Verstelleinrichtung für Nockenwellen von Kraftfahrzeugen

Abstract

 Nockenwellenverstelleinrichtungen dienen dazu, die Öffnungsdauer von Einspritzventilen in Abhängigkeit von der geforderten Leistung zu verändern. Die Verstelleinrichtung hat einen Stator (6) mit nach innen gerichteten Flügeln (8). Auf der Nokkenwelle sitzt drehfest ein Rotor (1), der vom Stator (6) umgeben ist und nach außen gerichtete Flügel (2) aufweist, die in den Bereich zwischen jeweils benachbarte Statorflügel (8) ragen. Die Statorflügel (8) begrenzen den Drehweg des Rotors (1). Damit der Rotor (1) in der Endlage einen definierten Anschlag am Stator (6) hat, ist zumindest einer der Rotorflügel (2) und/oder mindestens einer der Statorflügel (8) an mindestens einer seiner Seitenwände (14, 15, 16, 17) mit wenigstens einer Erhöhung (19) versehen, die in Anschlagstellung der Flügel (2; 8) nachgiebig verformbar ist. Dadurch wird erreicht, daß die Rotorflügel (2) in der Anschlagstellung einen definierten Anschlag haben. Die Verstelleinrichtung wird vorteilhaft bei Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Nockenwellen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Solche Verstelleinrichtungen dienen dazu, die Öffnungsdauer von Einspritzventilen in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von der geforderten Leistung zu verändern. Hierzu wird die Nockenwelle durch eine Relativdrehung des Rotors gegenüber dem Stator relativ zur Kurbelwelle verstellt. Der Rotor kann gegenüber dem Stator so weit gedreht werden, bis die Rotorflügel an den Statorflügeln zur Anlage kommen. Fertigungsbedingt treten zwischen dem Stator und dem Rotor Toleranzen auf, so daß es bei Anlage der Rotorflügel an den Statorflügeln nicht zu einer gleichmäßigen Pressung an den Bauteilen kommen kann. Bei ungünstigen Toleranzen kann es vorkommen, daß nur ein Rotorflügel das komplette radial auftretende Nockenwellenantriebsmoment trägt. Besonders bei Statoren, die aus Kunststoff bestehen, kann es zum Abreißen des Statorflügels kommen oder ein Teil der Verstelleinrichtung wird derart bleibend verformt, daß der Stator bzw. der entsprechende Statorflügel verzogen wird. Dadurch wird die Funktion der Verstelleinrichtung durch Klemmen des Rotors beeinträchtigt. Im ungünstigsten Fall kann die Verstelleinrichtung ausfallen.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Verstelleinrichtung so auszubilden, daß über die Betriebsdauer der Verstelleinrichtung der Rotor in der Endlage einen definierten Anschlag am Stator hat.

[0004] Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Verstelleinrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0005] Bei der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung wird durch die Erhöhung, die an wenigstens einer der Seitenwände des Rotorflügels und/oder des Statorflügels vorgesehen ist, erreicht, daß der Rotorflügel in der Anschlagstellung einen definierten Anschlag hat. Die Erhöhung kann in der Anschlagstellung so weit nachgiebig verformt, werden, daß die mechanischen Spannungen zwischen den Kontaktflächen auf gleichem Niveau liegen. Vorteilhaft sind an der Seitenwand des Statorflügels und/oder des Rotorflügels mehrere Erhöhungen vorgesehen. Dadurch können die Verformungen an den Kontaktflächen der einzelnen Erhöhungen und des jeweiligen Flügels unterschiedlich sein.

[0006] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0007] Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1

in Seitenansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung für Nockenwellen,

Fig. 2

in perspektivischer Darstellung einen Teil der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,

Fig. 3

in vergrößerter Darstellung eine Ansicht der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,

Fig. 4 bis Fig. 6

in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,

Fig. 7 bis Fig. 9

in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung,

Fig. 10 bis Fig. 12

in Darstellungen entsprechend den Fig. 1 bis 3 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung.

[0008] Die im folgenden beschriebenen Verstelleinrichtungen sind Teil einer Nockenwellenverstelleinrichtung, mit der die Öffnungsdauer von Einspritzventilen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen entsprechend dem jeweiligen Leistungsbedarf verstellt werden kann. Solche Nockenwellenverstelleinrichtungen sind bekannt und werden darum nur kurz erläutert. Die Nockenwellenverstelleinrichtung hat zwei Nokkenwellen, von denen die eine der Einlaßseite und die andere der Auslaßseite der Einspritzventile zugeordnet ist. Auf jeder Nockenwelle sitzt drehfest ein Rotor 1 (Fig. 3), der über seinen Umfang verteilt radial abstehende Flügel 2 aufweist. Sie liegen mit ihren Stirnseiten 3 dichtend an der Innenwand 4 eines zylindrischen Mantels 5 eines Stators 6 an. Der Stator 6 ist drehfest, im Ausführungsbeispiel einstückig mit einem Ketten- oder Zahnriemenrad 7 ausgebildet, über das eine endlos umlaufende Kette oder Zahnriemen geführt ist, mit der die beiden Nockenwellen mit einer Kurbelwelle verbunden sind. Auf der Kurbelwelle sitzt ein entsprechendes Ketten- oder Zahnriemenrad.

[0009] Vom Statormantel 5 stehen radial nach innen Flügel 8 ab, die mit ihren Stirnflächen 9 dichtend an der zylindrischen Außenseite 10 eines Rotorgrundkörpers 11 anliegen. Die Rotorflügel 2 greifen in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarte Statorflügel 8 ein und unterteilen dadurch den Bereich zwischen benachbarten Statorflügeln 8 in zwei Druckräume 12 und 13, in die, durch ein Ventil gesteuert, Druckmedium eingebracht werden kann. Über dieses Druckmedium werden die Rotorflügel 2 an ihren radialen Seitenflächen 14, 15 druckbeaufschlagt. Auf diese Weise wird der Rotor 1 relativ zum Stator 6 in und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Der Drehweg des Rotors 1 wird dadurch begrenzt, daß die Rotorflügel 2 an den radial liegenden Seitenflächen 16, 17 der Statorflügel 8 zur Anlage kommen.

[0010] Um ein gleichmäßiges Anlegen der Rotorflügel 2 während der Betriebslebensdauer des Nockenwellenverstellers an der jeweiligen Seitenfläche 16 bzw. 17 der Statorflügel 8 zu ermöglichen, sind auf den Seitenflächen 16, 17 Erhöhungen 19 vorgesehen, die einstückig mit dem Statorflügel 8 ausgebildet sind. In den Zeichnungen, auch der folgenden Ausführungsbeispiele, sind die Erhöhungen 19 der Übersichtlichkeit wegen nur an der Seitenfläche 16 dargestellt. Die Erhöhungen erstrecken sich im Ausführungsbeispiel über die axiale Länge des jeweiligen Statorflügels 8 und haben rechteckigen Umriß (Fig. 3). Die Erhöhungen 19 liegen parallel und mit Abstand zueinander. Sie sind vorteilhaft über die radiale Länge der Statorflügel 8 gleichmäßig verteilt angeordnet und gleich ausgebildet. Die Erhöhungen 19 ermöglichen einen fertigungsbedingten Toleranzausgleich zwischen dem Rotor 1 und dem Stator 6. Wenn der Rotorflügel 2 am Statorflügel 8 zur Anlage kommt, werden die Erhöhungen 19 leicht nachgiebig verformt, wodurch eventuell vorhandene Toleranzen zuverlässig ausgeglichen werden. Aufgrund der elastischen Verformung der Erhöhungen 19 ist gewährleistet, daß der Rotor 1 immer einen definierten Anschlag hat und die mechanischen Spannungen sich zwischen den einzelnen Kontaktflächen auf gleichem Niveau befinden. Dabei kann es vorkommen, daß die Verformungen an den Kontaktflächen unterschiedlich sind.

[0011] Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 sind die Erhöhungen 19 auf den Statorseitenflächen 16, 17 im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet. Diese Erhöhungen 19 erstrecken sich ebenfalls über die axiale Breite der Statorseitenflächen 16, 17 parallel zueinander und haben Abstand voneinander. Die Erhöhungen 19 werden beim Anlegen der Rotorflügel 2 an die Statorflügel 8 so weit nachgiebig verformt, bis sich die mechanischen Spannungen zwischen den einzelnen Kontaktflächen auf gleichem Niveau befinden. Da die Erhöhungen 19 dreieckförmigen Querschnitt haben, werden sie beim Anlegen der Rotorflügel 2 nicht sofort über ihre ganze radiale Breite nachgiebig verformt. Vielmehr wird zunächst nur der Bereich der Kanten der Erhöhungen 19 verformt. Mit zunehmendem Anlegedruck der Rotorflügel 2 werden die Erhöhungen 2 dann entsprechend stärker verformt.

[0012] Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 bis 9 haben die Erhöhungen 19 teilkreisförmigen Querschnitt (Fig. 9). Die Erhöhungen 19 erstrecken sich ebenfalls über die axiale Breite der Statorflügel 8 und parallel zueinander. Sie gehen bogenförmig ineinander über und sind entsprechend den vorhergehenden Ausführungsformen über die radiale Länge der Statorflügel 8 verteilt vorgesehen. Auch diese Erhöhungen 19 werden beim Anschlagen der Rotorflügel 2 an die jeweilige Seitenwand 16, 17 der Statorflügel 8 nachgiebig verformt.

[0013] Die Ausführungsform nach den Fig. 10 bis 12 unterscheidet sich von den vorigen Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Erhöhungen 19 sich nicht über die axiale Breite der Statorflügel 8 erstrecken, sondern verteilt über die Seitenflächen 16, 17 der Statorflügel 8 vorgesehen sind. Die Erhöhungen 19 sind noppenförmig ausgebildet und über die Fläche der Seitenwände 16, 17 der Statorflügel 8 verteilt angeordnet. Kommen die Rotorflügel 2 an den Statorflügeln 8 zur Anlage, werden die noppenförmigen Erhöhungen 18 ebenfalls nachgiebig verformt.

[0014] In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Erhöhungen 19 an den Seitenflächen der Statorflügel 8 vorgesehen. Es ist selbstverständlich möglich, die Erhöhungen 19 auch an den Seitenflächen 14, 15 der Rotorflügel 2 anzuordnen. Es ist ferner möglich, die Erhöhungen 19 sowohl an den Seitenwänden 14, 15 der Rotorflügel 2 als auch an den Seitenwänden 16, 17 der Statorflügel 8 vorzusehen. Die Erhöhungen sind in diesem Falle so angeordnet, daß sie bei der Anlage der Rotorflügel 2 an den Statorflügeln 8 nicht aufeinander treffen.

[0015] Beim Auftreffen der Rotorflügel 2 auf die Statorflügel 8 werden die Erhöhungen 19 infolge der elastischen Verformung geglättet. Dies kann dazu führen, daß an den Seitenwänden 14, 15 bzw. 16, 17 der Rotorflügel 2 bzw. der Statorflügel 8 an den entsprechenden Stellen kleine bleibende Eindrückstellen gebildet werden, die sich aber nicht nachteilig auf das gleichmäßige Anlegen der Rotorflügel auswirken.

[0016] Die Rotorflügel 2 und die Statorflügel 8 können aus dem gleichen Werkstoff bestehen. Es ist aber auch möglich, für die Rotorflügel 2 einen anderen Werkstoff einzusetzen als für die Statorflügel 8. So kann beispielsweise der gesamte Rotor 1 mit den Rotorflügeln 2 aus einem Leichtmetall, wie Aluminium, bestehen, während der Stator 6 bzw. die Statorflügel 8 aus Kunststoff hergestellt sein können.

[0017] Die Erhöhungen 19 können auch Einsätze sein, die in Form von kleinen Stopfen oder dergleichen in Öffnungen in den Seitenflächen 14, 15 bzw. 16, 17 der Rotorflügel 2 bzw. der Statorflügel 8 vorgesehen sind. Die Erhöhungen werden in diese Öffnungen so eingesetzt, daß sie über die Seitenwände vorstehen. Im Laufe des Betriebes verformen sich diese Erhöhungen so, daß ein spannungsmäßig gleichmäßiges Anliegen zwischen den Rotorflügeln 2 und den Statorflügeln 8 erreicht wird. In den Vertiefungen werden die Erhöhungen beispielsweise durch Kleben, Einschweißen und dergleichen befestigt.

[0018] Die Erhöhungen 19 können beispielsweise auch auf die Seitenflächen 14, 15; 16, 17 aufgeklebt werden. Als Material für diese Erhöhungen kann der Klebstoff selbst oder ein Kunststoff verwendet werden.

[0019] Die Erhöhungen 19 können in beliebiger Verteilung auf den jeweiligen Seitenflächen 14, 15; 16, 17 vorgesehen sein. Sie müssen lediglich so angeordnet sein, daß ein spannungsmäßig gleichmäßiges Anliegen zwischen den Rotorflügeln 2 und den Statorflügeln 8 gewährleistet ist.

Ansprüche

1. Verstelleinrichtung für Nockenwellen von Kraftfahrzeugen, mit einem Stator, der nach innen gerichtete Flügel aufweist und einen auf der Nockenwelle drehfest sitzenden Rotor umgibt, der nach außen gerichtete Flügel aufweist, die in den Bereich zwischen jeweils benachbarte Statorflügel ragen,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Rotorflügel (2) und/oder mindestens einer der Statorflügel (8) an mindestens einer seiner Seitenwände (14, 15; 16, 17) mindestens eine Erhöhung (19) aufweist, die in Anschlagstellung der Flügel (2, 8) nachgiebig verformbar ist.

2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Erhöhung (19) über die axiale Breite des Rotorflügels (2) und/oder des Statorflügels (8) erstreckt.

3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (19) rechteckigen Querschnitt hat.

4. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (19) dreieckförmigen Querschnitt hat.

5. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (19) teilkreisförmigen Querschnitt hat.

6. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Erhöhungen (19) an der Seitenwand (14, 15; 16, 17) des Rotorflügels (2) und/oder des Statorflügels (8) vorgesehen sind.

7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (19) parallel zueinander verlaufen.

8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (19) Abstand voneinander haben.

9. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (19) noppenförmig ausgebildet ist.

10. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (19) einstückig mit dem Rotorflügel (2) und/oder dem Statorflügel (8) ausgebildet ist.

11. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung (19) durch einen Einsatz im Rotorflügel (2) und/oder im Statorflügel (8) gebildet ist.

Zeichnung