DE4233250C1 - Relative rotary angle adjustment of IC engine control shaft - involves shaft carrying in end area rotary angle-movable, centred and axially secured drive wheel - Google Patents

Relative rotary angle adjustment of IC engine control shaft - involves shaft carrying in end area rotary angle-movable, centred and axially secured drive wheel

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Abstract

A radial flange (8) for axial securement of a hub (10) concentrically located in the shaft end area (5) is in non-rotary connection with the drive wheel (4). The assembly (14) comprising the drive wheel (4) and the hub (10) via an axially acting tension device (15 spring 16) is movable under friction to a stop (17,21) in the end area (5) of the control shaft (2). Between a hub-side section (19) of the radial flange (8) of the hub (10) and a free face surface (20) of the shaft end area (5) a plate spring (16) is tensioned. The free face surface (20) of the shaft end area (15) acts as an additional stop (21) for a friction ring (22). USE/ADVANTAGE - To eliminate noise in the drive mechanism of an IC engine.

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von einer aus der EP 0 245 791 A1 be­ kannten Vorrichtung aus.The invention goes according to the preamble of Pa claim 1 from one of EP 0 245 791 A1 knew device.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das Antriebsrad auf einem radialen Wellenbund der Steuerwelle drehbeweglich zentriert und mittelbar über beide Stirnseiten des Wel­ lenbundes axial mit einem vorbestimmten Spiel gesichert. Die aus diesem Spiel möglichen Axialbewegungen des An­ triebsrades führen in Verbindung mit Toleranzen in den wellen- und nabenseitigen Verzahnungen des Verstell­ mechanismusses aufgrund von Lastwechseln und ungleichför­ migen Drehmomentverläufen an der Steuerwelle zu einer Ge­ räuschbildung, insbesondere zu Schlag- und Kettenge­ räuschen.In this known device, the drive wheel is on a radial shaft collar of the control shaft rotatable centered and indirectly across both faces of the world lenbundes axially secured with a predetermined game. The axial movements of the An possible from this game drive wheel lead in connection with tolerances in the shaft and hub-side toothing of the adjuster mechanismusses due to load changes and unequal torque curves on the control shaft to a Ge Noise formation, especially with regard to striking and chain narrowing noise.

Maßnahmen zur Vermeidung von Klappergeräuschen sind für eine in der DE 39 07 077 A1 dargestellten Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Steuerwelle zu einem Antriebsrad bekannt. Bei dieser gattungsfremden Vorrichtung ist ein im hohlen Antriebsrad angeordneter hydraulischer Steuerkolben zur Betätigung eines mit wellen- und nabenseitigen Verzahnungen versehenen Koppel­ gliedes in einer Verstellrichtung von einer Feder beauf­ schlagt, wodurch das Antriebsrad über das Koppelglied ge­ gen einen Drehanschlag der Steuerwelle in Anlage gebracht ist. In dieser federbelasteten Endstellung des Steuerkol­ bens sind damit die Verzahnungen der Verstelleinrichtung gegeneinander verspannt, so daß mit dem fehlenden Zahn­ spiel in der Verstelleinrichtung auch Klappergeräusche vermieden sind.Measures to avoid rattling noises are for a device shown in DE 39 07 077 A1 relative rotation angle adjustment of a control shaft known a drive wheel. In this non-generic The device is arranged in the hollow drive wheel  hydraulic control piston for actuating a Coupling provided on the shaft and hub side member actuated in an adjustment direction by a spring strikes, causing the drive wheel ge over the coupling link against a rotary stop of the control shaft is. In this spring-loaded end position of the control column bens are the teeth of the adjustment device braced against each other, so that with the missing tooth also play rattling noises in the adjustment device are avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Vorrichtung derart zu verbessern, daß auch eine Geräuschbildung im Antrieb der Vorrichtung weitestgehend vermieden ist. The invention has for its object the genus to improve the device in such a way that a Most of the noise in the drive of the device is avoided.  

Nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist dies dadurch erreicht, daß die aus Antriebsrad und Nabe bestehende, axial gesicherte Baueinheit über eine axial wirkende Vorspanneinrichtung an einem im Endbereich der Welle vorgesehenen Anschlag unter Reibschluß bewegbar an­ geordnet ist.According to the characterizing part of claim 1 this is achieved in that the drive wheel and hub existing, axially secured unit via an axial acting biasing device on one in the end region of the Shaft provided stop movable under friction is ordered.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen, insbesondere auf die ungleichförmigen Drehmomente bzw. Kippmomente der Steuer-Welle abgestellten Reibungsdämpfung ist die durch Spiele und Toleranzen ausgelöste Geräuschbildung vorteil­ haft vermieden.With the provided according to the invention, in particular on the non-uniform torques or tilting moments of the Control shaft is turned off by friction damping Games and tolerances triggered noise generation advantageous avoided.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine im Aufbau einfache mechanische Vorspanneinrichtung dadurch erzielt, daß zwischen einem nabenseitigen Abschnitt des mit dem Antriebsrad drehfest verbundenen Radialflansches der Nabe und einer freien Stirnfläche des Wellen-Endbereiches eine Feder vorgespannt angeordnet ist, wobei die aus Antriebsrad und Nabe bestehende Bau­ einheit in bekannter Ausgestaltung mit einem einer zwei­ ten Axialsicherung dienenden Anschlagring gegen eine Stirnseite eines das Antriebsrad drehwinkelbeweglich auf­ nehmenden Zentrierbundes der Welle reibschlüssig beweg­ lich anschlägt.In a preferred embodiment of the invention a mechanical pretensioning device which is simple in construction achieved in that between a hub-side Section of the rotatably connected to the drive wheel Radial flange of the hub and a free end face of the Shaft end region arranged a spring biased is, the construction consisting of drive wheel and hub unit in a known configuration with one or two stop ring against a Front side of the drive wheel on an angle of rotation taking centering collar of the shaft move frictionally strikes.

Zur Reduzierung der Flächenbelastung zwischen dem o.g. Anschlagring und der Stirnseite des Zentrierbundes wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die freie Stirnfläche des Wellen-Endbereiches als zu­ sätzlicher Anschlag für einen Reibring dient. Dabei wird nach weiteren Teilmerkmalen eine axial kurzbauende Ausge­ staltung dadurch erreicht, daß der in der Nabe über radiale Fortsätze drehgesichert angeordnete Reibring von einer vorgespannten Tellerfeder beaufschlagt ist. Als Reibring ist ein gehärteter Stahlring bevorzugt, es kann aber auch ein Reibring aus Kunststoff sein.To reduce the area load between the above Stop ring and the face of the centering collar proposed in a further embodiment of the invention, that the free end face of the shaft end area as too additional stop for a friction ring is used. Doing so according to further sub-features, an axially short construction staltung achieved in that in the hub over radial extensions friction ring of a preloaded diaphragm spring is applied. When  Friction ring is a hardened steel ring preferred, it can but also be a friction ring made of plastic.

Weiter sind mehrere, abwechselnd naben- oder wellenseitig drehfest angeordnete Reibringe möglich. Neben einer mechanischen Vorspanneinrichtung können hierfür auch eine hydraulische oder eine pneumatische Vorspanneinrichtung vorgesehen werden.There are also several, alternately on the hub or shaft side non-rotatably arranged friction rings possible. In addition to one mechanical pre-tensioning device can also be used for this hydraulic or a pneumatic pretensioning device be provided.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is based on a preferred, in the drawing tion described embodiment.

Bei einer Vorrichtung 1 zur relativen Drehwinkelverstel­ lung einer nur teilweise gezeigten Steuerwelle 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine zu einem über eine Kette 3 mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad 4 ist dieses auf einem im Wellen-Endbereich 5 vorgesehenen, radialen Zen­ trierbund 6 drehwinkelbeweglich gelagert. Weiter ist das Antriebsrad 4 an diesem Zentrierbund 6 axial mit Spiel gesichert angeordnet, und zwar einerseits durch einen Anschlagring 7 und andererseits durch eine Radialflansch 8 einer im Wellen-Endbereich 5 in einer Ausnehmung 9 kon­ zentrisch gelagerten Nabe 10. Über diese mit dem Antriebsrad 4 drehfest verbundene Nabe 10 ist die Steuer­ welle 2 mittels wellen- und nabenseitiger Verzahnungen 11, 11′ und 12, 12′ mit axial unterschiedlichen Rich­ tungen unter Zwischenschaltung eines mit den Verzahnungen 11, 12 schiebebeweglich verbundenen, gesteuert oder gere­ gelt antreibbaren Koppelgliedes 13 relativ zum Antriebs­ rad 4 und damit relativ zur Kurbelwelle der Brennkraft­ maschine drehwinkelverstellbar.In a device 1 for the relative rotation angle adjustment of a control shaft 2, only partially shown, of an internal combustion engine, not shown, to a drive wheel 4 , which is in drive connection via a chain 3 with a crankshaft, not shown, this is on a shaft end region 5 provided, radial Zen trierbund 6 rotationally movable stored. Next, the drive wheel 4 is axially secured with play on this centering collar 6 , on the one hand by a stop ring 7 and on the other hand by a radial flange 8 a in the shaft end region 5 in a recess 9 in a centrally mounted hub 10th About this with the drive wheel 4 non-rotatably connected hub 10 , the control shaft 2 by means of shaft and hub-side toothings 11 , 11 'and 12 , 12 ' with axially different directions with the interposition of a slidingly connected to the toothings 11 , 12 , controlled or gere applies drivable coupling member 13 relative to the drive wheel 4 and thus relative to the crankshaft of the internal combustion engine adjustable angle of rotation.

Um eine durch das Axialspiel des Antriebsrades 4 und die Toleranzen in den Verzahnungen 11, 11′ und 12, 12′ in Verbindung mit den ungleichförmigen Drehmomenten an der Steuerwelle 2 sowie durch Lastwechsel mögliche Geräusch­ bildung zu vermeiden, ist die aus Antriebsrad 4 und Nabe 10 bestehende, axial gesicherte Baueinheit 14 über eine axial wirkende Vorspanneinrichtung 15 in bevorzugter Aus­ gestaltung einer vorgespannten Tellerfeder 16 an einem im Endbereich 5 der Steuerwelle 2 vorgesehenen Anschlag 17 in Form einer mit dem Anschlagring 7 zusammenwirkenden Stirnseite 18 des Zentrierbundes 6 reibschlüssig beweg­ lich anliegend angeordnet.In order to avoid possible noise caused by the axial play of the drive wheel 4 and the tolerances in the toothings 11 , 11 'and 12 , 12 ' in connection with the non-uniform torques on the control shaft 2 and by load changes, the drive wheel 4 and hub 10 Existing, axially secured unit 14 via an axially acting pretensioning device 15 in a preferred design from a prestressed plate spring 16 on a stop 17 provided in the end region 5 of the control shaft 2 in the form of an end face 18 of the centering collar 6 interacting with the stop ring 7 arranged in a frictionally movable manner.

Im Falle einer einfachsten Ausgestaltung bei ausreichend großer Überdeckung von Anschlagring 7 und Stirnseite 18 des Zentrierbundes 6 kann die vorgespannte Tellerfeder 16 zwischen einem nabenseitigen Abschnitt 19 des Radialflan­ sches 8 der Nabe 10 und einer freien Stirnfläche 20 des Wellen-Endbereiches 5 angeordnet sein. Um den Verschleiß im Anschlag 17 bzw. zwischen Anschlagring 7 und Zentrier­ bund-Stirnseite 18 gering zu halten, dient die freie Stirnfläche 20 des Wellen-Endbereiches 5 als zusätzlicher Anschlag 21 für einen Reibring 22, der in der Nabe 10 über radiale Fortsätze drehgesichert angeordnet ist. Der von der vorgespannten Tellerfeder 16 beaufschlagte Reibring 22 ist vorzugsweise ein gehärteter Stahlring.In the case of a simplest configuration with a sufficiently large overlap of the stop ring 7 and the end face 18 of the centering collar 6 , the prestressed disc spring 16 can be arranged between a hub-side section 19 of the radial flange 8 of the hub 10 and a free end face 20 of the shaft end region 5 . In order to keep the wear in the stop 17 or between the stop ring 7 and the centering collar end face 18 low, the free end face 20 of the shaft end region 5 serves as an additional stop 21 for a friction ring 22 , which is arranged in the hub 10 in a manner secured against rotation via radial extensions is. The friction ring 22 acted upon by the prestressed plate spring 16 is preferably a hardened steel ring.

Es ist aber auch ein Reibring aus Kunststoff geeignet. Weiter können mehrere, abwechselnd naben- oder wellensei­ tig drehfest angeordnete Reibringe vorgesehen sein, die vorzugsweise mit einer hydraulischen oder pneumatischen Vorspanneinrichtung zusammenwirken.A friction ring made of plastic is also suitable. Furthermore, several, alternately hub or wellensei friction rings arranged in a rotationally fixed manner are provided preferably with a hydraulic or pneumatic Interact tensioning device.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad, insbesondere Steuerwelle einer Brennkraftmaschine,
  • - bei der die Welle (Steuerwelle 2) in einem Endbereich (5) ein drehwinkelbeweglich zentriert und axial gesichert angeordnetes Antriebsrad (4) trägt, das
  • - mit einem einer ersten Axialsicherung dienen­ den Radialflansch (8) einer im Wellen-End­ bereich (5) konzentrisch gelagerten Nabe (10) in drehfester Verbindung steht, wobei
  • - die Welle (2) über die Nabe (10) mittels wellen- und nabenseitiger Verzahnungen (11, 11′; 12, 12′) mit axial unterschiedlichen Richtungen unter Zwischenschaltung eines mit den Verzahnungen (11, 12) schiebebeweglich verbundenen, gesteuert/geregelt antreibbaren Koppelgliedes (13) relativ zum Antriebsrad (4) drehwinkelverstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die aus Antriebsrad (4) und Nabe (10) bestehende, axial gesicherte Bau­ einheit (14) über eine axial wirkende Vorspanneinrichtung (15; Feder 16) an einem im Endbereich (5) der Welle (Steuerwelle 2) vorgesehenen Anschlag (17, 21) unter Reibschluß bewegbar ange­ ordnet ist.
1. Device for the relative rotation angle adjustment of a shaft to a drive wheel, in particular control shaft of an internal combustion engine,
  • - In which the shaft (control shaft 2 ) in an end region ( 5 ) carries a rotationally movable centered and axially secured drive wheel ( 4 ) which
  • - With a first axial securing serve the radial flange ( 8 ) in the shaft end area ( 5 ) concentrically mounted hub ( 10 ) is in a rotationally fixed connection, wherein
  • - The shaft ( 2 ) via the hub ( 10 ) by means of shaft-side and hub-side toothings ( 11 , 11 '; 12 , 12 ') with axially different directions with the interposition of a connected to the toothing ( 11 , 12 ) slidingly connected, controlled / regulated drivable coupling member ( 13 ) is adjustable relative to the drive wheel ( 4 ), characterized in that
  • - That the drive wheel ( 4 ) and hub ( 10 ), axially secured construction unit ( 14 ) via an axially acting biasing device ( 15 ; spring 16 ) on an end ( 5 ) of the shaft (control shaft 2 ) provided stop ( 17th , 21 ) is arranged to be movable under friction.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net,
  • - daß zwischen einem nabenseitigen Abschnitt (19) des Radialflansches (8) der Nabe (10) und einer freien Stirnfläche (20) des Wellen-End­ bereiches (5) eine Feder (Tellerfeder 16) vor­ gespannt angeordnet ist, wobei
    die Baueinheit (14) mit einem einer zweiten Axialsicherung dienenden Anschlagring (7) gegen eine Stirnseite (18) eines das Antriebs­ rad (4) drehwinkelbeweglich aufnehmenden Zen­ trierbundes (6) der Welle (Steuerwelle 2) reibschlüssig beweglich anschlägt.
2. Device according to claim 1, characterized in that
  • - That between a hub-side section ( 19 ) of the radial flange ( 8 ) of the hub ( 10 ) and a free end face ( 20 ) of the shaft end area ( 5 ) a spring (plate spring 16 ) is arranged in a tensioned state, whereby
    the assembly ( 14 ) with a second axial securing stop ring ( 7 ) against an end face ( 18 ) of the drive wheel ( 4 ) rotationally movable receiving Zen trierbundes ( 6 ) of the shaft (control shaft 2 ) frictionally movable.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß die freie Stirnfläche (20) des Wellen-End­ bereiches (5) als zusätzlicher Anschlag (21) für einen Reibring (22) dient, wobei
  • - der Reibring (22) in der Nabe (10) über radiale Fortsätze drehgesichert angeordnet ist, und
  • - von einer vorgespannten Tellerfeder (16) be­ aufschlagt ist.
3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that
  • - That the free end face ( 20 ) of the shaft end area ( 5 ) serves as an additional stop ( 21 ) for a friction ring ( 22 ), wherein
  • - The friction ring ( 22 ) is arranged in the hub ( 10 ) against rotation via radial extensions, and
  • - From a preloaded plate spring ( 16 ) is opened.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring (22) ein gehärte­ ter Stahlring ist.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the friction ring ( 22 ) is a hardened ter steel ring. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibring aus einem Kunst­ stoff ist.5. Device according to claims 1 to 3, characterized characterized that the friction ring from an art is fabric. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch mehrere Reibringe, die abwechselnd naben- oder wellenseitig drehfest angeordnet sind.6. Device according to claims 1 to 3, characterized is characterized by several friction rings that alternate are rotatably arranged on the hub or shaft side. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydrauli­ sche oder pneumatische Vorspanneinrichtung vorgese­ hen ist.7. The device according to one or more of the claims 1 to 6, characterized in that a hydraulic cal or pneumatic pretensioning device hen is.
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