WO2015158345A2 - Nockenwellenversteller - Google Patents

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WO2015158345A2
WO2015158345A2 PCT/DE2015/200245 DE2015200245W WO2015158345A2 WO 2015158345 A2 WO2015158345 A2 WO 2015158345A2 DE 2015200245 W DE2015200245 W DE 2015200245W WO 2015158345 A2 WO2015158345 A2 WO 2015158345A2
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WO
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coil spring
spring
free end
receptacle
camshaft adjuster
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PCT/DE2015/200245
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WO2015158345A3 (de
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Stefan Sebald
Stefan HÖLZEL
Boris PÜTZ
Ali Bayrakdar
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • 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
    • 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
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    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34426—Oil control valves
    • F01L2001/34433—Location oil control valves
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    • F01L2001/3445—Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34483—Phaser return springs

Definitions

  • the present invention relates to a camshaft adjuster with a stator and a rotor, wherein a spring rotatably clamps the rotor against the stator.
  • camshaft adjusters are used in internal combustion engines for varying the timing of the combustion chamber valves. Adjusting the timing to the current load lowers fuel consumption and emissions.
  • Camshaft adjusters have a stator and a rotor. The rotor is usually non-rotatably connected to the camshaft, wherein the rotor is coaxial with the stator and within the stator. Rotor and stator characterize oil chambers, which can be acted upon by oil pressure and generate a relative movement between the stator and rotor.
  • a spring rotatably braces the rotor against the stator In order to enable a torque transmission between the components rotor and stator and also to compensate for a driving torque of the camshaft, a spring rotatably braces the rotor against the stator.
  • a coil spring is mounted on each rotor by additional components or an additional machining of the rotor.
  • additional parts or additional machining not only increase the manufacturing costs but also the assembly costs of a camshaft adjuster.
  • the space in the camshaft adjuster for the coil spring is limited.
  • these known spring bearings require a relatively large axial length, thus complicating a mounting of the coil spring in the rotor.
  • these camshaft adjusters have lids arranged on both sides of the "stator-rotor assembly.”
  • these lids can also have other functions, such as toothing or locking elements Irrespective of which embodiment the cover has, it is always formed in one piece and it is also known to fasten the spring described above for clamping the rotor against the stator to the cover , which provides a spring in the form of a coil spring, this is hooked into the lid and then fixed.
  • the lid on the inside diameter, a collar (collar) is required for spring suspension by the spring torque is the torsion spring in the spring suspension, as punched or milled undercut (education a web) is formed, pressed against the cover collar or secured axially and radially in a pressed-in pin.
  • these known solutions with a lid with a drawn collar several disadvantages.
  • the sheet-metal fibers of the lid are severed on three sides by the free-punched or milled spring suspension.
  • the stability of the remaining web of the spring suspension in the circumferential direction is lower than in an embodiment which is only reshaped or punched or bent up to less than three sides.
  • the practice has shown that in the punching a cutting gap between the lid bottom and the collar is needed.
  • the Cutting punches have a certain cross-section in order to be able to be manufactured economically.
  • the stamp is thus designed square. Ie. with a radial collar thickness of, for example, 3 mm and the cutting punch must be at least 3 mm wide.
  • the suspended spring on the lid has more play than is required or admissible.
  • a cutting force must be supported during punching on the remaining remaining web.
  • the cutting force is determined by geometric or material limits of counter-holders. Consequently, with very small space constraints, this can be a reason that some designs of springs can not be implemented.
  • the sandability of such drawn cover is limited or not economically viable. Due to the large surface differences of the lid area and the narrow waistband area, a large asymmetrical grinding removal is to be expected. Also, an option of turning the lid area is not always the best choice, both economically and qualitatively. B. due to chatter marks by interrupted cuts, too small clamping surfaces for tools or exact requirements of squareness.
  • camshaft adjuster comprising the features of claim 1.
  • the camshaft adjuster consists of a stator and a rotor.
  • a spring braces the rotor rotatively against the stator, so that a drive torque of the camshaft can be at least partially compensated during operation of the camshaft adjuster.
  • the spring is a helical spring, for which the stator comprises a first receptacle for a first free end of the helical spring and the rotor comprises a second receptacle for a second free end of the helical spring.
  • a first embodiment of the camshaft adjuster forms a polygon, for example a square, on an inner wall of the rotor, the second receptacle with which a correspondingly shaped spring winding of the second free end of the coil spring cooperates form-fitting manner.
  • a last spring coil of the coil spring is shaped accordingly to ensure the required positive engagement. If the helical spring is thus inserted into the bottom, that is to say into the inner wall, of the rotor, a rotationally fixed connection is produced between the second free end of the helical spring and the rotor.
  • a further embodiment provides that a wrench size of the polygon in the rotor is made so small that the polygon below a screw head of a screw that attaches at least one cover on the stator is located. As a result, the second free end of the helical spring is held axially in position.
  • a bore is formed in the rotor.
  • the bore is disposed at an angle less than or equal to 90 ° to the pulling direction of the coil spring in the rotor and constitutes the second receptacle into which the second free end of the coil spring is inserted.
  • This embodiment generates a self-acting axial force, which forces the second free end of the coil spring automatically in the installed position.
  • the camshaft adjuster provides at least one cover to prevent leakage of oils within the camshaft adjuster.
  • the at least one cover is attached via at least one screw on the stator.
  • an embodiment of the invention provides that a metal sheet is attached to the stator via the at least one screw and has formed an axial bulge which forms the first receptacle and in which the first free end of the coil spring is seated.
  • a partially cut-out element such as a window, is additionally provided on the sheet metal or cover.
  • This embodiment functions like a bayonet catch for the second free end of the coil spring.
  • the sheet is designed such that in addition to this axial fixation of the first free end of the coil spring, further spring coils of the coil spring are held axially in position. Falling out of the coil spring is thus excluded.
  • the at least one screw forms an elongated screw head or screw shaft for the first receptacle, in which the first free end of the coil spring is suspended.
  • a further embodiment provides that the at least one cover forms an axial extension element for the first receptacle, in which the first free end of the coil spring is suspended.
  • a Einpressteil which is necessary on the inside of the lid for a mechanical locking of the camshaft adjuster, be modified on the outside corresponding to an axial extension element.
  • the at least one lid consists of an inner lid and an outer lid.
  • the inner cover is a sealing cover to prevent leakage of oils within the camshaft adjuster.
  • the outer lid forms a spring derfactdeckel for the first receptacle in which the first free end of the coil spring is mounted.
  • two covers are used instead of a lid with a drawn collar as "package.”
  • this increases the strength or stiffness of the spring receiving cover, which thus overall functions as the entire camshaft adjuster under all operating conditions
  • the sealing cover preferably has at least one ground sealing surface as a contact surface to the "stator-rotor assembly".
  • the coil spring suspension is introduced as an axially stamped or formed spring suspension.
  • This spring receiving lid may provide for the first receptacle of the first free end of the coil spring various embodiments, such as a recess, a raised element, a bent-up member, a free punch or a combination of these.
  • the spring receiving lid can be designed in the form of an embossed closed ring, it being likewise conceivable for the spring receiving lid to be at least one partial segment of a ring in another embodiment.
  • the inner diameter of the Federfact- lid can be configured by the following embodiments.
  • the inner diameter may be smaller than an outer diameter of the coil spring, whereby an additional axial spring protection is achieved.
  • the inner diameter can also be equal to or greater than the outer diameter of the coil spring. This larger area can then be used as an additional spring working area. A leadership of the coil spring is then not possible.
  • Fig. 1 A and 1 B is a perspective view and a sectional view of a first
  • Embodiment of the camshaft adjuster according to the invention in which a second free end of a coil spring cooperates with a second receptacle on the rotor;
  • Fig. 1 C is a sectional view of a development of the embodiment of Figures 1 A and 1 B.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a second embodiment of the invention, in which the second free end of the helical spring is inserted in the second receptacle on the rotor;
  • 3A and 3B are a perspective view and a sectional view of a first
  • Embodiment of the invention in which a first free end of the coil spring is seated in a first receptacle on the stator;
  • FIGS. 3A and 3B shows a perspective view of a development of the embodiment from FIGS. 3A and 3B;
  • 5A and 5B is a perspective view and a sectional view of another embodiment of the invention, in which the first free end of the coil spring in the first receptacle on
  • FIG. 6A and 6B is another perspective view and a sectional view of another embodiment of the invention, in which the first free end of the coil spring is suspended in the first receptacle on the stator.
  • Fig. 7 is a sectional view of a lid of the invention
  • Camshaft adjuster which consists of an inner lid and an outer lid
  • 8A, 8B and 8C each show a side view and plan view of known
  • FIGS. 9A to 9F are top and side views of embodiments of the covers of Fig. 7, respectively, in which the outer cover is a spring receiving cover and the first free end of the coil spring cooperates therewith.
  • the outer cover is a spring receiving cover and the first free end of the coil spring cooperates therewith.
  • identical reference numerals are used.
  • only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure.
  • the illustrated embodiments are only illustrative of the camshaft adjuster according to the invention, but are not to be considered as limiting the invention.
  • FIG. 1A shows a perspective view
  • FIG. 1B shows a sectional view of a first embodiment of the camshaft adjuster 1 according to the invention, which consists of a stator 2 and a rotor 4.
  • a spring in the form of a helical spring 6 biases the rotor 4 against the stator 2 in a rotational manner, so that during operation of the camshaft adjuster 1, a drive torque of a camshaft, not shown here, can be compensated.
  • the stator 2 comprises a first receptacle 8 for a first free end 10 the coil spring 6 and the rotor 4, a second receptacle 12 for a second free end 14 of the coil spring. 6
  • FIGS. 1A and 1B only the embodiment is described in which the second free end 14 of the helical spring 6 cooperates with the second receptacle 12 of the rotor 4.
  • the description of FIGS. 3A and 3B is to be used.
  • a square 16 on an inner wall 18 of the rotor 4 forms the second receptacle 12, with which a correspondingly shaped spring coil 20 of the second free end 14 of the coil spring 6 cooperates positively.
  • a last spring coil 20 of the coil spring 6 is shaped according to edged or rectangular. If the coil spring 6 is thus inserted into the inner wall 18 of the rotor 4, formed between the second free end 14 of the coil spring 6 and the rotor 4, a rotationally fixed connection.
  • a positive and rotationally fixed connection is formed between the coil spring 6 and the rotor 4, a positive and rotationally fixed connection is formed.
  • Figure 1 C shows a sectional view of a development of the first embodiment of Fig. 1 A and 1 B, in which a key width of the square 16 is made so small that the square 16 below a screw head of a screw 24, a cover 26 on the stator. 2 attached, lies. Characterized the second free end 14 of the coil spring 6 is held axially in position.
  • Figure 2 shows a sectional view of a second embodiment of the invention.
  • a bore 22 at an angle ⁇ less than 90 ° to the pulling direction R of the coil spring 6 in the rotor 4, the second receptacle 12, in which the second free end 14 of the coil spring 6 is introduced.
  • This embodiment generates a self-acting axial force, which forces the second free end 14 of the coil spring 6 independently in the installed position.
  • Figure 3A shows a perspective view
  • Figure 3B is a sectional view of a first embodiment of the invention, in which a first free end 10 of the coil spring 6 is seated in a first receptacle 8 of the stator 2.
  • camshaft adjuster 1 provides an additional plate 28 which is mounted on at least two screws 24 on the stator 2 and has formed an axial recess 30 which forms the first receptacle 8 and in which the first free end 10 of the coil spring 6 sits ,
  • a partially cut-out element 52 is additionally provided on the stator 2.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a development of the embodiment from FIGS. 3A and 3B.
  • the sheet 28 is designed such that, in addition to this axial fixation of the first free end 10 of the coil spring 6, further spring coils 20 of the coil spring 6 are held axially in position. Falling out of the coil spring 6 is thus excluded.
  • Figure 5A shows a perspective view
  • Figure 5B is a sectional view of another embodiment of the invention in which the first free end 10 of the coil spring 6 is mounted in the first receptacle 8 of the stator 2 in such a way that at least one screw 24 has an elongated screw head 32 for the first receptacle 8 forms.
  • Figure 6A shows a perspective view and Figure 6B is a sectional view of another embodiment of the invention, in which the lid 26, an axial extension member 34, the first receptacle 8 forms, in which the first free end 10 of the coil spring 6 is mounted.
  • the axial extension element 34 is T-shaped.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a cover 26 of the camshaft adjuster 1 according to the invention (not shown here), which consists of an inner cover 36 and an outer cover 38.
  • the inner lid is a sealing lid 36 and the outer lid forms a spring receiving lid 38 for the first receptacle 8, in which the first free end 10 of the coil spring 6 is mounted.
  • This illustration of the screwing direction shows the screwing direction from the side of the sealing cover 36 and the spring receiving cover 38.
  • a screwing direction is also possible in which the threads in the spring receiving cover 38 are realized in the form of cut threads or via press-in nuts.
  • FIGS. 9A to 9F Detailed embodiments of the embodiment of the spring receiving cover 38 can be taken from FIGS. 9A to 9F and described therein.
  • Figures 8A, 8B and 8C show, respectively, a side view and plan view of known coil springs 6 which are used in the invention for the following Figures 9A to 9F.
  • the coil spring 6 is formed to have an axial leg 54.
  • the coil spring 6 in FIG. 8B is formed to have a radial leg 54 formed.
  • the coil spring 6 in FIG. 8C is formed from a combination of FIGS. 8A and 8B, i. H. the helical spring 6 has both an axial and a radial leg 54.
  • Figures 9A to 9F respectively show a plan view and side view of embodiments of the lid 26 of Figure 7, in which the outer lid is a spring receiving cover 36 and the first free end 10 of the coil spring 6 is suspended in this.
  • the settings or thread for attachment are not shown for simplicity.
  • the spring receiving cover 36 for the first receptacle 8 of the first free end 10 of the helical spring 6 has a recess 40 in the form of a hole.
  • the inner diameter of the spring receiving cover 36 is preferably smaller than an outer diameter of the coil spring 6, so that an additional axial spring protection is achieved.
  • the spring receiving cover 36 in FIG. 9B has a raised element 42, that is to say a raised link, in which the first free end 10 of the helical spring 6 is suspended.
  • the inner diameter for axial spring safety and the choice of the coil spring 6 are analogous to FIG. 9A.
  • a helical spring 6 with a radial leg 54 according to FIG. 8b is preferably used.
  • the axial spring protection is preferably only on the bent-up member 44.
  • the spring receiving cover 36 in FIG. 9D has a free punch 46 for the first receptacle 8 of the first free end 10 of the helical spring 6 (not shown here).
  • the coil spring 6 is in this embodiment again a coil spring 6 with a radial leg 54 of FIG. 8b.
  • An axial spring protection is not required in this embodiment.
  • the spring receiving lid 36 for the first receptacle 8 of the first free end 10 of the coil spring 6 (not shown) in addition to a already described in Fig. 9D free punch 46 also a bent-up member 44 of FIG. 9C. Also conceivable are other combinations of the above-described embodiments of the receiving lid 36 for the first receiving means 8 of the first free end 10 of the helical spring 6.
  • the spring receiving cover 36 is an embossed closed ring 48.
  • the spring receiving cover 36 only has at least one partial segment 50 of a ring 48 (see Fig. 9A to 9E), which also has a recess 40 for the first receptacle 8 of the first free end 10 of the coil spring 6.
  • the sub-segment 50 may have a raised element 42, a bent-up element 44, a free-punching 46 or a combination thereof.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) mit einem Stator (2) undeinem Rotor (4), wobei eine Feder (6) den Rotor (4) rotativ gegen den Stator (2) verspannt. Erfindungsgemäß ist die Feder eine Schraubenfeder (6), für die der Stator (2) eine erste Aufnahme (8) für ein erstes freies Ende (10) der Schraubenfeder (6) umfasst und der Rotor (4) eine zweite Aufnahme (12) für ein zweites freies Ende (14) der Schraubenfeder (6) umfasst.

Description

Nockenwellenversteller
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit einem Stator und einem Rotor, wobei eine Feder den Rotor rotativ gegen den Stator verspannt.
Hintergrund der Erfindung Allgemein ist bekannt, dass Nockenwellenversteller in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt werden. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last senkt den Verbrauch und die Emissionen. Nockenwellenversteller weisen einen Stator und einen Rotor auf. Der Rotor ist meist mit der Nockenwelle drehfest verbunden, wobei sich der Rotor koaxial zum Stator und innerhalb des Stators befindet. Rotor und Stator prägen Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativbewegung zwischen Stator und Rotor erzeugen.
Um eine Drehmomentübertragung zwischen den Bauteilen Rotor und Stator zu ermöglichen und ferner ein Antriebsdrehmoment der Nockenwelle zu kompen- sieren, verspannt eine Feder den Rotor rotativ gegen den Stator. Dies ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 103 61 509 B4 oder der U.S. amerikanischen Patentschrift US 6,758,178 B2 offenbart. Hier ist an jedem Rotor durch zusätzliche Bauteile oder einer zusätzlichen Bearbeitung des Rotors jeweils eine Schraubenfeder gelagert. Durch diese Zusatzteile oder der Zu- satzbearbeitung steigen nicht nur die Herstellungs- sondern auch die Montagekosten eines Nockenwellenverstellers. Zudem ist der Bauraum im Nockenwellenversteller für die Schraubenfeder begrenzt. Da diese bekannten Federlagerungen jedoch relativ viel axiale Baulänge benötigen, erschwert sich folglich eine Montage der Schraubenfeder in den Rotor. Ferner ist aus dem Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich, dass diese Nockenwellenversteller beidseitig der „Stator-Rotor-Baugruppe" angeordnete Deckel aufweisen. Diese Deckel können neben einer reinen Dichtfunktion auch weitere Funktionen besitzen. So können sie dann beispielsweise mit Verzahnungen oder mit Verriegelungselementen ausgestaltet sein, um als Kettenrad oder als Verriegelungsdeckel zu dienen. Unerheblich davon, welche Ausführungsform der Deckel aufweist, ist dieser stets einteilig ausgebildet. Auch ist bekannt, die oben beschrieben Feder zur Verspannung des Rotors gegen den Stator, am Deckel zu befestigen. Bei Nockenwellenverstellern, die eine Feder in Form einer Schraubenfeder vorsehen, wird diese in den Deckel eingehängt und dann fixiert. Hierzu wird am Deckel im Innendurchmesser ein Bund (Kragen) zur Federeinhängung benötigt. Durch das Federmoment wird die Drehfeder in die Federeinhängung, die als gestanzter bzw. gefräster Hinterschnitt (Bildung eines Stegs) ausgeformt ist, an den Deckelbund gedrückt oder in einem eingepressten Stift axial und radial gesichert. Auch haben diese bekannten Lösungen mit einem Deckel mit gezogenem Bund mehrere Nachteile.
Sind die Bauraumverhältnisse in dem gesamten Nockenwellenversteller sehr gering und hat die gestanzte Federeinhängung einen zu geringen Querschnitt, so kann es im Betrieb eines Nockenwellenverstellers zum Versagen durch einen Bruch des Steges kommen.
Ferner werden durch die freigestanzte bzw. gefräste Federeinhängung die Blechfasern des Deckels an drei Seiten durchtrennt. Dadurch ist die Stabilität des verbleibenden Steges der Federeinhängung in Umfangsrichtung geringer als bei einer Ausführungsform, die nur umgeformt bzw. an weniger als drei Seiten freigestanzt bzw. hochgebogen wird.
Auch hat die Praxis gezeigt, dass bei der Ausstanzung ein Schneidspalt zwischen dem Deckelboden und dem Bund benötigt wird. Je nach Geometrieauslegung mit einem zu großen Materialquerschnitt am Bund, muss auch der Schneidstempel einen gewissen Querschnitt haben, um noch wirtschaftlich gefertigt werden zu können. In der Regel wird der Stempel somit quadratisch ausgelegt. D. h. bei einer radialen Bunddicken von beispielsweise 3 mm muss auch der Schneidstempel mindestens 3 mm breit sein. So hat dann die einge- hängte Feder am Deckel mehr Spiel als benötigt wird bzw. zulässig ist.
Zudem muss eine Schneidkraft beim Stanzen am restlich verbleibenden Steg abgestützt werden. Die Schneidkraft wird dadurch durch geometrische bzw. werkstoffliche Grenzen von Gegenhaltern bestimmt. Bei sehr geringen Bauraumverhältnissen kann dies folglich ein Grund sein, dass einige Designs von Federn nicht umgesetzt werden können.
Insbesondere ist auch die Schleifbarkeit solcher gezogener Deckel eingeschränkt bzw. wirtschaftlich nicht rentabel. Durch die großen Flächenunterschiede des Deckelbereichs und des schmalen Bundbereichs ist mit einem großen asymmetrischen Schleifabtrag zu rechnen. Auch eine Option des Dre- hens des Deckelbereichs ist wirtschaftlich und auch qualitativ nicht immer die beste Wahl, wie z. B. aufgrund von Rattermarken durch unterbrochene Schnitte, zu geringen Spannflächen für Werkzeuge oder zu genauen Anforderungen einer Rechtwinkligkeit.
Eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist daher, einen Nockenwellenvers- teller derart weiterzuentwickeln, dass dieser auf kostengünstige und bauraumsparende Art und Weise ein Antriebsdrehmoment der Nockenwelle kompensiert und dabei funktionssicher im Betrieb alle technischen und mechanischen Anforderungen erfüllt.
Die obige Aufgabe wird durch einen Nockenwellenversteller gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller besteht aus einem Stator und einem Rotor. Eine Feder verspannt dabei den Rotor rotativ gegen den Stator, so dass im Betrieb des Nockenwellenverstellers ein Antriebsdrehmoment der Nockenwelle zumindest teilweise kompensiert werden kann.
Erfindungsgemäß ist die Feder eine Schraubenfeder, für die der Stator eine erste Aufnahme für ein erstes freies Ende der Schraubenfeder umfasst und der Rotor eine zweite Aufnahme für ein zweites freies Ende der Schraubenfeder umfasst.
In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers bildet ein Vielkant, beispielsweise ein Vierkant, an einer Innenwandung des Rotors die zweite Aufnahme, mit dem eine entsprechend geformte Feder- Windung des zweiten freien Endes der Schraubenfeder formschlüssig zusammenwirkt. Insbesondere ist dabei eine letzte Federwindung der Schraubenfeder entsprechend geformt, um den geforderten Formschluss zu gewährleisten. Wird die Schraubenfeder somit in den Boden, sprich in die Innenwandung, des Rotors eingelegt, entsteht zwischen dem zweiten freien Ende der Schrauben- feder und dem Rotor eine drehfeste Verbindung.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine Schlüsselweite des Vielkants im Rotor so klein ausgeführt wird, dass der Vielkant unterhalb eines Schraubkopfes einer Schraube, die mindestens einen Deckel am Stator befestigt, liegt. Dadurch wird das zweite freie Ende der Schraubenfeder axial in Posi- tion gehalten.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist im Rotor eine Bohrung ausgebildet. Die Bohrung ist in einem Winkel kleiner oder gleich als 90° zur Zugrichtung der Schraubenfeder im Rotor angeordnet und stellt die zweite Aufnahme dar, in die das zweite freie Ende der Schraubenfeder eingesetzt wird. Diese Ausführungsform erzeugt selbstwirkend eine axiale Kraft, welche das zweite freie Ende der Schraubenfeder selbstständig in die Einbaulage zwingt.
Insbesondere sieht der Nockenwellenversteller mindestens einen Deckel vor, um ein Austreten von Ölen innerhalb des Nockenwellenverstellers zu verhin- dem. Dabei ist der mindestens eine Deckel über mindestens eine Schraube am Stator angebracht ist.
So sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass ein Blech über die mindestens eine Schraube am Stator angebracht ist und eine axiale Ausbuchtung ausgeformt hat, die die erste Aufnahme bildet und in der das erste freie Ende der Schraubenfeder sitzt. Um ein Herausfallen des ersten freien Endes der Schraubenfeder aus der axialen Ausbuchtung zu verhindern, ist zusätzlich ein partiell ausgeschnittenes Element, wie ein Fenster, am Blech oder Deckel vorgesehen. Diese Ausführungsform funktioniert wie ein Bajonettverschluss für das zweite freie Ende der Schraubenfeder. Insbesondere kann hier eine weitere Ausführungsform vorsehen, dass das Blech derart ausgeführt ist, das neben dieser axialen Fixierung des ersten freien Endes der Schraubenfeder, weitere Federwindungen der Schraubenfeder axial in Position gehalten werden. Ein Herausfallen der Schraubenfeder ist somit ausgeschlossen. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers bildet die mindestens eine Schraube einen verlängerten Schraubenkopf oder Schraubenschaft für die erste Aufnahme, in den das erste freie Ende der Schraubenfeder eingehängt ist.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der mindestens eine Deckel ein axiales Verlängerungselement für die erste Aufnahme bildet, in das das erste freie Ende der Schraubenfeder eingehängt ist. In dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein Einpressteil, welches auf der Innenseite des Deckels für eine mechanische Verriegelung des Nockenwellenverstellers notwendig ist, auf der Außenseite entsprechend zu einem axialen Verlängerungselement modifi- ziert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der mindestens eine Deckel aus einem inneren Deckel und einem äußeren Deckel. Dabei ist der innere Deckel ein Dichtdeckel, um ein Austreten von Ölen innerhalb des Nockenwellenverstellers zu verhindern. Der äußere Deckel bildet dabei einen Fe- deraufnahmedeckel für die erste Aufnahme, in dem das erste freie Ende der Schraubenfeder eingehängt ist. Bei der Erfindung werden bei dieser Ausführungsform gegenüber dem Stand der Technik somit anstatt eines Deckels mit gezogenem Bund zwei Deckel als„Paket" verwendet. Vorteilhafterweise wird dadurch die Festigkeit bzw. Steifigkeit des Federaufnahmedeckels erhöht, was insgesamt somit die Funktion des gesamten Nockenwellenverstellers unter allen Betriebsbedingungen sicherstellt. Der Dichtdeckel weist vorzugsweise mindestens eine geschliffene Dichtfläche als Kontaktfläche zur „Stator-Rotor- Baugruppe" auf. Im Federaufnahmedeckel wird die Schraubenfederaufhängung als axial gestanzte bzw. umgeformte Federeinhängung eingebracht. Dieser Federaufnahmedeckel kann für die erste Aufnahme des ersten freien Endes der Schraubenfeder diverse Ausführungsformen vorsehen, wie eine Aussparung, ein hochgezogenes Element, ein hochgebogenes Element, eine Freistanzung oder eine Kombination dieser. Insbesondere kann der Federaufnahmedeckel in einer Ausführungsform in Form eines geprägten geschlossenen Ringes ausgeführt sein, wobei ebenso denkbar ist, dass der Federaufnahmedeckel in einer anderen Ausführungsform mindestens ein Teilsegment eines Ringes ist.
Ferner ist hier anzumerken, dass der Innendurchmesser des Federaufnahme- deckels durch folgende Ausführungen ausgestaltet sein kann. Zum einen kann der Innendurchmesser kleiner als ein Außendurchmesser der Schraubenfeder sein, wodurch eine zusätzliche axiale Federsicherung erzielt ist. Zum anderen kann der Innendurchmesser aber auch gleich oder größer als der Außendurchmesser der Schraubenfeder sein. Dieser größere Bereich kann dann als zusätzlicher Federarbeitsbereich verwendet werden. Eine Führung der Schraubenfeder ist dann aber nicht möglich.
Alle obig beschriebenen Ausführungsformen der Schraubenfeder am Rotor und/oder am Stator bzw. an dem mindestens einen Deckel, können willkürlich miteinander kombiniert werden, solang die Schraubenfeder den Rotor rotativ gegen den Stator verspannt. Ebenso ist denkbar, dass bereits aus dem Stand der Technik bekannte Federeinhangungen am Rotor oder am Stator mit den obigen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar sind.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Der Anschaulichkeit halber sind in den Figuren die Formen vereinfacht und nicht immer maßstabsgetreu dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 A und 1 B eine Perspektivansicht und eine Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellen- verstellers, in welcher ein zweites freies Ende einer Schraubenfeder mit einer zweiten Aufnahme am Rotor zusammenwirkt;
Fig. 1 C eine Schnittansicht einer Weiterbildung der Ausführungsform aus Fig. 1 A und 1 B;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Er- findung, in welcher das zweite freie Ende der Schraubenfeder in die zweite Aufnahme am Rotor eingebracht ist;
Fig. 3A und 3B eine Perspektivansicht und eine Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein erstes freies Ende der Schraubenfeder in einer ersten Aufnahme am Stator sitzt;
Fig. 4 eine Perspektivansicht einer Weiterbildung der Ausführungsform aus Fig. 3A und 3B;
Fig. 5A und 5B eine Perspektivansicht und eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in welcher das erste freie Ende der Schraubenfeder in der ersten Aufnahme am
Stator eingehängt ist; Fig. 6A und 6B eine weitere Perspektivansicht und eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in welcher das erste freie Ende der Schraubenfeder in der ersten Aufnahme am Stator eingehängt ist; Fig. 7 eine Schnittansicht eines Deckels des erfindungsgemäßen
Nockenwellenverstellers, der aus einem inneren Deckel und einem äußeren Deckel besteht;
Fig. 8A, 8B und 8C jeweils eine Seitenansicht und Draufsicht von bekannten
Schraubenfedern, die bei der Erfindung für die nachfol- genden Fig. 9A bis 9F Anwendung finden; und
Fig. 9A bis 9F jeweils eine Draufsicht und Seitenansicht von Ausführungsformen der Deckel nach Fig.7, bei denen der äußere Deckel ein Federaufnahmedeckel ist und das erste freie Ende der Schraubenfeder mit diesem zusammenwirkt. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen dienen nur der beispielhaften Illustration des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstel- lers, sind jedoch nicht als Einschränkung der Erfindung zu werten.
Figur 1A zeigt eine Perspektivansicht und Figur 1 B eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 , der aus einem Stator 2 und einem Rotor 4 besteht. Eine Feder in Form einer Schraubenfeder 6 spannt dabei den Rotor 4 rotativ gegen den Stator 2 vor, so dass im Betrieb des Nockenwellenverstellers 1 ein Antriebsdrehmoment einer hier nicht dargestellten Nockenwelle kompensiert werden kann. Erfindungsgemäß umfasst der Stator 2 eine erste Aufnahme 8 für ein erstes freies Ende 10 der Schraubenfeder 6 und der Rotor 4 eine zweite Aufnahme 12 für ein zweites freies Ende 14 der Schraubenfeder 6.
In den Fig. 1A und 1 B wird nur die Ausführungsform beschrieben, in welcher das zweite freie Ende 14 der Schraubenfeder 6 mit der zweiten Aufnahme 12 des Rotors 4 zusammenwirkt. Für die Ausführungsform der ersten Aufnahme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 am Stator 2 ist die Beschreibung zu den Fig. 3A und 3B heranzuziehen.
Ein Vierkant 16 an einer Innenwandung 18 des Rotors 4 bildet die zweite Aufnahme 12, mit dem eine entsprechend geformte Federwindung 20 des zweiten freien Endes 14 der Schraubenfeder 6 formschlüssig zusammenwirkt. Insbesondere ist dabei eine letzte Federwindung 20 der Schraubenfeder 6 entsprechend kantig oder rechtwinklig geformt. Wird die Schraubenfeder 6 somit in die Innenwandung 18 des Rotors 4 eingelegt, entsteht zwischen dem zweiten freien Ende 14 der Schraubenfeder 6 und dem Rotor 4 eine drehfeste Verbindung. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, ist zwischen der Schraubenfeder 6 und dem Rotor 4 eine formschlüssige und drehfeste Verbindung ausgebildet.
Figur 1 C zeigt eine Schnittansicht einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 A und 1 B, bei der eine Schlüsselweite des Vierkants 16 so klein ausgeführt ist, das der Vierkant 16 unterhalb eines Schraubkopfes einer Schraube 24, die einen Deckel 26 am Stator 2 befestigt, liegt. Dadurch wird das zweite freie Ende 14 der Schraubenfeder 6 axial in Position gehalten.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Hier bildet eine Bohrung 22 in einem Winkel α kleiner als 90° zur Zugrichtung R der Schraubenfeder 6 im Rotor 4 die zweite Aufnahme 12, in die das zweite freie Ende 14 der Schraubenfeder 6 eingebracht ist. Diese Ausführungsform erzeugt selbstwirkend eine axiale Kraft, welche das zweite freie Ende 14 der Schraubenfeder 6 selbstständig in die Einbaulage zwingt. Figur 3A zeigt eine Perspektivansicht und Figur 3B eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein erstes freies Ende 10 der Schraubenfeder 6 in einer ersten Aufnahme 8 des Stators 2 sitzt. Dafür sieht der Nockenwellenversteller 1 ein zusätzliches Blech 28 vor, welches über min- destens zwei Schrauben 24 am Stator 2 angebracht ist und eine axiale Ausbuchtung 30 ausgeformt hat, die die erste Aufnahme 8 bildet und in der das erste freie Ende 10 der Schraubenfeder 6 sitzt. Um ein Einsetzen des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 in die axiale Ausbuchtung 30 zu erleichtern, ist zusätzlich ein partiell ausgeschnittenes Element 52 am Stator 2 vorge- sehen.
Figur 4 zeigt eine Perspektivansicht einer Weiterbildung der Ausführungsform aus Fig. 3A und 3B. Hier ist das Blech 28 derart ausgeführt ist, das neben dieser axialen Fixierung des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6, weitere Federwindungen 20 der Schraubenfeder 6 axial in Position gehalten werden. Ein Herausfallen der Schraubenfeder 6 ist somit ausgeschlossen.
Figur 5A zeigt eine Perspektivansicht und Figur 5B eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in welcher das erste freie Ende 10 der Schraubenfeder 6 in der ersten Aufnahme 8 des Stators 2 eingehängt ist und zwar derart, dass mindestens eine Schraube 24 einen verlängerten Schraubenkopf 32 für die erste Aufnahme 8 bildet.
Figur 6A zeigt eine Perspektivansicht und Figur 6B eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der der Deckel 26 ein axiales Verlängerungselement 34, die erste Aufnahme 8 bildet, in das das erste freie Ende 10 der Schraubenfeder 6 eingehängt ist. Das axiale Verlängerungselement 34 ist T-förmig ausgebildet.
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht eines Deckels 26 des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1 (hier nicht dargestellt), der aus einem inneren Deckel 36 und einem äußeren Deckel 38 besteht. Der innere Deckel ist ein Dichtdeckel 36 und der äußere Deckel bildet einen Federaufnahmedeckel 38 für die erste Aufnahme 8, in dem das erste freie Ende 10 der Schraubenfeder 6 eingehängt ist. Diese Darstellung der Schraubrichtung zeigt die Schraubrichtung von der Seite des Dichtdeckels 36 und des Federaufnahmedeckels 38. Alternativ ist auch eine Schraubrichtung möglich, bei der im Federaufnahmedeckel 38 die Gewinde in Form von geschnittenen Gewinden oder über Einpressmuttern realisiert werden.
Detaillierte Ausführungsformen der Ausgestaltung des Federaufnahmedeckels 38 sind den Fig. 9A bis 9F zu entnehmen und in diesen beschrieben.
Die Figuren 8A, 8B und 8C zeigen jeweils eine Seitenansicht und Draufsicht von bekannten Schraubenfedern 6, die bei der Erfindung für die nachfolgenden Fig. 9A bis 9F Anwendung finden.
In Fig. 8A ist die Schraubenfeder 6 derart ausgebildet, dass sie einen axialen Schenkel 54 aufweist. Die Schraubenfeder 6 in Fig. 8B ist derart ausgebildet, dass sie einen radialen Schenkel 54 ausgebildet hat. In Fig. 8C hingen ist die Schraubenfeder 6 aus einer Kombination aus Fig. 8A und 8B ausgeformt, d. h. die Schraubenfeder 6 weist sowohl einen axialen als auch einen radialen Schenkel 54 auf.
Die Figuren 9A bis 9F zeigen jeweils eine Draufsicht und Seitenansicht von Ausführungsformen des Deckels 26 nach Fig.7, bei denen der äußere Deckel ein Federaufnahmedeckel 36 ist und das erste freie Ende 10 der Schraubenfeder 6 in diesen eingehängt ist. Die Durchstellungen bzw. Gewinde zur Befestigung sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
In Fig. 9A weist der Federaufnahmedeckel 36 für die erste Aufnahme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 eine Aussparung 40 in Form ei- nes Lochs auf. Hier ist der Innendurchmesser des Federaufnahmedeckels 36 vorzugsweise kleiner als ein Außendurchmesser der Schraubenfeder 6, so dass eine zusätzliche axiale Federsicherung erzielt wird. Auch wird in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine Schraubenfeder 6 mit einem axialen Schenkel 54 nach Fig. 8A eingesetzt.
Der Federaufnahmedeckel 36 in Fig. 9B hat ein hochgezogenes Element 42, sprich eine hochgezogene Kulisse, ausgeformt, in die das erste freie Ende 10 der Schraubenfeder 6 eingehängt ist. Der Innendurchmesser zur axialen Federsicherung sowie die Wahl der Schraubenfeder 6 sind analog zu Fig. 9A.
In Fig. 9C weist der Federaufnahmedeckel 36 für die erste Aufnahme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 ein hochgebogenes Element 44, wie hier eine hochgebogenen Lasche, auf. In dieser Ausführungsform wird vor- zugsweise eine Schraubenfeder 6 mit einem radialen Schenkel 54 nach Fig. 8b eingesetzt. Hier erfolgt die axiale Federsicherung vorzugsweise nur über das hochgebogene Element 44. Ebenso ist aber auch denkbar, die axiale Federsicherung dadurch zu verstärken, dass eine Schraubenfeder 6 mit einem axialen und radialen Schenkel 54 nach Fig. 8C verwendet wird. Der Federaufnahmedeckel 36 in Fig. 9D weis für die erste Aufnahme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 (hier nicht dargestellt) eine Freistanzung 46 auf. Die Schraubenfeder 6 ist in dieser Ausführungsform erneut eine Schraubenfeder 6 mit einem radialen Schenkel 54 nach Fig. 8b. Eine axiale Federsicherung ist in dieser Ausführungsform nicht erforderlich. In Fig. 9E weist der Federaufnahmedeckel 36 für die erste Aufnahme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 (hier nicht dargestellt) neben einer in Fig. 9D bereits beschrieben Freistanzung 46 auch ein hochgebogenes Element 44 nach Fig. 9C auf. Denkbar sind auch andere Kombinationen obig beschriebener Ausführungsformen des Aufnahmedeckels 36 für die erste Auf- nähme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6.
In den Fig. 9A bis 9E ist der Federaufnahmedeckel 36 ein geprägter geschlossenen Ring 48. Denkbar ist aber ebenso, wie in Fig. 9F gezeigt, dass der Federaufnahmedeckel 36 lediglich mindestens ein Teilsegment 50 eines Ringes 48 (s. Fig. 9A bis 9E) ist, der ebenso für die erste Aufnahme 8 des ersten freien Endes 10 der Schraubenfeder 6 eine Aussparung 40 aufweist. Denkbar ist aber auch, dass das Teilsegment 50 ein hochgezogenes Element 42, ein hochgebogenes Element 44, eine Freistanzung 46 oder eine Kombination dieser auf- weisen kann.
Bezugszeichenliste
1 Nockenwellenversteller
2 Stator
4 Rotor
6 Feder, Schraubenfeder
8 erste Aufnahme
10 erste freies Ende
12 zweite Aufnahme
14 zweites freies Ende
16 Vielkant
18 Innenwandung
20 Federwindung
22 Bohrung
24 Schraube
26 Deckel
28 Blech
30 axiale Ausbuchtung
32 Schraubenkopf oder Schraubenschaft
34 axiales Verlängerungselement
36 innerer Deckel, Dichtdeckel
38 äußerer Deckel, Federaufnahmedeckel
40 Aussparung
42 hochgezogenes Element
44 hochgebogenes Element
46 Freistanzung
48 Ring
50 Teilsegment
52 ausgeschnittenes Element
54 Schenkel
R Zugrichtung
α Winkel

Claims

Patentansprüche
Nockenwellenversteller (1 ), umfassend einen Stator (2) und einen Rotor (4), wobei eine Feder (6) den Rotor (4) rotativ gegen den Stator (2) verspannt, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Schraubenfeder (6) ist, für die der Stator (2) eine erste Aufnahme (8) für ein erstes freies Ende (10) der Schraubenfeder (6) um- fasst und der Rotor (4) eine zweite Aufnahme (12) für ein zweites freies Ende (14) der Schraubenfeder (6) umfasst.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , wobei ein Vielkant (16) an einer Innenwandung (18) des Rotors (4) die zweite Aufnahme (12) bildet, mit dem eine entsprechend geformte Federwindung (20) des zweiten freien Endes (14) der Schraubenfeder (6) formschlüssig zusammenwirkt.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , wobei eine Bohrung (22) in einem Winkel (a) kleiner oder gleich als 90° zur Zugrichtung (R) der Schraubenfeder (6) im Rotor (4) die zweite Aufnahme (12) bildet, in die das zweite freie Ende (14) der Schraubenfeder (6) eingebracht ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , wobei über mindestens eine Schraube (24) mindestens ein Deckel (26) am Stator (2) angebracht ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 4, wobei ein Blech (28) über die mindestens eine Schraube (24) am Stator (2) angebracht ist und eine axiale Ausbuchtung (30) ausgeformt hat, die die erste Aufnahme (8) bildet und in der das erste freie Ende (10) der Schraubenfeder (6) sitzt.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 4, wobei die mindes- tens eine Schraube (24) einen verlängerten Schraubenkopf oder Schraubenschaft (32) für die erste Aufnahme (8) bildet, in den das erste freie Ende (10) der Schraubenfeder (6) eingehängt ist.
7. Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 4, wobei der mindes- tens eine Deckel (26) ein axiales Verlängerungselement (34) für die erste
Aufnahme (8) bildet, in das das erste freie Ende (10) der Schraubenfeder (6) eingehängt ist.
8. Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 4, wobei der mindestens eine Deckel (26) aus einem inneren Deckel (36) und einem äußeren Deckel (38) besteht, wobei der innere Deckel ein Dichtdeckel (36) ist und der äußere Deckel einen Federaufnahmedeckel (38) für die erste Aufnahme (8) bildet, in dem das erste freie Ende (10) der Schraubenfeder (6) eingehängt ist.
9. Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , 4 oder 8, wobei der Feder- aufnahmedeckel (38) für die erste Aufnahme (8) des ersten freien Endes
(10) der Schraubenfeder (6) eine Aussparung (40), ein hochgezogenes Element (42), ein hochgebogenes Element (44), eine Freistanzung (46) oder eine Kombination dieser aufweist.
10. Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 9, wobei der Federaufnahme- deckel (38) ein Ring (48) oder mindestens ein Teilsegment (50) eines
Ringes (48) ist.
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