DE19509845A1 - Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Nockenwel­ len-Phasen-Verstellantrieb und im besonderen auf einen Noc­ kenwellen-Phasen-Verstellantrieb zum Variieren der zeitlichen Abstimmung der Ventilbetätigung mit einer vom Motor getriebe­ nen Nockenwelle.

Es ist auf dem Gebiet der Motor-Ventilsteuerung bekannt, die unterschiedlichsten Mittel zum Variieren der zeitlichen Betä­ tigung der Ventile zu verwenden, um die Steuerung des Motor­ betriebs und dessen Leistungsfähigkeit in gewünschter Weise zu beeinflussen. Unter den verschiedenen Typen von verstell­ baren Ventilmechanismen gibt es auch Vorrichtungen zum Ver­ -stellen der Phase der Nockenwelle. Diese Vorrichtungen liegen oft in Form von Antriebsriemenschieben oder Kettenrädern vor, die Phasenänderungsmittel enthalten, mit denen die Phase zwi­ schen getriebenen und treibenden Gliedern variierbar ist. Un­ ter dem hier interessierenden Stand der Technik gibt es Me­ chanismen, die verzahnte Kolben enthalten, die gegen die Wir­ kung einer Rückstellfeder hydraulisch beaufschlagt werden, um die Phase zwischen nach außen eingreifenden und nach innen eingreifenden Antriebs- und Treibgliedern zu variieren.

Derartige Einrichtungen sind beispielsweise aus US-A-51 63 872 (Niemiec) und US-A-51 19 691 (Lichti) bekannt.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich über die Konzepte des Standes der Technik hinaus und schafft eine besonders ef­ fektive Form eines Phasen-Verstellantriebs. In ihren ver­ schiedenen Ausführungsformen wird die Erfindung als ein ver­ stellbarer Nockenwellen-Phasenversteller in einem Motor- Nockenwellentrieb angewandt, um die Phase oder die zeitliche Abstimmung beim Drehen einer getriebenen Nockenwelle relativ zu einem Antriebsglied wie einem Kettenrad zu variieren, das in zeitlich abgestimmter Relation zur Motorkurbelwelle oder dgl. getrieben wird.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß Teile von Stif­ ten eines ringförmigen Kolbens in nachgiebiger Relation mit einem ringförmigen Zahnrad gehalten wird, nachdem die Teile der Stifte mit einem ringförmigen Zahnrad in treibende Rela­ tion gekommen sind. Dabei handelt es sich bei dem Zahnrad um ein Zahnrad eines Paares axial beabstandeter, nach innen vor­ gespannter, d. h. relativ zueinander gedrückter ringförmiger Zahnräder ohne Zahnflankenspiel (anti-backlash). Mit dieser Anordnung werden hämmernde Laufgeräusche und Verschleiß un­ terdrückt, die ansonsten dadurch auftreten, daß das eine der ringförmigen Zahnräder wiederholt gegen die Teile der Stifte schlägt.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß zwischen einem der ringförmigen Zahnräder und einem ringförmigen Kolben Feder­ einrichtungen zusammengedrückt werden, um das eine ringförmi­ ge Zahnrad gegen das andere der ringförmige Zahnräder zu be­ aufschlagen.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß Pufferungsfedern mit der Form gewellter Federringen oder Scheibenfedern an dem ei­ nen der ringförmigen Zahnräder montiert und derart angeordnet sind, daß sie mit den damit zusammenarbeitenden Teilen der Stifte jeweils in Kontakt treten.

Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Nockenwellen- Phasen-Verstellantriebs in einer Extremposition mit einem abgeschalteten Magnetsteuerventil;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in einer extremen Position entgegengesetzt zur Po­ sition von Fig. 1 mit bestromtem Magnetsteuerventil;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1 einer zwei­ ten Ausführungsform eines Nockenwellen-Phasen-Verstell­ antriebs;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1 einer drit­ ten Ausführungsform eines Nockenwellen-Phasen-Verstell­ antriebs;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht zu Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 5 unter Ver­ deutlichung der Positionen von Einzelteilen, sobald der Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb von Fig. 4 in einge­ schaltetem Zustand ist;

Fig. 7 eine Perspektivansicht mit Teilquerschnitt eines Teils einer vierten Ausführungsform eines Nockenwellen- Phasen-Verstellantriebs in abgeschaltetem Zustand und

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 7 unter Ver­ deutlichung des Antriebs von Fig. 7 in eingeschaltetem Zu­ stand.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Verbrennungsmotor allgemein angedeu­ tet, in dem eine durch eine nicht gezeigte Kurbelwelle getrie­ bene Nockenwelle 12 vorgesehen ist. Die Nockenwelle 12 trägt eine Vielzahl nicht gezeigter Steuernocken zum Betätigen von Zylindereinlaß- und/oder -auslaßventilen des-Motors auf übliche Weise. Die Nockenwelle 12 wird zum Teil durch ein Frontlager 14 abgestützt, daß am Zylinderkopf 16 des Motors angeordnet und von diesem getragen wird.

Am vorderen, getriebenen Ende der Nockenwelle 12 ist ein varia­ bler Nockenwellen-Phasen-Versteller 18 mit einem Kettenrad 20 vorgesehen, das eine gezahnte Radscheibe 22 aufweist und von einer nicht gezeigten Antriebskette getrieben wird. Auf diese Weise wird das Kettenrad 20 um eine Achse 24 zu Drehung ange­ trieben, die koaxial mit der Nockenwelle 12 ist. Im Inneren des Kettenrades 22 befindet sich eine sich nach rückwärts erstrec­ kende Nabe 26 und eine sich nach vorne erstreckende Nabe 28.

Der Nockenwellen-Phasen-Versteller 18 enthält weiterhin einen Wellenstummel in Form einer Keilwelle 30 mit einer äußeren schraubenförmigen Schrägverzahnung 32 benachbart zu dem einen oder dem vorderen Ende und einen hinteren Flansch 34 am anderen oder rückwärtigen Ende. Der rückwärtige Flansch 34 weist einen feinbearbeiteten Lagerbereich 36 an seiner äußeren Peripherie auf. Zwischen der äußeren schraubenförmigen Schrägverzahnung 32 und dem hinteren Flansch 34 ist eine feinbearbeitete zylindri­ sche Fläche 38 vorgesehen. Das vordere Ende der Keilwelle 30 liegt an einer inneren Fläche einer Abdeckung 40 an. Die Abdec­ kung 40 und die Keilwelle 30 werden mit einer eine zentrale Öffnung 42 durchsetzenden Schraube 44 am vorderen Ende der Noc­ kenwelle 12 festgelegt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, greift ein Paßstift in Öffnungen der Keilwelle 30 und der Nockenwelle 12 ein, um eine feste Antriebsverbindung zwischen der Keilwelle 30 und der Nockenwelle 12 aufrechtzuerhalten.

Die sich nach rückwärts erstreckende Nabe 26 wird drehbeweglich auf der Lagerfläche 36 des rückwärtigen Flansches 34 getragen. Die sich nach vorne erstreckende Nabe 26 erstreckt sich bis zu inneren Fläche der Abdeckung 40 und ist auf einer zylindrischen Innenfläche einer Umfangshülse 46 der Abdeckung 40 winkelbeweg­ lich abgestützt.

Das mit der äußeren schraubenförmigen Schrägverzahnung 32 und der zylindrischen Fläche 38 geformte Ende der Keilwelle 30 er­ streckt sich in der nach vorne erstreckenden Nabe 28 nach vorne und konzentrisch zu deren inneren Durchmesser. Die sich nach vorne erstreckende Nabe 28 besitzt eine innere schraubenförmige Schrägverzahnung 48, die der äußeren schraubenförmigen Schräg­ verzahnung 32 zugewandt ist. Die einander gegenüberliegenden Schrägverzahnungen 32 und 48 (Schrägverzahnungen) besitzen ent­ gegengesetzte Anstiegswinkel, damit die Phasenverstellfunktion durchführbar ist.

Zwischen den Schrägverzahnungen 32 und 48 sind zwei axial beab­ standete ringförmige Zahnräder vorgesehen, die mit den Schräg­ verzahnungen in Eingriff stehen. Diese Zahnräder werden der Be­ quemlichkeit halber als vorderes oder äußeres Zahnrad 50 und als hinteres oder inneres Zahnrad 52 benannt, wobei sich das hintere Zahnrad 52 näher am hinteren Flansch 34 der Keilwelle 30 befindet. Beide Zahnräder 50 und 52 tragen innere und äußere schraubenförmige Schrägverzahnungen, die mit den inneren und äußeren Schrägverzahnungen 32 und 48 der Keilwelle 30 und des Kettenrades 20 jeweils in treibenden bzw. getriebenem Eingriff stehen. Im besonderen besitzt das vordere Zahnrad 50 innere und äußere schraubenförmige Verkeilungen bzw. Schrägverzahnungen 54 und 56, während das hintere Zahnrad 52 innere und äußere schraubenförmige Keilungen bzw. Schrägverzahnungen 58 und 60 aufweist.

Die vorderen und hinteren Zahnräder 50 und 52 werden aufeinan­ der zu durch eine Vielzahl von in Winkelrichtung beabstandeten Stiften 62 beaufschlagt, die in das hintere Zahnrad 52 mit Preßsitz eingepaßt sind und Köpfe 64 aufweisen, die Schrauben­ federn 66 in Vertiefungen 68 an der äußeren oder abgewandten Seite des Frontzahnrades 50 zusammendrücken. Die Stifte 62 er­ strecken sich durch Öffnungen des vorderen Zahnrads 50. Diese Öffnungen sind weit genug, um es dem vorderen Zahnrad 50 zu ge­ statten, relativ zum hinteren Zahnrad 52 in Winkelrichtung be­ wegt zu werden. Die Schrägverzahnungen der vorderen und hinte­ ren Zahnräder 50, 52 sind nicht aufeinander ausgerichtet bzw. zueinander versetzt, so daß bei einer Beaufschlagung der vorde­ ren und hinteren Zahnräder 50 und 52 zueinander hin die Schräg­ verzahnungen der vorderen und hinteren Zahnräder 50 und 52 an gegenüberliegenden Seiten der damit in Eingriff stehenden Schrägverzahnungen 32 und 48 angreifen und auf diese Weise ein Flankenspiel aufnehmen, das ansonsten beim Übertragen eines An­ triebsdrehmomentes zwischen dem Kettenrad 20 und der Keilwelle 30 aufträte.

Benachbart zur inneren Fläche des hinteren Zahnrades 52 ist ein ringförmiger Kolben 70 angeordnet, der eine äußere Umfangsdich­ tung 72 und eine innere Umfangsdichtung 74 aufweist. Der Kolben 70 ist am hinteren Zahnrad 52 mittels einer Vielzahl in Um­ fangsrichtung beabstandeter Stifte 76 montiert. Die Stifte 76 sind am ringförmigen Kolben 70 befestigt und erstrecken sich nach vorne durch das hintere Zahnrad 52 und zum vorderen Zahn­ rad 50 hin, um am vorderen Zahnrad 50 an dessen innenliegender Fläche anzuliegen. Die vorderen Enden der Stifte 76 sind in Vertiefungen 70 angeordnet, die in die äußere Fläche des hinte­ ren Zahnrades 52 eingeschnitten sind. Die Stifte 76 werden vom hinteren Zahnrad 52 gleitend getragen. Auf den Stiften 76 sind im inneren der Vertiefungen 78 Sicherungsringe 80 montiert, die die axiale Bewegung des ringförmigen Kolbens 70 nach rückwärts und von dem hinteren Zahnrad 52 weg begrenzen.

Der ringförmige Kolben 70 mit seinen Dichtringen 72, 74 be­ grenzt mit der zylindrischen Fläche 38 der Keilwelle 30 und der benachbarten Wand des Kettenrades 20 eine ringförmige Kammer 82. In diese ringförmige Kammer 82 kann Hydraulikmedium wie Hy­ drauliköl unter Druck eingeführt bzw. daraus abgelassen werden, und zwar durch einen Ölkanal 84 in der Abdeckung 40, der zu ei­ ner äußeren ringförmigen Nut 86 in einer Endhülse 88 der Keil­ welle 30 führt. Ferner sind radiale und axiale Kanäle 90 und 92 in der Schraube 44 und ein radialer Kanal 94 in der Nockenwelle 12 vorgesehen, der zu einer ringförmigen Nut 96 führt. Die Nut 96 ist durch nur schematisch angedeutete Kanäle bzw. Leitungen mit einem Magnetsteuerventil 98 verbunden, das dazu dient, Öl aus einer Öldruckleitung 100 zuzuführen oder Öl in eine Ablaß­ leitung 102 abzulassen, während der Zustrom aus der Zufuhrlei­ tung 100 blockiert ist. Die äußere ringförmige Nut 86 in der Endhülse 88 ist über eine Vielzahl von Öffnungen 104 mit einer inneren ringförmigen Nut 106 verbunden, die ihrerseits mit dem radialen Kanal 90 in der Schraube 44 in Verbindung steht.

Der ringförmige Kolben 70 wird in einer Richtung beaufschlagt, in der die ringförmige Kammer 82 verkleinert wird, und zwar durch eine Schrauben-Rückstellfeder 108, die sich zwischen dem ringförmigen Kolben 70 und dem hinteren Flansch 34 der Nocken­ welle 30 erstreckt. Die Stifte 76 werden dazu gebracht, an der inneren Fläche des vorderen Zahnrades 50 anzustehen und das vordere Zahnrad 50 gegen die Abdeckung 40 zu drücken. Um die Stifte 76 sind Schraubenfedern 110 gesetzt, die zwischen dem ringförmigen Kolben 70 und dem hinteren Zahnrad 52 zusammenge­ drückt werden, um das hintere Zahnrad 52 gegen die Sicherungs­ ringe 80 auf den Stiften 76 zu beaufschlagen. Die Einstellung der Schraubenfedern 110 ist derart gewählt, daß eine Gesamt­ kraft der Schraubenfedern 110 entsteht, mit der die Beaufschla­ gung des hinteren Zahnrades 52 schwächer ist als die Kraft der Schraubenrückstellfeder 108, von der der ringförmige Kolben 70 belastet wird.

Im Betrieb des verstellbaren Nockenwellen-Phasen-Verstellan­ triebs der erläuterten Ausführungsform wird bei entregtem Ma­ gnetventil 98 (abgeschalteter Zustand) die Druckleitung 100 blockiert und die ringförmige Kammer 82 mit der Entlastungslei­ tung 102 verbunden. Die Rückstellfeder 108 und die Schraubenfe­ dern 110 können den ringförmigen Kolben 70 und die vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 in ihren extremen vorderen oder äuße­ ren Positionen nahe der Abdeckung 40 halten wodurch das Volu­ men der ringförmigen Kammer 82 auf einem Minimum gehalten wird. Im besonderen wird das hintere Zahnrad 52 mit einer Kraft der Federn 110 belastet, während auf dem vorderen Zahnrad 50 eine Kraft wirkt, die sich ergibt, wenn die Kraft der Federn 66 von der Summe der Kräfte der Rückstellfeder 108 und der Federn 110 subtrahiert wird. In dieser Stellung kann die Nockenwelle 12 durch die vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 in einer ver­ zögerten Phasenrelation zum Kettenrad 20 gehalten sein, um die Betätigung der zugehörigen Motoreinlaßventile unter gewünschten verzögerten zeitlichen Konditionen ablaufen zu lassen. Wenn ge­ wünscht, dann könnte die Nockenwelle 12 in dieser Position in einer voreilenden Phasenrelation mit dem Kettenrad 20 gehalten sein, um die zugehörigen Motorauslaßventile mit gewünschten voreilenden zeitlichen Konditionen zu betätigen.

Sobald die Betriebsbedingungen des Motors es erfordern, die Mo­ toreinlaßventile voreilend oder die Motorauslaßventile nachei­ lend zu betätigen, wird das Magnetventil 98 bestromt, um die Entlastungsleitung 112 abzusperren und die Druckleitung 100 an­ zuschließen und der ringförmigen Kammer 82 Öl unter Druck zuzu­ führen. Der Öldruck bewegt den ringförmigen Kolben 70 gegen die Belastung der Rückstellfeder 108 in die extreme gegenteilige Position benachbart zum hinteren Flansch 34, wobei das hintere Zahnrad 52 nach Eingriff der Sicherungsringe 80 mit den Grund­ flächen der Vertiefungen 78 im hinteren Zahnrad 52 mitgezogen wird und seinerseits das vordere Zahnrad 50 mitzieht, das ge­ genüber dem hinteren Zahnrad 52 vorgespannt ist. Während dieser Bewegung wirken die Federn 110 nicht entgegen dem Öldruck. Fig. 2 verdeutlicht die extreme andere oder gegenüberliegende Posi­ tion des ringförmigen Kolbens 70 und der vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 bei bestromtem Magnetsteuerventil 98 (eingeschalteter Zustand). In dieser Stellung wird das hintere Zahnrad 52 gegen eine ringförmige Schulter 112 gepreßt, die zwischen der äußeren schraubenförmigen Schrägverzahnung 32 und der zylindrischen Fläche 38 der Keilwelle 30 definiert ist. Auf diese Weise können die vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 die extreme gegenteilige Position der Fig. 2 dann einhalten, wenn das Magnetventil 98 bestromt ist. Aufgrund der einander entgegengesetzten Schrägverzahnungswinkel der äußeren und inne­ ren schraubenförmigen Schrägverzahnungen 32 und 48 verändert die rückwärtige oder einwärtige Bewegung der vorderen und hin­ teren Zahnräder 50, 52) den Phasenwinkel der Nockenwelle 12 re­ lativ zum Kettenrad 20, so daß auch die Ventilsteuerungszeiten der zugehörigen Motorventile ähnlich variiert werden.

Wird es erforderlich, zu einer nacheilenden Betätigung der Ein­ laßventile oder zu einer voreilenden Betätigung der Auslaßven­ tile zurückzukehren, dann wird das Magnetventil 98 entregt. Die Druckleitung 100 wird blockiert. Die ringförmige Kammer 82 des variablen Nockenwellen-Phasen-Verstellantriebs 18 wird in die Entlastungsleitung 102 entlastet. Die sich vom ringförmigen Kolben 70 wegerstreckenden Stifte 76 liegen am vorderen Zahnrad 50 an und belasten dieses mit einer Kraft, die sich ergibt durch Subtrahieren der Kraft der Federn 110 von der Kraft der Rückstellfeder 108. Die Kraft wirkt, bis die vorderen und hin­ teren Zahnräder 50, 52 und der ringförmige Kolben 70 in ihre Ausgangsposition benachbart zur Abdeckung 40 (Fig. 1) zurückge­ kehrt sind.

Zusätzlich zu der Phasenveränderungsfunktion sind die vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 auch Einrichtungen, mit denen das gesamte Drehmoment vom Kettenrad 20 auf die Nockenwelle 12 und umgekehrt mittels der inneren und äußeren Schrägverzahnung 54, 58 und 56, 60 und der damit in Eingriff stehenden inneren und äußeren schraubenförmigen Schrägverzahnungen 32, 48 übertragen wird. Der ringförmige Kolben 70 hat mit der Übertragung des Drehmoments nichts zu tun. Die Nichtausrichtung der vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 und deren Vorspannung aufeinander zu durch die Stifte 62 und die Federn 66 nehmen jegliches Flan­ kenspiel in den Schrägverzahnungsverbindungen auf, da die vor­ deren und hinteren Zahnräder 50, 52 mit sich gegenüberliegenden Flanken der damit kämmenden Schrägverzahnungen 32, 48 in Ein­ griff gezwungen werden, wie dies zuvor erwähnt wurde.

Der Durchgang der Stifte 76 durch nicht näher bezeichnete Öff­ nungen im hinteren Zahnrad 52, derart, daß sich die Stifte 76 bis zur Anlage an das vordere Zahnrad 50 erstrecken, erbringt einen Vorteil. Während des Rückholhubes aus dem eingeschalteten Zustand (Fig. 2) in den abgeschalteten Zustand (Fig. 1) führt das Nachziehen des hinteren Zahnrads 52 hinter dem vorderen Zahnrad 50 durch die Rückholfeder 108 zu einer Tendenz, mit der die vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 geringfügig vonein­ ander weggedrückt werden, so daß sich die das Flankenspiel un­ terdrückende Kraft reduziert. Damit verbunden ist eine Verrin­ gerung der Reibung, die der Rückholbewegung der vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 entgegenwirkt. Die für den Rückholhub erforderlich Kraft läßt sich auf diese Weise reduzieren.

Die Sicherungsringe 80 auf den Stiften 76 sind während des Rückholhubes außer Eingriff mit den Grundflächen der Vertiefun­ gen 78 im hinteren Zahnrad 52. Hingegen stellen sie eine An­ triebsverbindung von den Stiften 76 zum hinteren Zahnrad 52 über den Hub aus dem abgeschalteten Zustand (Fig. 1) zu dem eingeschalteten Zustand (Fig. 2) her. Während dieses Hubes vom abgeschalteten Zustand zum eingeschalteten Zustand zeigt sich beim Nachziehen des vorderen Zahnrades 50 hinter dem hinteren Zahnrad 52, sobald dieses durch den ringförmigen Kolben 70 be­ wegt wird, die Tendenz, die Trennung zwischen dem vorderen und dem hinteren Zahnrad 50, 52 geringfügig zu vergrößern und da­ durch die das Flankenspiel aufnehmende Kraft zu verringern, wo­ durch auch die Reibung reduziert wird, die der Rückwärtsbewe­ gung der vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 entgegenwirkt. Auf diese Weise läßt sich die vom Öldruck aufzubringende Kraft reduzieren.

Die Schraubenfedern 110 halten die Sicherungsringe 80 nachgie­ big in Eingriff mit dem hinteren Zahnrad 52, und zwar über den Hub aus dem ausgeschalteten Zustand (Fig. 1) in den eingeschal­ teten Zustand und auch im eingeschalteten Zustand (Fig. 2), während die Sicherungsringe 80 mit dem hinteren Zahnrad 52 über den Rückhub aus dem eingeschalteten Zustand in den abgeschalte­ ten Zustand und im abgeschalteten Zustand nicht mehr in Ein­ griff mit dem hinteren Zahnrad 52 sind. Die vorderen und hinte­ ren Zahnräder 50, 52 werden so dazu gezwungen, sich voneinander zu trennen und dabei ein Drehmoment vom Kettenrad 20 auf die Nockenwelle 12 und umgekehrt zu übertragen. Die das hintere Zahnrad 52 vom vorderen Zahnrad 50 trennende Kraft wirkt den Schraubenfedern 110 über den Hub in den eingeschalteten Zustand und im eingeschalteten Zustand entgegen, wodurch ein hämmerndes Laufgeräusch und Verschleiß unterdrückt werden, die sich bei wiederholtem Anschlagen des hinteren Zahnrades 52 an den Siche­ rungsringen 80 einstellen könnten.

Die zwischen dem hinteren Zahnrad 52 und dem ringförmigen Kol­ ben 70 zuammengedrückten Schraubenfedern 110 unterstützen die Aktion der Rückholfeder 108 beim Halten des hinteren Zahnrades 52 und des vorderen Zahnrades 50 in deren Grenzstellung gemäß Fig. 1. Sie wirken dem Öldruck nicht entgegen, der auf den ringförmigen Kolben 17 einwirkt. Die Vorspannung der Rückholfe­ der 108 kann deshalb reduziert werden. Ferner kann die aus dem Öldruck abzuleitende Kraft zum Bewegen des ringförmigen Kolbens 70 gegen die Rückholfeder 108 auf diese Weise wünschenswert re­ duziert werden.

Fig. 3 verdeutlicht eine zweite Ausführungsform eines variablen Nockenwellen-Phasen-Verstellantriebs 120. Dieser stimmt weitge­ hend mit dem vorher beschriebenen überein, ausgenommen die Ver­ wendung einer einzigen Schraubenfeder 122 anstelle der Vielzahl der Schraubenfedern 110 um die Stifte 76. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die einzige Schraubenfeder 122 zwischen dem hinteren Zahnrad 52 und dem ringförmigen Kolben 70 zusammengedrückt. Ein Ende der Schraubenfeder 122 ist in einer ringförmigen Vertie­ fung 124 im ringförmigen Kolben 70 aufgenommen und befindet sich radial innerhalb der Stifte 76 des ringförmigen Kolbens 70.

Die Fig. 4, 5 und 6 verdeutlichen eine dritte Ausführungsform eines variablen Nockenwellen-Phase-Verstellantriebs 130. Dieser entspricht im wesentlichen der zweiten Ausführungsform, ausge­ nommen der zusätzlichen Anordnung von Pufferungsfedern in Form gewellter Ringfedern oder Scheibenfedern 132, die jeweils in den Vertiefungen 78 montiert sind. Wie sich am besten in Fig. 5 erkennen läßt, ist die Scheibenfeder 132 außer Eingriff mit dem Sicherungsring 80, sobald der variable Nockenwellen-Phasen- Verstellantrieb 130 in abgeschaltetem Zustand ist. Über dessen Hub zum eingeschalteten Zustand und im eingeschalteten Zustand wird die Scheibenfeder 132 zwischen dem Sicherungsring 80 und dem hinteren Zahnrad 52 gemäß Fig. 6 zusammengedrückt. Die Ver­ wendung der Scheibenfedern 132 zusammen mit einer Feder 122 un­ terdrückt hämmerndes Laufgeräusch und Verschleiß beim wieder­ holten Gegeneinanderschlagen der Sicherungsringe 80 und des hinteren Zahnrads 52.

Die Feder 122 kann gegebenenfalls weggelassen werden. Bei einer solchen Modifikation unterdrücken ebenfalls die Scheibenfedern 132 ein hämmerndes Arbeitsgeräusch und Verschleiß bei wieder­ holtem Anschlagen des hinteren Zahnrades 52 an den Sicherungs­ ringen 80.

Fig. 7 und 8 verdeutlichen einen Teil einer vierten Ausfüh­ rungsform eines variablen Nockenwellen-Phasen-Verstellantriebs 140. Dieser entspricht im wesentlichen der vorhergehenden Aus­ führungsform, da ebenfalls zwei axial beabstandete ringförmige vorderen und hintere Zahnräder 50, 52 vorgesehen sind. Auf gleiche Weise wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsfor­ men werden die vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 gegenein­ ander mittels einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstande­ ten Stiften 62 gegeneinander gedrückt, die in das hintere Zahn­ rad 52 in einem Preßsitz eingepaßt sind und Köpfe 64 aufweisen, die Schraubenfedern 66 in Vertiefungen in der Außenseite des vorderen Zahnrades 50 komprimieren. Die Stifte 62 erstrecken sich durch Öffnungen des vorderen Zahnrades 50 hindurch. Diese Öffnungen des vorderen Zahnrades 50 sind weit genug, um dem vorderen Zahnrad 50 eine Winkelbewegung relativ zum hinteren Zahnrad 52 zu gestatten. Beide Zahnräder 50, 52 besitzen innere und äußere schraubenförmige Schrägverzahnungen, die mit einer äußeren Schrägverzahnung 142 einer Keilwelle 140 und einer in­ neren Schrägverzahnung eines nicht gezeigten Kettenrades käm­ men. Das Kettenrad ist im wesentlichen gleich ausgebildet wie das Kettenrad 20 bei der vorher beschriebenen Ausführungsform. Die Keilwelle 144 entspricht im wesentlichen der Keilwelle 30, da sie eine feinbearbeitete zylindrische Fläche 146, eine End­ hülse 48 und eine ringförmige Schulter 150 entsprechend der zy­ lindrischen Fläche 38, der Endhülse 88 und der ringförmigen Schulter 112 in Fig. 1 aufweist. Der ringförmige Kolben 160 ist gegenüber dem ringförmigen Kolben 70 geringfügig modifiziert, da er eine äußere ringförmige Nut 162 zum Aufnehmen einer äuße­ ren Umfangsdichtung (nicht gezeigt) besitzt. Ferner unterschei­ det sich der ringförmige Kolben 160 vom ringförmigen Kolben 170 dadurch, daß eine axial nach innen eingeschnittene Tasche 164 zum Unterbringen einer Rückstellfeder (nicht gezeigt) vorgese­ hen ist. Der ringförmige Kolben 160 ist benachbart der inneren Fläche des hinteren Zahnrades 52 angeordnet und mit diesem durch eine Vielzahl in Winkelrichtung beabstandeter Stifte 170 verbunden, die sich durch Öffnungen des hinteren Zahnrades 52 erstrecken und in den ringförmigen Kolben 160 mit einem Preß­ sitz eingesetzt sind. Die Stifte 170 erstrecken sich nach vorne durch das hintere Zahnrad 52 und besitzen Köpfe 172, mit denen sie gegen die innere Fläche des vorderen Zahnrades 50 zur Anla­ ge kommen. Die Stiftköpfe 172 liegen in Vertiefungen (nicht be­ zeichnet), die in die äußere Fläche des hinteren Zahnrades 52 eingeschnitten sind. Die Stifte 170 werden vom hinteren Zahnrad 52 gleitend getragen. Die Stiftköpfe 72 sind mit den Grundflä­ chen der Vertiefungen im hinteren Zahnrad 50 in Eingriff zu bringen, um das axiale Versetzen des ringförmigen Kolbens 160 nach rückwärts und vom hinteren Zahnrad 52 weg zu begrenzen.

Wird der ringförmige Kolben 160 mit Öl beaufschlagt, dann be­ wegt der Öldruck den ringförmigen Kolben 160 von der Extrempo­ sition gemäß Fig. 7 zu der entgegengesetzten Extremposition ge­ mäß Fig. 8. Nach Eingriff der Stiftköpfe 172 mit den Grundflä­ chen der Vertiefungen im hinteren Zahnrad 52 wird das hintere Zahnrad 52 nachgeschleppt und dann auch das vordere Zahnrad 50 mitgezogen, das gegen das hintere Zahnrad 52 vorgespannt ist.

In der Position gemäß Fig. 8 wird das hintere Zahnrad 52 gegen die ringförmige Schulter 150 gepreßt, die zwischen der äußeren Schrägverzahnung 142 und der zylindrischen Fläche 146 der Keil­ welle 144 vorgesehen ist.

Über den Rückholhub in die Position von Fig. 7 liegen die Stiftköpfe 172 am vorderen Zahnrad 50 an. Dadurch wird das vor­ dere Zahnrad 50 und danach auch das hintere Zahnrad 52 wegge­ drückt, das in Richtung zum vorderen Zahnrad 50 vorgespannt ist.

Über den Hub aus der Position von Fig. 7 in die Position von Fig. 8 und den Rückholhub wird die Beabstandung zwischen den vorderen und hinteren Zahnrädern 50, 52 geringfügig vergrößert, um die das Flankenspiel aufnehmende Kraft zu reduzieren. Da­ durch wird auch die Reibung verringert, die der Hubbewegung der vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 entgegenwirkt. Auf diese Weise läßt sich eine rasche Bewegung der vorderen und hinteren Zahnräder 50, 52 über den jeweiligen Hub erzielen.

Zweckmäßigerweise werden Schraubenfedern zwischen dem ringför­ migen Kolben 160 und dem hinteren Zahnrad 52 zusammengedrückt, um das hintere Zahnrad 52 in Richtung auf die Stiftköpfe 172 vorzuspannen, als ob die bei der vorhergehenden Ausführungsform erörterten Schraubenfedern 110 vorgesehen wären. Zusätzlich oder alternativ könnten auch in den Vertiefungen im hinteren Zahnrad 52 Scheibenfedern montiert sein, die mit den Stiftköp­ fen 172 jeweils zusammenwirken, so als ob die Scheibenfedern 132 der vorher beschriebenen Ausführungsform und ihrer modifi­ zierten Ausführungsform vorgesehen wären.

Claims (9)

1. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb (18, 120, 140) für einen Verbrennungskraftmotor, der eine Nockenwelle (12) aufweist, mit koaxialen treibenden und getriebenen Gliedern (20, 30, 144), von denen die getriebenen Glieder (30, 144) zu einer gemeinsamen Bewegung um eine Achse (24) mit der Nocken­ welle (12) verbindbar sind, wobei die treibenden und getriebe­ nen Glieder miteinander durch ein Paar axial beabstandeter ringförmiger Zahnräder (50, 52) in Antriebsverbindung stehen, die innere und äußere Schrägverzahnungen aufweisen und aufein­ ander zu zum Aufnehmen des Flankenspiels vorgespannt und in axialer Richtung durch Kraftmittel in einer Richtung bewegbar sind, um die Phasenverhältnisse zwischen den treibenden und ge­ triebenen Gliedern zu verändern, wobei die Kraftmittel einen ringförmigen Kolben (70, 160) und unter Druck einer Kammer (82) an einer Seite des ringförmigen Kolbens (70, 160) zugeführtes Öl umfassen, um den ringförmigen Kolben (70, 160) in der einen Richtung axial unter Ansprechen auf das unter Druck der Kammer (80) zugeführte Öl zu bewegen, wobei im ringförmigen Kolben (70, 160) eine Vielzahl von Stiften (76, 170) angeordnet ist, die durch das eine (52) der ringförmigen Zahnräder (50, 52) bis zum anderen (50) der Zahnräder hindurchgehen, wobei Rückstell­ federeinrichtungen (108) den ringförmigen Kolben (70, 160) in einer Rückstellrichtung entgegengesetzt zu der besagten einen Richtung beaufschlagen, um die Stifte in treibendem Kontakt mit dem anderen (50) der ringförmigen Zahnräder (50, 52) zu halten und das andere Zahnrad (50) in der Rückstellrichtung zu bewe­ gen, sobald sich der ringförmige Kolben (70, 160) in der Rück­ stellrichtung bewegt, wobei die Stifte (70, 160) Abschnitte (80, 172) aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie mit dem einen (52) der ringförmigen Zahnräder (50, 52) in treibende Re­ lation kommen zum Übertragen einer Bewegung von der Vielzahl der Stifte (76, 170) auf das eine Zahnrad (52), um dieses in der einen Richtung zu bewegen, sobald sich der ringförmige Kol­ ben (70, 160) in dieser einen Richtung bewegt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschnitte (80, 172) der Stifte (76, 170) in nachgiebiger Relation mit dem einen Zahnrad der ringförmigen Zahnräder (50, 52) haltbar sind, sobald die Abschnitte (80, 172) der Stifte (70, 160) in treibende Relation mit dem einen Zahnrad der ringförmigen Zahnräder (50, 52) gekommen sind.

2. Variabler Nockenwelle-Phasen-Verstellantrieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Zahnrad der ring­ förmigen Zahnräder (50, 52) und dem ringförmigen Kolben (70, 170) Federeinrichtungen (110, 122) zusammendrückbar sind, um das eine Zahnrad (52) der ringförmigen Zahnräder (50, 52) in Richtung auf das andere Zahnrad (50) der ringförmigen Zahnräder (50, 52) vorzuspannen.

3. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Pufferungsfedern (132) an einem Zahnrad der ringförmigen Zahnräder (50, 52) montiert und derart angeordnet sind, daß sie jeweils mit den Abschnitten (80) der Stifte (76) in Kontakt bringbar sind.

4. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Zahnrad der ring­ förmigen Zahnräder (50, 52) und dem ringförmigen Kolben (70) zusammendrückbare Federeinrichtungen (110) als die Stifte (76) jeweils umgebende Schraubenfedern (110) ausgebildet sind.

5. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem einen Zahnrad der ringförmigen Zahnräder (50, 52) und dem ringförmigen Kolben (70) zusammendrückbaren Federeinrichtungen (122) eine Schrau­ benfeder (122) sind, die in einer ringförmigen Vertiefung (124) aufgenommen ist, die radial innerhalb der Stifte (76) in den ringförmigen Kolben (70) eingeformt ist.

6. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zahnrad der ringförmi­ gen Zahnräder (50, 52) Pufferungsfedern (132) montiert sind, die so angeordnet sind, daß sie jeweils mit den Abschnitten (80) der Stifte (76) in Kontakt bringbar sind.

7. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Zahnräder (50, 52) relativ zueinander verdrehbar sind.

8. Variabler Nockenwellen-Phasen-Verstellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der Stifte (76) Schnappringe oder Sicherungsringe (80) sind.

9. Variable Nockenwellen-Phasen-Verstellvorrichtung nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (172) der Stifte (170) Stiftköpfe (172) der Stifte (170) sind.