WO2015090297A1 - Nockenwellenzentrierung im geteilten rotor eines hydraulischen nockenwellenverstellers - Google Patents

Nockenwellenzentrierung im geteilten rotor eines hydraulischen nockenwellenverstellers Download PDF

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WO2015090297A1
WO2015090297A1 PCT/DE2014/200584 DE2014200584W WO2015090297A1 WO 2015090297 A1 WO2015090297 A1 WO 2015090297A1 DE 2014200584 W DE2014200584 W DE 2014200584W WO 2015090297 A1 WO2015090297 A1 WO 2015090297A1
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camshaft
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camshaft adjuster
support surface
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Jürgen Weber
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/01—Absolute values

Definitions

  • the invention relates to a (hydraulic) camshaft adjuster for an internal combustion engine, such as a gasoline or a diesel engine of a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural utility vehicle.
  • the camshaft adjuster is designed according to the vane type and therefore has a stator and a rotor rotatable relative to the stator, consisting of a plurality of interconnected rotor parts rotor, the rotor rotatably connected to a camshaft of the internal combustion engine and a first rotor part is configured such that the Camshaft is supported in an operating condition under contact with the first rotor part.
  • the invention also relates to a method for the production of a rotor for such a camshaft adjuster.
  • German published patent application DE 10 2009 053 600 A1 discloses a rotor, in particular for a camshaft adjuster, comprising a rotor main body, which has a hub part with a central oil feed, at least one wing arranged radially on the hub part, and with the hub part on both sides of each wing central oil supply fluidly connected oil passages, wherein the rotor main body is divided along a dividing plane and has two Grund stressestei- le.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2009 031 934 A1 also discloses a camshaft adjuster with a stator and a rotor arranged in the stator, which has vanes which are each arranged in a chamber formed between stator and rotor.
  • the wings divide their respective chambers into two parts. mern, wherein each sub-chamber via oil passages pressure oil supplied and from each sub-chamber pressure oil can be discharged, so that a torque on the rotor is exercised by the pressure oil, whereby the rotor is rotatable and thus a camshaft adjustment is adjustable.
  • the rotor is constructed of a metallic skeleton, which has axially adjacent a plastic cladding, in which at least one of the oil passages is formed.
  • WO 2010/128976 A1 discloses an assembly of a plurality of components comprising a first powder metal component bonded to a second powder metal component, each of the powder metal components having an effective surface structure at a junction between the components that interact with each other. At least one of the two powder metal components comprises at least one surface which is processed before the two components are joined together, the two components being joined together by means of an adhesive.
  • German patent application DE 10 201 1 1 17 856 A1 further discloses multi-part, joined rotors in hydraulic camshaft adjusters with joining sealing profiles as well as related methods for producing the rotors.
  • WO 2009/152987 A1 discloses a hydraulic Nockenwellenvers- teller for a camshaft of an internal combustion engine, with an externally driven by a crankshaft of the internal combustion engine outer body having at least one hydraulic chamber, and an inner to the outer body arranged inner body, which is firmly connected to the camshaft and at least one pivoting wing which extends in the radial direction in the hydraulic chamber.
  • the inner body is further joined together at least from a first and a second element, wherein the two elements each have at least one geometry on mutually facing end sides, which together with the respective other element forms the oil inlet and oil drain line of the inner part.
  • EP 1 731 722 A1 further discloses a camshaft adjuster with a swivel motor rotor with reduced leakage, wherein the rotor as a composite system is made of at least two components and wherein one of the components is a cover.
  • the first rotor component is produced by means of a sintering process and at least one camshaft supporting, first support surface of the first rotor part by means of a non-cutting machining operation geometrically adjusted / formed / calibrated / adjusted.
  • a non-cutting machining operation geometrically adjusted / formed / calibrated / adjusted.
  • the at least one support surface is set geometrically by means of a calibration step of the sintering process, with which the first rotor part is also produced, or a punching process.
  • a calibration step of the sintering process, with which the first rotor part is also produced, or a punching process.
  • the first rotor part in the region of the support surface, ie compacted surface / near the surface.
  • a calibration / calibration step (or a geometric adjustment) of the sintered parts is to be understood as a local recompression of sintered sintered porous surfaces, with the aim of compensating for the delays in the sintering process and the dimensional accuracy and also the surface density, surface hardness, surface quality of the relevant functional surfaces (Abstützflä- surface) or functional elements and to increase the strength of the component.
  • the sintered (first rotor part) is in this case post-compacted in a calibration tool similar to a pressing tool.
  • the stock allowance for wall thicknesses of approx. 3 mm is usually several tenths of a millimeter (approx. 0.1-0.3 mm), so the local overpressing of the sintered surfaces in the calibration step can be up to max. 12% of the wall thickness.
  • dimensional accuracy improvements of approx. Two tolerance classes can be achieved (eg from ISO / IT 8-9 to ISO / IT 6-7 for Sint-D1 1 to DI30910-4).
  • the re-compaction in the calibration step can depend on the pore density and pore size in the starting material, after the compaction process (forming in the pressing tool or rolling) and after the degree of deformation to max. 100% of the possible room filling can be increased.
  • the calibrated surfaces are virtually free of pores and the material density in the surface region is almost comparable to the density of the solid base material (eg in the case of steel with approx. 7.8 g / cm 3 ). Therefore, in the calibration step, there is no compaction of the entire part / rotor part to be produced, as in the conventional sintering process, but only on the surface.
  • the material is compacted on the surface / the supporting surface in order to achieve an elimination of the porosity of up to 100%.
  • the dimensional tolerances fall well below 2%.
  • the at least one first support surface is / forms an inner peripheral surface of the first rotor part supporting the camshaft in the radial direction, wherein preferably the diameter of the inner circumferential surface of the first rotor part is geometrically adjusted / formed / calibrated.
  • the rotor has a second, the camshaft in the axial direction supporting rotor part, wherein the first rotor part is rotatably connected to the second rotor part.
  • the second rotor part is also produced by means of a sintering process, wherein at least one second support surface of the second rotor part by means of a calibration step in this sintering process or in a punching process geometrically adjusted / formed / calibrated.
  • the other, second rotor part is particularly geometrically ausgestaltbar / producible.
  • the second rotor part is geometrically adjusted / calibrated / shaped in its width and / or flatness. Because then the camshaft facing, second support surface and the second support surface facing away from the side surface of the second rotor part is particularly accurate adjustable.
  • a diamond disk for increasing the frictional force between the first rotor part and the camshaft and / or between the first and the second rotor part is received on the at least one first support surface and / or the at least one second support surface.
  • the diamond disc is inserted in a recess in the first rotor part and / or (a recess) in the second rotor part.
  • the diamond wheel can be integrated in a particularly space-saving manner, with the axial dimensions in particular remaining unchanged.
  • This recess can advantageously be formed geometrically by means of a calibration step of the sintering process or a punching process by the respective rotor part is compressed only in the region of this recess on the surface and thereby forms a geometric recess. This makes it possible to ensure particularly precise dimensions of the recess and thereby obstruct particular thin diamond wheels.
  • the invention also encompasses a method for producing a rotor for a camshaft adjuster according to one of the abovementioned embodiments, the method comprising (at least) the following steps: a) sintering a first rotor part and b) calibrating at least one first support surface of the first rotor part, to
  • Supporting a camshaft of an internal combustion engine is provided, wherein the at least one first support surface by a non-cutting machining (in the calibration step) is set geometrically.
  • a method / manufacturing method can also be designed particularly efficiently. It is particularly advantageous in this context, in particular, if the non-cutting processing step / calibration step includes a stamping or a sintering process, whereby the first rotor part is compressed / compacted on the surface. Usually, the compression during sintering to obtain the green compact is about 90%. In the oven is then post-compacted, whereby finally a compression of about 98% is achieved, with a tolerance of about 2% at a density of about 6.8 to 7.1 g / cm 3 / about 7 g / cm 3 is achieved. This is then followed by the calibration step in that the surface of the first rotor part, here in the area of the first support surface, is compressed. This creates a more surface-impermeable material where almost 100% porosity elimination is possible. Both the local hardness at this Support surface and the geometric dimensions are thereby significantly improved.
  • FIG. 1 is a front view of a camshaft adjuster according to the invention according to a first embodiment, wherein the camshaft adjuster is shown in the assembled state on the camshaft, from a side facing away in the operating state of the camshaft, a longitudinal section along the in Fig. 1 marked with II-II section line, which passes through the axis of rotation of the camshaft adjuster / cam shaft,
  • FIG. 3 shows an isometric view of a multi-part rotor used in the camshaft adjuster according to FIGS. 1 and 2, wherein the rotor is designed according to the sandwich construction (several axially nested rotor parts),
  • FIG. 4 shows an isometric view of the multi-part rotor according to FIG. 3, wherein the rotor is cut / halved and in particular the installation of the different rotor parts is illustrated in the illustrated graduation plane, an isometric exploded view of the multipart rotor shown in FIG the design of the introduced in the respective rotor parts oil channels can be seen,
  • FIG. 6 is a longitudinal section through a camshaft adjuster according to the invention according to a further second embodiment, wherein the camshaft adjuster is shown in the mounted state on the camshaft and is cut along a plane in which the axis of rotation of the No- camshaft adjuster / the camshaft runs,
  • FIG. 7 shows a detailed view of the area indicated by VII in FIG. 6, wherein in particular the arrangement of a diamond disk reinforcing the contact force between a camshaft and the rotor components can be seen,
  • FIG. 8 shows an isometric representation of a divided / halved rotor, as used in the camshaft adjuster according to the embodiment from FIG. 6, the structure of the sandwiched rotor again being recognizable in the illustrated graduation plane,
  • FIG. 9 shows an exploded isometric view of the rotor, as it is used in the embodiment of the camshaft adjuster according to FIG. 6, wherein in particular the positioning of the diamond wheel between a first and a second rotor part is illustrated, FIG.
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through a camshaft adjuster according to the invention according to a further, third embodiment, wherein the camshaft lenversteller is cut along a plane in which also runs the axis of rotation of the camshaft / the camshaft adjuster, and in turn is already mounted on a camshaft
  • said FIG. 11 is an isometric view of a radially nested rotor installed in the embodiment of FIG. 10, an isometric view of a split / bisected rotor of FIG Division plane turn the arrangement of the various rotor parts to recognize each other, and an isometric exploded view of the rotor according to FIGS. 1 1 and 12, wherein in particular the embodiment of the various rotor parts is illustrated.
  • FIGS. 1 to 13 always represent a hydraulic camshaft adjuster 1 according to the invention for an internal combustion engine (petrol or diesel engine) of a motor vehicle, such as a car, truck, bus or agricultural utility vehicle, wherein the camshaft adjuster 1 is designed according to the vane type / vane type.
  • the camshaft adjuster 1 has, in accordance with this vane-type construction, a stator 2 and a rotor 3 rotatable relative to the stator 2 and consisting of a plurality of interconnected rotor parts 4, 5 and 6.
  • the rotor 3 is rotatably mounted within the stator 2.
  • the rotor 3 (rotationally fixed) is connected to a camshaft 7 of the internal combustion engine.
  • the camshaft 7 serves a centrally in the rotor 3 / through the rotor 3 projecting through fastening means 8, on the one hand firmly against one of the rotor parts 4 to 6, on the other hand firmly connected to the camshaft 7.
  • the fastening means 8 is in this case designed as a central valve / central valve screw, which is also configured to attach the rotor 3 at an end portion of the camshaft 7 to a the adjustment of the camshaft adjuster 1 inducing supply of a pressurized fluid in the camshaft adjuster 1 and deduce.
  • the stator 2 in turn is preferably coupled by means of a traction mechanism drive, namely a chain drive, alternatively rotatably by means of a belt drive with a crankshaft of the internal combustion engine. Depending on the rotational position between the stator 2 and the rotor 3, an adjustment of the valve opening times of the internal combustion engine can thus be achieved.
  • at least a first rotor part 4 of the rotor 3 is designed such that in the operating state it supports the camshaft 7 in the radial direction.
  • the first rotor part 4 is produced by means of a sintering process, wherein furthermore at least one cam shaft 7 (radially or axially supporting the first support surface 9 of the first rotor part 4 is geometrically adjusted / calibrated by means of a non-cutting machining process.
  • the rotor is designed in three parts, wherein these three rotor parts 4 to 6, hereinafter referred to as first rotor part 4, second rotor part 5 and third rotor part 6, are arranged side by side in the axial direction. boxes) are arranged.
  • the rotor 3 thus has an axial nesting.
  • the rotor 3 forms according to the vane cell construction of several wings 10 for the formation of vanes. These wings 10 project radially outward from an outer circumferential surface of the rotor 3 and protrude into the stator 2. Each vane 10 protrudes into its own, formed in the stator 2 chamber / working chamber, each of the chambers are formed by means extending in the direction of the rotor 3 projections on the stator 2. As a result, subdivide the wings 10, the chambers of the stator 2 in turn into two sub-working chambers which can be filled alternately with a pressurized fluid and pressurized to adjust the rotational position of the rotor 3 relative to the stator 2.
  • the first support surface 9 is formed as an inner circumferential surface of the substantially disk-shaped first rotor part 4.
  • the geometric adjustment takes place via a calibration / a calibration step.
  • This calibration step can be directly part of the sintering process that produces the first rotor part 4, or alternatively, it can also be designed as a stamping process.
  • the calibration step (or geometric adjustment) is to be understood as a local re-densification of sintered sintered-porous surfaces, with the aim of compensating the distortions in the sintering process and the dimensional accuracy and also the surface density, surface hardness, surface quality of the relevant functional surfaces (support surface ) or functional elements and to increase the strength of the component.
  • the sintered (first rotor part 4) is subsequently compacted in a calibration tool similar to a pressing tool.
  • the stock allowance for wall thicknesses of approx. 3 mm is usually several tenths of a millimeter (approx. 0.1-0.3 mm), so the local overpressing of the sintered surfaces in the calibration step can be up to max. 12% of the wall thickness.
  • the after- Compaction in the calibration step can depend on the pore density and pore size in the starting material, on the compaction process (forming in the pressing tool or rolling) and on the degree of deformation up to max. 100% of the possible room filling can be increased.
  • the calibrated surfaces are virtually free of pores and the material density in the surface region is almost comparable to the density of the solid base material (eg in the case of steel with approx. 7.8 g / cm 3 ).
  • a calibration of the surface in the region of the first support surface 9 is achieved by the calibration, whereby the porosity in the surface layer on the first support surface 9 is significantly reduced (almost 0% porosity).
  • a subsequent compression of about 98% at a density of 6.8 to 7.1 g / cm 3 / about 7 g / cm 3 allows the calibration of the first rotor part 4 to the desired dimensions geometrically.
  • the first rotor part 4 is thus geometrically adjusted / calibrated on its inner peripheral surface (in particular, the diameter of the inner circumferential surface is adjusted geometrically).
  • the second rotor part 5 connects in the axial direction to the first rotor part 4 and is rotatably connected thereto.
  • the second rotor part 5 forms a second support surface 1 1 for the axial support of the camshaft 7, whereas the first support surface 9, the camshaft 7 is supported in the radial direction.
  • These second support surface 1 as the first support surface 9, set geometrically by means of a calibration step.
  • the geometric adjustment of the second rotor part 5 again takes place in the same way as by the previously described calibration step on the first rotor part 4.
  • the second rotor part 5 is sintered / sintered manufactured.
  • the calibration step is in turn an immediate component of the sintering process, but may alternatively be performed as a stamping process.
  • a calibration of the axially formed as an axial end / end surface second support surface 1 1 of the second rotor part 5 thus simultaneously leads to a calibration of the second rotor part 5 in its width.
  • the flatness of the second support surface 11 extending along the circumference is set by the calibration process.
  • the third rotor part 6 abuts in the axial direction on the second rotor part 5, whereby the axial nesting of the rotor 3 is made possible.
  • the (four) wings 10 of the rotor 3 are each formed by sub-wings of the respective rotor parts 4 to 6.
  • a plurality of fluid guide channels 12 designed as oil passages are further introduced in the rotor 3, those in the operating state pressure fluid, such as oil, in the radial direction from the central fastening means 8 into the respective partial working chambers (between the rotor 3 and the stator 2) and out of these.
  • camshaft adjuster 1 In connection with FIG. 6, a further embodiment of the camshaft adjuster 1 is shown, which camshaft adjuster 1 is configured in principle like the camshaft adjuster 1 according to FIGS. 1 to 5 and, in particular, the rotor 3 according to the first embodiment is designed and manufactured is.
  • a plant between the camshaft 7 and the second rotor part 5 reinforcing diamond disc 13 is present.
  • This diamond disc 13 has at its axial end faces in each case a hard diamond layer, which in the front side of the camshaft 7 and in the second support surface 1 1 to increase the supporting force / contact force between the camshaft 7 and the second support surface 1 1 in the material pushes the two components.
  • the diamond disk 13 is held captive at least partially in the radial direction in a recess 14 (as a recess, undercut or undercut) of the first rotor part 4.
  • the recess 14 is in the end face of the first rotor part 4, which faces the second rotor part 5, introduced. It preferably extends along the circumference of the rotor 3.
  • the diamond disk 13 is received only in a radially outer portion in the recess 14, whereas it radially further inward up into the contact area between the end face of the camshaft 7 and the second support surface 11 extends into it.
  • the recess 14 corresponds in width (corresponds in the installed position of the extension in the axial direction (ie in the direction along the axis of rotation 15 of the camshaft 7 / the camshaft adjuster 1)), the width / thickness of the diamond wheel 13. This also serves the diamond wheel 13 at the same time as the contact force between the first and the second rotor part 4 and 5 reinforcing means.
  • the recess 14 is in turn preferably geometrically adjusted / shaped by means of a calibration step.
  • the geometric adjustment of the first rotor part 4 in the region of the recess 14 takes place again with the calibration step, as described in connection with the setting of the first rotor part 4 in the first embodiment.
  • the calibration step is in turn a step of a sintering process or a stamping process, whereby the first rotor part 4 is superficially compacted in the region of the recess 14, namely the width / thickness of the diamond disk 13.
  • camshaft adjuster 1 In conjunction with FIGS. 10 to 13, yet a further, third embodiment of a camshaft adjuster 1 is shown, wherein the camshaft adjuster 1 is designed and manufactured per se as the camshaft adjuster 1 according to the first embodiment, but the rotor 3 is constructed differently.
  • the other aforementioned features of the camshaft adjuster 1 also apply to this camshaft adjuster 1.
  • the rotor 3 according to this embodiment is not axially but radially nested.
  • the rotor 3 is thus constructed substantially in accordance with an onion structure.
  • the rotor 3 in turn has a first rotor part 4, a second rotor part 5 and a third rotor part 6.
  • the first rotor part 4 is designed as a central rotor part 4, which is arranged in the radial direction between the second rotor part 5 and the third rotor part 6.
  • the first rotor part 4 is designed in the form of a ring and, in turn, abuts against an outer surface of the camshaft 7 with its first support surface 9 designed as an inner circumferential surface.
  • This first support surface 9 is again designed and manufactured / calibrated like the first support surface 9 of the preceding embodiments.
  • Radially within the first rotor part 4, the second rotor part 5 is received / inserted, which in turn the second support surface 1 1 (the second Abstützflä- 1 1 according to the embodiment of FIGS.
  • the second rotor part 5 is annular and has a substantially square cross-section.
  • the second rotor part 5 is geometrically adjusted in terms of its width and its flatness in the region of the second support surface 1 1.
  • Radially outside of the first rotor part 4, the third rotor part 6 is rotatably connected to this first rotor part 4.
  • the third rotor part 6 forms, as can be seen particularly well in FIGS. 11 to 13, a housing receiving the other two rotor parts 4 and 5.
  • the wings 10 of the rotor 3 are formed exclusively by the third rotor part 6.
  • a rotor 3 is configured by the camshaft adjuster 1 according to the invention, which consists of several parts (first to third rotor part 4, 5, 6), which rotor parts 4, 5, 6 are combined and connected in layers.
  • the camshaft centering (centering of the camshaft 7) is produced in one of the rotor parts (namely the first rotor part 4) as a continuous cylindrical opening with the desired dimensions without cutting in a calibration process / calibration step.
  • the rotor 3 can be constructed according to a sandwich principle and consist of two to three layer parts, which are connected to each other axially and radially by form, force or material connection.
  • At least one rotor component 4, 5, 6 has a continuous cylindrical recess, which is designed for centering on the camshaft 7 with corresponding properties such as diameter, width, hardness, surface roughness, etc., and produced without cutting by forming, sintering by means of a calibration process ,
  • the width of the first rotor part 4 corresponds to the centering depth of the camshaft 7 in the rotor assembly.
  • the necessary undercuts for the camshaft edge (end face of the camshaft 7) or for the fixation of the diamond wheel 13 are produced by forming technology as recesses / recesses 14 on the flange side of the rotor part 4 without cutting.
  • the rotor 3 can also be developed according to the onion-shell principle, wherein the camshaft centering in the inner part is produced without cutting by forming, sintering or calibrating.
  • the diamond disk 13 can be inserted between the rotor components 4, 5 during the joining in the rotor assembly and fixed with a clearance or also without play in the rotor 3. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betriffteinen Nockenwellenversteller (1) für eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Flügelzellentyp, mit einem Stator (2) und einem relativ zu dem Stator (2) verdrehbaren, aus mehreren miteinander verbundenen Rotorteilen (4, 5, 6) bestehenden Rotor (3), wobei der Rotor (3) drehfest mit einer Nockenwelle (7) der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist und ein erstes Rotorteil (4) derart ausgestaltet ist, dass die Nockenwelle (7) in einem Betriebszustand unter Anlage an dem ersten Rotorteil (4) abgestützt ist, wobei das erste Rotorteil (4) mittels eines Sinterprozesses hergestellt ist und zumindest eine die Nockenwelle (7) abstützende erste Abstützfläche (9) des ersten Rotorteils (4) mittels eines spanlosen Bearbeitungsvorgangs geometrisch eingestellt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors (3) für einen solchen Nockenwellenversteller (1).

Description

Bezeichnung der Erfindung
Nockenwellenzentrierung im geteilten Rotor eines hydraulischen Nockenwellen- verstellers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen (hydraulischen) Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine, wie einem Otto- oder einem Dieselmotor eines Kraftfahrzeuges, wie einem Pkw, Lkw, Bus oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug. Der Nockenwellenversteller ist nach dem Flügelzellentyp ausgeführt und weist demnach einen Stator sowie einen relativ zu dem Stator verdrehbaren, aus mehreren miteinander verbundenen Rotorteilen bestehenden Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist und ein erstes Rotorteil derart ausgestaltet ist, dass die Nockenwelle in einem Betriebszustand unter Anlage an dem ersten Rotorteil abgestützt ist. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstel- lung eines Rotors für einen solchen Nockenwellenversteller.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Ausführungen von Nockenwel- lenverstellern und in diesen eingesetzten Rotoren bekannt. Beispielsweise offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 053 600 A1 einen Rotor, insbesondere für einen Nockenwellenversteller, umfassend einen Rotorgrundkörper, der ein Nabenteil mit einer zentralen Ölzuführung, zumindest einen am Nabenteil radial angeordneten Flügel sowie durch das Nabenteil beidseitig eines jeden Flügels verlaufende, mit der zentralen Ölzuführung strömungstechnisch verbundene Ölkanäle aufweist, wobei der Rotorgrundkörper entlang einer Teilungsebene geteilt ist und zwei Grundkörpertei- le aufweist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 031 934 A1 offenbart weiterhin einen Nockenwellenversteller mit einem Stator und einem im Stator angeordneten Rotor, welcher Flügel aufweist, die jeweils in einer zwischen Stator und Rotor gebildeten Kammer angeordnet sind. Die Flügel teilen ihre jeweilige Kammer in zwei Teilkam- mern auf, wobei jeder Teilkammer über Ölkanäle Drucköl zuführbar und aus jeder Teilkammer Drucköl abführbar ist, so dass durch das Drucköl ein Drehmoment auf den Rotor ausübbar ist, wodurch der Rotor drehbar und damit eine Nockenwellenverstellung einstellbar ist. Der Rotor ist dabei aus einem metallischen Grundgerüst auf- gebaut, welches axial benachbart eine Verkleidung aus Kunststoff aufweist, in der mindestens einer der Ölkanäle gebildet ist.
In der WO 2010/128976 A1 ist ein Zusammenbau aus mehreren Komponenten offenbart umfassend einen ersten Pulvermetallkomponenten, der mit einem zweiten Pul- vermetallkomponenten verbunden ist, wobei jeder der Pulvermetallkomponenten eine Wirkungsoberflächenstruktur an einer Verbindungsstelle zwischen den Komponenten aufweist, die miteinander zusammen wirken. Zumindest einer der beiden Pulvermetallkomponenten umfasst zumindest eine Oberfläche, die bearbeitet ist, bevor die beiden Komponenten zusammengefügt werden, wobei die beiden Komponenten mit- tels eines Adhäsionsmittels zusammengefügt sind.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 201 1 1 17 856 A1 offenbart weiterhin mehrteilige, gefügte Rotoren in hydraulischen Nockenwellenverstellern mit Fügedichtprofi- len sowie diesbezügliche Verfahren zur Herstellung der Rotoren.
Weiterhin offenbart die WO 2009/152987 A1 einen hydraulischen Nockenwellenvers- teller für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem mittels einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Außenkörper, der zumindest eine Hydraulikkammer aufweist, und einem innenliegenden zum Außenkörper angeordneten Innenkörper, der mit der Nockenwelle fest verbindbar ist und mindestens einen Schwenkflügel aufweist, der sich in radialer Richtung in die Hydraulikkammer erstreckt. Der Innenkörper ist dabei weiter zumindest aus einem ersten und einem zweiten Element zusammengefügt, wobei die beiden Elemente an einander zugewandten Stirnseiten jeweils mindestens eine Geometrie aufweisen, die zusammen mit dem jeweils anderen Element die Ölzulauf- und Ölablaufleitung des Innenteils bildet.
Die DE 10 2008 028 640 A1 , eine weitere deutsche Offenlegungsschrift, offenbart wiederum einen hydraulischen Nockenwellenversteller, der gemäß der in der WO 2009/152987 A1 beschriebenen Nockenwellenverstellmechanik funktioniert und auf- gebaut ist.
Die EP 1 731 722 A1 offenbart weiterhin einen Nockenwellenversteller mit Schwenkmotorrotor mit verringerter Leckage, wobei der Rotor als Verbundsystem aus wenigs- tens zwei Komponenten geschaffen ist und wobei eine der Komponenten eine Abdeckung ist.
Bei diesen bekannten Nockenwellenverstellern ist es jedoch so, dass die verbauten Rotoren im Abstützbereich (an der Abstützfläche) stets eine mechanische Nacharbeit erfordern, um die mit der Nockenwelle im Betriebszustand in Verbindung stehende Abstützfläche auf die gewünschten Abmaße / die gewünschte Geometrie (mit möglichst geringen Toleranzen) einzustellen. Zum einen ist der für die Nockenwellenzentrierung vorgesehene Abschnitt im Rotor, der Freistich im Rotor für die Nockenwellenkante sowie der Freistich im Rotor für die Fixierung einer entsprechenden Diamant- scheibe mechanisch nachzubearbeiten. Dies führt wiederum dazu, dass der Herstell- prozess relativ aufwändig ist, wodurch wiederum die Herstellkosten ansteigen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und einen Rotor des Nockenwellenverstellers in möglichst wenig Bearbeitungsschritten mit den gewünschten geometrischen und stofflichen Eigenschaften herzustellen.
Offenbarung der Erfindung Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Rotorbauteil mittels eines Sinterprozesses hergestellt ist und zumindest eine die Nockenwelle abstützende, erste Abstützfläche des ersten Rotorteils mittels eines spanlosen Bearbeitungsvorgangs geometrisch eingestellt / ausgeformt / kalibriert / justiert ist. Dadurch ist insbesondere das bzgl. der Maßtoleranzen kritischste Bauteil des Rotors durch einen Sinterprozess / ein Sinterverfahren fast vollständig herstellbar. Die Justierung / Einstellung / Ausformung / Kalibrierung der geometrischen Abmaße der Abstützfläche wird dabei mittels eines spanlosen Bearbeitungsvorgangs vorgenommen. Dadurch werden insbesondere kostenintensive spanende Bearbeitungsschritte mittels rasch verschleißender Werkzeuge vermieden, wodurch der Rotor wesentlich kosten- günstiger herstellbar ist. Die mechanische Nachbearbeitung kann entfallen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind nun in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es weiterhin vor Vorteil, wenn die zumindest eine Abstützfläche mittels eines Kalibrierschrittes des Sinterprozesses, mit dem auch das erste Rotorteil hergestellt ist, oder eines Stanzprozesses geometrisch eingestellt ist. Mittels eines solchen Kalibrierschrittes wird der erste Rotorteil im Bereich der Abstützfläche, d.h. oberflächlich / oberflächennah verdichtet. Unter einem Kalibrieren / Kalibrierschritt (oder einem geometrisch Einstellen) der Sinterteile ist ein lokales Nachverdichten von gesinterten sinterporigen Oberflächen zu verstehen, mit dem Ziel, einen Ausgleich der Verzüge im Sinterprozess zu schaffen und die Maßgenauigkeit und auch die Oberflächendichte, Oberflächenhärte, Oberflächenqualität der relevanten Funktionsflächen (Abstützflä- che) oder Funktionselementen sowie die Festigkeit des Bauteils zu erhöhen. Das gesinterte (erste Rotorteil) wird dabei in einem, einem Presswerkzeug ähnlichen Kalibrierwerkzeug nachverdichtet. Das Pressaufmaß bei Wanddicken von ca. 3 mm beträgt meist mehrere Zehntel von Millimeter (ca. 0,1 -0,3 mm), also das lokale Überpressen der Sinterflächen im Kalibrierschritt kann bis max. 12% der Wanddicke betragen. Je nach Dichte und Werkstoff der Rotorteile können hierdurch Verbesserungen der Maßgenauigkeit um ca. zwei Toleranzklassen erzielt werden (z.B. von ISO/IT 8-9 auf ISO/IT 6-7 für Sint-D1 1 nach DI30910-4). Die Nachverdichtung im Kalibrierschritt kann je nach Porendichte und Porengröße im Ausgangsmaterial, nach dem Verdichtungsverfahren (Umformen im Presswerkzeug oder Rollieren) und nach dem Umformgrad bis max. 100% der möglichen Raumfüllung gesteigert werden. Dadurch werden die kalibrierte Flächen nahezu porenfrei und die Materialdichte im Oberflächenbereich nahezu vergleichbar mit der Dichte des festen Grundmaterials (z.B. bei Stahl mit ca. 7,8 g/cm3). Es findet daher in dem Kalibrierschritt keine Verdichtung des gesamten herzustellenden Teils / Rotorteils, wie im üblichen Sintervorgang, statt, sondern lediglich an der Oberfläche. Dadurch wird an der Oberfläche / der Abstützfläche das Material verdichtet, um dort eine Eliminierung der Porosität um bis zu 100 % zu erreichen. Die Ab- maßtoleranzen fallen dabei deutlich unter 2 %. Durch die Kalibrierung in dem Sinter- prozess selbst oder in einem separaten Stanzprozess werden der Herstellaufwand sowie die Herstellkosten weiter reduziert.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die zumindest eine erste Abstützfläche eine die Nockenwelle in radialer Richtung abstützende Innenumfangsflache des ersten Rotor- teils ist / ausbildet, wobei vorzugsweise der Durchmesser der Innenumfangsflache des ersten Rotorteils geometrisch eingestellt / ausgeformt / kalibriert ist. Dadurch ist eine exakte radiale Positionierung des Rotors relativ zur Nockenwelle möglich.
Sind die mehreren Rotorteile des Rotors weiterhin in axialer Richtung oder in radialer Richtung zueinander geschachtelt angeordnet, ist eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Rotors denkbar.
Zweckmäßig ist es zudem, wenn der Rotor ein zweites, die Nockenwelle in axialer Richtung abstützendes Rotorteil aufweist, wobei das erste Rotorteil mit dem zweiten Rotorteil drehfest verbunden ist. Dadurch ist sowohl eine radiale als auch eine axiale Positionierung des Rotors relativ zur Nockenwelle, etwa zur Stirnseite der Nockenwelle, möglich.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin auch von Vorteil, wenn das zweite Rotorteil ebenfalls mittels eines Sinterprozesses hergestellt ist, wobei zumindest eine zweite Abstützfläche des zweiten Rotorteils mittels eines Kalibrierschrittes in diesem Sinter- prozess oder in einem Stanzprozess geometrisch eingestellt / ausgeformt / kalibriert ist. Dadurch ist auch das andere, zweite Rotorteil besonders genau geometrisch ausgestaltbar / herstellbar.
Auch ist es besonders von Vorteil, wenn das zweite Rotorteil in seiner Breite und / oder Ebenheit geometrisch eingestellt / kalibriert / ausgeformt ist. Denn dann ist die der Nockenwelle zugewandte, zweite Abstützfläche sowie die dieser zweiten Abstützfläche abgewandte Seitenfläche des zweiten Rotorteils besonders genau einstellbar.
Weiterhin ist es auch von Vorteil, wenn eine Diamantscheibe zur Erhöhung der Reibungskraft zwischen dem ersten Rotorteil und der Nockenwelle und / oder zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil, an der zumindest einen ersten Abstützfläche und / oder der zumindest einen zweiten Abstützfläche aufgenommen ist. Dadurch kann die Anlagekraft zwischen Rotor und Nockenwelle im Betrieb weiter erhöht wer- den.
In diesem Zusammenhang ist es besonders von Vorteil, wenn die Diamantscheibe in einer Aussparung im ersten Rotorteil und / oder (einer Aussparung) im zweiten Rotor- teil eingesetzt ist. Dadurch ist die Diamantscheibe besonders platzsparend integrierbar, wobei insbesondere die axialen Abmaße unverändert bleiben.
Diese Aussparung kann dabei vorteilhafterweise mittels eines Kalibrierschrittes des Sinterprozesses oder eines Stanzprozesses geometrisch ausgeformt werden, indem das jeweilige Rotorteil nur im Bereich dieser Aussparung an der Oberfläche verdichtet wird und sich dadurch eine geometrische Aussparung bildet. Dadurch ist es möglich, besonders exakte Abmaße der Aussparung zu gewährleisten und dadurch insbesondere dünne Diamantscheiben zu verbauen. Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Nockenwellenversteller nach einer der oben genannten Ausführungsformen, wobei das Verfahren (zumindest) folgende Schritte umfasst: a) Sintern eines ersten Rotorteils sowie b) Kalibrieren zumindest einer ersten Abstützfläche des ersten Rotorteils, die zur
Abstützung einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, wobei die zumindest eine erste Abstützfläche durch eine spanlose Bearbeitung (in dem Kalibrierschritt) geometrisch eingestellt wird.
Dadurch ist auch ein Verfahren / Herstellverfahren besonders effizient ausgestaltbar. Von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang wiederum besonders, wenn der spanlose Bearbeitungsschritt / Kalibrierschritt ein Stanzen oder einen Sintervorgang umfasst, wodurch das erste Rotorteil an der Oberfläche komprimiert / verdichtet wird. Üblicherweise beträgt die Verdichtung beim Sintern zum Erlangen des Grünlings ca. 90 %. Im Ofen wird dann nachverdichtet, wodurch schließlich eine Verdichtung von ca. 98 % erzielt wird, wobei über eine Toleranz von ca. 2 % bei einer Dichte von etwa 6,8 bis 7,1 g/cm3 / etwa 7 g/cm3 erzielt wird. Daran schließt dann der Kalibrierschritt an, indem die Oberfläche des ersten Rotorteils, hier im Bereich der ersten Abstützfläche, verdichtet wird. Dadurch wird ein oberflächendichteres Material erzeugt, wo eine fast 100 %-ige Porositätselimination möglich ist. Sowohl die lokale Härte an dieser Ab- Stützfläche als auch die geometrischen Abmaße werden dadurch wesentlich verbessert.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsformen Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers nach einer ersten Ausführungsform, wobei der Nockenwellenversteller im montierten Zustand an der Nockenwelle, von einer im Betriebszustand der Nockenwelle abgewandten Seite dargestellt ist, einen Längsschnitt entlang der in Fig. 1 mit II-II gekennzeichneten Schnitt linie, die durch die Drehachse des Nockenwellenverstellers / der Nocken welle verläuft,
Fig. 3 eine isometrische Darstellung eines in dem Nockenwellenversteller nach den Fig. 1 und 2 eingesetzten, mehrteiligen Rotor, wobei der Rotor nach der Sandwich-Bauweise (mehrere axial geschachtelt angeordnete Rotorteile) ausgestaltet ist,
Fig. 4 eine isometrische Darstellung des mehrteiligen Rotors nach Fig. 3, wobei der Rotor geschnitten / halbiert ist und in der dargestellten Teilungsebene insbesondere die Anlage der verschiedenen Rotorteile aneinander veranschaulicht ist, eine isometrische Explosionsdarstellung des in Fig. 3 dargestellten mehrteiligen Rotors, wobei insbesondere die Ausgestaltung der in den jeweiligen Rotorteilen eingebrachten Ölkanäle zu erkennen ist,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller nach einer weiteren zweiten Ausführungsform, wobei der Nockenwellenversteller im montierten Zustand an der Nockenwelle dargestellt ist und entlang einer Ebene geschnitten ist, in der auch die Drehachse des No- ckenwellenverstellers / der Nockenwelle verläuft,
Fig. 7 eine Detailansicht des in Fig. 6 mit VII gekennzeichneten Bereichs, wobei insbesondere die Anordnung einer die Anlagekraft zwischen einer No- ckenwelle und den Rotorbauteilen verstärkenden Diamantscheibe zu erkennen ist,
Fig. 8 eine isometrische Darstellung eines geteilten / halbierten Rotors, wie er in dem Nockenwellenversteller nach der Ausführungsform aus Fig. 6 einge- setzt ist, wobei in der dargestellten Teilungsebene wiederum der Aufbau des sandwichartig geschachtelten Rotors erkennbar ist,
Fig. 9 eine isometrische Explosionsdarstellung des Rotors, wie er in der Ausführungsform des Nockenwellenverstellers nach Fig. 6 eingesetzt ist, wobei insbesondere die Positionierung der Diamantscheibe zwischen einem ersten und einem zweiten Rotorteil veranschaulicht ist,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller gemäß einer weiteren, dritten Ausführungsform, wobei der Nockenwel- lenversteller entlang einer Ebene geschnitten ist, in der auch die Drehachse der Nockenwelle / des Nockenwellenverstellers verläuft, und wiederum bereits an einer Nockenwelle montiert ist, wobei der Rotor eine radiale Schachtelung / nach einem Zwiebelschalenprinzip aufgebaut ist, Fig. 1 1 eine isometrische Darstellung eines in der Ausführungsform nach Fig. 10 eingebauten, radial geschachtelten Rotors, eine isometrische Ansicht eines geteilten / halbierten Rotors nach Fig. 1 1 , wobei in der dargestellten Teilungsebene wiederum die Anordnung der verschiedenen Rotorteile zueinander zu erkennen ist, und eine isometrische Explosionsdarstellung des Rotors nach den Fig. 1 1 und 12, wobei hier insbesondere die Ausgestaltung der verschiedenen Rotorteile verdeutlicht ist. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die verschiedenen Ausführungsformen, wie sie in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 13 verdeutlicht sind, stellen stets einen erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller 1 für eine Verbrennungskraftmaschine (Otto- oder Dieselmotor) eines Kraftfahrzeuges, etwa eines Pkws, Lkws, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, dar, wobei der Nockenwellenversteller 1 nach dem Flügelzellentyp / nach der Flügelzellenbauweise ausgestaltet ist. Der Nockenwellenversteller 1 weist entsprechend dieser Flügelzellenbauweise einen Stator 2 sowie einen relativ zum Stator 2 verdrehbaren, aus mehreren miteinander verbundenen Rotorteilen 4, 5 und 6 bestehenden Rotor 3 auf. Der Rotor 3 ist dabei innerhalb des Stators 2 verdrehbar gelagert. In einem Betriebszustand, wie er auch in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Rotor 3 (drehfest) mit einer Nockenwelle 7 der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Zu diesem Zwecke dient ein zentral in den Rotor 3 / durch den Rotor 3 hindurch ragendes Befestigungsmittel 8, das einerseits fest an einem der Rotorteile 4 bis 6 anliegt, andererseits fest mit der Nockenwelle 7 verbunden ist. Das Befestigungsmittel 8 ist hierbei als Zentralventil / Zentralventilschraube ausgestaltet, die neben der Befestigung des Rotors 3 an einem Endbereich der Nockenwelle 7 auch ausgestaltet ist um ein die Verstellung des Nockenwellenverstellers 1 hervorrufende Zuführung eines Druckfluids in den Nockenwellenversteller 1 ein- und abzuleiten. Der Stator 2 wiederum ist vorzugsweise mittels eines Zugmitteltriebes, nämlich einem Kettentrieb, alternativ dazu auch mittels eines Riementriebes drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. In Abhängigkeit der Verdrehposition zwischen Stator 2 und Rotor 3 kann somit eine Verstellung der Ventilöffnungszeiten der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden. Weiterhin ist zumindest ein erstes Rotorteil 4 des Rotors 3 derart ausgestaltet, dass es in dem Betriebszu- stand die Nockenwelle 7 in radialer Richtung abstützt.
Das erste Rotorteil 4 ist mittels eines Sinterprozesses hergestellt, wobei weiterhin zumindest eine die Nockenwelle 7 (in radialer oder in axialer Richtung abstützende erste Abstützfläche 9 des ersten Rotorteils 4 mittels eines spanlosen Bearbeitungs- Vorgangs geometrisch eingestellt / kalibriert ist. Wie weiterhin in den Fig. 3 und 4 gut zu erkennen ist, ist der Rotor dreiteilig ausgestaltet, wobei diese drei Rotorteile 4 bis 6, nachfolgend als erstes Rotorteil 4, zweites Rotorteil 5 und drittes Rotorteil 6 bezeichnet, in axialer Richtung nebeneinander (ge- schachtelt) angeordnet sind. Der Rotor 3 weist somit eine axiale Schachtelung auf.
Der Rotor 3 bildet entsprechend der Flügelzellenbauweise mehrere Flügel 10 zur Ausbildung von Flügelzellen aus. Diese Flügel 10 stehen in radialer Richtung nach außen von einer Außenumfangsfläche des Rotors 3 ab und ragen in den Stator 2 hinein. Jeder Flügel 10 ragt dabei in eine eigene, im Stator 2 gebildete Kammer / Arbeitskammer hinein, wobei jede der Kammern mittels sich in Richtung des Rotors 3 erstreckenden Vorsprüngen am Stator 2 gebildet sind. Dadurch unterteilen die Flügel 10 die Kammern des Stators 2 wiederum in zwei Teilarbeitskammern, die wechselweise mit einem Druckfluid befüllbar und mit Druck beaufschlagbar sind, um die Drehlage des Rotors 3 relativ zum Stator 2 einzustellen.
In der ersten Ausführungsform, wie sie besonders gut in Fig. 2 dargestellt ist, ist die erste Abstützfläche 9 als Innenumfangsfläche des im Wesentlichen scheibenförmigen ersten Rotorteils 4 ausgebildet. Die geometrische Einstellung erfolgt hierbei über eine Kalibrierung / einen Kalibrierschritt. Dieser Kalibrierschritt kann unmittelbar Teil des Sinterprozesses sein, der das erste Rotorteil 4 herstellt, oder alternativ dazu auch als ein Stanzprozess ausgeführt sein.
Unter dem Kalibrierschritt (oder einem geometrisch Einstellen) ist ein lokales Nach- verdichten von gesinterten sinterporigen Oberflächen zu verstehen, mit dem Ziel, einen Ausgleich der Verzüge im Sinterprozess zu schaffen und die Maßgenauigkeit und auch die Oberflächendichte, Oberflächenhärte, Oberflächenqualität der relevanten Funktionsflächen (Abstützfläche) oder Funktionselementen sowie die Festigkeit des Bauteils zu erhöhen. Das gesinterte (erste Rotorteil 4) wird dabei in einem, einem Presswerkzeug ähnlichen Kalibrierwerkzeug nachverdichtet. Das Pressaufmaß bei Wanddicken von ca. 3 mm beträgt meist mehrere Zehntel von Millimeter (ca. 0,1 -0,3 mm), also das lokale Überpressen der Sinterflächen im Kalibrierschritt kann bis max. 12% der Wanddicke betragen. Je nach Dichte und Werkstoff der Rotorteile können hierdurch Verbesserungen der Maßgenauigkeit um ca. zwei Toleranzklassen erzielt werden (z.B. von ISO/IT 8-9 auf ISO/IT 6-7 für Sint-D1 1 nach DI30910-4). Die Nach- Verdichtung im Kalibrierschritt kann je nach Porendichte und Porengröße im Ausgangsmaterial, nach dem Verdichtungsverfahren (Umformen im Presswerkzeug oder Rollieren) und nach dem Umformgrad bis max. 100% der möglichen Raumfüllung gesteigert werden. Dadurch werden die kalibrierte Flächen nahezu porenfrei und die Materialdichte im Oberflächenbereich nahezu vergleichbar mit der Dichte des festen Grundmaterials (z.B. bei Stahl mit ca. 7,8 g/cm3).
Somit wird durch die Kalibrierung eine Verdichtung der Oberfläche im Bereich der ersten Abstützfläche 9 erzielt, wodurch sich die Porosität in der Oberflächenschicht an der ersten Abstützfläche 9 deutlich verringert (nahezu 0 % Porosität). Dadurch ist es möglich zunächst das erste Rotorteil 4 mittels eines Sinterprozesses herzustellen (Herstellung des Grünlings). Eine anschließende Verdichtung von ca. 98 % bei einer Dichte von 6,8 bis 7,1 g/cm3 / etwa 7 g/cm3, ermöglicht über den Kalibrierschritt das erste Rotorteil 4 auf die gewünschten Abmaße geometrisch einzustellen. Das erste Rotorteil 4 wird somit an seiner Innenumfangsfläche geometrisch eingestellt / kalibriert (insbesondere der Durchmesser der Innenumfangsfläche wird dabei geometrisch eingestellt).
An das erste Rotorteil 4 liegt ein zweites Rotorteil 5 an, welches im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist. Das zweite Rotorteil 4 schließt in axialer Richtung an das erste Rotorteil 4 an und ist drehfest mit diesem verbunden ist. Das zweite Rotorteil 5 bildet eine zweite Abstützfläche 1 1 für die axiale Abstützung der Nockenwelle 7 aus, wohingegen die erste Abstützfläche 9 die Nockenwelle 7 in radialer Richtung abstützt. Auch diese zweite Abstützfläche 1 1 ist, wie die erste Abstützfläche 9, mittels eines Kalibrierschrittes geometrisch eingestellt. Die geometrische Einstellung des zweiten Rotorteils 5 erfolgt wiederum in gleicher Weise wie durch den zuvor beschriebenen Kalibrierschritt am ersten Rotorteil 4. Auch das zweite Rotorteil 5 ist sintertechnisch hergestellt / gesintert. Der Kalibrierschritt ist wiederum unmittelbarer Bestandteil des Sinterprozesses, kann alternativ dazu jedoch auch als Stanzprozess durchgeführt sein. Eine Kalibrierung der als axiale Stirnseite / Stirnfläche ausgebildeten zweiten Abstützfläche 1 1 des zweiten Rotorteils 5 führt somit gleichzeitig zu einer Kalibrierung des zweiten Rotorteils 5 in seiner Breite. Gleichzeitig wird durch den Kalibrierprozess auch die Ebenheit der entlang des Umfangs verlaufenden zweiten Abstützfläche 1 1 eingestellt. An einer dem ersten Rotorteil 4 abgewandten Seite ist wiederum ein drittes Rotorteil 6 mit dem zweiten Rotorteil 5 drehfest verbunden. Das dritte Rotorteil 6 liegt in axialer Richtung an dem zweiten Rotorteil 5 an, wodurch die axiale Schachtelung des Rotors 3 ermöglicht ist. Wie in den Fig. 3 und 4 gut zu erkennen ist, sind die (vier) Flügel 10 des Rotors 3 jeweils durch Teilflügel der jeweiligen Rotorteile 4 bis 6 ausgebildet.
Wie weiterhin im Zusammenhang mit der Fig. 5 gut zu erkennen ist, sind in dem Rotor 3 weiterhin mehrere als Ölkanäle ausgeführte Fluidleitkanäle 12 eingebracht, die im Betriebszustand Druckfluid, etwa Öl, in radialer Richtung von dem zentralen Befesti- gungsmittel 8 in die jeweiligen Teilarbeitskammern (zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2) sowie aus diesen heraus leiten.
Im Zusammenhang mit Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform des Nockenwellen- verstellers 1 dargestellt, welcher Nockenwellenversteller 1 im Prinzip wie der Nocken- wellenversteller 1 nach den Fig. 1 bis 5 ausgestaltet ist und insbesondere auch der Rotor 3 gemäß der ersten Ausführungsform ausgestaltet und hergestellt ist. Als wesentlicher Unterschied ist in dieser zweiten Ausführungsform eine die Anlage zwischen der Nockenwelle 7 und dem zweiten Rotorteil 5 verstärkende Diamantscheibe 13 vorhanden.
Diese Diamantscheibe 13 weist an ihren axialen Stirnflächen jeweils eine harte Diamantschicht auf, die sich in die Stirnseite der Nockenwelle 7 sowie in die zweite Ab- stützfläche 1 1 zur Erhöhung der Abstützkraft / Anlagekraft zwischen der Nockenwelle 7 und der zweiten Abstützfläche 1 1 in das Material der beiden Bauteile eindrückt. Wie weiterhin in Fig. 7 besonders gut zu erkennen ist, ist die Diamantscheibe 13 zumindest teilweise in radialer Richtung in einer Aussparung 14 (als Ausnehmung, Freistich oder Hinterschnitt ausführbar) des ersten Rotorteils 4 verliersicher gehalten. Die Aussparung 14 ist in der Stirnfläche des ersten Rotorteils 4, die dem zweiten Rotorteil 5 zugewandt ist, eingebracht. Sie verläuft vorzugsweise entlang des Umfangs des Ro- tors 3. Die Diamantscheibe 13 ist lediglich in einem radial äußeren Abschnitt in der Aussparung 14 aufgenommen, wohingegen sie radial weiter innen sich bis in den Anlagebereich zwischen der Stirnseite der Nockenwelle 7 und der zweiten Abstützfläche 1 1 hinein erstreckt. In diesem Bereich kommt es im Betriebszustand jeweils zur Anlage zwischen der Nockenwelle 7 und der Diamantscheibe 13 auf einer ersten axialen Seite sowie zwischen der Diamantscheibe 13 und der zweiten Abstützfläche 1 1 auf einer zweiten axialen Seite, die der ersten axialen Seite abgewandt ist. Die Aussparung 14 entspricht in ihrer Breite (entspricht in Einbauposition der Erstreckung in axialer Richtung (d.h. in der Richtung entlang der Drehachse 15 der Nockenwelle 7 / des Nockenwellenverstellers 1 )), der Breite / Dicke der Diamantscheibe 13. Dadurch dient die Diamantscheibe 13 auch zugleich als die Anlagekraft zwischen dem ersten und dem zweiten Rotorteil 4 und 5 verstärkendes Mittel.
Die Aussparung 14 ist wiederum vorzugsweise mittels eines Kalibrierschrittes geometrisch eingestellt / ausgeformt. Die geometrische Einstellung des ersten Rotorteils 4 im Bereich der Aussparung 14 erfolgt wiederum mit dem Kalibrierschritt, wie er in Verbindung mit dem Einstellen des ersten Rotorteils 4 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Der Kalibrierschritt ist wiederum ein Schritt eines Sinterprozesses oder eines Stanzprozesses, wodurch das erste Rotorteil 4 im Bereich der Aussparung 14 oberflächlich verdichtet wird, nämlich um die Breite / Dicke der Diamantscheibe 13.
In Fig. 8 sowie in Fig. 9 ist auch die Ausgestaltung der Diamantscheibe 13 besonders gut ersichtlich.
In Verbindung mit den Fig. 10 bis 13 ist noch eine weitere, dritte Ausführungsform eines Nockenwellenverstellers 1 dargestellt, wobei der Nockenwellenversteller 1 an sich wie der Nockenwellenversteller 1 nach der ersten Ausführungsform ausgeführt und hergestellt ist, der Rotor 3 jedoch etwa anders aufgebaut ist. Die sonstigen zuvor genannten Merkmale des Nockenwellenverstellers 1 gelten auch für diesen Nockenwellenversteller 1 . Anders als der Rotor 3 aus den anderen beiden Ausführungsfor- men, ist der Rotor 3 nach dieser Ausführungsform nicht axial, sondern radial geschachtelt. Der Rotor 3 ist somit im Wesentlichen gemäß einer Zwiebelstruktur aufgebaut. Wie insbesondere auch gut in Fig. 12 zu erkennen ist, weist der Rotor 3 wiederum ein erstes Rotorteil 4, ein zweites Rotorteil 5 sowie ein drittes Rotorteil 6 auf. Das erste Rotorteil 4 ist als mittleres Rotorteil 4 ausgestaltet, welches in radialer Richtung zwischen dem zweiten Rotorteil 5 und dem dritten Rotorteil 6 angeordnet ist. Das erste Rotorteil 4 ist ringförmig ausgestaltet und wiederum mit seiner als Innenum- fangsfläche ausgestalteten ersten Abstützfläche 9 an einer Außenfläche der Nockenwelle 7 anliegend. Diese erste Abstützfläche 9 ist wiederum wie die erste Abstützfläche 9 der vorhergehenden Ausführungsformen ausgeführt und hergestellt / kalibriert. Radial innerhalb des ersten Rotorteils 4 ist das zweite Rotorteil 5 aufgenommen / eingeschoben, welches wiederum die zweite Abstützfläche 1 1 (die zweite Abstützflä- che 1 1 gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 9) ausgestaltet und an einer Stirnfläche der Nockenwelle 7 anliegt. Das zweite Rotorteil 5 ist dabei ringförmig und weist einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Das zweite Rotorteil 5 ist hinsichtlich seiner Breite und seiner Ebenheit im Bereich der zweiten Abstützfläche 1 1 geometrisch eingestellt. Radial außerhalb des ersten Rotorteils 4 ist das dritte Rotorteil 6 drehfest mit diesem ersten Rotorteil 4 verbunden. Das dritte Rotorteil 6 bildet dabei, wie insbesondere in den Fig. 1 1 bis 13 besonders gut zu erkennen ist, ein die beiden anderen Rotorteile 4 und 5 aufnehmendes Gehäuse aus. Die Flügel 10 des Rotors 3 werden dabei ausschließlich von dem dritten Rotorteil 6 gebildet.
In anderen Worten ausgedrückt wird durch den erfindungsgemäßen Nockenwellen- versteller 1 ein Rotor 3 ausgestaltet, der aus mehreren Teilen (erstes bis drittes Rotor- teil 4, 5, 6) besteht, welche Rotorteile 4, 5, 6 schichtweise miteinander kombiniert und verbunden sind. Die Nockenwellenzentrierung (Zentrierung der Nockenwelle 7) wird dabei in einem der Rotorteile (nämlich dem ersten Rotorteil 4) als eine durchgehende zylindrische Öffnung mit den gewünschten Maßen spanlos in einem Kalibrierprozess / Kalibrierschritt hergestellt. Der Rotor 3 kann dabei nach einem Sandwich-Prinzip auf- gebaut sein und aus zwei bis drei Schichtteilen bestehen, die miteinander axial und radial durch Form-, Kraft- oder Stoffschluss verbunden sind. Mindestens ein Rotorbauteil 4, 5, 6 hat eine durchgehende zylindrische Ausnehmung, die für die Zentrierung an der Nockenwelle 7 mit entsprechenden Eigenschaften wie Durchmesser, Breite, Härte, Oberflächenrauheit, etc. ausgelegt und spanlos durch Umformen, Sin- tern mittels eines Kalibrierprozesses hergestellt ist. Die Breite des ersten Rotorteils 4 entspricht dabei der Zentriertiefe der Nockenwelle 7 im Rotorverbund. Die notwendigen Freistiche für die Nockenwellenkante (Stirnseite der Nockenwelle 7) oder für die Fixierung der Diamantscheibe 13 sind umformtechnisch als Vertiefungen / Aussparungen 14 an der Flanschseite des Rotorteils 4 spanlos hergestellt. Der Rotor 3 kann alternativ dazu auch nach dem Zwiebelschalenprinzip ausgebaut sein, wobei die Nockenwellenzentrierung im inneren Teil spanlos durch Umformen, Sintern oder Kalibrieren hergestellt ist. Die Diamantscheibe 13 kann zwischen den Rotorbauteilen 4, 5 beim Fügen im Rotorverbund eingelegt und mit einem Spiel oder auch spielfrei im Rotor 3 fixiert sein. Bezugszeichenliste
1 Nockenwellenversteller
2 Stator
3 Rotor
4 erstes Rotorteil
5 zweites Rotorteil
6 drittes Rotorteil
7 Nockenwelle
8 Befestigungsmittel
9 erste Abstützfläche
10 Flügel
1 1 zweite Abstützfläche
12 Fluidleitkanal
13 Diamantscheibe
14 Aussparung
15 Drehachse

Claims

Patentansprüche
Nockenwellenversteller (1 ) für eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Flügelzellentyp, mit einem Stator (2) und einem relativ zu dem Stator (2) verdrehba ren, aus mehreren miteinander verbundenen Rotorteilen (4, 5, 6) bestehenden Rotor (3), wobei der Rotor (3) drehfest mit einer Nockenwelle (7) der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist und ein erstes Rotorteil (4) derart ausgestaltet ist, dass die Nockenwelle (7) in einem Betriebszustand unter Anlage an dem ersten Rotorteil (4) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rotorteil (4) mittels eines Sinterprozesses hergestellt ist und zumindest eine die Nockenwelle (7) abstützende erste Abstützfläche (9) des ersten Rotorteils (4) mittels eines spanlosen Bearbeitungsvorgangs geometrisch eingestellt ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Abstützfläche (9) mittels eines Kalibrierschrittes des Sinterprozesses oder eines Stanzprozesses geometrisch eingestellt ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Abstützfläche (9) eine die Nockenwelle (7) in radialer Richtung abstützende Innenumfangsfläche des ersten Rotorteils (4) ist, wobei vorzugsweise der Durchmesser der Innenumfangsfläche des ersten Rotorteils (4) geometrisch eingestellt ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Rotorteile (4, 5, 6) des Rotors (3) in axialer Richtung oder in radialer Richtung zueinander geschachtelt angeordnet sind.
Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) ein zweites, die Nockenwelle (7) in axialer Richtung abstützendes Rotorteil (5) aufweist, wobei das erste Rotorteil (4) mit dem zweiten Rotorteil (5) drehfest verbunden ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rotorteil (5) ebenfalls mittels eines Sinterprozesses hergestellt ist, wobei zumindest eine zweite Abstützfläche (1 1 ) des zweiten Rotorteils (5) mit- tels eines Kalibrierschrittes des Sinterprozesses oder mittels eines Stanzprozesses geometrisch eingestellt ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diamantscheibe (13) zur Erhöhung der Reibungskraft an der zumindest einen ersten Abstützfläche (9) und / oder der zumindest einen zweiten Abstützfläche (1 1 ) aufgenommen ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantscheibe (13) in einer Aussparung (14) im ersten Rotorteil (4) und / oder im zweiten Rotorteil (5) eingesetzt ist.
Nockenwellenversteller (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (14) mittels eines Kalibrierschrittes des Sinterprozesses geometrisch ausgeformt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors (3) für einen Nockenwellenversteller (1 ), umfassend folgende Schritte: a) Sintern eines ersten Rotorteils (4) sowie b) Kalibrieren zumindest einer ersten Abstützfläche (9) des ersten Rotorteils (4), die zur Abstützung einer Nockenwelle (7) einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, wobei die zumindest eine erste Abstützfläche (9) durch eine spanlose Bearbeitung geometrisch eingestellt wird.
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