VORRICHTUNG ZUR RELATIVEN WINKELVERSTELLUNG EINER NOCKENWELLE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

[0002] Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 197 26 300 A1 bekannt. Dabei, ist zwischen dem Flügelrad und dem Gehäuserad ein Federelement angeordnet, welches das Flügelrad in einer Grundstellung hält. Dadurch kann sich das Flügelrad auch ohne anliegenden Öldruck nicht bewegen und es ist sichergestellt, daß beim Starten der Brennkraftmaschine keine Geräusche mehr auftreten und die erwünschten Ventilsteuerzeiten auch für das Auslaßventil eingestellt sind.

[0003] Das Gehäuserad und das Flügelrad weisen hierbei jeweils Ausnehmungen auf, in denen das Federelement angeordnet ist, um eine gewisse Führung für dasselbe zu' gewährleisten. Zum einen ist jedoch aufgrund der geringen Tiefe der Ausnehmung nur eine unzureichende Führung für das Federelement gegeben und zum anderen ist es fertigungstechnisch äußerst aufwendig, die Ausnehmung in dem Gehäuserad herzustellen. Bei einer für die Führung des Federelements günstigen Vergrößerung der Tiefe der Ausnehmung würden sich diese Schwierigkeiten bezüglich der Fertigung noch erhöhen.

[0004] Zum allgemeinen Stand der Technik bezüglich Vorrichtungen zur relativen Winkelverstellung von Nockenwellen wird des weiteren auf die EP 0 821 138 A1, die EP 0 801 212 A1, die DE 39 07 077 C2, die DE 41 08 111 A1, die DE 44 02 586 A1, die DE 196 30 403 A1 und die DE 196 54 926 A1 verwiesen.

[0005] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle zu schaffen, welche die Vorteile bezüglich des Einnehmens der Grundstellung beibehält, dabei jedoch einfach und mit geringem maschinellen Aufwand herzustellen ist.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

[0007] Dadurch, daß erfindungsgemäß die taschenartige Ausnehmung des wenigstens einen Vorsprungs in axialer Richtung geöffnet ist, kann das Gehäuserad kostengünstig durch Sintern hergestellt werden, was einen großen Aufwand an spanender Nachbearbeitung unnötig macht Des weiteren können auch die Federelemente leicht in den Hohlraum zwischen. dem Flügelrad und dem Gehäuserad montiert werden.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

[0009] Es zeigt:

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt nach der Linie I-I aus Fig. 2; und

Fig. 2

die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1.

[0010] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur relativen Winkelverstellung einer nicht dargestellten Nockenwelle gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle, welche ebenfalls nicht dargestellt ist. Im vorliegenden Fall ist die Nockenwelle zur Betätigung von ebenfalls nicht dargestellten Auslaßventilen einer in bekannter Weise arbeitenden Brennkraftmaschine vorgesehen, die Vorrichtung 1 ist jedoch in der nachfolgend beschriebenen Form auch für den Einsatz bei einer Einlaßnockenwelle verwendbar.

[0011] Die Vorrichtung 1 weist ein Antriebselement 2 auf, welches in diesem Fall als sogenanntes Gehäuserad 2 ausgebildet ist. Zur Verbindung mit der Kurbelwelle ist das Gehäuserad 2 an seinem Umfang mit einer einteilig mit dem Gehäuserad 2 ausgebildeten, doppelt ausgeführten Verzahnung 3 für eine nicht dargestellte Kette versehen. Im Inneren des hohlen Gehäuserades 2 befindet sich ein Flügelrad 4, welches das Abtriebselement bildet und mit der Nockenwelle in nicht dargestellter, jedoch an sich bekannter Art und Weise verbunden ist.

[0012] Das Gehäuserad 2 weist vier nach innen ragende Vorsprünge 5 auf, wobei in anderen Ausführungsformen auch eine andere Anzahl von Vorsprüngen 5 denkbar wäre. Das Flügelrad 4 ist mit vier nach außen ragenden Flügeln 6 versehen, welche sich jeweils in zwischen den einzelnen Vorsprüngen 5 gebildeten Aussparungen bzw. Hohlräumen 7 des Gehäuserades 2 befinden. Hierbei füllen die Flügel 6 die Aussparungen 7 jedoch nicht aus. Das Flügelrad 4 kann somit eine geringfügige Drehung innerhalb des Gehäuserades 2 ausführen, welche der Differenz zwischen der Länge der Aussparungen 7 und der Länge der Flügel 6, jeweils in Umfangsrichtung betrachtet, entspricht.

[0013] Um ein Anliegen der Flügel 6 an den Vorsprüngen 5 zu erreichen, ist zwischen den Vorsprüngen 5 und den Flügeln 6 jeweils ein Federelement 8 angeordnet. Die Federelemente 8 drücken die Flügel 6 an den Rand der Vorsprünge 5 und halten somit das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung, in welcher die Nockenwelle "normale" Ventilsteuerzeiten realisiert. Durch Momente, welche infolge von Reibung auftreten, ist die Nokkenwelle und somit das Flügelrad 4 nämlich stets bestrebt, sich von den Vorsprüngen 5 weg zu bewegen, was eine Verstellung der Ventilsteuerzeit in Richtung eines späten Öffnens der Auslaßventile zur Folge hätte. Insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine ist es jedoch unerläßlich, daß sich das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung befindet.

[0014] Eine sichere Führung der Federelemente 8 wird dadurch gewährleistet, daß sich in den Vorsprüngen 5 taschenartige Ausnehmungen 9 befinden, in welche jeweils die Federelemente 8 eingeführt sind. Zur. Aufnahme der Federelemente 8 weisen auch die Flügel 6 taschenartige Ausnehmungen 10 auf. Die Federelemente 8, welche in diesem Fall als Druckfedern ausgebildet sind, befinden sich somit in den Hohlräumen 7 zwischen den Vorsprüngen 5 und den Flügeln 6. Die Ausnehmungen 10 weisen in diesem Fall eine geringere Tiefe auf als die Ausnehmungen 9.

[0015] Um unterschiedliche Rückstellkräfte bzw. Rückstellmomente für das Flügelrad 4 realisieren zu können, kann in nicht dargestellter Art und Weise auch eine geringere oder größere Anzahl an Federelementen 8 vorgesehen sein. Hierzu ist es einerseits möglich, in einzelne der bestehenden Hohlräume 7 keine Federelemente 8 einzusetzen oder eine andere Anzahl von Vorsprüngen 5 des Gehäuserades 2 und der zugehörigen Flügel 6 des Flügelrades 4 vorzusehen. Dies stellt eine sehr einfache und kostengünstige Anpassung an verschiedene Rückstellmomente verschiedener Brennkraftmaschinen dar, an welchen die Vorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Alternativ ist es auch möglich, Federelemente 8 mit einer anderen Federkennlinie einzusetzen.

[0016] Wie in Fig. 2 besser erkennbar ist, sind die taschenartigen Ausnehmungen 9 der Vorsprünge 5 in axialer Richtung geöffnet, um eine einfachere Fertigung der Ausnehmungen 9 und eine einfachere Montage der Federelemente 8 zu ermöglichen. Auf diese Art und Weise ist nämlich ein kostengünstiges Sintern des Gehäuserades 2 möglich. Auch die taschenartigen Ausnehmungen 10 können in axialer Richtung geöffnet sein, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, das Flügelrad 4 ebenfalls durch Sintern herzustellen. Selbstverständlich ist auch die Herstellung der Ausnehmungen 10 in dem Flügelrad 4 durch Bohren möglich. In diesem Fall würde es sich dann um geschlossene Ausnehmungen 10 handeln.

[0017] Aus Fig. 2 geht des weiteren hervor, daß an dem Gehäuserad 2 und an dem Flügelrad 4 eine Verriegelungseinrichtung 11 vorgesehen ist, durch welche das Flügelrad 4 in seiner Grundstellung verriegelt werden kann. Da die Verriegelungseinrichtung 11 von an sich bekannter Bauart ist, wird im folgenden nicht näher auf dieselbe eingegangen.

[0018] Innerhalb des Flügelrades 4 ist in ebenfalls an sich bekannter Weise eine sogenannte Zentralschraube 12 angeordnet. Innerhalb der Zentralschraube 12 befindet sich ein Steuerkolben 13 von ebenfalls bekannter Bauart. Die Zentralschraube 12 und der Steuerkolben 13 bilden gemeinsam ein 4/2-Proportionalventil als Steuereinrichtung. Durch Verstellung des Steuerkolbens 13 in der Zentralschraube 12 in axialer Richtung werden verschiedene Ringkanäle 14, welche sich in dem Flügelrad 4 befinden, freigegeben und durch Einführöffnungen 15 in das Flügelrad 4 bzw: in die Zentralschraube 12 eintretendes Öl bewirkt die Verstellung des Flügelrades 4 gegenüber dem Gehäuserad 2 in an sich bekannter Weise. Zum Betrieb der Vorrichtung 1 kann das vorhandene Öl der Brennkraftmaschine verwendet werden, d.h. die Vorrichtung 1 kann in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine eingebunden sein.

[0019] Die genaue Art und Weise der Verstellung des Flügelrades 4 ist wiederum in Fig. 1 besser erkennbar. So sind in dem Flügelrad 4 Bohrungen 16 vorgesehen, welche im Bereich zwischen den Flügeln 6 und den Vorsprüngen 5 in die Hohlräume 7 münden. Wenn Öl aus den Ringkanälen 14 in die Bohrungen 16 geleitet wird, bewegt sich das Flügelrad 4 durch den Öldruck in Richtung seiner Grundstellung, also der Anlage der Flügel 6 an den Vorsprüngen 5. In der Grundstellung kann das Flügelrad 4 durch die Verriegelungseinrichtung 11 verriegelt werden, z.B. wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird. Das Öffnen der Verriegelungseinrichtung 11 kann wiederum durch Öldruck nach dem Starten der Brennkraftmaschine erfolgen. Wie oben beschrieben wird durch die Federelemente 8 das Flügelrad 4 auch dann in die Grundstellung gebracht, wenn kein Öldruck ansteht.

[0020] In dem Flügelrad 4 befinden sich weitere Bohrungen 17, welche gestrichelt dargestellt sind und direkt hinter derjenigen Kante aus dem Flügelrad 4 austreten, an welcher die Flügel 6 an den Vorsprüngen 5 anliegen. Wird Öl durch die Bohrungen 17 geleitet, so bewegt sich das Flügelrad 4 gegen die Kraft der Federelemente 8 in eine andere Position, wodurch die Nockenwelle entsprechend verdreht und eine andere Ventilsteuerzeit eingestellt wird.

[0021] Die Verstellung des Flügelrades 4 erfolgt so lange, bis von einem nicht dargestellten Sensor die korrekt eingestellte Ventilsteuerzeit festgestellt wird. Daraufhin werden die entsprechenden Ringkanäle 14 und damit die Bohrungen 16 und 17 verschlossen. In den Hohlräumen 7 eingeschlossenes Medium hält das Flügelrad 4 in der eingestellten Stellung. Es handelt sich hierbei um eine kontinuierliche Verstellung mit, wie oben angegeben, integriertem 4/2-Proportionalventil.

[0022] Es wäre alternativ auch eine Ausführungsform ohne integriertes sondern mit einem externen Ventil möglich.

[0023] Die Vorrichtung 1 weist in axialer Richtung an beiden Seiten Deckel 18 und 19 auf, welche durch Schrauben 20 miteinander verbunden sind. Die Deckel 18 und 19 begrenzen hierbei denjenigen Raum, in welchem ein Öldruck aufgebracht werden kann.

Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zur relativen Winkelverstellung einer Nockenwelle, insbesondere einer zur Betätigung von Auslaßventilen vorgesehenen Nockenwelle, gegenüber der diese antreibenden Kurbelwelle mit folgenden Merkmalen:

1.1 einem von der Kurbelwelle angetriebenen Antriebselement (2),

1.2 einem gegenüber dem Antriebselement (2) verstellbaren Abtriebselement (4), welches zum Antrieb der Nockenwelle vorgesehen ist,

1.3 einer Steuereinrichtung zur Verstellung des Antriebselements (2) gegenüber dem Abtriebselement (4),

1.4 das Abtriebselement (4) ist wenigstens annähernd konzentrisch zu dem Antriebselement (2) angeordnet,

1.5 zwischen dem Antriebselement (2) und dem Abtriebselement (4) ist wenigstens ein Federelement (8) zum Halten des Abtriebselements (4) in einer Grundstellung angeordnet,

1.6 das Abtriebselement (4) ist als Flügelrad (4) mit wenigstens einem Flügel (6) ausgebildet und innerhalb des hohlen und als Gehäuserad (2) ausgebildeten Antriebselements angeordnet,

1.7 das Gehäuserad (2) weist wenigstens einen nach innen ragenden Vorsprung (5) auf, an welchem der wenigstens eine Flügel (6) des Flügelrades (4) in der Grundstellung des Flügelrades anliegt,

1.8 zwischen dem wenigstens eine Flügel (6) und dem wenigstens einen Vorsprung (5) ist ein Hohlraum (7) ausgebildet, in welchem das wenigstens eine Federelement (8) angeordnet ist,

1.9 der wenigstens eine Vorsprung (5) des Gehäuserades (2) weist eine taschenartige Ausnehmung (9) auf,

1.10 das Federelement (8) ist in der taschenartigen Ausnehmung (9) des wenigstens einen Vorsprungs (5) angeordnet,
dadurch gekennzeichnet, daß

1.11 die taschenartige Ausnehmung (9) des wenigstens einen Vorsprungs (5) in axialer Richtung geöffnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der wenigstens eine Flügel (6) des Flügelrades (4) eine taschenartige Ausnehmung (10) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Federelement (8) in der taschenartigen Ausnehmung (10) des wenigstens einen Flügels (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Federelement (8) als Druckfeder ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die taschenartige Ausnehmung (10) des wenigstens einen Flügels (6) in axialer Richtung geöffnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die taschenartige Ausnehmung (10) des wenigstens einen Flügels (6) in axialer Richtung geschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Flügelrad (4) mehrere Flügel (6) aufweist, welche in der Grundstellung des Flügelrades (4) an einer entsprechenden Anzahl von Vorsprüngen (5) des Gehäuserades (2) anliegen, wobei je nach erforderlicher Rückstellkraft eine entsprechende Anzahl von Federelementen (8) zwischen den Vorsprüngen (5) und den Flügeln (6) vorgesehen sind.

Claims

1. Device (1) for adjusting the relative angle of a camshaft, in particular for operating a camshaft provided with exhaust valves, with respect to the crankshaft driving it, having the following features:

1.1 an input driving element (2) driven by the camshaft,

1.2 an output element (4), adjustable relative to the input driving element (2), is provided as a means of driving the camshaft,

1.3 a control device for adjusting the input driving element (2) relative to the output element (4),

1.4 the output element (4) is disposed at least more or less concentrically with the input driving element (2),

1.5 at least one spring element (8) is disposed between the input driving element (2) and the output element (4) as a means of holding the output element (4) in its basic position,

1.6 the output element (4) is an impeller (4) with at least one vane (6) and is disposed inside the hollow input driving element, provided in the form of a housing wheel (2),

1.7 the housing wheel (2) has at least one inwardly projecting projection (5), against which the at least one vane (6) of the impeller (4) sits when the impeller is in the basic position,

1.8 a cavity (7) is formed between the at least one vane (6) and the at least one projection (5), in which the at least one spring element (8) is disposed,

1.9 the at least one projection (5) of the housing wheel (2) has a pocket-like recess (9),

1.10 the spring element (8) is disposed in the pocket-like recess (9) of the at least one projection (5),
characterised in that

1.11 the pocket-like recess (9) of the at least one projection (5) is open in the axial direction.

2. Device as claimed in claim 1,
characterised in that
the at least one vane (6) of the impeller (4) has a pocket-like recess (10).

3. Device as claimed in claim 1 or 2,
characterised in that
the spring element (8) is disposed in the pocket-like recess (10) of the at least one vane (6).

4. Device as claimed in one of claims 1, 2 or 3,
characterised in that
the spring element (8) is a compression spring.

5. Device as claimed in one of claims 2, 3 or 4,
characterised in that
the pocket-like recess (10) of the at least one vane (6) is open in the axial direction.

6. Device as claimed in one of claims 2, 3 or 4,
characterised in that
the pocket like-recess (10) of the at least one vane (6) is closed in the axial direction.

7. Device as claimed in one of claims 1 to 6,
characterised in that
the impeller (4) has several vanes (6), which, when the impeller (4) is in the basic position, lie against a corresponding number of projections (5) of the housing wheel (2), a corresponding number of spring elements (8) being provided between the projections (5) and the vanes (6) depending on the required restoring force.

Revendications

1. Dispositif (1) pour le déplacement angulaire relatif d'un arbre à cames, notamment d'un arbre à cames prévu pour l'actionnement de soupapes d'échappement, par rapport au vilebrequin entraînant ledit arbre à cames, le dispositif présentant les caractéristiques suivantes :

1.1 un élément menant (2) entraîné par le vilebrequin,

1.2 un élément mené (4) qui peut être déplacé par rapport à l'élément menant (2), et qui est prévu pour l'entraînement de l'arbre à cames,

1.3 un dispositif de commande pour déplacer l'élément menant (2) par rapport à l'élément mené (4),

1.4 l'élément mené (4) est disposé au moins approximativement de manière concentrique par rapport à l'élément menant (2),

1.5 entre l'élément menant (2) et l'élément mené (4) est disposé au moins un élément de ressort (8) destiné à maintenir l'élément mené (4) dans une position de base,

1.6 l'élément mené (4) est réalisé en tant que roue à ailette (4) avec au moins une ailette (6), et est disposé à l'intérieur de l'élément menant creux réalisé sous forme de roue en carter (2),

1.7 la roue en carter (2) présente au moins une protubérance (5) faisant saillie vers l'intérieur et sur lequel s'appuie ladite au moins une ailette (6) de la roue à ailettes (4), dans la position de base de la roue à ailettes,

1.8 entre ladite au moins une ailette (6) et ladite au moins une protubérance (5), est formée un espace creux (7) dans lequel est disposé ledit au moins un élément de ressort (8),

1.9 ladite au moins une protubérance (5) de la roue en carter (2) présente un évidement (9) en forme de cavité,

1.10 l'élément de ressort (8) est disposé dans l'évidement (9) en forme de cavité de ladite au moins une protubérance (5),
caractérisé en ce que

1.11 l'évidement (9) en forme de cavité de ladite au moins une protubérance (5) est ouvert dans la direction axiale.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une ailette (6) de la roue à ailettes (4) présente un évidement (10) en forme de cavité.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de ressort (8) est disposé dans l'évidement (10) en forme de cavité de ladite au moins une ailette (6).

4. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3,
caractérisé en ce que l'élément de ressort (8) est réalisé sous forme de ressort de compression.

5. Dispositif selon l'une des revendications 2, 3 ou 4,
caractérisé en ce que l'évidement (10) en forme de cavité de ladite au moins une ailette (6) est ouvert dans la direction axiale.

6. Dispositif selon l'une des revendications 2, 3 ou 4,
caractérisé en ce que l'évidement (10) en forme de cavité de ladite au moins une ailette (6) est fermé dans la direction axiale.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que la roue à ailettes (4) présente plusieurs ailettes (6) qui, dans la position de base de la roue à ailettes (4), s'appuient sur un nombre correspondant de protubérances (5) de la roue en carter (2), un nombre approprié d'éléments de ressort (8), fonction de la force de rappel nécessaire, étant prévus entre les protubérances (5) et les ailettes (6).

Zeichnung