert. DaimlerChrysler AG
Bezugszeichen
10 Arretiereinheit 33 Befestigungsschraube
11 Stellerfunktionsbau- 34 Kettenrad teil
12 Arretiermittel 35 Nut
13 Arretiermittel 36 Nut
14 Arretiermittel 37 Fϋhrungsdom
15 Arretierfläche 38 Führungsdom
16 Arretierfläche 39 Ausnehmung
17 Arretierfläche 40 Ausnehmung
18 Arretierfläche 41 Druckkammer
19 Arretierfläche 42 Druckkammer
20 Arretierfläche 43 Druckkanal
21 Arretierfläche 44 Druckkanal
22 Freigabefläche 45 Ringnut
23 Freigabefläche 46 Ringnut
24 Freigabefläche 47 Ringfläche
25 Freigabefläche 48 Ringfläche
26 Freigabefläche 49 Anschlagfläche
27 Bewegungsrichtung 50 Anschlagfläche
28 Bewegungsrichtung α Winkel
29 Stellerfunktionsbau- ß Winkel teil
30 Federelement v Winkel
31 Anschlag
32 Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1. Nockenwellenstellvorrichtung mit einer Arretiereinheit
(10a; 10b), die dazu vorgesehen ist, ein Stellerfunkti- onsbauteil (IIa; IIb) in wenigstens einer Stellung zu arretieren, und die zumindest zwei Arretiermittel (12a, 13a, 14a; 13b, 14b) umfasst, die jeweils zumindest eine Arretierfläche (15a - 20a; 15b, 17b, 18b, 21b) aufweisen, die zur gegenseitigen Korrespondenz vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierflächen (15a - 20a; 15b, 17b, 18b, 21b) von zumindest im Wesentlichen ebenen Schrägflächen gebildet sind.
2. Nockenwellenstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierflächen (15a - 20a; 15b, 17b, 18b, 21b) zu einer Bewegungsrichtung (27a, 28a; 27b, 28b) des Steller- funktionsbauteils (IIa; IIb) einen Neigungswinkel (αa; ab) zur Erzielung einer Selbsthemmung aufweisen.
3. Nockenwellenstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit (IIa; IIb) ein von einer Arretierkulisse gebildetes Arretiermittel (14; 14b) mit mehreren Arretierpositionen und wenigstens eine von einer Schrägfläche gebildete Arretierfläche (15a - 20a; 15b, 17b, 18b, 21b)aufweist.
4. Nockenwellenstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Arretiermittel (12a, 13a, 14a; 13b, 14b) eine von einer Schrägfläche gebildete Freigabefläche (22a, 23a, 24a, 25a; 22b, 24b, 26b) aufweist.
5. Nockenwellenstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit (10a; 10b) zumindest ein von einem Arretierbolzen gebildetes Arretiermittel (12a, 13a; 12b) mit einer Arretierfläche (15a, 16a; 15b) und einer Freigabefläche (22a, 23a; 22b) aufweist.
6. Nockenwellenstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinheit (10a) zumindest zwei Arretiermittel (12a, 13a) aufweist, die zur Arretierung in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen (27a, 28a) des zu arretierenden Stellerfunktionsbauteils (IIa; IIb) vorgesehen sind.
7. Nockenwellenstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Stellerfunktionsbauteil (29a; 29b), das angeformte Lagerflächen für wenigstens ein Arretiermittel (12a, 13a; 13b) aufweist.
8. Nockenwellenstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Stellerfunktionsbauteil (IIa; IIb), das eine angeformte Arretierkulisse aufweist.
9. Nockenwellenstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Federelement (30a) , das zur Belastung wenigstens eines Arretiermittels (12a, 13a) und zur Führung desselben dient.
10. Nockenwellenstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Federelement (30a) , das zur Belastung mehrerer Arretiermittel (12a, 13a) vorgesehen ist.
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