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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps und ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenverstellers.
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Solche Nockenwellenversteller werden in Ventiltrieben von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle optimal und variabel einstellen zu können.
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Im Stand der Technik, insbesondere aus der
DE 102017114202 B3 , ist ein Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, der einen Stator und einen innerhalb davon angeordneten und dazu rotierbaren Rotor aufweist, der dazu vorbereitet ist, einen Phasenwinkel einer Nockenwelle einzustellen. Dabei ist zwischen dem Stator und dem Rotor eine Feder angeordnet, um den Stator und den Rotor in einer Ruhestellung zueinander auszurichten. Die Feder ist dabei über eine Federaufnahme mit dem Rotor gekoppelt, und die Federaufnahme als eine zum Rotor konzentrische, hülsenartige Federaufnahme ausgestaltet. Dabei weist die Federaufnahme einen Zylinderabschnitt und einen daran axial anschließenden Ringabschnitt auf, wobei der Ringabschnitt den Zylinderabschnitt in seinem Außendurchmesser übersteigt. Der Ringabschnitt und der Zylinderabschnitt sind dabei integral miteinander verbunden. Der Ringabschnitt und/oder der Zylinderabschnitt weist einen Abflachungsbereich auf, der dazu vorbereitet ist, formschlüssig mit dem Rotor verbunden zu sein.
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Dieser Stand der Technik ist insbesondere auf hydraulische Nockenwellenversteller gerichtet, die mit einer Feder in Rotationsrichtung vorgespannt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen eingangs genannten Nockenwellenversteller baulich und/oder funktional zu verbessern und die Montage des Nockenwellenverstellers effizienter zu gestalten.
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Gemäß einem Aspekt wird die Aufgabe durch einen Nockenwellenversteller gelöst. Der Nockenwellenversteller, insbesondere vom Flügelzellentyp und für eine Verbrennungskraftmaschine, hat einen Stator und einen relativ zu dem Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor dazu ausgebildet ist, einen Phasenwinkel einer Nockenwelle einzustellen. Des Weiteren hat der Nockenwellenversteller ein Federelement, um den Stator und den Rotor in einer Ruhestellung zueinander auszurichten, einen Federadapter, welcher zwischen dem Federelement und dem Rotor angeordnet ist, und eine axiale Fixiervorrichtung, mittels derer der Federadapter an dem Rotor fixierbar ist.
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Der verbesserte Nockenwellenversteller bringt den Vorteil mit sich, dass mittels des Federadapters eine Federspannung auf das Federelement auch noch nach einem Verbau des im ungespannten Zustand befindlichen Federelements in dem Nockenwellenversteller aufbringbar ist. Bis zum Fixieren des Federadapters an dem Rotor liegt also keine Federspannung in dem Nockenwellenversteller an. Dadurch ist eine unbeeinflusste End-of-Line-Prüfung des Nockenwellenverstellers möglich, was der Qualitätssicherung dient. Ob der Rotor beispielsweise klemmt oder zu stark reibt, ist ohne Vorspannung des Federelements präziser oder überhaupt messbar.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und nebengeordneten Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Federelement als eine Schraubenfeder gestaltet. Bei der Schraubenfeder ist ein Federdraht in Schraubenform aufgewickelt. Eine solche Wicklungsform eignet sich besonders gut zum sicheren Aufnehmen einer Komponente, hier des Federadapters, die zum Spannen und/oder Arretieren des Federelements vorgesehen ist. Ein besonderer stabiler Sitz des Federadapters an dem Federelement und somit in dem Nockenwellenversteller ist dadurch gewährleistet. Beispielsweise ist das Federelement eine Drehfeder, eine Spiralfeder oder eine Torsionsfeder.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine drehfest, vorzugsweise mittels Verschraubung, mit dem Stator verbundene Verriegelungsscheibe bereitgestellt, wobei das Federelement in der Verriegelungsscheibe arretiert ist. Die Verriegelungsscheibe, welche vorzugsweise mit einer zentralen Montageöffnung gestaltet ist, dient zum Abdecken des Rotors und Abdichten von Druckkammern zwischen Rotor und Stator. Aufgrund ihrer drehfesten Verbindung mit dem Stator eignet sich die Verriegelungsscheibe sehr gut zum Arretieren bzw. Verankern des Federelements am Stator, insbesondere als Gegenstück zu dem Federadapter, in welchem das Federelement ebenfalls arretiert bzw. eingehängt ist. Eine sonst lange Verbindungsstrecke zwischen Federelement und Stator wird somit einfach überbrückt.
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Bevorzugt ist zudem ein Anlaufring bereitgestellt, wobei das Federelement mittels des Anlaufrings in der Verriegelungsscheibe arretiert ist. Der Anlaufring ist dabei drehfest und formschlüssig mit der Verriegelungsscheibe verbunden. Als auswechselbare Komponente bildet der Anlaufring eine Art Schutzkomponente für die Verriegelungsscheibe gegenüber dem Federelement. Dadurch kann für die Herstellung der Verriegelungsscheibe ein leichtes und weiches Material, vorzugsweise Aluminium, verwendet werden und somit Gewicht beim Nockenwellenversteller eingespart werden. Da die auswechselbare Anlaufscheibe im Verhältnis zur Verriegelungsscheibe sehr klein ist, werden beim Auswechseln zudem Material und Kosten eingespart.
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Dabei ist der Anlaufring vorzugsweise aus einem Hartmetall, besonders bevorzugt aus Stahl, hergestellt. Das Hartmetall ist widerstandsfähig gegenüber Abrieb bzw. Kratzen, verursacht von dem in dem Anlaufring arretierten Federelement. Dadurch wird sichergestellt, dass sich das Federelement nicht in den Anlaufring eingräbt und somit ihre Position und Spanneigenschaften verändert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Federadapter eine Innenkontur zur Drehmomentübertragung auf. Die Innenkontur ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass der Federadapter mithilfe eines handelsüblichen Werkzeugs verdrehbar bzw. verstellbar ist. Durch das Verdrehen des Federadapters wird das Federelement verspannt. Ein Verspannen des Federelements und/oder Fixieren des Federadapters kann somit auf sehr einfache Weise durchgeführt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die axiale Fixiervorrichtung mit mindestens einem Fixierstift gestaltet. Der Fixierstift verbindet dabei den Federadapter mit dem Rotor axial und formschlüssig. Vorzugsweise werden hier zwei oder mehr Fixierstifte verwendet, um ein Zentrieren des Federadapters mittels der Fixierstifte zu ermöglichen und/oder eine höhere Stabilität bei einer Fixierung bzw. Verbindung von Federadapter und Rotor zu erreichen.
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Entsprechend sind der Federadapter und der Rotor jeweils mit mindestens einer Fixieröffnung gestaltet, wobei die Fixieröffnungen zum Aufnehmen des mindestens einen Fixierstifts vorgesehen sind. Der Federadapter und der Rotor sind dadurch einfach, axial und formschlüssig zu verbinden. Die mindestens eine Fixieröffnung am Federadapter ist dabei vorzugsweise als durchgehende Öffnung gestaltet. Somit ist der Fixierstift auch nach einem Verbau bzw. der Anordnung des Federadapters zwischen Federelement und Rotor in die Fixieröffnungen einführbar bzw. einpressbar.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist der Rotor mit einer sichelförmigen Kontur gestaltet, welche zum Führen mindestens eines Fixierstifts vorgesehen ist. Vorzugsweise führt die sichelförmige Kontur dabei den Fixierstift, welcher auf der dem Rotor zugewandten Seite des Federadapters herausragt, mittels Verdrehens des Federadapters von einer Anfangs- bzw. Ansatzposition in eine End- bzw. Einrastposition. Ein ordnungsgemäßes Verspannen des Federelements, sowie eine genaue radiale Positionierung des Federadapters zu dem Rotor werden somit sichergestellt und in der Handhabung deutlich vereinfacht.
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Ferner weist der Rotor vorzugsweise mindestens eine Vertiefung auf, in welche der Federadapter einrastbar ist. Die Vertiefung ist dabei derart gestaltet, dass in ihr der volle Formumfang und/oder mindestens ein Vorsprung des Federadapters aufnehmbar sind. Dadurch wird eine ordnungsgemäße Platzierung des Federadapters in einer Ausgangsposition sichergestellt und in der Handhabung erleichtert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenverstellers gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen gelöst. Das Verfahren bringt ähnliche Vorteile wie der erfindungsgemäße Nockenwellenversteller mit sich und umfasst die Schritte des Anlegens des Federadapters an den Rotor, Einhängen des Federelements in den Federadapter, drehfestes Verbinden des Federelements mit dem Stator, Verspannen des Federelements mittels Verdrehens des Federadapters, und axiales Fixieren des Federadapters an dem Rotor. Mittels dieses Verfahrens ist eine Montage des Nockenwellenverstellers einschließlich einer Qualitätsprüfung bzw. End-of-Line-Prüfung möglich, bei der keine Federvorspannung des Federelements vorliegt. Dadurch kann unter anderem eine Reibeprüfung zur Vorbeugung von Verschleiß sowie eine Druckprüfung in den Druckkammern zwischen Rotor und Stator präzise durchgeführt werden. Zudem ist die Montage erheblich einfacher, wenn keine Spannung im System bzw. zwischen den zu montierenden Komponenten vorliegt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das Verdrehen des Federadapters in einer sichelförmigen Kontur in dem Rotor geführt. Die sichelförmige Kontur, wie bereits erwähnt, ist vorzugsweise zum Führen mindestens eines Fixierstifts vorgesehen, wobei der Fixierstift mittels Drehens des Federadapters von einer Anfangs- in eine Endposition geführt wird. Dadurch wird das Federelement ordnungsgemäß verspannt und der Federadapter in eine genaue, für das axiale Fixieren notwendige Position gebracht.
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Zudem werden erfindungsgemäß vorteilhaft bei dem Verdrehen des Federadapters mindestens eine Fixieröffnung in dem Federadapter und mindestens eine Fixieröffnung in dem Rotor miteinander zum Fluchten gebracht. Das Fluchten, womit hier ein passgenaues Ausrichten zweier Fixieröffnungen gemeint ist, ermöglicht ein besonders einfaches Fixieren des Federadapters an dem Rotor.
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Darauf aufbauend erfolgt das axiale Fixieren vorzugsweise mittels Einführens eines Fixierstifts in die Fixieröffnungen in dem Federadapter und in dem Rotor. Ein Fixierstift, vorzugsweise ein Bolzen, wird dann bevorzugt durch den Federadapter hindurch in den Rotor geschoben, sodass ein Formschluss zwischen Federadapter und Rotor hergestellt wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgen das Verspannen des Federelements und das Fixieren des Federadapters durch eine Montageöffnung der drehfest mit dem Stator verbundenen Verriegelungsscheibe hindurch. Die Verriegelungsscheibe ist, wie bereits zuvor erwähnt, vorzugsweise mit einer zentralen Montageöffnung, zum Beispiel in Form einer Bohrung gestaltet. Diese Montageöffnung wird benötigt, um beim Verbau an einem Motor bzw. der Verbrennungskraftmaschine eine Zentralschraube zwischen dem Nockenwellenversteller und der Nockenwelle einzubringen. Von außen wird durch diese Montageöffnung hindurch in dem vollständig montierten Nockenwellenversteller eine Vorspannung auf das Federelement aufgebracht und der Federadapter an dem Rotor fixiert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Federadapter vorübergehend, vorzugsweise während des Transports von einer Montagestätte zu einem Ort des Endverbaus, mittels mindestens eines Fixierstiftes an dem Rotor fixiert. Das Federelement verbleibt dabei ohne Vorspannung. Dadurch wird der Federadapter stabil in einer Transportposition gehalten und das Federelement nicht vor dem Endverbau beansprucht.
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Das Material und/oder der Aufbau des mindestens einen Fixierstiftes ist zudem vorzugsweise so zu wählen, dass dieser Fixierstift seine Fixierfunktion nach dem axialen Fixieren des Federadapters an dem Rotor mindestens so lange aufrechterhält, bis die Zentralschraube einen Reibverbund zwischen Federadapter und Rotor gefestigt hat. Somit ist der Fixierstift als eine Transport- und Montagehilfe anzusehen, welche nach dem Endverbau überflüssig wird. Dies hat den Vorteil, dass der Fixierstift nur relativ kurze Zeit beansprucht wird. Dadurch wird das Problem einer Materialermüdung des Fixierstiftes minimiert.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers;
- 2 einen Längsschnitt gemäß II-II in 1;
- 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Nockenwellverstellers;
- 4 eine perspektivische Teilansicht des Nockenwellenverstellers in 3.
- 5 eine perspektivische Explosions-Teildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Nockenwellverstellers im ungespannten Zustand;
- 6 eine perspektivische Explosions-Teildarstellung des Nockenwellverstellers in 5 im vorgespannten Zustand, und
- 7 einen Ablaufplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers.
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Ein in den folgenden 1 bis 6 dargestellter Nockenwellenversteller 1 des Flügelzellentyps dient grundsätzlich zur Einstellung der Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in Ventiltrieben von Verbrennungskraftmaschinen.
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Die 1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1 in einem vollständig montierten Zustand. Der Nockenwellenversteller 1 hat eine Verriegelungsscheibe 2, welche mittels mehrerer Verschraubungen 3 mit dem Nockenwellenversteller 1 verbunden ist. Dabei weist die Verriegelungsscheibe 2 in der Mitte bzw. in ihrem radialen Zentrum eine Montageöffnung 4 auf, durch die hindurch ein Federadapter 5 erkennbar ist. Der Federadapter 5 hat eine Zentralöffnung 6, die mit einer Innenkontur 7 gestaltet ist, sowie ein an seinem Außenrand angeordnete Arretierkerbe 8. Zudem ist der Federadapter 5 mit einer ersten Fixieröffnung 9 und einer zweiten Fixieröffnung 10 gestaltet, wobei in der ersten Fixieröffnung 9 ein erster Fixierstift 11 und in der zweiten Fixieröffnung 10 ein zweiter Fixierstift 12 angeordnet ist.
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Die Verriegelungsscheibe 2 weist die Montageöffnung 4 in erster Linie zu dem Zweck auf, den Nockenwellenversteller 1 mittels einer Zentralschraube mit einer Nockenwelle zu verbinden. Zusätzlich ist es bei dem hier gezeigten erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller 1 möglich, durch die Montageöffnung 4 hindurch auf den Federadapter 5 zuzugreifen. Dadurch kann ein zu der Innenkontur 7 der Zentralöffnung 6 passgenaues Werkzeug in den Federadapter 5 eingeführt werden, um den Federadapter 5 in eine Fixierposition zu verdrehen. Die Fixierstifte 11, 12 sind beim Verdrehen des Federadapters 5 noch nicht oder zumindest noch nicht vollständig in den Fixieröffnungen 9, 10 eingefügt bzw. versenkt. Erst wenn der Federadapter 5 in die Fixierposition gebracht ist, werden die Fixierstifte 11, 12 vollständig in den Fixieröffnungen 9, 10 versenkt, um den Federadapter 5 zu fixieren. Hier in der 1 ist der Endzustand nach dem Fixieren des Federadapters 5 dargestellt.
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In der 2 ist der Nockenwellenversteller 1 aus 1 in einem Längsschnitt dargestellt. Von den in 1 aufgeführten Komponenten sind hier in 2 die Verrieglungsscheibe 2 mit der Montageöffnung 4, sowie der Federadapter 5 mit der Zentralöffnung 6 und der Innenkontur 7 dargestellt. Zusätzlich sind hier ein Stator 13 und ein Rotor 14 dargestellt, welche essentielle Komponenten des Nockenwellenverstellers 1 bilden. Zwischen der Verriegelungsscheibe 2 und dem Federadapter 5 sind ein Federelement 15 und ein Anlaufring 16 angeordnet.
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Das Federelement 15, hier als eine Schraubenfeder ausgebildet, ist sowohl an dem Federadapter 5 als auch mittels des Anlaufrings 16 an der Verriegelungsscheibe 2 arretiert. Mittels Verdrehens des Federadapters 5 wird somit das Federelement 15 gespannt und in diesem Zustand mittels Fixierens des Federadapters 5 an dem Rotor 14 gehalten. Eine solche Vorspannung des Federelements 15 ist notwendig, um den Stator 13 und den Rotor 14 in einer Ruhestellung des Nockenwellenverstellers 1 zueinander auszurichten.
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Das Federelement 15 wird erst im letzten Montageschritt gespannt, wodurch eine unbeeinflusste End-of-Line-Prüfung des Nockenwellenverstellers 1 möglich ist.
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Die 3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Nockenwellverstellers 1, bei dem es sich auch um den Nockenwellenversteller 1 aus den 1 und 2 handeln kann. Der Nockenwellenversteller 1 hat wieder eine Stator 13 und einen Rotor 14. In Zwischenräumen von Stator 13 und Rotor 14 sind Druckkammern 17 angeordnet. In der Explosionsdarstellung von dem Rotor aus gesehen sind nacheinander ein Federadapter 5, ein Federelement 15 und ein Anlaufring 16 dargestellt, welche sich bei einer Montage in selbiger Reihenfolge zusammensetzen.
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Der Rotor 14 weist eine kreisförmige Vertiefung 18 auf, an die sich eine sichelförmige Kontur 19 anschließt. Innerhalb der Vertiefung 18 sind eine erste Fixieröffnung 20 und eine zweite Fixieröffnung 21 angeordnet, wobei in der ersten Fixieröffnung 20 ein erster Fixierstift 11 und in der zweiten Fixieröffnung 21 ein zweiter Fixierstift 12 teilweise eingeführt ist. Der Federadapter 5 weist auch hier wieder eine Zentralöffnung 6 (nicht gezeigt) mit einer Innenkontur 7, eine Arretierkerbe 8, sowie eine erste Fixieröffnung 9 und eine zweite Fixieröffnung 10 auf. Die Fixieröffnungen 9, 10 des Federadapters 5 und die Fixieröffnungen 20, 21 des Rotors 14 bilden gemeinsam mit den Fixierstiften 11, 12 eine sogenannte axiale Fixiervorrichtung 22. Innerhalb der Vertiefung 18 sind zudem mehrere Öllöcher 23 angeordnet, die jedoch nicht Bestandteil der axialen Fixiervorrichtung 22 sind.
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Das Federelement 15 weist an ihrem dem Federadapter 5 zugewandten Ende einen ersten Arretierstutzen 24 und an ihrem dem Anlaufring 16 zugewandten Ende einen zweiten Arretierstutzen 25 auf. Der erste Arretierstutzen 24 ist dabei in der Arretierkerbe 8 des Federadapters 8 anzuordnen. Der Anlaufring 16 hat entsprechend eine Arretierkerbe 26, in welche der zweite Arretierstutzen 25 anzuordnen ist.
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Die Komponenten des Nockenwellenverstellers 1 in 3 sind in einem finalen Montagezustand dargestellt, bei dem das Federelement 15 vorgespannt und der Federadapter 5 an dem Rotor 14 fixiert ist. Das Vorspannen des Federelements 15 erfolgt, wie bereits für 1 beschrieben, mittels Verdrehens des Federadapters 5 mithilfe eines für die Zentralöffnung 6 bzw. deren Innenkontur 7 passgenauen Werkzeugs. Anschließend werden die Fixierstifte 11, 12 durch die Fixieröffnungen 9, 10 des Federadapters 5 hindurch bis in die Fixieröffnungen 20, 21 des Rotors 14 hineingeschoben, wodurch der Federadapter 5 an dem Rotor 14 fixiert wird. Um ein solches Fixieren zu ermöglichen, müssen die Fixieröffnungen 9, 10 mit den Fixieröffnungen 20, 21 zum Fluchten gebracht werden. Wie dieses Fluchten zu erreichen ist, wird in der folgenden Beschreibung zu 4 ausgeführt.
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In der 4 ist eine perspektivische Teilansicht des Nockenwellenverstellers 1 in 3 dargestellt, welche nur den Stator 13, den Rotor 14 und den Federadapter 5 zeigt. Auch hier sind wieder die Druckräume 17 zwischen dem Stator 13 und dem Rotor 14 erkennbar. Der Federadapter 5 ist hier in die Vertiefung 18 des Rotors 14 eingesetzt und mittels der axialen Fixiervorrichtung 22 an dem Rotor 14 fixiert. Wie bereits erwähnt, beinhaltet die axiale Fixiervorrichtung 22 die Fixieröffnungen 9, 10 des Federadapters 5, die Fixieröffnungen 20, 21 des Rotors 14 und die Fixierstifte 11, 12. Die sichelförmige Kontur 19 ist erkennbar, welche sich direkt an die Vertiefung 18 des Rotors 14 anschließt. Ebenfalls dargestellt ist eine Führnase 27, welche integral bzw. einstückig mit dem Federadapter 5 ausgebildet und innerhalb der sichelförmigen Kontur 19 angeordnet ist.
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Die dargestellten Komponenten befinden sich in einem finalen Montagezustand. Somit ist der Federadapter 5 bereits an dem Rotor 14 fixiert. Das dafür notwendige Fluchten der Fixieröffnungen 9, 10 mit den Fixieröffnungen 20, 21 wird mittels der Führnase 27 des Federadapters 5 und der sichelförmigen Kontur 19 in dem Rotor 14 erreicht. Dabei lassen die Führnase 27 und die sichelförmige Kontur 19 nur ein Verdrehen des Federadapters 5 um einen bestimmten Drehwinkel und in eine bestimmte Drehrichtung zu. Sobald also die Führnase 27 beim Verdrehen des Federadapters 5 den Endanschlag der sichelförmigen Kontur 19 erreicht, liegen die Fixieröffnungen 9, 10 genau über den Fixieröffnungen 20, 21 bzw. mit diesen jeweils in einer Flucht.
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Die 5 zeigt eine perspektivische Explosions-Teilansicht eines Nockenwellverstellers 1 im ungespannten Zustand. Dabei kann es sich auch um den Nockenwellenversteller 1 aus den 1 und 2 handeln. Hier in 5 sind jedoch nur ein Rotor 14, ein Federadapter 5 und ein Federelement 15, sowie eine axiale Fixiervorrichtung 22 dargestellt. Der Rotor 14 weist auch hier mehrere Öllöcher 23 auf. Die Fixiervorrichtung 22 beinhaltet wieder eine erste Fixieröffnung 9 und eine zweite Fixieröffnung 10 in dem Federadapter 5, eine erste Fixieröffnung 20 und eine zweite Fixieröffnung 21 in dem Rotor 14, sowie eine ersten Fixierstift 11 und einen zweiten Fixierstift 12. Zudem beinhaltet die Fixiervorrichtung 22 hier eine sichelförmige Kontur 28. An dieser Stelle soll explizit darauf hingewiesen werden, dass sich die sichelförmige Kontur 28 von der sichelförmigen Kontur 19 in den 3 und 4 unterscheidet. So ist beispielsweise die erste Fixieröffnung 20 des Rotors 14 hier innerhalb der sichelförmigen Kontur 28 angeordnet.
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Der Federadapter 5 weist auch hier eine Zentralöffnung 6 mit einer Innenkontur 7, eine Arretierkerbe 8, sowie die bereits aufgeführten Fixieröffnungen 9, 10 auf. Ebenso weist das Federelement 15 wieder einen ersten Arretierstutzen 24 an ihrem dem Federadapter 5 zugewandten Ende und einen zweiten Arretierstutzen 25 an ihrem dem Federadapter 5 abgewandten Ende auf.
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Der Nockenwellenversteller 1 in 5 befindet sich in einem ungespannten Zustand, wodurch das Federelement 15 keine Vorspannung aufweist, und die Arretierstutzen 24, 25 sind in einer baulich vorbestimmten Ruheposition zueinander angeordnet. Die Position des Arretierstutzens 25 ist für eine Arretierung mit einem hier nicht dargestellten Stator vorgesehen und daher in seiner Position unveränderlich bzw. statisch. Dadurch ist bei dem ungespannten Federelement 15 auch die Position des Arretierstutzens 24 vorbestimmt. Der Arretierstutzen 24 wiederum legt aufgrund seiner Anordnung in der Arretierkerbe 8 eine Drehlage des Federadapters 5 und somit auch die Position der Fixieröffnungen 9, 10 für die Fixierstifte 11, 12 fest.
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Die sichelförmige Kontur 28 ist in dem Rotor 14 derart angeordnet, dass der erste Fixierstift 11 beim Einschieben in die erste Fixieröffnung 9 in der sichelförmigen Kontur 28 einrastet. Der zweite Fixierstift 12 trifft beim Einschieben in die zweite Fixieröffnung 10 jedoch auf einen Punkt auf dem Rotor 14, welcher sich außerhalb der sichelförmigen Kontur 28 befindet. Keiner der Fixierstifte 11, 12 befindet sich zu diesem Zeitpunkt bzw. Montagestatus in einer der im Rotor 14 angeordneten Fixieröffnungen 20, 21.
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Da der erste Fixierstift 11 beim Einschieben in die erste Fixieröffnung 9 auf die sichelförmige Kontur 28 trifft, ist er weiter durch den Federadapter 5 hindurchschiebbar als der zweite Fixierstift 12. Der zweite Fixierstift 12 steht an der dem Rotor 14 abgewandten Seite des Federadapters 5 noch etwa zwei bis fünf Millimeter aus der zweiten Fixieröffnung 10 heraus, nachdem er in den Federadapter 5 eingeschoben wurde. Von diesem Montagestatus ausgehend ist der Nockenwellenversteller 1 mittels Verdrehens und Fixierens des Federadapters 5 in einen finalen Montagezustand versetzbar. Dabei wird der eingerastete erste Fixierstift 11 entlang der sichelförmigen Kontur 28 bis zu deren Endanschlag geführt. Die Fixieröffnungen 9, 10 des Federadapters 5 und die Fixieröffnungen 20, 21 des Rotors werden dadurch zum Fluchten gebracht, wodurch die Fixierstifte 11, 12 bis zu ihrer jeweiligen Endstellung in Richtung des Rotors 14 schiebbar sind. Zudem ändert sich die Position der Arretierkerbe 8 und des darin arretierten bzw. eingehängten Arretierstutzen 24, wodurch das Federelement 15 in einen vorgespannten Zustand versetzt wird. Der finale Montagezustand des Nockenwellenverstellers 1 ist in 6 dargestellt.
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In der 6 ist eine perspektivische Explosions-Teilansicht des Nockenwellverstellers 1 in 5 im vorgespannten Zustand und somit im finalen Montagezustand dargestellt. Dabei sind der erste Arretierstutzen 24 des Federelements 15, der Federadapter 5 mit seiner Arretierkerbe 8 und seinen Fixieröffnungen 9, 10, sowie die Fixierstifte 11, 12 zur Darstellung in 5 um einen mittels der sichelförmigen Kontur 28 vordefinierten Winkel und Weg verdreht und/oder verschoben angeordnet. Sämtliche hier gezeigten Komponenten und deren Funktion wurden bereits in 5 ausführlich beschrieben und werden hier daher nicht erneut ausgeführt.
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Die 7 zeigt einen Ablaufplan für ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenverstellers 1 aus den 1 bis 6. Das Verfahren beinhaltet ein Anlegen 100 des Federadapters 5 an den Rotor 14, ein Einhängen 110 des Federelements 15 in den Federadapter 5, ein drehfestes Verbinden 120 des Federelements 15 mit dem Stator 13, ein Verspannen 130 des Federelements 15 mittels Verdrehens des Federadapters 5 mittels eines Montagewerkzeugs, und schließlich ein axiales Fixieren 140 des Federadapters 15 an dem Rotor 14.
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Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Nockenwellenversteller vom Flügelzellentyp für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator, einem relativ zu dem Stator drehbaren Rotor, wobei der Rotor dazu ausgebildet ist, einen Phasenwinkel einer Nockenwelle einzustellen, ein Federelement, um zwischen Stator und Rotor ein Drehmoment zu erzeugen, einen Federadapter, welcher zwischen dem Federelement und dem Rotor angeordnet ist und bei der Montage zum Spannen des Federelements verdreht und anschließend mit einer Fixiervorrichtung fixiert wird, wobei die Verdrehung des Federadapters durch einen mechanischen Anschlag begrenzt wird, der die Winkelorientierung zur Fixierung des Federadapters definiert.
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Beispielsweise weist der Rotor oder ein bei der Verdrehung des Federadapters rotorfestes Bauteil eine erste Anschlagsfläche auf. Der Federadapter oder ein bei der Verdrehung des Federadapters fest mit dem Federadapter verbundenes Bauteil weist eine zweite Anschlagsfläche auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform, kann bei der Verdrehung des Federadapters zwischen den beiden Anschlagsflächen zumindest ein weiteres Bauteil als Zwischenelement angeordnet sein, so dass die beiden Anschlagsflächen keinen direkten Kontakt haben. Beispielsweise ist das Zwischenelement ein Element der Montageanlage. Das Zwischenelement kann auch ein Element der vormontierten Fixiervorrichtung sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, werden Rotor und Stator vor dem Spannen des Federelements zueinander positioniert, der Federadapter wird axial positioniert und das Federelement wird ungespannt axial positioniert. Das Federelement wird durch Verdrehung des Federadapters gespannt und die Elemente der Fixiervorrichtung des Federadapters sind bei der Verdrehung des Federadapters noch nicht montiert oder vormontiert. Nach einer weiteren Ausführungsform, ist der Federadapter zwischen der ungespannten Position des Federelements und der gespannten Position des Federelements frei drehbar. Der Federadapter oder ein bei der Verdrehung des Federadapters fest mit dem Federadapter verbundenes Bauteil zum Spannen des Federelements weist eine Kontur als Antrieb für ein Werkzeug auf. Die Drehachse wird durch die Kontur des Antriebs des Spannwerkzeuges oder eine innere oder äußere Kontur des Federadapters gebildet. Beispielsweise ist das Federelement eine Drehfeder oder eine Spiralfeder.
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Zwischen einem Endbereich des Federelements und dem Rotor oder einem rotorfesten Bauteil besteht eine feste Wirkverbindung und zwischen dem zweiten Endbereich des Federelements und dem Stator oder einem statorfesten Bauteil besteht eine weitere feste Wirkverbindung. Beispielsweise ist eine drehfest mit dem Stator verbundene Verriegelungsscheibe bereitgestellt, wobei das Federelement in der Verriegelungsscheibe arretiert ist.
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Vorzugsweise ist die Fixiervorrichtung des Federadapters mit mindestens einem Fixierstift gestaltet. Der Federadapter und der Rotor sind hierbei jeweils mit mindestens einer Fixieröffnung gestaltet, wobei die Fixieröffnung zum Aufnehmen des mindestens einen Fixierstifts vorgesehen ist.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform, weist der Rotor eine sichelförmige Kontur auf, welche einen Freigang für mindestens einen Fixierstift beim Verdrehen des Federadapters beim Spannen des Federelements bildet und als Anschlag eines Fixierstifts für die rotatorische Positionierung des Federadapters zum Rotor dient.
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Beispielsweise, weist der Rotor mindestens eine Vertiefung auf, in welche der Federadapter einrastbar ist.
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Ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenverstellers umfasst die Schritte axiales Anlegen des Federadapters an den Rotor mit nicht gespannten, im Federadapter und Stator oder statorfestem Bauteil eingehängten Federelement, Verspannen des Federelements mittels Verdrehens des Federadapters bis zum mechanischen Anschlag, und anschließendes axiales Fixieren des Federadapters an dem Rotor.
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Vorzugsweise werden bei dem Verdrehen des Federadapters mindestens eine Fixieröffnung in dem Federadapter und mindestens eine Fixieröffnung in dem Rotor miteinander zum Fluchten gebracht. Das axiale Fixieren erfolgt beispielsweise mittels Einführens eines Fixierstifts in die Fixieröffnungen in dem Federadapter und in dem Rotor.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform, erfolgen das Verspannen des Federelements und das Fixieren des Federadapters durch eine Montageöffnung der drehfest mit dem Stator verbundenen Verriegelungsscheibe hindurch.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017114202 B3 [0003]
