DE102004026863A1 - Nockenwellerversteller - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine gegenüber dessen Kurbelwelle mit einem über einen geeigneten Antrieb drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Antriebsrad, einem nockenwellenfesten Abtriebsteil, das an einer Nockenwelle oder einer Verlängerung der Nockenwelle angebracht ist und das von dem Antriebsrad angetrieben wird, wobei die Phasenlage des Abtriebsteils zum Antriebsrad innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs einstellbar ist.
- In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der Gaswechselventile Nockenwellen eingesetzt. Die Nockenwelle ist in der Brennkraftmaschine derart angebracht, dass auf ihr angebrachte Nocken an Nockenfolgern, beispielsweise Tassenstößel, Schlepphebel oder Schwinghebel, anliegen. Wird die Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken ist somit sowohl die Öffnungsdauer als auch Amplitude aber auch der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gaswechselventile festgelegt.
- Moderne Motorkonzepte gehen dahin, den Ventiltrieb variabler auszulegen. Einerseits sollen Ventilhub und Ventilöffnungsdauer variabel gestaltbar sein, bis hin zur kompletten Abschaltung einzelner Zylinder. Dafür sind Konzepte wie schaltbare Nockenfolger oder elektrohydraulische oder elektrische Ventiltriebsbetätigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Ebenfalls wünschenswert ist es auf die Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Einlass- bzw. Auslassgaswechselventile getrennt Einfluss nehmen zu können, um beispielsweise gezielt eine definierte Gaswechselventilüberschneidung einstellen zu können. Durch die gezielte Einstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Gaswechselventile abhängig vom aktuellen Kennfeldbereich des Motors, beispielsweise von der aktuellen Drehzahl bzw. der aktuellen Last, kann der spezifische Treibstoffverbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst, der Motorwirkungsgrad, das Maximaldrehmoment und die Maximalleistung erhöht werden.
- Die beschriebene Variabilität in der Gaswechselventilzeitensteuerung wird durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewerkstelligt. Dabei steht die Nockenwelle meist über einen Ketten-, Riemen-, oder Zahnradtrieb in direkter Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. Zwischen dem von der Kurbelwelle angetriebenen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb und der Nockenwelle ist ein Nockenwellenversteller angebracht, der das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle überträgt. Dabei ist diese Vorrichtung derart ausgebildet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und wenn gewünscht die Nockenwelle in einem gewissen Winkelbereich gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann.
- In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Auslassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet werden. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und Auslassgaswechselventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Gaswechselventilzeitüberschneidungen gezielt eingestellt werden.
- Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich im allgemeinen am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle. Er besteht aus einem kurbelwellenfesten Antriebsrad, einem nockenwellenfesten Abtriebsteil und einem das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellmechanismus. Das Antriebsrad kann als Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgeführt sein und ist mittels einer Kette, eines Riemens oder eines Zahnradtriebs mit der Kurbelwelle drehfest verbunden. Der Verstellmechanismus kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden.
- Elektrische Verstellmechanismen sind als sogenannte Dreiwellengetriebe aufgebaut. Dabei steht eine erste Welle (das Antriebsrad) über ein Getriebe, welches über eine zweite Welle (der Verstellwelle) angetrieben wird, mit einer dritten Welle (dem Abtriebsteil) in Verbindung. Die Verstellwelle des Getriebes wird über einen elektrischen Motor angetrieben. Als Getriebe sind beispielsweise Planetengetriebe, Innenexzentergetriebe, Doppelinnenexzentergetriebe, Wellgetriebe oder Taumelscheibengetriebe denkbar.
- Bei den hydraulisch betriebenen Nockenwellenverstellern unterscheidet man sogenannte Axialkolbenversteller und Rotationskolbenversteller.
- Bei den Axialkolbenverstellern steht das Antriebsrad mit einem Kolben über eine Schrägverzahnung in Verbindung. Weiterhin steht der Kolben mit dem Abtriebsteil ebenfalls über eine Schrägverzahnung in Verbindung. Der Kolben trennt einen durch das Abtriebsteil und das Antriebsrad gebildeten Hohlraum in zwei axial zueinander angeordnete Druckkammern. Wird nun die eine Druckkammer mit einem Hydraulikmedium beaufschlagt, während die andere Druckkammer mit einem Ölauslass verbunden wird, so verschiebt sich der Kolben in axialer Richtung. Diese axiale Verschiebung bewirkt mittels der beiden Schrägverzahnungen eine relative Verdrehung des Antriebsrades zum Abtriebsteil und damit der Nockenwelle zur Kurbelwelle.
- In einem Rotationskolbenversteller ist das Antriebsrad drehfest mit einem Stator verbunden. Der Stator und das Abtriebsteil sind konzentrisch zueinander angeordnet. Der radiale Zwischenraum zwischen diesen beiden Bauteilen nimmt mindestens eine, in der Regel aber mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Hohlräume auf. Die Hohlräume sind in axialer Richtung durch Seitenwände druckdicht begrenzt. In jeden dieser Hohlräume erstreckt sich ein mit dem Abtriebsteil verbundener Flügel. Dieser Flügel teilt jeden Hohlraum in zwei Druckkammern. Durch gezieltes Verbinden der einzelnen Druckkammern mit einer Hydraulikmittelpumpe bzw. mit einem Hydraulikmittelauslass kann die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt bzw. gehalten werden.
- Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten des Motors wie beispielsweise den Lastzustand und die Drehzahl. Diese Daten werden einer elektronischen Kontrolleinheit zugeführt, die nach Vergleich der Daten mit einem Kenndatenfeld der Brennkraftmaschine den Verstellmotor des Nockenwellenverstellers bzw. den Zu- und den Abfluss von Hydraulikmittel zu den verschiedenen Druckkammern steuert.
- Ein Nockenwellenversteller zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine gegenüber dessen Kurbelwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 101 61 701 A1 bekannt. Hierbei ist ein Abtriebsteil mittels einer Zentralschraube an einer Nockenwelle befestigt. Konzentrisch zu dem Antriebsteil ist das Antriebsrad angeordnet. Im radialen Zwischenraum zwischen Antriebsrad und Abtriebsteil sind mehrere Hohlräume ausgebildet, die durch Seitenwände in axialer Richtung druckdicht verschlossen sind. In diese Hohlräume ragen am Abtriebsteil befestigte Flügel, wodurch in jedem Hohlraum zwei Druckkammern ausgebildet werden. Die Befestigung des Abtriebsteils erfolgt mit Hilfe einer Zentralschraube, wodurch das Abtriebsteil in axialer Richtung auf die Nockenwelle aufgeschraubt wird. Die Verbindung wird durch die Axialkraft des Befestigungsmittels, die auf eine senkrecht zur Axialkraft angeordnete Klemmfläche zwischen Nockenwellenverstelleinheit und Nockenwelle wirkt, reibschlüssig hergestellt. Die Zentrierung des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle wird durch eine komplementäre Verbindung mit radialem Spiel hergestellt Diese an sich gute Lösung bringt den Nachteil eines erhöhten axialen Bauraumbedarfs durch den Schraubenkopf mit sich. Da in Fahrzeugen aus Sicherheitsgründen gewisse Abstände zwischen Motor und Karosserie eingehalten werden müssen, ist es wünschenswert den axialen Bauraumbedarf des Nockenwellenverstellers gering zu halten. - Weiterhin muss bei dieser Lösung ein geringer Rundlauffehler durch das Zentrierspiel zwischen der Nockenwellenverstelleinheit und der Nockenwelle in Kauf genommen werden.
- Durch die reibschlüssige Befestigung des Abtriebsteils an der Nockenwelle mittels der Zentralschraube werden zusätzliche Belastungen in das Abtriebsteil und die Nockenwelle eingebracht. Um diese zu reduzieren ist in dieser Ausführungsform zwischen Abtriebsteil und Nockenwelle eine mit einer Reibbeschichtung versehenen Hülse angeordnet, wodurch die Belastung verringert, aber nicht ausreichend beseitigt wird.
- Weiterhin sind massive axiale Klemmflächen an und ein Gewinde in der Nockenwelle nötig, wodurch ein erheblicher Zusatzaufwand bei deren Herstellung und eine hohe Masse des Systems in Kauf genommen werden muss.
- Ein weiterer derartiger Nockenwellenversteller ist in der
DE 198 48 607 dargestellt. Dieser ist der Ausführungsform aus derDE 101 61 701 A1 ähnlich. Innerhalb einer Zentralbohrung des Abtriebsteils ist wiederum eine Zentralschraube angeordnet, die das Abtriebsteil mit der Nockenwelle verbindet. In die Zentralschraube ist ein Zentralventil integriert, welches zur Steuerung der Hyd raulikmittelströme zu und von den verschiedenen Druckkammern dient. In dieser Ausführungsform wirkt sich die erhöhte Belastung auf das Zentralventil durch die Zentralschraubenfunktion nachteilig auf die Vorrichtung aus. - Zusammenfassung der Erfindung
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit einen Nockenwellenversteller zu schaffen, dessen axialer Bauraum minimiert ist. Weiterhin soll die Belastung des Abtriebsteils im Vergleich zur Ausführungsform aus dem Stand der Technik, in der die Befestigung an der Nockenwelle mittels einer Zentralschraube ausgeführt ist, gesenkt und der Rundlauffehler zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle verringert werden.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Abtriebsteil kraftschlüssig an der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle befestigt ist. Durch diese erfindungsgemäße Befestigungsmethode des Abtriebsteils an der Nockenwelle wird nicht nur durch die Einsparung der Zentralschraube der axiale Bauraum minimiert und die Belastung des Abtriebsteils und der Nockenwelle gesenkt, sondern durch den Presssitz wird auch der Rundlauffehler auf ein Minimum reduziert. Weiterhin wird die Montage des Antriebsteils an der Nockenwelle vereinfacht und die Anzahl der Bauteile gesenkt, wodurch die Kosten der Gesamteinheit deutlich reduziert werden.
- In einer vorteilhaften Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abtriebsteil über die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle geschoben ist und durch einen thermischen Schrumpfungsprozess kraftschlüssig und verdrehfest an der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle befestigt ist. Alternativ kann das Abtriebsteil mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz ausgebildet sein, über den die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle geschoben und durch einen thermischen Schrumpfungsprozess kraftschlüssig und verdrehfest befestigt ist.
- In dieser Ausführungsform wird das außen liegende Bauteil erwärmt, wodurch sich sein Innendurchmesser vergrößert. Der Innendurchmesser des äußeren Bauteils ist so gewählt, dass es im erwärmten Zustand mit einem geringen Spiel über das innere Bauteil geschoben werden kann. Während des Abkühlvorgangs schrumpft der Innendurchmesser des äußeren Bauteils wieder auf seine ursprüngliche Größe, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen innerem und äußerem Bauteil hergestellt wird, die die Bauteile sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung zueinander fixiert.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Abtriebsteil über die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle geschoben und die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle ist durch einen Aufweitprozess kraftschlüssig und verdrehfest an dem Antriebsrad befestigt. Alternativ ist vorgesehen, dass das Abtriebsteil mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz ausgebildet ist, über den die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle geschoben ist und zumindest der Fortsatz durch einen Aufweitprozess kraftschlüssig und verdrehfest an der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle befestigt ist.
- In diesen Ausführungsformen wird das äußere Bauteil über das jeweils innere Bauteil geschoben und dann das innere Bauteil mit Hilfe geeigneter Mittel solange aufgeweitet, bis eine kraftschlüssige Verbindung zwischen innerem und äußerem Bauteil hergestellt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Aufweitung des inneren Bauteils durch Innenhochdruckumformung mittels eines Druckmediums durchgeführt wird. Eine weitere Möglichkeit stellt das Durchpressen eines geeigneten Werkzeugs durch das hohl ausgeführte innere Bauteil dar. Dabei kann es sich bei dem Werkzeug um eine Kugel geeigneten Durchmessers handeln oder um einen profilierten Innendorn, der beispielsweise als Mehrkant oder sternförmig ausgeführt ist. Während des Durchschiebens durch das hohle innere Bauteil erweitert das Werkzeug dessen Innen- und Außendurchmesser, wodurch es in dem Bereich in dem die Bauteile übereinander liegen zu einem Pressverband zwischen dem inneren und dem äußeren Bauteil kommt. Im Falle eines profilierten Innendorns kann neben der kraftschlüssigen Verbindung ebenfalls eine in Umfangsrichtung der Bauteile gerichtete formschlüssige Verbindung erreicht werden.
- In alternativen Ausführungen der Erfindung ist das Abtriebsteil mittels einer Klebverbindung, einer Lötverbindung oder einer Schweißverbindung an der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle befestigt.
- Auch durch diese Lösungen werden die oben beschriebenen Vorteile wie niedrige Belastung, geringen axialen Bauraum und kostengünstige Verbindungsmethode erreicht. Bei der Schweißverbindung ist vorgesehen ein Laserschweißverfahren einzusetzen um Materialverzug durch Hitzeeintrag zu vermeiden.
- In einer weiteren alternativen Ausführung der Erfindung ist das Abtriebsteil formschlüssig an der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle befestigt. Dabei ist vorgesehen, dass das Abtriebsteil mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz ausgebildet ist, über den die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle geschoben ist. Die Außenmantelfläche des Fortsatzes ist mit mindestens einer lokalen Durchmesserverringerung ausgeführt, in die Material der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle verdrängt wird. Dieses Material kann in die Einformung beispielsweise eingerollt werden. Bei der lokalen Durchmesserverringerung kann es sich um eine ringförmig um den Fortsatz umlaufende Nut oder mehrere lokale Durchmesserverringerungen handeln, die in axialer Richtung oder Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, wodurch auch Formschluss in Umfangsrichtung erreicht werden kann.
- Alternativ ist vorgesehen, dass das Abtriebsteil mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz ausgebildet ist, der über die Nockenwelle oder die Verlängerung der Nockenwelle geschoben ist, wobei die Außenmantelfläche der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle mit mindestens einer lokalen Durchmesserverringerung ausgeführt ist, in die Material des Fortsatzes, beispielsweise durch Einrollen, verdrängt wird. Dabei kann die lokale Durchmesserverringerung eine ringförmig um das jeweilige Bauteil umlaufende Nut sein oder es können mehrere radiale Einformungen, die in axialer Richtung oder Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind vorgesehen sein.
- Auch in dieser Ausführungsform wird durch die Reduzierung der Anzahl der Bauteile des Gesamtsystems und die einfache Montage eine kostengünstige Verbindungsmethode vorgestellt. Zusätzlich sind die Belastungen der zu verbindenden Bauteile und der axiale Bauraumbedarf reduziert.
- Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die in Verbindung tretenden Mantelflächen des Abtriebsteils und der Nockenwelle oder der Verlängerung der Nockenwelle in Querschnitt polygonförmig ausgeführt sind. Durch die polygonförmige Ausführung der Mantelflächen wird in Umfangsrichtung neben der kraftschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung hergestellt.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil aller vorgestellter Verbindungsmethoden ist, dass eine sehr exakte Einstellung des Antriebsrades zu den Nocken bei der Montage des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle vorgenommen werden kann. In allen vorgestellten Verbindungsvarianten kann sowohl der Nockenwellenversteller als auch die Nockenwelle in einer exakten Position gehalten werden. Die relative Lage der Bauteile zueinander ist also vor der Herstellung der Verbindung festgelegt und kann während der Herstellung der Verbindung, im Unterschied zu der Herstellung einer Schraubverbindung, in exakt dieser Lage gehalten werden. Dadurch können Anfangsabweichungen bis zu einigen Winkelgrad vermieden werden, die während des Betriebs des Nockenwellenverstellers dauerhaft ausgeglichen werden müssten.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller aus2 im Längsschnitt entlang der Linie I-I, -
2 den erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller aus1 im Querschnitt entlang der Linie II-II, -
3 einen zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers im Längsschnitt, der mittels einer Schweißverbindung mit der Nockenwelle verbunden ist, -
4 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Nockenwellenverstellers im Längsschnitt. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand des Beispiels eines Rotationskolbenverstellers vorgestellt. Es ist ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Erfindung auch in anderen Nockenwellenverstellern wie z. B. hydraulisch arbeitenden Axialkolbenverstellern oder elektrischen Nockenwellenverstellern die über ein mechanisches Getriebe und einen dieses antreibenden elektrischen Motor verstellt werden, Anwendung finden kann.
- Aus den
1 und2 gehen die wesentlichen Teile eines Nockenwellenverstellers1 in Rotationskolbenbauart zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle2 gegenüber einer nicht dargestellten Kurbelwelle hervor. Der Nockenwellenversteller1 wird durch ein Antriebsrad3 , das in der dargestellten Ausführungsform als Kettenrad ausgeführt ist, angetrieben. Ebenfalls denkbar sind Ausführungsformen in denen das Antriebsrad3 als Riemen- oder Zahnrad ausgebildet ist. Im wesentlichen besteht der Nockenwellenversteller1 aus einem fest mit dem Antriebsrad3 verbundenen Stator4 und einem drehfest mit der Nockenwelle2 verbundenen Abtriebsteil6 . Der Raum zwischen dem Abtriebsteil6 und dem Stator4 ist durch das Antriebsrad3 und eine Stirnwand5 begrenzt. Das Abtriebsteil6 ist als Flügelrad ausgebildet. Es besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper, wobei in die äußere Mantelfläche des zylindrischen Körpers axial verlaufende Nuten7 eingebracht sind, in denen radial nach außen stehende Flügel8 angeordnet sind. Das Abtriebsteil6 kann beispielsweise spanend hergestellt oder ein Sinterteil sein. Weiterhin ist denkbar das Abtriebsteil6 spanlos, beispielsweise durch Stanzpaketieren, herzustellen. - Die Flügel
8 werden mittels Federn9 , die am radial innen liegenden Ende der Flügel8 angebracht sind, radial nach außen gedrückt, wodurch sie an einer äußeren Wand10 des Stators4 zum Anliegen kommen. Der Stator4 des Nockenwellenverstellers1 bildet durch äußere10 , innere11 in Umfangsrichtung verlaufende Wände und durch im wesentlichen radial verlaufende Stegwände12 mit dem Abtriebsteil6 , dessen Flügel8 dem Antriebsrad3 und der Strinwand5 erste und zweite Druckkammern13 ,14 . Durch geeignetes Verbinden der einzelnen Druckkammern13 ,14 mit einer Hydraulikmittelpumpe bzw. dem Hydraulikmittelauslass kann die Phasenlage des Abtriebsteils6 zum Stator4 und damit der Nockenwelle2 zur Kurbelwelle verstellt oder gehalten werden. - Das Antriebsteil
6 und der Stator4 sind in einem Gehäuse15 angeordnet, das die ersten und zweiten Druckkammern13 ,14 nach außen abdichtet. Das Gehäuse15 ist mittels einer ringförmig umlaufenden Schweißverbindung15a mit dem Antriebsrad3 verbunden. Weiterhin ist am Antriebsrad3 eine Kulisse16 ausgebildet, in die ein Element zur Drehwinkelbegrenzung16a eingreift. Zwecks Abdichtung der Druckkammern13 ,14 ist zwischen dem Gehäuse15 und Stator4 eine Dichtscheibe17 eingelegt, welche dem Durchmesser des Stators4 angepasst ist. - Zusätzlich ist innerhalb des Abtriebsteils
6 in einer Axialbohrung18 ein Verriegelungselement19 angeordnet. Ein Federelement20 beaufschlagt dabei einen Kolben21 in Richtung des Antriebsrads3 . Speziell während des Anlassvorgangs der Brennkraftmaschine wird der Kolben21 mittels des Federelements20 in eine Aussparung22 des Antriebsrads3 gepresst, wodurch ein ungewolltes Verdrehen des Abtriebsteils6 gegenüber dem Antriebsrad3 effektiv verhindert wird. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird die Aussparung22 mit Hydraulikmittel beaufschlagt, wodurch der Kolben21 mit einer axial entgegen dem Federelement20 gerichteten Kraft beaufschlagt wird. Dadurch wird der Kolben21 in die Axialbohrung18 verdrängt, wodurch das Antriebsteil6 gegenüber dem Antriebsrad3 verdrehbar ist. - Sowohl der Stator
4 , Dichtscheibe17 als auch das Gehäuse15 sind, in der dargestellten Ausführungsform, spanlos aus jeweils einem Blechteil hergestellte Bauteile. Natürlich kann die Erfindung auch in anderen Varianten von Rotationskolbenverstellern, beispielsweise mit gesinterten oder spanend hergestellten Statoren4 , Anwendung finden. - Um eine Änderung der Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle
2 zu bewirken werden entweder die ersten oder die zweiten Druckkammern13 ,14 mit Hydraulikmittel beaufschlagt, wobei die jeweils anderen Druckkammern13 ,14 mit einem Druckmittelreservoir verbunden werden. Zum Halten einer bestimmten Phasenlage können entweder sowohl die ersten als auch die zweiten Druckkammern13 ,14 mit Hydraulikmittel beaufschlagt, als auch beide sowohl vom Druckmittelreservoir als auch von der Hydraulikmittelquelle getrennt werden. - Das Abtriebsteil
6 ist in der in1 dargestellten Ausführungsform kraftschlüssig an der Nockenwelle2 befestigt. Zur Montage wird das Abtriebsteil6 erhitzt und mit geringem Spiel auf die Nockenwelle2 gefügt. Durch den sich anschließenden Abkühlungs- und damit Schrumpfungsprozess des Abtriebsteils6 wird der Kraftschluss zwischen Nockenwelle2 und Abtriebsteil6 hergestellt. Ebenso denkbar ist, dass das Abtriebsteil6 mit einem Fortsatz ausgeführt ist, über den eine zumindest teilweise hohle Nockenwelle2 gefügt und kraftschlüssig befestigt wird. - Eine weitere Möglichkeit den Kraftschluss zwischen Nockenwelle
2 und Abtriebsteil6 herzustellen stellt die Technik des Aufweitens dar. Dabei wird das Abtriebsteil6 auf die Nockenwelle2 mit geringem Spiel gefügt und anschließend die Nockenwelle2 aufgeweitet. Hierzu sind neben der Technik des Innenhochdruckumformens mittels eines Druckmediums auch Aufweitvorgänge mittels Durchschiebens eines geeigneten Werkzeugs denkbar. In einer Ausfüh rungsform der Erfindung ist das Werkzeug ein in Umfangsrichtung der Nockenwelle2 rotationssymmetrischer Körper wie beispielsweise eine Kugel. Dadurch wird in Umfangsrichtung ein gleichmäßiger Kraftschluss zwischen Antriebsteil6 und Nockenwelle2 erreicht. Ebenfalls denkbar sind profilierte Werkzeuge, beispielsweise ein sternförmiges Werkzeug, wodurch neben dem Kraftschluss in Umfangsrichtung auch noch Formschluss erreicht wird. Neben sternförmigen Werkzeugen sind auch n-Kant-Werkzeuge oder Polygonverbindungen denkbar. - Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in
3 dargestellt. Der hier dargestellte Nockenwellenversteller1 ist in Form und Funktion identisch zu dem in1 und2 dargestellten, weswegen gleich Bauteile gleich Bezugszahlen tragen. Der einzige Unterschied liegt in der Befestigungsmethode des Abtriebsteils6 an der Nockenwelle2 . Dies ist mittels einer Schweißverbindung23 an der Trennfuge zwischen Nockenwelle2 und Abtriebsteil6 realisiert. Die Schweißverbindung23 kann entweder eine komplett umlaufende Schweißnaht oder eine segmentartig ausgeführte Schweißnaht sein. - In
4 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Nockenwellenverstellers1 dargestellt. Auch dieser Nockenwellenversteller1 ist zu einem Großteil identisch zu dem in den1 und2 dargestellten, weshalb für gleiche Teile die selben Bezugszahlen verwendet werden. Abweichend zu dem in1 dargestellten Nockenwellenversteller1 ist in dieser Ausführungsform das Abtriebsteil6 mit einem Fortsatz24 versehen. Der Fortsatz24 ist an seiner Außenmantelfläche25 mit mindestens einer Durchmesserverringerung26 versehen. Dabei kann es sich bei der/den Durchmesserverringerung/en26 sowohl um eine ringförmig umlaufende Nut als auch um einzelne Sicken handeln. Die zumindest teilweise hohl ausgeführte Nockenwelle2 übergreift den Fortsatz24 , wobei sie formschlüssig gegen axiales Wandern gesichert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass Material des hohlen Teils der Nockenwelle2 in die Durchmesserverringerungen26 des Fortsatzes24 verdrängt wird, was beispielsweise durch Einrollen erreicht werden kann. - Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere Befestigungsmethoden kombiniert werden um die Festigkeit der Verbindung zwischen Nockenwelle
2 und Abtriebsteil6 zu erhöhen. -
- 1
- Nockenwellenversteller
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Antriebsrad
- 4
- Stator
- 5
- Stirnwand
- 6
- Abtriebsteil
- 7
- Nut
- 8
- Flügel
- 9
- Feder
- 10
- äußere Wand
- 11
- innere Wand
- 12
- Stegwand
- 13
- erste Druckkammer
- 14
- zweite Druckkammer
- 15
- Gehäuse
- 15a
- Schweißverbindung
- 16
- Kulisse
- 16a
- Element
- 17
- Dichtscheibe
- 18
- Axialbohrung
- 19
- Verriegelungselement
- 20
- Federelement
- 21
- Kolben
- 22
- Aussparung
- 23
- Schweißverbindung
- 24
- Fortsatz
- 25
- Außenmantelfläche
- 26
- Durchmesserverringerung
Claims (19)
- Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) oder einer Verlängerung der Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) kraftschlüssig an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) kraftschlüssig an der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (6 ) über die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) geschoben ist und durch einen thermischen Schrumpfungsprozess kraftschlüssig und verdrehfest an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (6 ) mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz (24 ) ausgebildet ist, über den die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) geschoben und durch einen thermischen Schrumpfungsprozess kraftschlüssig und verdrehfest befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (6 ) über die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) geschoben ist und die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) durch einen Aufweitprozess kraftschlüssig und verdrehfest an dem Antriebsrad (3 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (6 ) mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz (24 ) ausgebildet ist, über den die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) geschoben ist und zumindest der Fortsatz (24 ) durch einen Aufweitprozess kraftschlüssig und verdrehfest an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) oder einer Verlängerung der Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) mittels einer Klebverbindung an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) oder einer Verlängerung der Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) mittels einer Lötverbindung an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) oder einer Verlängerung der Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) mittels einer Schweißverbindung (23 ) an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) mittels einer Klebverbindung an der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) mittels einer Lötverbindung an der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) mittels einer Schweißverbindung (23 ) an der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) oder einer Verlängerung der Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) formschlüssig an der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) zur Verstellung und Fixierung der Phasenlage einer Nockenwelle (2 ) einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von dessen Kurbelwelle mit – einem von der Kurbelwelle aus angetriebenen Antriebsrad (3 ), – einem nockenwellenfesten Abtriebsteil (6 ), – das an einer Nockenwelle (2 ) angebracht ist und – das von dem Antriebsrad (3 ) angetrieben wird, – wobei die Phasenlage des Abtriebsteils (6 ) zum Antriebsrad (3 ) innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Abtriebsteil (6 ) formschlüssig an der Nockenwelle (2 ) befestigt ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (6 ) mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz (24 ) ausgebildet ist, über den die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) geschoben ist, wobei die Außenmantelfläche (25 ) des Fortsatzes (24 ) mit mindestens einer lokalen Durchmesserverringerung (26 ) ausgeführt ist, in die Material der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) verdrängt wird. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsteil (6 ) mit einem sich axial erstreckenden Fortsatz (24 ) ausgebildet ist, der über die Nockenwelle (2 ) oder die Verlängerung der Nockenwelle (2 ) geschoben ist, wobei die Außenmantelfläche der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) mit mindestens einer lokalen Durchmesserverringerung (26 ) ausgeführt ist, in die Material des Fortsatzes (24 ) verdrängt wird. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Durchmesserverringerung (26 ) eine ringförmig um das jeweilige Bauteil umlaufende Nut ist. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere lokale Durchmesserverringerungen (26 ), die in axialer Richtung oder Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, vorgesehen sind. - Nockenwellenversteller (
1 ) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in Verbindung tretenden Mantelflächen des Abtriebsteils (6 ) und der Nockenwelle (2 ) oder der Verlängerung der Nockenwelle (2 ) im Querschnitt polygonförmig ausgeführt sind.
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