WO2014173397A1 - Nockenwellenversteller - Google Patents

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WO2014173397A1
WO2014173397A1 PCT/DE2014/200052 DE2014200052W WO2014173397A1 WO 2014173397 A1 WO2014173397 A1 WO 2014173397A1 DE 2014200052 W DE2014200052 W DE 2014200052W WO 2014173397 A1 WO2014173397 A1 WO 2014173397A1
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camshaft adjuster
bore
screw
drive element
drive
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PCT/DE2014/200052
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Weber
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-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
    • F01L1/344—Valve-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
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    • F01L1/344—Valve-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
    • F01L1/3442—Valve-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 using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjuster.
  • Camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves in order to make the phase relation between a crankshaft and a camshaft in a defined angular range, between a maximum early and a maximum late position, variable. Adjusting the timing to the current load and speed reduces fuel consumption and emissions.
  • camshaft adjuster are integrated into a drive train, via which a torque is transmitted from the crankshaft to the camshaft.
  • This drive train can be formed, for example, as a belt, chain or gear drive.
  • the output element and the drive element form one or more pairs of mutually acting pressure chambers, which can be acted upon by hydraulic fluid.
  • the drive element and the output element are arranged coaxially. By filling and emptying individual pressure chambers, a relative movement between the drive element and the output element is generated.
  • the rotationally acting between the drive element and the output element spring urges the drive element relative to the output element in an advantageous direction. This advantage direction can be the same or opposite to the direction of rotation.
  • One type of hydraulic camshaft adjuster is the vane cell dispenser.
  • the vane cell adjuster comprises a stator, a rotor and a drive wheel with an external toothing.
  • the rotor is designed as a driven element usually rotatably connected to the camshaft.
  • the drive element includes the stator and the drive wheel.
  • the stator and the drive wheel are connected to one another in a rotationally fixed manner or alternatively are formed integrally with one another.
  • the rotor is coaxial with the stator and located inside the stator.
  • the rotor and the stator are characterized by their, radially extending wings, oppositely acting oil chambers, which are acted upon by oil pressure and allow relative rotation between the stator and the rotor.
  • the vanes are either formed integrally with the rotor or the stator or arranged as "inserted vanes" in grooves of the rotor or the stator provided for this purpose
  • the vane cell adjusters have various sealing lids The stator and the sealing lids are secured together by a plurality of screw connections ,
  • a displacement element is axially displaced via oil pressure, which generates a helical gear teeth relative rotation between a drive element and an output element.
  • camshaft adjuster Another design of a camshaft adjuster is the electromechanical camshaft adjuster, which has a three-shaft transmission (for example, a planetary gear). One of the shafts forms the drive element and a second shaft forms the output element. About the third wave, the system by means of an adjusting device, such as an electric motor or a brake, rotational energy supplied or removed from the system. A spring may additionally be arranged, which supports or returns the relative rotation between the drive element and output element.
  • the object of the invention is to provide an improved camshaft adjuster.
  • the taper of the bore is linear.
  • the power flow is very uniform in this embodiment.
  • the taper of the bore is not linear.
  • the force flow in this embodiment is also uniform and can be influenced by the execution of the non-linearity.
  • the bore has a cylindrical portion and a tapered portion.
  • a bush used which has a cylindrical outer diameter.
  • the screw engages in a threaded bushing, wherein the threaded bushing protrudes both into a passage opening of the cover element and into the bore of the drive element or output element.
  • the lid member is advantageously rotatably connected to the drive element or output element.
  • the threaded bushing projects into the cylindrical portion.
  • the threaded bushing can have sufficient clearance with the cylindrical portion, so that the threaded bushing can still be adjusted in position after joining with the screw hole.
  • the tapered end of the bore is placed on the side of the screw head of the screw.
  • Advantageously enough surface area is provided for the screw head.
  • Fig. 1 shows a camshaft adjuster with the bore according to the invention. Detailed description of the drawings
  • the camshaft adjuster 1 shows a camshaft adjuster 1 with the bore 5 according to the invention.
  • the camshaft adjuster 1 has a drive element 2 and an output element 3.
  • the drive element 2 also has a toothing 16, via which the camshaft adjuster 1 can be driven by means of a timing drive.
  • the output element 3 is formed rotatably connected to a camshaft, not shown.
  • the drive element 2 and the driven element 3 are covered per end face by an axially adjacent cover element 4.
  • the spring 18 braces the drive element 2 with the driven element 3 in the circumferential direction.
  • the drive element 2 has a bore 5 spaced apart radially from the axis of rotation 19. Corresponding to this bore 5 are corresponding openings. provided on the two cover elements 4.
  • the bore 5 is penetrated by a screw 6, which rotatably connects the cover elements 4 with the drive element 2.
  • the opening of a cover element 4 is designed such that the screw head 12 of the screw 6 can be sunk therein.
  • the opposite cover element 4 has a threaded bush 7 into which the thread 15 of the screw 6 engages.
  • the bore 5 tapers in the axial direction 13, wherein the tapered end 1 1 is arranged on that side of the bore 5, which is penetrated by the screw shaft 14 of the screw 6.
  • the screw 6 is designed as a countersunk screw.
  • the bore 5 has a tapered portion 10 and an immediately adjacent cylindrical portion 9, which is at least partially penetrated by the connected to the cover member 4 threaded bushing 7.
  • the threaded bushing 7 is arranged in a specially provided and designed passage opening 8.
  • the bore 5 can be made by means of a sintering process or a cutting manufacturing process.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller (1) mit einem Antriebselement (2) und einem Abtriebselement (3), wobei das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind und der Nockenwellenversteller (1) ein Deckelelement (4) aufweist, welches mit dem Antriebselement (2) oder dem Abtriebselement (3) drehfest verbunden ist, wobei das Antriebselement (2) bzw. das Abtriebselement (3) eine Bohrung (5) aufweist, welche von einer Schraube (6) durchdrungen ist, wobei die Schraube (6) das Deckelelement (4) mit dem Antriebselement (2) bzw. Abtriebselement (3) befestigt, wobei sich die Bohrung (5) in axialer Richtung (13) verjüngt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenversteller
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung
Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb aus- gebildet sein.
Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das An- triebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein. Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenvers- teller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebs- rad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als„gesteckte Flügel" in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechani- sche Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Nockenwellenversteller an- zugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verjüngung der Bohrung linear. Der Kraftfluss ist bei dieser Ausgestaltung sehr gleichmäßig.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verjüngung der Bohrung nicht linear. Vorteilhafterweise ist der Kraftfluss bei dieser Ausgestaltung auch gleich- mäßig und kann durch die Ausführung der Nichtlinearität beeinflusst werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Bohrung einen zylindrischen Anteil und einen verjüngenden Anteil auf. Vorteilhafterweise kann in den zylindrischen Anteil eine Buchse eingesetzt, welche einen zylindrischen Außendurch- messer aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung greift die Schraube in eine Gewindebuchse ein, wobei die Gewindebuchse sowohl in eine Durchgangsöff- nung des Deckelelementes als auch in die Bohrung des Antriebselement bzw. Abtriebselements hineinragt. Mittels der Gewindebuchse und der Schraube wird das Deckelelement vorteilhafterweise mit dem Antriebselement bzw. Abtriebselement drehfest verbunden.
In einer bevorzugten Ausbildung ragt die Gewindebuchse in den zylindrischen Anteil hinein. Die Gewindebuchse kann mit dem zylindrischen Anteil ausreichend Spiel aufweisen, so dass die Gewindebuchse nach dem Fügen mit der Schraubenbohrung noch in der Position justiert werden kann. In einer Ausbildung der Erfindung ist das verjüngte Ende der Bohrung auf der Seite des Schraubenkopfes der Schraube platziert. Vorteilhafterweise wird so für den Schraubenkopf ausreichend Fläche zur Verfügung gestellt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der sich in axialer Richtung verjüngenden Schraubenbohrung wird eine Optimierung des Kraftflusses erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Nockenwellenversteller mit der erfindungsgemäßen Bohrung. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 mit der erfindungsgemäßen Bohrung 5. Der Nockenwellenversteller 1 weist ein Antriebselement 2 und ein Abtriebselement 3 auf. Das Antriebselement 2 weist ferner eine Verzahnung 16 auf, über die der Nockenwellenversteller 1 mittels eines Steuertriebs angetrieben werden kann. Das Abtriebselement 3 ist mit einer nicht dargestellten Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement 2 und das Abtriebsele- ment 3 werden pro Stirnseite von einem axial benachbarten Deckelelement 4 abgedeckt. Die beiden Deckelelemente 4 flankieren das Antriebselement 2 bzw. das Abtriebselement 3. Weiter weist der Nockenwellenversteller 1 benachbart zu einem Deckelelement 4 eine Feder 18 und sich daran in axialer Richtung 13 anschließend einen Federdeckel 17 auf. Die Feder 18 verspannt das Antriebselement 2 mit dem Abtriebselement 3 in Umfangsrichtung.
Das Antriebselement 2 weist radial zur Drehachse 19 beabstandet eine Bohrung 5 auf. Korrespondierend zu dieser Bohrung 5 sind entsprechende Öffnun- gen an den beiden Deckelelementen 4 vorgesehen. Die Bohrung 5 wird von einer Schraube 6 durchragt, welche die Deckelelemente 4 mit dem Antriebselement 2 drehfest verbindet. Dabei ist die Öffnung eines Deckelelementes 4 derart ausgebildet, dass der Schraubenkopf 12 der Schraube 6 darin versenkt werden kann. Das gegenüberliegende Deckelelement 4 weist eine Gewindebuchse 7 auf, in die das Gewinde 15 der Schraube 6 eingreift. Die Bohrung 5 verjüngt sich in axialer Richtung 13, wobei das verjüngte Ende 1 1 auf derjenigen Seite der Bohrung 5 angeordnet ist, welche von dem Schraubenschaft 14 der Schraube 6 durchragt ist. Die Schraube 6 ist als Senkkopfschraube ausge- bildet. Die Bohrung 5 weist einen verjüngenden Anteil 10 und einen sich daran unmittelbar anschließenden zylindrischen Abschnitt 9 auf, welcher von der mit dem Deckelelement 4 verbundenen Gewindebuchse 7 zumindest teilweise durchragt ist. Die Gewindebuchse 7 ist in einer eigens dafür vorgesehenen und ausgebildeten Durchgangsöffnung 8 angeordnet. Die Bohrung 5 kann mittels eines Sinterprozesses oder eines spangebenden Fertigungsprozesses hergestellt sein.
Liste der Bezugszahlen) Nockenwellenversteller
) Antriebselement
) Abtriebselement
) Deckelelement
) Bohrung
) Schraube
) Gewindebuchse
) Durchgangsöffnung
) zylindrischer Anteil
0) verjüngenden Anteil
1 ) verjüngtes Ende
2) Schraubenkopf
3) axiale Richtung
4) Schraubenschaft
5) Gewinde
6) Verzahnung
7) Federdeckel
8) Feder

Claims

Patentansprüche
Nockenwellenversteller (1 ) mit einem Antriebselement (2) und einem Ab- triebselement (3), wobei das Antriebselement (2) und das Abtriebselement (3) relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind und der Nockenwellenversteller (1 ) ein Deckelelement (4) aufweist, welches mit dem Antriebselement (2) oder dem Abtriebselement (3) drehfest verbunden ist, wobei das Antriebselement
(2) bzw. das Abtriebselement
(3) eine Bohrung (5) aufweist, welche von einer Schraube (6) durchdrungen ist, wobei die Schraube (6) das Deckelelement
(4) mit dem Antriebselement (2) bzw. Abtriebselement (3) befestigt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bohrung (5) in axialer Richtung (13) verjüngt.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung der Bohrung (5) linear ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung der Bohrung (5) nicht linear ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung
(5) einen zylindrischen Anteil (9) und einen verjüngenden Anteil (10) aufweist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube
(6) in eine Gewindebuchse (7) eingreift, wobei die Gewindebuchse (7) sowohl in eine Durchgangsöffnung (8) des Deckelelementes (4) als auch in die Bohrung (5) des Antriebselement (2) bzw. Abtriebselements (3) hineinragt.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebuchse (7) in den zylindrischen Anteil (9) hineinragt.
7. Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verjüngte Ende (1 1 ) der Bohrung (5) auf der Seite des Schraubenkopfes (12) der Schraube (6) platziert ist.
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