DE102004006335A1

DE102004006335A1 - Verfahren zum Verbinden eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück

Info

Publication number: DE102004006335A1
Application number: DE102004006335A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Heß (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Werkstücks (3, 63, 123) mit einem zweiten Werkstück (5, 65, 125), wobei das erste Werkstück (3, 63, 123) mit dem zweiten Werkstück (5, 65, 125) durch wenigstens einen Verstemmstift (7, 67, 127) an wenigstens einer Position vektorverstemmt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8, ein Steuerventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 und ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Hintergrund der Erfindung
Bei Steuerventilen für Nockenwellenversteller, abgekürzt NWV, müssen ein Magnet-Polkern und ein Hydraulik-Teil miteinander verbunden werden. Hierbei ist erforderlich, daß sich diese beiden Komponenten über die gesamte Lebensdauer des Nockenwellenverstellers weder relativ zueinander lockern noch zueinander verdrehen, da anderenfalls eine Funktionstüchtigkeit des Nockenwellenverstellers nicht gewährleistet ist. Eine Verbindung zwischen dem Magnet-Polkern und dem Hydraulik-Teil muß derart ausgestaltet sein, daß sie gegen Vibrationen unempfindlich, bei Temperaturen von –40°C bis +180°C temperaturbeständig und kostengünstig herzustellen ist.
Das Hydraulik-Teil, insbesondere ein Hydraulik-Ventilgehäuse, ein sogenanntes GEH, ist üblicherweise aus Aluminium gefertigt. Dieses Hydraulik-Ventilgehäuse ist in einer Ausnehmung innerhalb eines Polkerns bzw. MAGs eines antreibenden Magneten angeordnet. Der Polkern ist in der Regel aus Automatenstahl hergestellt.
Eine Umformung zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen dem Hydraulik-Ventilgehäuse und dem Polkern muß an dem das Hydraulik-Ventilgehäuse umschließenden Polkern erfolgen, da aus funktionsrelevanten Gründen an dem Hydraulik-Ventilgehäuse beispielsweise keine Bohrung für die Verbindung des Hydraulik-Ventilgehäuses mit dem Polkern zur Verfügung steht.
Da Aluminium einen um etwa 2,4-fach höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl, bspw. Automatenstahl, aufweist, wird herkömmlicherweise eine bspw. durch Verbördeln bereitgestellte, rein kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hydraulik-Ventilgehäuse und dem Polkern gelockert, wenn das aus dem Hydraulik-Ventilgehäuse und dem Polkern bestehende Steuerventil auf +180°C erwärmt und anschließend bei Raumtemperatur belastet wird.
Angenommen die Verbindung würde bei einer Temperatur von +180°C hergestellt, so hätte dies zur Folge, daß nach einer erfolgten Abkühlung das innenliegende Hydraulik-Ventilgehäuse aus Aluminium wesentlich stärker als der außenliegende, das Hydraulik-Ventilgehäuse umschließende Polkern geschrumpft ist. Daraus resultierende unterschiedliche Verkleinerungen der geometrischen Abmessungen führen dazu, daß sich das Hydraulik-Ventilgehäuse relativ zu dem Polkern lockert.
Eine derartige Lockerung ist aufgrund der stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten signifikant. Ein sich ergebendes Drehmoment gegen ein Verschieben bzw. Verrutschen des Hydraulik-Ventilgehäuses relativ zum Polkern beträgt bei typischen Bedingungen und Dimensionierungen ohne Temperaturschleife ca. 8 Nm, nach ca. einstündiger Lagerung bei 180°C beträgt die ses Drehmoment bei Raumtemperatur nur noch ca. 2 Nm.

In der Druckschrift DE 199 56 160 A1 ist vorgesehen, ein Verbördeln eines speziell an einem Polkern vorgesehenen Kragens mit einer axial nach unten gepreßten Matrix an dem gesamten Umfang radial in eine an einem Hydraulik-Ventilgehäuse eingebrachte Ringnut einzudrücken. Bei dieser Vorgehensweise ist jedoch kein gegen Verdrehung zuverlässig ausgebildeter Formschluß gegeben.

In der Druckschrift DE 41 31 384 C2 wird ein elektrisch betätigbares Ventil beschrieben, bei dem in eine Aufnahmebohrung eines Flansches eines Magneten eine Ventilbüchse mit einer Ringnut eingesetzt ist. Diese Ventilbüchse ist in eine Bohrung eines Bördelwerkzeugs einsetzbar, dessen Stirnflächen mit an einer Stirnseite des Flansches des Magneten aufsetzbaren Schneiden versehen ist. Das Bördelwerkzeug weist einen Niederhalter auf, der auf die Ventilbüchse aufsetzbar ist und diese in axialer Lage festhält, wenn von den Schneiden Material aus der Stirnseite des Flansches des Magneten in die Ringnut gepreßt wird. Ein hinreichender Formschluß gegen Verdrehung ist jedoch auch in diesem Fall nicht vorhanden.

Bei derartigen Vorgehensweisen wird als nachteilig angesehen, daß sich das Hydraulik-Ventilgehäuse nach einem erfolgten Temperaturschock- und Vibrationstest, wenn das Hydraulik-Ventilgehäuse und der Polkern bspw. miteinander axialverbördelt sind, leichtgängig zu dem Polkern verdrehen läßt. Dies ist jedoch unzulässig und kann je nach Anwendung zu einem Funktionsausfall des aus dem Hydraulik-Ventilgehäuse und dem Polkern bestehenden Steuerventiles für den Nockenwellenversteller führen.

Deshalb wird zwischen zwei Bauteilen, wobei eines aus Aluminium, wie das Hydraulik-Ventilgehäuse, und ein anderes aus Stahl, wie der Polkern, ausgebildet ist, eine Verbindung benötigt, die derart ausgebildet ist, daß sich die Bauteile sowohl bei Temperaturen von ca. +180°C sowie bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt nicht zueinander verdrehen oder verschieben. Gleichzeitig muß ein funktionsrelevantes Abstandsmaß zu einer Anschlußkonstruktion über eine Stirnfläche des Polkerns in derselben Ebene, in der auch die Verbindung hergestellt ist, durch das Vorhandensein einer vorzugsweise planen Stirnfläche am Polkern gewährleistet sein.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke, eine Verbindung zwischen zwei Werkstücken, beispielsweise für ein Steuerventil mit einem Polkern und einem Hydraulik-Ventilgehäuse sowie ein Werkzeug zur Realisierung des Verfahrens bereitzustellen. Mit der Erfindung soll gewährleistet sein, daß zwischen den beiden Werkstücken ein einfacher, robuster und zuverlässiger, insbesondere kraft- und/oder formschlüssiger Halt realisiert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einer Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, einem Steuerventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 und einem Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück, wobei das erste Werkstück mit dem zweiten Werkstück an wenigstens einer Position durch wenigstens einen Verstemmstift vektorverstemmt wird. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, zwischen diesen beiden Werkstücken eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung bereitzustellen.

Mit diesem Verfahren wird an der wenigstens einen Position unter Deformation des ersten Werkstücks zwischen den beiden Werkstücken eine räumlich orientierte Verbindung geschaffen. Beim Vektorverstemmen ist vorgesehen, daß eine Beaufschlagung des ersten Werkstücks schräg zu einer der Haupt- oder Symmetrieachsen wenigstens eines der Werkstücke erfolgt. Des weiteren ist es möglich, daß an der wenigstens einen Position durch das Vektorverstemmen auch eine Deformation des zweiten Werkstücks erfolgt, so daß beide Werkstücke ineinander vektoriell verzahnt werden.

Die Erfindung ist eine Verbesserung von bekannten Verfahren, bei denen ein Verstemmen oder Verbördeln eindimensional gerichtet, also lediglich senkrecht oder parallel zu wenigstens einer der Haupt- bzw. Symmetrieachsen, erfolgt.

Bei einem Vektorverstemmen durch eine Anzahl voneinander beabstandeter Verstemmstifte ist vorgesehen, daß das erste Werkstück durch die Verstemmstifte an verschiedenen Positionen aus unterschiedlichen Raumrichtungen vorzugsweise simultan oder nacheinander beaufschlagt wird. Aufgrund einer derartigen Beaufschlagung des ersten Werkstücks wird erreicht, daß dieses an den jeweiligen Positionen unter plastischer Verformung in Richtung des zweiten Werkstücks gedrückt oder gepreßt wird, so daß zwischen den beiden Werkstücken an den einzelnen Positionen punktweise Verbindungsstellen ausgebildet werden. Somit ist es möglich, zwischen den beiden Werkstücken an mehreren Positionen räumlich gerichtet einen stabilen mechanischen Halt bereitzustellen. Die beiden Werkstücke werden durch das Vektorverstemmen an diesen Positionen über diese Verbindungsstellen miteinander verklemmt bzw. verspannt. Neben der simultanen Beaufschlagung des Werkstücks durch die Verstemmstifte ist auch ein zeitlich voneinander unabhängiges, aufeinanderfolgendes Verstemmen mittels der jeweils vorgesehenen Anzahl vektoriell angestellter Hydraulikzylinder möglich, so dass die einzelnen Verstemmpunkte in Umfangsrichtung zeitlich nacheinander vorgenommen werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht insbesondere höhere Einzelkräfte bei der Ausführung der Stemmnasen.

Das Vektorverstemmen hat den Vorteil, daß Formgebungen der Werkstücke berücksichtigt werden können. So erfolgt eine Beaufschlagung durch das Vektorverstemmen an der wenigstens einen gezielt ausgewählten Position. Da es durch das Vektorverstemmen zudem möglich ist, eine Beaufschlagung räumlich ausgerichtet durchzuführen, werden die beiden Werkstücke bspw. unter Berücksichtigung von Kräften, denen die Werkstücke während eines zukünftigen Betriebes ausgesetzt sind, effektiv und in einfacher Weise verbunden.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren zwischen den beiden Werkstücken bereitgestellte Verbindung weist demnach den Vorteil auf, daß die beiden Werkstücke effizient gegen Verschiebungen oder Verdrehungen, also allgemein gegen Repositionierungen relativ zueinander gesichert sind. Mit dem Verfahren wird zwischen den beiden Werkstücken eine stabilere Verbindung bereitgestellt, als es mit einem Verbördeln, insbesondere Axialverbördeln oder mit herkömmlichen Verstemmverfahren möglich ist.

Es ist des weiteren vorgesehen, daß das zweite Werkstück zumindest teilweise innerhalb einer Öffnung bzw. Aufnahmebohrung des ersten Werkstücks angeordnet wird. Das Vektorverstemmen ist besonders für Konstruktionen von Baugruppen geeignet, bei denen das zweite Werkstück von dem ersten Werkstück zumindest bereichsweise umschlossen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden wird das erste Werkstück durch die Verstemmstifte gezielt beaufschlagt. Da dies aus unterschiedlichen Raumrichtungen an den verschiedenen Positionen erfolgt, wird das zweite Werkstück an den einzelnen Positionen innerhalb des ersten Werkstücks gezielt aus mehreren Raumrichtungen eingeklemmt bzw. eingespannt. Die Verbindung zwischen den beiden Werkstücken wird an diesen Positionen über die Verbindungsstellen punktweise realisiert. Unabhängig von dieser erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung der beiden Werkstücke relativ zueinander sind auch andere geometrische Ausgestaltungen und/oder Anordnungen der beiden Werkstücke relativ zueinander denkbar.

Bei einer weitgehend zylindrischen Anordnung der Werkstücke, wenn also die beiden Werkstücke wenigstens in einigen Bereichen eine rotationssymmetrische Struktur aufweisen und in diesen Bereichen koaxial zueinander angeordnet werden, ergibt sich durch eine unter einem schrägen Winkel zu einer Oberfläche bzw. einer gemeinsamen Hauptachse der Werkstücke angestellten Verpreßrichtung von Material des ersten Werkstücks beim Vektorverstemmen im Gegensatz zu einem rein in vertikaler Richtung arbeitenden Verfahren, bei dem das erste Werkstück senkrecht zu einer Oberfläche bzw. der gemeinsamen Hauptachse der Werkstücke beaufschlagt wird, bei entsprechender Ausbildung der Verstemmstifte zusätzlich ein radialer Anteil des durch das Vektorverstemmen plastisch verformten Materials in Richtung des zweiten Werkstücks.

Durch relativ kleine Eindrücke, die bei dem Vektorverstemmen durch die Verstemmstifte an dem ersten Werkstück erzeugt werden, wird eine hohe Verfestigung der beiden Werkstücke erreicht. Es ergibt sich vorteilhafterweise eine sowohl vertikal als auch radial orientierte, kraft- und/oder formschlüssige Einspannung bzw. Einklemmung des zweiten Werkstücks innerhalb des ersten Werkstücks.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden insbesondere drei Verstemmstifte in gleichen Winkelintervallen, also von insbesondere 120°, zueinander beabstandet um einen Umfang der Werkstücke herum an einer Stirnfläche des ersten Werkstücks angestellt bzw. angeordnet. In hierzu alternativen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, daß bspw. vier, fünf, sechs usw. Verstemmstifte in gleichen Winkelintervallen, also unter Winkeln von 90°, 72°, 60° usw. zueinander beabstandet, um einen Umfang der Werkstücke herum angeordnet bzw. angestellt werden. Bei koaxialer bzw. rotationsgeometrischer Anordnung wird die Verbindung somit an den derart symmetrisch verteilten Positionen realisiert.

Bei anderen Anordnungen der beiden Werkstücke relativ zueinander sind ent sprechende geometrische oder symmetrische Verteilungen der Verstemmstifte denkbar. Winkel, unter denen die Verstemmstifte relativ zu einer Oberfläche des ersten Werkstücks angestellt werden, sind in Abhängigkeit von Kräften, denen die beiden Werkstücke bei Betrieb innerhalb einer Baugruppe ausgesetzt sind, wählbar.

Des weiteren werden die Verstemmstifte unter einem Anstellwinkel von 5° bis 45°, insbesondere 25°, in das erste Werkstück gepreßt. Dabei wird Material an der Stirnfläche des ersten Werkstücks durch die Verstemmstifte in Ausnehmungen bzw. Vertiefungen des zweiten Werkstücks verdrängt. Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Ausnehmungen an dem zweiten Werkstück vor einem Verbinden durch Vektorverstemmen in das zweite Werkstück bspw. durch Prägen oder spanende Bearbeitung eingebracht werden. Ein Einbringen der Ausnehmungen bzw. Vertiefungen erfolgt an Positionen des zweiten Werkstücks, in die durch das nachfolgende Vektorverstemmen Material des ersten Werkstücks gepreßt wird. Durch diese Maßnahme sind die Verstemmstifte mit vergleichsweise geringen Kräften auf die Stirnfläche des ersten Werkstücks zu drücken, zumal es somit nicht notwendig ist, beim Vektorverstemmen zusätzlich Material an einer Oberfläche des zweiten Werkstücks mit zu verdrängen. Somit werden zwischen den beiden Werkstücken an den räumlich verteilten Positionen nach dem Feder-Nut-Prinzip Verzahnungen geschaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist derart durchführbar, daß die Verstemmstifte derart geformt sind und derart geführt werden, daß das zweite Werkstück beim Vektorverstemmen nicht berührt wird. Dies wird dadurch einfach erreicht, indem die Verstemmstifte eine Freistellung, also abschnittsweise nur einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Das verdrängte Material des ersten Werkstücks findet innerhalb der Ausnehmungen bzw. Vertiefungen des zweiten Werkstücks Platz. Zur weiteren Optimierung des Verfahrens kann dabei vorgesehen sein, daß die Ausnehmungen entsprechend jener Richtungen, unter denen das erste Werkstück durch die Verstemmstifte beaufschlagt wird, ausgerichtet sind.

Bei dem Verfahren ist zudem vorgesehen, daß das Material des ersten Werkstücks in einem kalten Zustand beider Werkstücke, insbesondere bei Raumtemperatur, also bei herkömmlicher Umgebungstemperatur, verdrängt wird. Es ist aufgrund dieser Maßnahme nicht erforderlich, mindestens eines der beiden Werkstücke auf eine Bearbeitungstemperatur zu erwärmen. Durch die Maßnahme, eine derartige Kaltverfestigung an umzuformenden Positionen vorzunehmen, wird zusätzlich eine Festigkeit radialer Komponenten des vektorverstemmten bzw. verdrängten Materials erhöht.

Die erfindungsgemäße Einrichtung, die zumindest ein erstes und ein zweites Werkstück aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß eine Verbindung des ersten Werkstücks mit dem zweiten Werkstück an wenigstens einer Position durch in Richtung des zweiten Werkstücks durch Vektorverstemmen verdrängten Materials des ersten Werkstücks hergestellt ist. Die Verbindung zwischen den beiden Werkstücken in der erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren realisiert und ist kraft- und/oder formschlüssig ausgebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, daß an dem zweiten Werkstück wenigstens eine Ausnehmung eingebracht ist, und daß dieses zweite Werkstück bspw. über eine keilförmig ausgebildete Nase des ersten Werkstücks, die durch das Vektorverstemmen und der daraus resultierenden Verdrängung von Material des ersten Werkstücks an der wenigstens einen Position gezielt und räumlich gerichtet hergestellt ist, in einer Öffnung oder Aufnahmebohrung des ersten Werkstücks eingespannt bzw. festgehalten ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist demnach so ausgebildet, daß die beiden Werkstücke relativ zueinander gegen Verschiebung und/oder Verdrehung gesichert sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen zumindest die beiden durch Vektorverstemmen miteinander verbundenen Werkstücke bei einem Betrieb unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. Zwischen den beiden Werkstücken wird auch dann ein sicherer Halt gewährleistet, falls diese aus unterschiedlichen metallischen Materialien wie z. B. Stahl und Aluminium, die verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, ausgebildet sind.

In diesem Fall ergibt sich üblicherweise, daß sich die beiden Werkstücke bei einer Temperaturerhöhung unterschiedlich stark ausdehnen und bei einer Temperaturreduzierung entsprechend unterschiedlich stark zusammenziehen. Es wird durch die Erfindung gewährleistet, daß derartige, unterschiedliche, temperaturabhängige Formveränderungen der beiden Werkstücke durch die erfindungsgemäß bereitgestellte Verbindung kompensiert werden, so daß zwischen den beiden Werkstücken stets ein kraft- und/oder formschlüssiger Halt realisiert ist.

Das erfindungsgemäße Steuerventil weist zumindest einen Polkern eines antreibenden Magneten und ein hierzu koaxial angeordnetes, innenliegendes Hydraulik-Ventilgehäuse auf. Eine Verbindung des Polkerns mit dem Hydraulik-Ventilgehäuse ist an wenigstens einer Position durch in Richtung des Hydraulik-Ventilgehäuses durch Vektorverstemmen verdrängten Materials des Polkerns hergestellt. Es ist vorgesehen, daß das Hydraulik-Ventilgehäuse zumindest teilweise in einer Ausnehmung des Polkerns des Magneten angeordnet ist. In der Regel ist dieses innenliegende Hydraulik-Ventilgehäuse, auch GEH genannt, aus Aluminium, und der Polkern, auch als MAG bezeichnet, des antreibenden Magneten, aus Automatenstahl hergestellt.

Mit der Erfindung wird trotz des Umstandes, daß Aluminium einen um ca. 2,4-fach höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl bzw. Automatenstahl aufweist, innerhalb des erfindungsgemäßen Steuerventils zwischen dem Hydraulik-Ventilgehäuse und dem Polkern eine kraft- und formschlüssige Verbindung realisiert. Diese Verbindung ist gegen Vibrationen unempfindlich sowie mindestens in einem Bereich zwischen –40°C und +180°C gegen Verschiebung stabilisiert und in einfacher Weise herstellbar.

Das Hydraulik-Ventilgehäuse und der Polkern sind nunmehr gegen Verdrehung effizient gesichert. Zwischen diesen beiden Werkstücken der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine höhere Festigkeit vorhanden, als dies bspw. bei Vorrichtungen aus Bauteilen der Fall ist, die durch Verbördeln, wie Axialverbördeln oder herkömmlichen Verstemmverfahren miteinander verbunden sind. Das erfindungsgemäße Steuerventil kann insbesondere in einem Nockenwellenversteller, kurz NWV angeordnet sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem das erfindungsgemäße Steuerventil hergestellt ist, ist gegenüber herkömmlichen Montageverfahren wesentlich verbessert. Die aufgrund des Vektorverstemmens realisierte winkelorientierte Montage des Hydraulik-Ventilgehäuse zu dem Polkern ermöglicht bspw. einen einfachen Einsatz von Ringfiltern innerhalb des Steuerventils. Außerdem weist dieses Steuerventil einen verbesserten Wirkungsgrad auf, da es nun nicht mehr erforderlich ist, den Polkern mit Planeinstichen wie beim Stand der Technik zu versehen. Der Polkern ist demnach massiv, also ohne Nuten und dergleichen ausgebildet, so daß der Polkern ein homogenes Magnetfeld erzeugt.

Des weiteren ist eine Gewichtsreduzierung des erfindungsgemäßen Steuerventils im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen erzielbar, da das Steuerventil nun kleiner ist und somit eine geringere Masse aufweist. Entsprechend ergibt sich eine Reduzierung des benötigten Bauraums. Der Nockenwellenversteller mit dem erfindungsgemäßen Steuerventil weist nunmehr einen Durchmesser von höchstens 24 mm auf, bislang besitzen vergleichbare Vorrichtungen einen Durchmesser von mindestens 28 mm. Augrund der erfindungsgemäß bereitgestellten Sicherheit gegen Verdrehung der beiden Werkstücke relativ zueinander ist das erfindungsgemäß Steuerventil und somit der Nockenwellenversteller im Vergleich zu Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik verbessert.

Das erfindungsgemäße Werkzeug, das zum Verbinden eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück ausgebildet ist, weist mindestens eine kinematisch wirkende Komponente sowie wenigstens einen Verstemmstift auf. Diese mindestens eine kinematisch wirkende Komponente ist zur Beaufschlagung des wenigstens einen Verstemmstifts ausgebildet. Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung, insbesondere für das erfindungsgemäße Steuerventil, bei dem zwischen einem Polkern und einem Hydraulik-Ventilgehäuse eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung vorhanden ist, durchführbar.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die wenigstens eine kinematisch wirkende Komponente eine Anzahl voneinander beabstandeter Verstemmstifte insbesondere simultan beaufschlägt.

Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug bzw. der mindestens einen kinematisch wirkenden Komponente ist es möglich, eine von einer in vertikaler Richtung parallel zu einer Hauptachse der Werkstücke arbeitenden Presse ausgehende Kraft derart auf den wenigstens einen Verstemmstift zu übertragen, daß ein Ende des wenigstens einen Verstemmstifts eine Stirnfläche des ersten Werkstücks in einer Richtung von 5° bis 45°, insbesondere 25° relativ zu der Hauptachse der Werkstücke durch Vektorverstemmen beaufschlägt. Diese Kraft wird auf die vorzugsweise drei in gleichen Winkelintervallen, von vorzugsweise 120° zueinander beabstandeten, um einen Umfang der Werkstücke herum angeordneten Verstemmstifte simultan übertragen.

Die in vertikaler Richtung arbeitende Presse führt demnach Bewegungen parallel zu der Hauptachse der beiden Werkstücke durch. Mit dem Werkzeug ist eine Übertragung der von der Presse ausgehenden Kraft unter Richtungsänderung auf die Verstemmstifte möglich, so daß zwischen den beiden Werkstücken, insbesondere einem Hydraulik-Ventilgehäuse und einem Polkern durch das Vektorverstemmen unter einer zur Hauptachse in schräger Richtung erfolgenden Beaufschlagung eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung bereitgestellt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verstemmstifte am einem Ende eine halbkreisförmige Prägefläche und eine Freistellung aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen einer Spitze der Verstemmstifte denkbar. Durch die Ausgestaltung der Verstemmstifte ist es möglich, die beiden Werkstücke effektiv und in einfacher Weise miteinander vektoriell zu verstemmen. Die Verstemmstifte sind durch die Freistellung derart geformt und werden bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens derart geführt, das der Polkern an den vorgesehenen Positionen beaufschlagt und das Hydraulik-Ventilgehäuse dabei von den Verstemmstiften nicht berührt wird.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, die Stirn- bzw. Prägeflächen der Verstemmstifte bezüglich der Hauptachse bzw. Haupterstreckungsrichtung der Verstemmstifte in einem Winkel, beispielsweise von 5 bis 10°, zur Normalen der Hauptachse anzuschleifen. Ein derartiger Schräganschliff verstärkt den erfindungsgemäß zu erzielenden Vektoreffekt, d.h. den Effekt des radialen Nach-Innen-Verdrängens von Material.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt dabei:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Steuerventils gemäß dem Stand der Technik;

2 ein Detail II aus der 1;

3 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

4 ein Detail IV aus der 3;

5 eine schematische, geschnittene Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung sowie eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;

6 ein Detail der zweiten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Schnittdarstellung;

7 Details eines erfindungsgemäßen Verstemmstifts in schematischer Darstellung;

8 ein Detail einer dritten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Schnittdarstellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile.
In den 1 und 2 ist ein Ergebnis einer Axialverbördelung gemäß dem Stand der Technik zwischen einem Polkern 33 innerhalb eines Elektromagneten 39 mit einem Stecker 41 und einem Hydraulik-Ventilgehäuse 35 mit einem Kolben 45, einem O-Ring 43, einer Feder 47, einem Federstützring 49 sowie einem Sicherungsring 51 dargestellt, wobei 2 ein Detail II aus 1 zeigt.
Die Axialverbördelung erfolgt üblicherweise durch einen Planeinstich 32 an einer Stirnfläche 48 am Polkern 33, damit ein Verbördelwerkzeug, eine Matrize zur Verbördelung eines inneren Kragens 37 in eine Nut 36 des Hydraulik-Ventilgehäuses 35 eintauchen kann. Ein axiales Funktionsmaß wird über die außerhalb des Planeinstichs 32 verbleibende Stirnfläche 48 eingestellt und erfordert einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser des Polkerns 33. Somit ist jedoch eine gegen Verdrehung formschlüssige Verbindung nicht realisierbar, da es nicht möglich ist, bei gleichzeitigem Vorhandensein einer Funktionsebene, also der Stirnfläche 48 des Polkerns 33, in rein radialer Richtung an eine Verbindungsstelle bzw. -ebene heranzukommen.
3 zeigt die erste Ausführungsform der Erfindung mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1, die vorzugsweise als Steuerventil eines Nockenwellenverstellers, kurz NWV, ausgebildet ist. In dem erfindungsgemäßen Steuerventil wird durch Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen einem hlydraulik-Ventilgehäuse 5 bzw. GEH aus Aluminium und einem Polkern 3 bzw. MAG aus Automatenstahl eines Magneten durch Vektorverstemmen eine kraftund/oder formschlüssige Verbindung bereitgestellt. 4 zeigt hierzu ein Detail IV aus der 3 zur Verdeutlichung der Erfindung.
Der Polkern 3 ist innerhalb eines Elektromagneten 9, an dem sich ein Stecker 11 befindet, angeordnet. Innerhalb des Ventilgehäuses 5 sind ein Kolben 15, eine Feder 17, ein Federstützring 19 sowie ein Sicherungsring 21 angeordnet. Zwischen dem Hydraulik-Ventilgehäuse 5 und dem Polkern 3 ist zusätzlich ein O-Ring 13 angeordnet.
Des weiteren ist in der 3 ein Verstemmstift 7 dargestellt, der unter einem Anstellwinkel relativ zu einer Hauptachse 8 des Steuerventils 1 und somit des Polkerns 3 und des Hydraulik-Ventilgehäuses 5 angestellt ist. Details zur Ausgestaltung und zur Funktion derartiger Verstemmstifte 7 werden anhand der nahfolgenden 5, 6, 7 bzw. 8 detailliert beschrieben.
4 zeigt im Detail eine von drei Positionen mit jeweils einer Verbindungs stelle an einem Umfang des Polkerns 3 und des Hydraulik-Ventilgehäuses 5, an denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wurde. Die durch drei Verstemmstifte 7 durch Vektorverstemmen zwischen dem Polkern 3 und dem Hydraulik-Ventilgehäuse 5 realisierte erfindungsgemäße Verbindung wird bereitgestellt, indem die drei in Winkelintervallen von 120° voneinander beabstandeten, an einem Umfang unmittelbar an einem Außendurchmesser des Hydraulik-Ventilgehäuse 5 unter einem Anstellwinkel von 5° bis 45°, insbesondere 25°, also schräg zu der Hauptachse 8 des Steuerventils 1 angestellten Verstemmstifte 7 in eine Stirnfläche 14 des Polkerns 3 gepreßt werden und dabei Material 4 dieses Polkerns 3 in Richtung des Hydraulik-Ventilgehäuses 5 verdrängen.
Durch die entsprechend dem Anstellwinkel zu der Hauptachse 8 schräg orientierte Verpreßrichtung wird bei dem Vektorverstemmen im Gegensatz zu rein in vertikaler Richtung arbeitenden Verfahren gemäß dem Stand der Technik und durch eine spezielle Ausformung der Verstemmstifte 7 auch ein radialer Anteil von Material 4 des Polkerns 3 verdrängt. Dieses Material 4 findet in drei Ausnehmungen 6 des Hydraulik-Ventilgehäuses 5 Platz. Diese Ausnehmungen 6 sind ebenfalls dreimal an einem Umfang des Hydraulik-Ventilgehäuse 5 unter Winkelabständen von 120° angeordnet. Diese Ausnehmungen 6 werden vor dem erfindungsgemäß durchführbaren Verbinden durch Vektorverstemmen durch Prägen oder spangebend in das Hydraulik-Ventilgehäuse 5 eingebracht. Die beiden Werkstücke 3, 5 sind somit an den an den jeweiligen Positionen bereitgestellten Verbindungsstellen miteinander verzahnt.
Mit der gezielten radialen Verdrängung von Material des Polkerns 3 des Magneten in die Ausnehmungen 6 des hierzu als Gegenstück ausgebildeten Hydraulik-Ventilgehäuses 5 entsteht eine typische Formschlußverbindung. Das Hydraulik-Ventilgehäuse 5 wird durch die drei in die am Hydraulik-Ventilgehäuse 5 eingeprägten Ausnehmungen 6 vorstehenden, keilförmigen Nasen aus radial verquetschtem Material 4 des Polkerns 3 am Umfang innerhalb einer Öffnung bzw. Aufnahmebohrung 16 des Polkerns 3 eingespannt bzw. festgehalten. Eine für ein funktionsrelevantes, axiales Abstandsmaß erforderliche plane Stirnfläche 14 bleibt bei dieser Vorgehensweise erhalten.
Durch eine Anordnung der Verstemmstifte 7 bei Durchführung des Vektorverstemmens sowie eine Geometrie der Ausnehmungen 6 am Hydraulik-Ventilgehäuse 5 wird über die keilförmige Ausbildung der Nasen 4 im Bereich der Umformung eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung realisiert. Die in die Ausnehmungen 6 des Hydraulik-Ventilgehäuses 5 nach innen überstehenden und durch das Vektorverstemmen hergestellten Nasen 4 am Polkern 3 halten das Hydraulik-Ventilgehäuse 5 in der Aufnahmebohrung 16 nach unten orientiert fest und sichern das Hydraulik-Ventilgehäuse 5 somit an den drei um 120° voneinander beabstandeten Positionen kraft- und/oder formschlüssig gegen Verdrehen relativ zu dem Polkern 3.
Das erfindungsgemäße Steuerventil 1 eines Nockenwellenverstellers bzw. NWVs ist eine eigenständige Funktionseinheit, ohne die eine Funktion des Nockenwellenverstellers nicht möglich ist. Dieses erfindungsgemäße Steuerventil 1 besteht aus einem Magneten und einem hydraulischen Teil. Dieser aus dem Polkern 3 und dem Elektromagneten 9 bestehende Magnet kann unter Bestromung einen Kolben 15 verschieben, der sich innerhalb des Hydraulik-Ventilgehäuse 5 befindet und ein Arbeitsmedium je nach Position in unterschiedliche Kanäle leitet. Eine Rückstellung des Kolbens 15 erfolgt durch eine der Magnetkraft entgegengesetzt wirkende Feder 17, die in dem Hydraulik-Ventilgehäuse 5 abgestützt ist.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung, bspw. eines erfindungsgemäßen Steuerventils 61, das ebenfalls einen Polkern 63 bzw. MAG aus Automatenstahl und ein Hydraulik-Ventilgehäuse 65 bzw. GEH aus Aluminium aufweist. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Polkern 63 und das Hydraulik-Ventilgehäuse 65 über kinematisch wirkende Komponenten 71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89 eines Werkzeugs 70 durch eine Anzahl von insbesondere drei Verstemmstiften 67 beaufschlagt und somit durch Vektorverstemmen miteinander verbunden. Die Verstemmstifte 67 sind in gleichen Winkelintervallen von 120° zueinander beabstandet um einen Umfang der Werkstücke 63, 65 herum angeordnet.
Mit den drei vektoriell angestellten Hydraulikzylindern ist ein zeitgleiches, oder alternativ ein zeitlich voneinander unabhängiges Verstemmen durchführbar. Insbesondere ist es möglich, die einzelnen Verstemmpunkte in Umfangsrichtung zeitlich nacheinander vorzunehmen bzw. zu beaufschlagen. Hiermit können höhere Einzelkräfte bei der Ausführung der Stemmnase realisiert werden.
Ein innerer Aufbau des Werkzeugs 70, bspw. eines Gesamt-Oberwerkzeugs umfaßt insgesamt dreimal, beabstandet durch Winkelintervalle von 120°, einen fixen Drehpunkt 71 für jeweils ein schwenkbares, starres, rechtwinkliges Dreieck 73. Ein langer Schenkel 74 dieses Dreiecks 73 nimmt zu einer Hauptachse 68 des Steuerventils 61 ungefähr den Winkel (Anstellwinkel) ein, um den die Verstemmstifte 67 beim Vektorstemmen relativ zu der Hauptachse 68 geneigt sind. Der lange Schenkel 74 weist nach oben und ist an einem Ende 75 drehbar mit einer Druckstange 77 verbunden, die in einer senkrechten Ebene des fixen Drehpunkts 71 ebenfalls drehbar gelagert und von einem zur Betätigung des Werkzeugs 70 ausgebildeten Presse nach unten verschiebbaren Kloben 79 aufgehängt ist. Bei einer Verschiebung des Klobens 79 nach unten schwenkt der lange Schenkel 74 nach außen und in Richtung des Pfeils 81 nach unten. Ein kurzer Schenkel 78 folgt dieser Schwenkbewegung und drückt in Richtung des Pfeils 83 nach unten und innen. Dies geschieht nahezu in einer Normalen auf einem geführten Kulissenstein 85, der koaxial, also senkrecht auf einen Kopf eines somit vektoriell geführten Verstemmstifts 67 wirkt.
Durch geeignete Wahl der geometrischen Verhältnisse kann eine Übersetzung eines Umlenkgetriebes des Werkzeugs 70, das die vorstehend beschriebenen, kinematisch wirkenden Komponenten 71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89 aufweist, eingestellt werden. Ähnlich einer Kniehebelpresse kann eine Schwenkbewegung in einem Bereich des für das Vektorverstemmen bzw. vek torielle Verprägen größten Kraftbedarfs nahe an einen Umkehrpunkt gelegt werden. Eine Rückstellung der Verstemmstifte 67 und des eine Kinematik des Werkzeugs 70 antreibenden Klobens 79 erfolgt über Federn 84, wenn die Presse nach erfolgtem Arbeitshub nach oben zurückfährt.
Mit dem erfindungsgemäßen, die kinematischen Komponenten 71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89 aufweisenden Werkzeug 70 wird eine in Richtung des Pfeils 80 wirkende, von der Presse parallel zu der Hauptachse 68 der Werkstücke 63, 65 wirkende Kraft derart umgelenkt, daß drei um 120° voneinander beabstandete Verstemmstifte 67 den Polkern 63 unter einem Anstellwinkel von 5° bis 45°, insbesondere 25° beaufschlagen.
Es ist vorgesehen, daß das Hydraulik-Ventilgehäuse 65 vor einem Beginn des erfindungsgemäßen Vektorverstemmens niedergehalten wird, um einen zwischen dem Hydraulik-Ventilgehäuse 65 und dem Polkern 63 angeordneten O-Ring (3; O-Ring 13) zu verpressen. Um Rückstellfederkräfte bei dem eigentlichen Vektorverstemmen nicht auch über den Polkern 63 ableiten zu müssen, ist vorgesehen, das Werkzeug 70 durch eine Distanzhülse an einem Unterwerkzeug, wie bspw. einer Aufnahmematrize für die zu verstemmenden Werkstücke 63, 65, abzustützen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die von der Presse für das Vektorverstemmen bereitgestellten Kräfte optimal zu nutzen. Eine Abstützung kann knapp vor einer Auflage der Verstemmstifte 67 durch das Werkzeug 70 auf einer Magnetstirnfläche 66 des Polkerns 63 erfolgen. Mögliche Längentoleranzen des Polkerns 63 können über erreichbare Verfahrwege der unter dem Anstellwinkel orientierten Verstemmstifte 67 überbrückt werden. Dies bedeutet, daß ein das Vektorverstemmen in die Wege leitender Arbeitshub nur den Kloben 79 nachdrückt. Bei einer Aufwärtsbewegung müssen zuerst die Verstemmstifte 67 und der die Kinematik antreibende Kloben 79 zurückfahren, bevor das Werkzeug 70 weiter angehoben wird, um das nunmehr fertige Steuerventil 61, bei dem das Hydraulik-Ventilgehäuse 65 und der Polkern 63 miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind, freizugeben.
7 zeigt Details des Verstemmstifts 67. Dieser weist an einem Ende 175 eine Freistellung 177 auf, um mit einer an dem Ende 175 befindlichen halbkreisförmigen Prägefläche 173 möglichst nahe an einem Außendurchmesser eines Hydraulik-Ventilgehäuse 65 geführt werden zu können, ohne dabei das Hydraulik-Ventilgehäuse 65 zu berühren.
Wie 6 im Detail zeigt, schneidet sich zu Beginn eines Vektorverstemmens ein äußerer Teil der halbkreisförmigen Prägefläche 173 am Ende 175 des Verstemmstifts 67 unter einem Anstellwinkel α in eine Magnetstirnfläche 66 des Polkerns 63 ein. Dabei wird ein freies Ende des Verstemmstifts 67 nach außen gedrückt. Eine dabei auftretende Hebelwirkung ist jedoch klein, weil eine Führung und damit eine Unterstützung des Verstemmstifts 67 bis ca. 1 mm oberhalb der Magnetstirnfläche 66 des Polkern 63 reichen kann. Während des durch das Vektorverstemmen erzeugten Einschneidens weicht Material 104 des Polkerns 63 in Richtung des Hydraulik-Ventilgehäuses 65 aus. Dieses Material 104 wird gleichzeitig in vertikaler Richtung kalt verfestigt. Insbesondere drei derart erzeugte, durch Winkelintervalle von 120° beabstandete, über einen Durchmesser einer Aufnahmebohrung 69 verteilte, nach innen weisende Nasen 104 aus vektorverstemmtem bzw. verdrängtem Material des Polkerns 63 finden in zuvor eingebrachten Ausnehmungen 106 des Hydraulik-Ventilgehäuses 65 Platz. Durch diese drei Nasen 104 wird das Ventilgehäuse 65 nach unten in die Aufnahmebohrung 69 des Polkerns 63 gedrückt, somit wird das Hydraulik-Ventilgehäuse 65 in Umfangsrichtung kraft- und/oder formschlüssig gegen Verdrehung relativ zu dem Polkern 63 gesichert.
Die Vektorverstemmung wird nicht durch eine einfache Abwärtsbewegung eines eine Verbindung bereitstellenden Teils wie bspw. eine Matrize oder einen Verprägestempel gemäß dem Stand der Technik hergestellt. Die Verstemmstifte 7, 67 werden in dem Anstellwinkel α von 5 bis 45° bspw. von 25° zur Hauptachse 8, 68 der Einrichtung 1, 61 geführt. Bei dem Stand der Technik werden derartige Matrizen oder Verprägestempel immer parallel zu einer vertikalen Achse der Presse, also parallel zu Hauptachsen zu verbindender Bauteile gefahren, ein daraus resultierendes Verpressen erfolgt demnach nur eindimensional in vertikaler Richtung.
Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 70 ist es möglich, eine in vertikaler Richtung arbeitende Presse zu nutzen, da aufgrund der Ausgestaltung der kinematisch wirkenden Komponenten 71, 73, 74, 75, 77, 79, 84, 85, 87, 89 des erfindungsgemäßen Werkzeugs 70 eine Richtung der Kraft, die von der in vertikaler Richtung parallel zu der Hauptachse arbeitenden Presse ausgeht, in dieser Ausgestaltung der Erfindung zum Vektorverstemmen dreimal in Richtung des Anstellwinkels α auf die Verstemmstifte 67 umlenkbar ist.
8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. Eine Verbindung zwischen einem Polkern 123 aus Stahl und einem Hydraulik-Ventilgehäuse 125 aus Aluminium, die beide eine gemeinsame Hauptachse 128 aufweisen, wird durch drei Verstemmstifte 127 an drei Positionen, wobei in 8 nur eine dieser Positionen gezeigt ist, durch Vektorverstemmen bereitgestellt. Dieser hier gezeigte Verstemmstift 127 wird unter einem Anstellwinkel β von 5° bis 45°, insbesondere 25°, zu der Hauptachse 128 an einer Stirnfläche 136 des Polkerns 123 angestellt. Ein Ende 131 des Verstemmstifts 127 weist eine halbkreisförmige Prägefläche auf. In 8 erkennt man insbesondere, dass die Stirnfläche des Verstemmstifts 127 etwas schräg zur Normalen der Haupterstreckungsrichtung des Verstemmstifts ausgebildet ist. Die Haupterstreckungsebene der Stirn- bzw. Prägefläche des Verstemmstifts 127 kann beispielsweise unter einem Winkel von 5 bis 10° zur Normalen der Hauptachse bzw. Haupterstreckungsrichtung des Verstemmstifts 127 ausgebildet sein.
Beaufschlagt durch ein erfindungsgemäßes, dem in der 5 gezeigten Werkzeug 70 funktionell entsprechendes oder identisches Werkzeug wird der Verstemmstift 127 in die Magnetstirnfläche 136 des Polkerns 123 eingedrückt, wobei das Ende 131 des Verstemmstifts 127 an der Stirnfläche 136 einen Ein schnitt 133 unter Verdrängung von Material 134 des Polkerns 123 erzeugt. Dieses derart verdrängte Material 134 schmiegt sich keilförmig unter Kaltverfestigung in eine bereits vor dem Vektorverstemmen an dem Hydraulik-Ventilgehäuse 125 eingebrachten Ausnehmung 126 an.
Dies geschieht erfindungsgemäß dreimal um einen Umfang der beiden Werkstücke 123, 125, so daß eine den Polkern 123 und das Hydraulik-Ventilgehäuse 125 aufweisende Einrichtung an drei durch Winkelintervalle von 120° beabstandeten Positionen derartige Verbindungsstellen aufweist. Durch eine derartige symmetrische Anordnung der Verbindungsstellen an den drei Positionen wird das Hydraulik-Ventilgehäuse 125 innerhalb des Polkerns 123 kraft- und/oder formschlüssig eingeklemmt, eingespannt bzw. festgehalten.
Mit dem formschlüssigen Vektorverstemmen gemäß der Erfindung werden höhere Festigkeiten zwischen den Werkstücken 3, 5, 63, 65, 123, 125 erreicht, als dies mit Verbördeln oder herkömmlichen Verstemmverfahren möglich ist. Die Einspannung des Hydraulik-Ventilgehäuses 3, 63, 123 an den drei um 120° versetzten Positionen unterhalb der Ebene der Magnetstirnfläche des Polkerns 5, 65, 125 ermöglicht eine zentrale Aufnahme des Hydraulik-Ventilgehäuses 3, 63, 123 innerhalb des Polkerns 5, 65, 125. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise, daß der Nockenwellenversteller bzw. NWV, der das erfindungsgemäße Steuerventil 1, 61 mit dem Polkern 3, 63, 123 und dem Hydraulik-Ventilgehäuse 5, 65, 125 aufweist, mit einem kleineren Durchmesser ausgeführt werden kann, als dies bisher der Fall ist.
Bei einem Verbördeln gemäß dem in den 1 und 2 gezeigten Stand der Technik ist ein Planeinstich 32 in der Stirnfläche 48 des Polkerns 33 erforderlich, so daß ein Abstand von einer Funktionsebene zu einer Anschlußkonstruktion über eine Anlage der Stirnfläche 48 an einer Anschlußkonstruktion bereitgestellt werden muß. Dagegen kann mit der Erfindung auf einen derartigen Planeinstich innerhalb des Polkerns verzichtet werden, wodurch die magnetischen Eigenschaften, charakterisiert durch eine Homogenität des im Polkern erzeugten Magnetfelds, verbessert werden. Somit können wiederum kleinere Polkerne verwendet werden, so daß der Nockenwellenversteller mit einem geringeren Durchmesser sowie mit einer geringeren Masse als bisher herstellbar ist.
Des weiteren ist von Vorteil, daß mit der erfindungsgemäß bereitgestellten Verbindung durch Vektorverstemmen zwischen dem Hydraulik-Ventilgehäuse 5, 65, 125 und dem Polkern 3, 63, 123 Verbindungen bereitstellbar sind, die gegen ein Verdrehen des Hydraulik-Ventilgehäuses 5, 65, 125 relativ zu dem Polkern 3, 163, 123 wesentlich stabiler sind, als dies bei Verbindungen zweier Bauteile, die durch Axialverbördeln gemäß dem Stand der Technik oder herkömmlichen Verfahren zur Verstemmung miteinander verbunden sind, möglich ist. Eine Beständigkeit der erfindungsgemäß bereitgestellten Verbindung zwischen dem Polkern 3, 63, 123 und dem Hydraulik-Ventilgehäuse 5, 65, 125 ist auch dann gesichert, wenn diese beiden Werkstücke 3, 5, 63, 65, 123, 125 bei einem Betrieb unterschiedlichen Temperaturen von –40°C bis +180°C ausgesetzt sind.
Das erfindungsgemäße Prinzip des Vektorverstemmens kann überall dort eingesetzt werden, wo rein in vertikaler oder horizontaler Richtung zu Haupt- oder Symmetrieachsen der Werkstücke arbeitende Verstemmverfahren, insbesondere bei koaxialer Anordnung von Werkstücken, insbesondere aus unterschiedlichen metallischen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten, gegen Verdrehung nur unzureichend gesicherte Verbindungen liefern.

1: Steuerventil; Einrichtung
2: Einprägung des Verstemmstifts
3: Polkern, MAG; erstes Werkstück
4: radial verdrängtes Material des Polkern; keilförmige Nase
5: Hydraulik-Ventilgehäuse, GEH; zweites Werkstück
6: Ausnehmung
7: Verstemmstift
8: Hauptachse
9: Elektromagnet
11: Stecker
13: O-Ring
14: Stirnfläche
15: Kolben
16: Aufnahmebohrung, Öffnung
17: Feder
19: Federstützring
21: Sicherungsring
32: Planeinstich für Verbördelmatrize
33: Polkern
35: Ventilgehäuse
36: Nut
37: Kragen
39: Elektromagnet
41: Stecker
43: O-Ring
45: Kolben
47: Feder
48: Stirnfläche
49: Federstützring
51: Sicherungsring
61: Steuerventil; Einrichtung
63: Polkern, MAG; erstes Werkstück
65: Hydraulik-Ventilgehäuse, GEH; zweites Werkstück
66: Magnetstirnfläche
67: Verstemmstift
68: Hauptachse
69: Aufnahmebohrung, Öffnung
70: Werkzeug
71: fixer Drehpunkt
73: starres Dreieck
74: langer Schenkel
75: Ende des langen Schenkels
77: Druckstange
78: kurzer Schenkel
79: Kloben
80: Richtung
81: Schwenkbewegung
83: Schwenkbewegung
84: Federn
85: Kulissenstein
87: Kopf
89: Feder
103: Polkern, MAG, erstes Werkstück
104: radial verdrängtes Material des Polkern; keilförmige Nase
105: Hydraulik-Ventilgehäuse, GEH; zweites Werkstück
106: Ausnehmung
107: Verstemmstift
108: Hauptachse
123: Polkern, MAG; erstes Werkstück
125: Hydraulik-Ventilgehäuse, GEH; zweites Werkstück
126: Ausnehmung
127: Verstemmstift
128: Hauptachse
131: Ende des Verstemmstifts
133: Einschnitt
134: radial verdrängtes Material des Polkern; keilförmige Nase
136: Magnetstirnfläche
170: Verstemmstift
171: Beginn des Einschneidens
173: halbkreisförmige Prägefläche
175: Ende des Verstemmstifts
177: Freistellung
α, β: Anstellwinkel

Claims

Verfahren zum Verbinden eines ersten Werkstücks (3, 63, 123) mit einem zweiten Werkstück (5, 65, 125), dadurch gekennzeichnet daß das erste Werkstück (3, 63, 123) mit dem zweiten Werkstück (5, 65, 125) durch wenigstens einen Verstemmstift (7, 67, 127) an wenigstens einer Position vektorverstemmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) durch eine Anzahl voneinander beabstandeter Verstemmstifte (7, 67, 127) insbesondere simultan oder nacheinander vektorverstemmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Werkstück (5, 65, 125) zumindest teilweise innerhalb einer Öffnung (16, 69) des ersten Werkstücks (3, 63, 123) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer koaxialen Anordnung der beiden Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) relativ zueinander insbesondere drei Verstemmstifte (7, 67, 127) in gleichen Winkelintervallen, insbesondere von 120°, zueinander beabstandet um einen Umfang der Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) herum an einer Stirnfläche (14, 66, 136) des ersten Werkstücks (3, 63, 123) angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstemmstifte in Richtung eines Anstellwinkels (α, β) von 5° bis 45°, insbesondere 25°, zu einer Hauptachse (8, 68, 128) der Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) in das erste Werkstück (3, 63, 123) gepreßt werden, wobei Material (4, 104, 134) an der Stirnfläche (14, 66, 136) des ersten Werkstücks (3, 63, 123) durch die Verstemmstifte (7, 67, 127) in Ausnehmungen (6, 106, 126) des zweiten Werkstücks (5, 65, 125) verdrängt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6, 106, 126) vor einem Verbinden durch Vektorverstemmen in das zweite Werkstück (5, 65, 125) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (4, 104, 134) des ersten Werkstücks (3, 63, 123) in einem kalten Zustand der Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125), ins besondere bei Raumtemperatur, verdrängt wird.
Einrichtung, die zumindest ein erstes und ein zweites Werkstück (3, 5, 63, 65, 123, 125) aufweist, dadurch gekennzeichnet daß eine Verbindung der wenigstens zwei Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) an wenigstens einer Position durch in Richtung des zweiten Werkstücks (5, 65, 125) durch Vektorverstemmen verdrängten Materials (4, 104, 134) des ersten Werkstücks (3, 63, 123) bereitgestellt ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Werkstück (5, 65, 125) wenigstens eine Ausnehmung (6, 106, 126) eingebracht ist, und daß dieses zweite Werkstück (5, 65, 125) über das durch Vektorverstemmen in die wenigstens eine Ausnehmung (6, 106, 126) an der wenigstens einen Position verdrängte Material (4, 104, 134) innerhalb des ersten Werkstücks (3, 63, 123) eingespannt ist.
Steuerventil, das zumindest einen Polkern (3, 63, 123) eines antreibenden Magneten und ein hierzu koaxial angeordnetes, innenliegendes Hydraulik-Ventilgehäuse (5, 65, 125) aufweist, dadurch gekennzeichnet daß eine Verbindung des Polkerns (3, 63, 123) mit dem Hydraulik-Ventilgehäuse (5, 65, 125) an wenigstens einer Position durch in Richtung des Hydraulik-Ventilgehäuses (5, 65, 125) durch Vektorverstemmen verdrängten Materials (4, 104, 134) des Polkerns (3, 63, 123) bereitgestellt ist.
Steuerventil nach Anspruch 10 für einen Nockenwellenversteller.
Werkzeug, das zum Verbinden eines ersten Werkstücks (3, 63, 123) mit einem zweiten Werkstück (5, 65, 125) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch mindestens eine kinematisch wirkende Komponente (71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89) zur Beaufschlagung wenigstens eines Verstemmstifts (7, 67, 127), der zum Vektorverstemmen des ersten Werkstücks (3, 63, 123) mit dem zweiten Werkstück (5, 65, 125) ausgebildet ist.
Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kinematisch wirkende Komponente (71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89) derart zur Übertragung einer Kraft auf den wenigstens einen Verstemmstift (7, 67, 127) ausgebildet ist, daß ein Ende (131, 171) des wenigstens einen Verstemmstifts (7, 67, 127) eine Stirnfläche (14, 66, 136) des ersten Werkstücks (3, 63, 123) in Richtung eines Anstellwinkels (α, β) von 5° bis 45°, insbesondere 25°, relativ zu der Hauptachse (8, 68, 128) der Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) durch Vektorverstemmen beaufschlägt.
Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kinematisch wirkende Komponente (71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89) derart zur Übertragung einer Kraft, die von einer in vertikaler Richtung, parallel zu einer Hauptachse (8, 68, 128) der Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) arbeitenden Presse ausgeht, ausgebil det ist, daß diese Kraft auf vorzugsweise drei in gleichen Winkelintervallen, von vorzugsweise 120° zueinander beabstandeten, um einen Umfang der Werkstücke (3, 5, 63, 65, 123, 125) herum angeordneten Verstemmstiften (7, 67, 127) durch die mindestens eine kinematisch wirkende Komponente (71, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 84, 85, 87, 89) übertragbar ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstemmstifte (7, 67, 127) an einem Ende (131, 171) eine halbkreisförmige Prägefläche (173) und eine Freistellung (177) aufweisen.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen der Verstemmstifte bezüglich der Normalen zur Hauptachse der Verstemmstifte schräg, insbesondere unter einem Winkel von 5 bis 10°, verlaufe