Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine die als solche dazu dient die Phasenlage des Ventilbetätigungsabschnitts eines Ventiltriebs, insbesondere einer Nockenwelle, gegenüber einem im Leistungsfluss vorgelagerten Antriebsstrangabschnitt zu verstellen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung hierbei auf eine auf einer Nockenwelle sitzende Steuerzeitenstellvorrichtung durch welche die Phasenposition der Nockenwelle gegenüber einem als Steuerkette oder Zahnriemen ausgeführten Zugmitteltrieb verändert werden kann.
Aus DE 10 2004 026 865 A1 ist eine Steuerzeitenstellvorrichtung der vorgenannten Art bekannt. Diese Steuerzeitenstellvorrichtung umfasst ein zur Montage auf einem Stirnzapfenabschnitt einer Nockenwelle vorgesehenes Nabenelement und ein dieses umgreifendes Aussengehäuse. Dieses Aussengehäuse ist unter Zwischenschaltung eines Stellmechanismus gegenüber dem Nabenelement um eine zur Nockenwellenachse konzentrische Stellachse verschwenkbar. Der Stellmechanismus ist hierbei als Flügelzellenmechanismus mit mehreren Stellzellen ausgeführt, so dass eine geforderte Verschwenkung des Aussengehäuses gegenüber dem Nabenelement durch entsprechende Öldruckbeaufschlagung der Stellzellen des Flügelzellenmechanismus erreicht wird. An dem Aussengehäuse ist ein Kettenrad angebracht das mit einer Steuerkette in eingriff steht. Die Montage des Nabenelementes auf dem Stirnzapfenabschnitt der Nockenwelle erfolgt über eine Zentralschraube die einen in einer Versenkung des Nabenelementes abgestützten Kopfabschnitt und einen in der Nockenwelle verankerten Gewindeabschnitt aufweist.
Insbesondere bei Steuerzeitenstellvorrichtungen der vorgenannten Art ist es möglich, über den Kopfabschnitt der Zentralschraube an dem Nabenelement weitere Bauteile, insbesondere als Triggerräder, oder Rückstellfederträger fun- gierende Teller- oder Topfstrukturen auf das Nabenelement aufzuspannen und mit diesem drehfest zu koppeln. Aufgrund des für die Fixierung der Zentralschraube typischerweise erforderlichen relativ großen Anzugsmomentes kann es vorkommen, dass beim Anzug der Zentralschraube das auf das Nabenelement aufgesetzte Triggerrad geringfügig verdreht wird. Um diese Verdrehung zu verhindern ist es bekannt, das Triggerrad durch Fixierbolzen an dem Nabenelement zu sichern.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen durch welche es möglich wird, bei einer Steuerzeitenstellvorrichtung mit axial gefügten und durch eine Nockenwellen-Zentralschraube auf ein Nabenelement aufgespannten Bauteilen die geforderten Umfangspositionen dieser Bauteile zueinander in einem engen Toleranzbereich in einer unter fertigungstechnischen Gesichts- punkten vorteilhaften Weise zuverlässig einzuhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuerzeitenstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit:
- einem Nabenelement das einen zum Aufsatz auf einen Nockenwellenstirnab- schnitt vorgesehenen Sitzbereich aufweist,
- einem Aussengehäuseelement das als solches das Nabenelement umgreift und gegenüber dem Nabenelement um eine zur Nockenwellenumlaufachse konzentrische Schwenkachse verschwenkbar ist,
- einem Stellmechanismus zur Bewerkstelligung der Verschwenkung des Aus- sengehäuseelementes gegenüber dem Nabenelement, und
- einem Tellerelement das über die Nockenwellenzentralschraube auf das Nabenelement aufgespannt ist,
- wobei sich diese Steuerzeitenstellvorrichtung dadurch auszeichnet, dass an dem Tellerelement ein Einsatzabschnitt ausgebildet ist, der in eine in dem Nabenelement ausgebildete Versenkung einsetzbar ist, und dass im Bereich des Einsatzabschnitts wenigstens eine Verankerungsstruktur ausgebildet ist durch welche der Einsatzabschnitt an einer durch das Nabenelement bereitgestellten Gegenstruktur verankert ist.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, im Rahmen der Fertigung einer Steuerzeitenstellvorrichtung, das typischerweise als Federträger fungierende Tellerelement derart hochfest in die Steuerzeitenstellvorrichtung einzu- binden, dass das Tellerelement sicher in die entsprechende Baugruppe eingebunden ist und zudem im Rahmen der Anbindung der Steuerzeitenstellvorrichtung an eine zugeordnete Nockenwelle nicht mehr unzulässig verdreht werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verankerungsstruktur derart ausgeführt, dass durch diese eine Axialsicherung des Tellerelementes an dem Nabenelement erreicht wird. Vorzugsweise in Kombination mit dieser Maßnahme ist die Verankerungsstruktur weiterhin derart ausgeführt, dass durch diese auch eine Verdrehsicherung bewerkstelligt wird.
Die zur Aufnahme des Einsatzabschnittes des Tellerelementes in dem Nabenelement ausgebildete Ausnehmung ist vorzugsweise als im wesentlichen zylindrische, oder schwach konische Senkung oder Bohrung ausgeführt. Die Ab- Stimmung der Außenabmessung des Einsatzabschnittes sowie die Dimensionierung des Innendurchmessers dieser Versenkung ist vorzugsweise so bewerkstelligt, dass der Einsatzabschnitt unter einem leichten Presssitz in der Versenkung sitzt.
Die Verankerungsstruktur ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise so ausgestaltet, dass diese einen radial ausgreifenden und im Zusammenspiel mit der entsprechenden, seitens des Naben-
elementes bereitgestellten Eingriffsstruktur, in Auszugsrichtung hinterschnitte- nen Überstand bereitstellt.
Die Verankerungsstruktur kann durch lokale, plastische Umformung des Einsatzabschnittes gefertigt sein. Diese lokale, plastische Umformung kann insbesondere durch geeignete, im Rahmen des Zusammenbaus der Steuerzeitenstellvorrichtung, in den Innenbereich des Einsatzabschnittes eintauchende Stempelelemente erreicht werden. Es ist auch möglich, die Verankerungsstruktur so auszuführen, dass die als Auszugs- oder Verdrehsicherungen fungieren- den Verankerungsstrukturen durch elastisch auslenkbare Abschnitte des Tellerelementes, bzw. des Einsatzabschnittes desselben gebildet sind. Diese elastisch auslenkbaren Abschnitte bilden insoweit mit wenigstens einem Kantenbereich Hintergriffsstrukturen, die an einer entsprechenden, beispielsweise durch eine Nut bereitgestellten Gegenwandung des Nabenelementes verrasten. Die zur Erreichung der Verdrehsicherung an dem Einsatzabschnitt des Tellerelementes ausgebildeten Strukturen können insbesondere als in einer zur Nockenwellenachse radialen Schnittebene radial ausbauchende Steg- oder Nasenabschnitte ausgeführt sein.
Die zur Erreichung der axialen Auszugssicherung und gegebenenfalls auch zusätzlich als Verdrehsicherung wirkende Hintergriffsstruktur kann auch als radial ausgreifende Klinke, Nase oder Klaue ausgeführt sein.
Der an dem Tellerelement angeordnete Einsatzabschnitt ist, wie bereits ange- geben, vorzugsweise als Topfstruktur ausgeführt. Die mit den an dieser Topfstruktur integral ausgebildeten Hintergriffsstrukturen können insbesondere mit an dem Nabenelement ausgebildeten als Nut- oder Tasche ausgebildeten Gegenstrukturen in Eingriff treten. Diese Eingriffsstrukturen können insbesondere durch Stanzen hufeisenförmiger Aussparungen in die Umfangswandung des Einsatzabschnittes gefertigt werden. Die so gebildeten Zungen können um einen bestimmten Winkel nach außen abgekröpft werden. Beim Einfügen des Einsatzabschnittes des Tellerelementes in die entsprechende Aufnahmebohrung werden diese Zungen oder Klauen zunächst radial nach innen ausgelenkt
und verrasten dann aufgrund ihrer Eigenelastizität bei Erreichen der geforderten Montageposition in den entsprechenden Komplementärgeometrien des Nabenelementes. Die Zungen werden dabei durch den Rand der Rotorzentrierbohrung nach innen gedrückt. Hat das Triggerblech/Federblech seine End- läge erreicht, schnappen die Zungen durch ihre Federvorspannung in die vorgesehene Nut und spreizen sich. Ein Herausziehen des Tellers ist jetzt nicht mehr möglich.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Steuerzeitenstellvorrichtung mit daran formschlüssig gesichertem Federteller,
Figur 2 ebenfalls eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung der Einbausituation einer erfindungsgemäßen Steuerzeitenstellvorrichtung an einer Nockenwelle,
Figur 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Eingriffszustandes eines erfindungsgemäßen Tellerelementes an dem Nabenelement einer Steuerzeitenstellvorrichtung,
Figur 4 eine Skizze zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus einer bevorzugten Variante des Einsatzabschnittes des Tellerelementes,
Figur 5 eine Draufsicht zur weiteren Veranschaulichung einer erfindungsgemäß bewerkstelligten Verdrehsicherung,
Figur 6 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren erfindungsgemäßen Variante zur zumindest axialen Sicherung ei-
nes Tellerelementes an einem Nabenelement einer Steuerzeitenstellvorrichtung,
Figur 7 eine Skizze zur Veranschaulichung der Gestaltung des Einsatz- abschnittes des Tellerelementes vor Einfügung desselben in den zugeordneten Aufnahmebohrungsbereich des Nabenelementes.
Die in Figur 1 dargestellte Steuerzeitenstellvorrichtung dient als solche der bedarfsgerechten Einstellung der Phasenposition einer Nockenwelle eines Ventiltriebs gegenüber dem Nockenwellenantriebsstrang. Die Steuerzeitenstellvorrichtung umfasst ein Nabenelement 1 , das einen zum Aufsatz auf einen Nockenwellenstirnabschnitt vorgesehenen Sitzbereich 1 a aufweist. Auf diesem Nabenelement 1 sitzt ein Außengehäuseelement 2, das als solches das Nabenelement 1 umgreift und gegenüber dem Nabenelement 1 um eine zur No- ckenwellenumlaufachse X konzentrische Schwenkachse verschwenkbar ist.
Zwischen diesem Außengehäuseelement 2 und dem Nabenelement 1 ist ein hier, hinsichtlich seiner konstruktiven Einzelheiten nicht weiter veranschaulichter Stellmechanismus 3 vorgesehen, welcher der Bewerkstelligung der Ver- Schwenkung des Außengehäuseelementes 2 gegenüber dem Nabenelement 1 dient.
Die Steuerzeitenstellvorrichtung umfasst weiterhin ein Tellerelement 4, das über eine Nockenwellenzentralschraube 5 (vgl. Figur 2) auf das Nabenelement 1 aufgespannt ist. Dieses Tellerelement 4 fungiert bei diesem Ausführungsbeispiel als Triggerrad sowie als Träger für eine hier als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder 11.
Die hier gezeigte Steuerzeitenstellvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Tellerelement 4 ein Einsatzabschnitt 4a ausgebildet ist, der in eine, in dem Nabenelement 1 , ausgebildete Versenkung 1 b einsetzbar ist, wobei im Bereich des Einsatzabschnittes 4a wenigstens eine Verankerungsstruktur 6 ausgebildet ist, durch welche der Einsatzabschnitt 4a an einer durch das Na-
benelement 1 bereitgestellten Gegenstruktur - hier lnnenumfangsnut 7 - verankerbar ist.
Wie aus dieser Ansicht erkennbar, ist die Verankerungsstruktur 6 derart ausge- führt, dass durch diese zumindest eine Axialsicherung des Tellerelementes 4 an dem Nabenelement 1 erreicht wird. Diese Verankerungsstruktur kann, wie nachfolgend noch näher ausgeführt werden wird, auch so gestaltet sein, dass durch diese eine Verdrehsicherung des Tellerelementes 4 in Umfangsrichtung bewerkstelligt wird.
Die Versenkung 1 b ist bei diesem Ausführungsbeispiel als im wesentlichen zylindrische Bohrung ausgeführt, in welcher der Einsatzabschnitt 4a des Tellerelementes 4 mit einem leichten Presssitz aufgenommen ist. Bei der hier realisierten Ausführungsform der Verankerungsstruktur bildet diese mehrere, radial nach außen ausgreifende und damit im Zusammenspiel mit der Umfangsnut 7 in Auszugsrichtung hinterschnittene Überstände.
Die Verankerungsstruktur kann - wie hier geschehen - als elastisch auslenkbare Hintergriffsstruktur, insbesondere mit radial nach außen ausbauchenden Klinken-, Klauen- oder Nasenabschnitten ausgeführt sein. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es möglich, die Verankerungsstruktur 6 auch durch lokale, plastische Umformung entsprechender Bereiche des Einsatzabschnittes 4a zu realisieren. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Hintergriffsstruktur 6 durch mehrere radial nach außen ausgreifende Klinken 8 gebildet. Die mit dieser Klinke 8 zusammenwirkende Gegenstruktur ist, wie bereits angesprochen, als Umfangsnut 7 ausgeführt.
In der Darstellung nach Figur 2 ist lediglich das auf eine Nockenwelle 9 aufgesetzte Nabenelement 1 , das über die Nockenwellenzentralschraube 10 zusätz- lieh gesicherte Tellerelement 4, sowie die auf dem Tellerelement 4 sitzende Rückstellfeder 11 dargestellt. Die auf diesem Tellerelement 4 sitzende als Rückstellfeder 11 ist als Spiralfeder ausgeführt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Tellerelement 4 durch im Bereich des Einsatzabschnittes 4a an diesen ausgebildete, nach außen radial ausgreifende Klinken 8 in einer
diesen ausgebildete, nach außen radial ausgreifende Klinken 8 in einer entsprechenden Umfangsnut 7, oder Eingrifsstaschen des Nabenelementes 1 verankert.
Wie insbesondere aus der Darstellung nach Figur 3 ersichtlich, ist es möglich, im Bereich des Einsatzabschnittes 4a mehrere, in Umfangsrichtung abfolgende Rastklinken 8 vorzusehen. Diese Rastklinken 8 können so gestaltet sein, dass diese infolge ihrer Eigenelastizität in den hier gezeigten, eine Axialsicherung bewirkenden Rastzustand gelangen können. Es ist auch möglich, diesen hier gezeigten Rastzustand durch plastische Verformung, insbesondere durch plastisches Auskröpfen der Klinkenabschnitte 8 herbeizuführen.
In Figur 4 ist der Aufbau des Einsatzabschnittes 4a eines Tellerelementes 4 dargestellt, bei welchem der durch die Klinken 8 bereitgestellte, radial nach außen auskragende Klinkenkantenabschnitt 8a in radialer Richtung über die Außenumfangswandung U des Einsatzabschnittes 4a um ein Maß übersteht, das wenigstens der Wanddicke t des Materials des Einsatzabschnittes 4a entspricht.
Wie aus der Darstellung nach Figur 5 ersichtlich, ist es möglich, auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes auch eine Verdrehsicherung des Tellerelementes 4 gegenüber dem Nabenelement 1 zu erreichen. Hierzu ist es insbesondere möglich, im Bereich der in den Einsatzabschnitt 4a aufnehmenden Umfangswandung U2 Mitnehmernuten 12, 13 auszubilden. In diese Mitneh- mernuten 12, 13 können entsprechend an dem Einsatzabschnitt 4a ausgebildete Mitnehmernasen 14, 15 eingreifen. Diese Mitnehmernasen 14, 15 und insbesondere auch die zur Verdrehsicherung in dem Nabenelement 1 ausgebildeten Komplementärgeometrien können auch andere Querschnittsgeometrienen aufweisen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zur Realisierung einer Verdrehsicherung des Tellerelementes 4 vorgesehenen Sicherungsstrukturen in Kombination mit Axialsicherungsstrukturen vorgesehen, wie sie in ihrem
Aufbau beispielsweise den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen können. Insbesondere ist es möglich, in dem Nabenelement 1 ebenfalls eine Umfangsnut 7 auszubilden, mit welcher die im Basisbereich des Einsatzabschnittes 4a ausgebildeten, radial auskragenden Klinken 8 in Eingriff treten können.
In Figur 6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Sicherungskonzeptes zur Sicherung eines Tellerelementes 4 an einem Nabenelement 1 einer Steuerzeitenstellvorrichtung dargestellt. Bei dem hier gezeigten Ausführungs- beispiel werden die zur Realisierung einer Axialsicherung vorgesehenen Verankerungsstrukturen 6 durch radiales Ausbiegen von Zungenabschnitten 8b geschaffen. Dieses radiale Ausbiegen der Zungenabschnitte 8b kann beispielsweise durch ein hier in seinem Grundaufbau lediglich beispielhaft angedeutetes Stempelwerkzeug 16 erfolgen. Dieses Stempelwerkzeug 16 umfasst bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Stempelmantel 17 und einen Stempelkern 18, wobei über den Stempelkern 18 Ausrückschieber 19, 20 betätigbar sind. Über diese Ausrückschieber 19, 20 wird es möglich, die vorab in dem Einsatzabschnitt 4a freigeschnittenen Zungenabschnitte 8b, wie in dieser Darstellung erkennbar, radial nach außen auszuklappen, sodass diese in die Umfangsnut 7 einklappen und damit das Tellerelement 4 formschlüssig in axialer Richtung sichern.
In Figur 7 ist eine bevorzugte Gestaltung des Einsatzabschnittes 4a, der als solcher mit freigeschnittenen Zungenabschnitten 8b ausgestattet ist, darge- stellt.
Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform zur radialen Ausklinkung der Zungenabschnitte 8b mittels der hier beschriebenen Ausrückschieber ist es auch möglich, an dem Stempelelement eine Elastomerstruktur vorzusehen, durch welche im Wege einer Innendruckumformung eine entsprechende lokale, radiale Ausweitung der Zungenabschnitte oder auch anderweitige Generierung radial nach außen ausbauchender und damit eine formschlüssige Sicherung bewirkender Strukturen an dem Einsatzabschnitt 4a realisiert wird.
Es ist auch möglich, an dem Einsatz anderweitige Eingriffsstrukturen vorzusehen die beispielsweise durch den Kopf- oder eine Unterlegscheibe der Zentralschraube deformiert oder ausgelenkt werden und hierbei sowohl eine Verdreh- Sicherung sowie eine Auszugssicherung bewirken oder unterstützen.