DE102004038695A1

DE102004038695A1 - Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102004038695A1
Application number: DE200410038695
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Schäfer; Mike Dipl.-Ing. Kohrs
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23
Also published as: WO2006018081A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller (10), der ein von einer Kette antreibbares Kettenrad (11), einen Stellmotor und ein Getriebe aufweist, wobei mittels des Getriebes die Antriebsbewegung des Kettenrades (11) auf eine Nockenwelle (12) übertragbar ist und nach Maßgabe einer Stellbewegung des Stellmotors ein relativer Drehwinkel zwischen Kettenrad (11) und Nockenwelle (12) veränderbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist ein Zahnrad (Hohlrad 19) nicht lösbar (beispielsweise einstückig, durch Aufschrumpfen oder Presspassung oder stoffschlüssig) mit der Nockenwelle verbunden. Hierdurch ergibt sich eine Vereinfachung des Aufbaus, eine Verringerung der Teilevielfalt und eine steifere Anbindung des Zahnrades (Hohlrad 19) an die Nockenwelle 12.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 7.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 36 16 234 A1 ist ein Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller bekannt. Der Nockenwellenversteller besitzt ein über eine Kette antreibbares Antriebsrad, ein als ein Hydromotor ausgebildetes Stellaggregat und ein Getriebe. Mittels des Getriebes ist die Antriebsbewegung des Antriebsrades auf eine Nockenwelle übertragbar. Nach Maßgabe einer Stellbewegung des Hydromotores ist ein relativer Drehwinkel zwischen Antriebselement und Nockenwelle zur Veränderung der Einlass- und Auslasszeiten einer Brennkraftmaschine veränderbar. Im Bereich des Nockenwellenverstellers ist die Nockenwelle radial aufgeweitet und beinhaltet eine Ausnehmung, innerhalb welcher weitere Teile des Nockenwellenverstellers angeordnet sind. An einer Mantelfläche der Aufweitung ist drehbeweglich das Antriebsrad abgestützt. Eine Abstützung des Antriebsmomentes des Antriebsrades erfolgt über eine rohrartige Nabe, welche an der Innenseite über eine Schrägverzahnung verfügt. Mit der Schrägverzahnung der Nabe steht in formschlüssigem Eingriff ein Koppelglied, welches über eine Geradverzahnung in formschlüssigem Eingriff mit der Nockenwelle steht, vgl. auch DE 39 29 623 A1 . Demgemäß dient die in den genannten Druckschriften bekannte Nockenwelle neben der Funktion einer Betätigung der Ein- und Auslassventile zusätzlich einer radialen Abstützung eines Antriebselementes, bildet gehäuseartig einen Innenraum und stützt radial innenliegend weitere Bauteile des Nockenwellenverstellers ab.

Aus der DE 196 11 365 C2 ist es bekannt, stirnseitig in die Nockenwelle eine Schraube einzuschrauben, welche einstückig mit einem an der der Nockenwelle abgewandten Seite des Nockenwellenverstellers angeordneten Deckel ausgebildet ist.

Aus der DE 199 55 507 C2 ist ein Nockenwellenversteller bekannt, bei dem auf einer stirnseitig mit der Nockenwelle verschraubten Schraubverbindung ein Innenkörper gelagert ist sowie eine Wellenmutter aufgeschraubt ist. Die Schraubverbindung bildet im Überdeckungsbereich zur Mutter ein Gehäuse für einen Steuerschieber. Entsprechend einer alternativen Ausführungsform ist die Schraubverbindung einstückig mit der Nockenwelle verbunden, beispielsweise als Guss- oder Schmiedeteil.

Aus der DE 689 19 896 T2 ist es bekannt, dass der Endbereich einer Nockenwelle in einen Nockenwellenversteller hineinragt, wobei der Endbereich zwei Zwischenbereiche unterschiedlicher Durchmesser aufweist, welche formschlüssig mit mit der Nockenwelle bewegten Bauteilen des Nockenwellenverstellers verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellentrieb zu schaffen, welcher unter Berücksichtigung von Herstellungsmöglichkeiten eine multifunktionale Nutzung der Nockenwelle gewährleistet

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Zahnrad des Nockenwellenverstellers oder ein Steg, gegenüber welchem ein Zahnrad wie ein Planetenrad des Getriebes drehbar gelagert ist, ist nicht lösbar mit der Nockenwelle verbunden, wodurch einen direkte Übertragung einer Antriebsbewegung von dem Antriebselement zur Nockenwelle ermöglicht ist. Hierdurch kann eine besonders steife Anbindung des Zahnrades an die Nockenwelle oder über eine elastische Ankopplung eine Anbindung mit definierter Steifigkeit erzielt werden. Weiterhin kann ein Spiel zwischen Nockenwelle und Zahnrad ausgeschlossen werden. Die Zahl der notwendigen Bauteile und der Montageschritte verringert sich, da das Zahnrad und die Nockenwelle eine Baueinheit bilden.

Unter nichtlösbar wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Verbindung zwischen Zahnrad und Nockenwelle nicht mittels einfacher, üblicher Werkzeuge oder ohne eine thermische oder plastische Verformung gelöst werden kann. Beispielsweise wird die lösbare Verbindung stoffschlüssig hergestellt, insbesondere mittels Schweißen, Kleben, Reibschweißen, Löten oder Laserstichschweißen. Weiterhin ist es möglich, dass die Verbindung durch eine Pressverbindung, beispielsweise eine Presspassung oder eine unter einem Aufschrumpfen bereitgestellte Verbindung, hergestellt ist. Ebenfalls möglich ist eine umformtechnische Verbindungsherstellung, welche die Aufbringung einer plastischen Verformung beinhaltet. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise eine radiale Rändelung oder eine Keilverbindung in Kombination mit einer Verstemmung oder einer Bördelung für eine axiale Sicherung sein. Weiterhin kann ein Formschluss oder ein Diffussionsverbund durch ein Sinterbonding hergestellt sein. Eine Kombination mehrerer der vorgenannten Verbindungsarten ist ebenfalls möglich.

Durch die erfindungsgemäße, nicht lösbare Anbindung des Zahnrades an die Nockenwelle kann beispielsweise auf eine Anbindung über eine Schraubver bindung verzichtet werden. Bei derartigen Schraubverbindungen gemäß dem Stand der Technik werden die an der Nockenwelle zu befestigenden Bauteile über Klemmkräfte zwischen dem Schraubenkopf und der Nockenwelle gehalten. Hierdurch werden Axialkräfte in Bauteile des Nockenwellenverstellers und in die Nockenwelle eingeleitet. Diese Axialkräfte führen zu einer zusätzlichen Belastung sowohl der Bauteile des Nockenwellenverstellers als auch der Nockenwelle, welche allein oder in Verbindung mit zusätzlichen Belastungen wie beispielsweise die Kraft eines Zugmittels oder das von der Nockenwelle oder einem Bauteil zu übertragende Moment kritische Spannungszustände hervorrufen. Weiterhin stellen die Gewinde eine Schwächung der Bauteile und der Nockenwelle dar. Zusätzlich kann es infolge der Axialkraft zu Verformungen kommen, beispielsweise zu einer Aufbauchung eines Nockenwellenlagers oder von Lagerungen im Nockenwellenversteller, welche notwendige Funktionsspiele beeinträchtigen können. Um diesem entgegenzuwirken, ist es bei einer herkömmlichen Lösung notwendig, die Toleranzbreite der Funktionsspiele zu vergrößern, da ein Spiel zum Ausgleich der eintretenden Verformungen vorgehalten werden muss. Weiterhin stellt das Einbringen eines Gewindes in die Nockenwelle einen erhöhten Bearbeitungsaufwand dar, da diese meist spanend in die Nockenwelle eingebracht werden. Hierdurch entsteht eine zusätzliche Verschmutzungsgefahr infolge von Spänen o. ä. Ein weiterer Nachteil einer Verbindung der Bauteile des Nockenwellenverstellers mit der Nockenwelle über eine Schraubverbindung ist, dass eine hohe Zahl von Einzelteilen verwendet werden muss sowie speziell für die Verbindung bearbeitete Funktionsflächen vorgesehen werden müssen, die hohen Anforderungen genügen müssen. Darüber hinaus vergrößert eine herkömmliche Schraubverbindung ein Fehlerrisiko für die Auslegung und die Montage. Beispielsweise hängt die Lage der Schraube und des mit der Schraube befestigten Bauteiles von der Fertigung sowohl des Gewindes der Nockenwelle als auch der Schraube selber ab sowie dem korrekten Einschrauben und Anziehen der Schraube während der Montage. Zusätzlich stellt die Schraubverbindung in der Toleranzkette zwischen Antriebselement und Nockenwelle eine weitere Unsicherheit dar, welche zu Zentrierspielen und Fertigungsfehlern führen kann. Durch derartige Spiele oder Fehler können sich Abweichungen zwischen einer vorgegebenen Winkelbezie hung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle ergeben. Als weiterer Nachteil für eine Verbindung eines Zahnrades über eine Schraubverbindung mit der Nockenwelle muss für eine Schraube ein zusätzlicher Bauraum vorgesehen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe kann es sich um ein Getriebe beliebiger Bauart handeln, insbesondere ein hochübersetzendes Dreiwellengetriebe, ein Einfach- oder Doppelinnenexzentergetriebe, ein Scheibengetriebe, ein Taumelscheibengetriebe, ein Wolfromgetriebe, ein Planetengetriebe, ein Wellgetriebe, ein Planoflex-Getriebe oder ein hydraulisches Getriebe handeln. Der Stellantrieb kann elektrisch, elektromagnetisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Eine besonders gute Ansteuerbarkeit über eine geeignete Steuereinrichtung ergibt sich für einen elektrischen Stellantrieb.

Das Zahnrad kann unmittelbar im Bereich einer Mantelfläche der Nockenwelle vorgesehen sein. Nach einem alternativen Vorschlag der Erfindung ist das Zahnrad von einem sich radial zu der Nockenwelle erstreckenden Flansch getragen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Nockenwelle einerseits und das Zahnrad andererseits unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Derartige Durchmesserunterschiede können durch den Flansch auf einfache Weise und mit einem geringen Gewicht überbrückt werden, wobei die nicht lösbare Verbindung sowohl zwischen Flansch und Nockenwelle als auch zwischen Flansch und Zahnrad eine steife Anbindung bei kompakter Bauweise gewährleistet.

Ein besonders einfacher und kompakter Nockenwellentrieb ergibt sich, wenn

– die Nockenwelle und das Zahnrad,
– der Flansch und das Zahnrad,
– die Nockenwelle und der Flansch oder
– die Nockenwelle, der Flansch und das Zahnrad

einstückig miteinander ausgebildet sind. Dies führt zu einer besonders steifen Anbindung von Flansch bzw. Zahnrad an die Nockenwelle. Gleichzeitig können unter Umständen Fertigungskosten im Vergleich zu einer separaten Fertigung von Flansch bzw. Zahnrad und Nockenwelle reduziert werden sowie die Montage vereinfacht werden. Bei einer derartigen Nockenwelle handelt es sich beispielsweise um eine Nockenwelle, welche mittels Gießen hergestellt ist, welche ein Schmiedeteil ist oder welche durch Innenhochdruckumformen hergestellt ist. Nach einem derartigen Herstellungsverfahren kann zusätzlich eine weitere Nachbearbeitung erfolgen, mittels welcher Nockenwelle, Zahnrad und/oder Flansch in die endgültigen Abmessungen gebracht werden. Insbesondere kann eine Verzahnung nachträglich spanend, beispielsweise durch Stoßen, eingebracht werden.

Ein multifunktionaler Einsatz der Nockenwelle ist für eine weitere Ausgestaltungsform der Nockenwelle gegeben, bei welcher die Nockenwelle eine außenliegende Mantelfläche besitzt, die als Lagerfläche für ein relativ gegenüber der Nockenwelle bewegtes Bauteil dient. Diese Ausgestaltung der Erfindung macht sich zu Nutze, dass an die Nocken der Nockenwelle und Lagerflächen vergleichbare Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich des Materiales und der Oberflächen, zu stellen sind. Erfindungsgemäß können daher die Lagerflächen bereits während der Fertigung der Nockenwelle vor und/oder endbearbeitet werden. Zusätzlich ergibt sich eine besonders gute und steife sowie automatisch relativ zur Nockenwelle ausgerichtete Lagerfläche, wenn diese unmittelbar auf der Nockenwelle vorgesehen ist.

Eine besondere Anpassung des erfindungsgemäßen Nockenwellentriebes an ein Innenexzentergetriebe ist möglich, wenn das Zahnrad, welches nicht lösbar mit der Nockenwelle verbunden ist, ein Hohlrad des Innenexzentergetriebes ist. In diesem Fall ergibt sich ein besonders kompaktes Innenexzentergetriebe, in welchem eine steife Anbindung des Hohlrades gewährleistet ist. Zusätzlich können notwendige Dichtstellen zwischen dem Hohlrad und der Nockenwelle durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vermieden werden.

Eine weitere, alternative Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruches 7 gegeben. Demgemäß ist die Nockenwelle unlösbar mit einem axialen Fortsatz verbunden. Über den axialen Fortsatz erfolgt eine Abstützung von Bauteilen des Nockenwellenverstellers. Auf diese Weise können Fortsatz und Nockenwelle zunächst in separaten Arbeitsschritten gefertigt werden, wobei anschließend eine feste Verbindung zwischen Nockenwelle und Fortsatz hergestellt ist, welche insbesondere dauerfest ist und eine exakte Festlegung der Lage des axialen Fortsatzes gegenüber der Nockenwelle gewährleistet. Bei der nicht lösbaren Verbindung handelt es sich um die zuvor erwähnten Verbindungsarten. Insbesondere erfolgt ein Einpressen oder Einschrumpfen des axialen Fortsatzes. Für eine Herstellung über eine Innenhochdruckumformung kann es sich bei dem axialen Fortsatz um ein Einlegeteil handeln, welches radial expandiert wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzt der axiale Fortsatz eine außenliegende Mantelfläche, die als Lagerfläche für ein relativ gegenüber der Nockenwelle bewegtes Bauteil dient. Hierdurch kann eine steife Anbindung des Lagers an die Nockenwelle erzielt werden.

Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform ist der axiale Fortsatz in eine axiale Bohrung der Stirnseite der Nockenwelle eingesetzt. Bei einer derartigen axialen Bohrung kann es sich um eine Sacklochbohrung handeln, die beispielsweise lediglich zur Aufnahme des axialen Fortsatzes dient. Alternativ kann die axiale Bohrung als Durchgangsbohrung der Nockenwelle ausgebildet sein, welche zu einer Gewichtsreduzierung der Nockenwelle und damit der rotierenden Masse des Nockentriebes führt. Ergänzend kann die axiale Bohrung für weitere Zwecke dienen, beispielsweise zur Führung eines Hydraulikmittels oder eines Schmiermittels.

Erfindungsgemäß wird ebenfalls vorgeschlagen, die vorgenannten separaten Lösungsansätze

– einer nicht lösbaren Verbindung des Zahnrades mit der Nockenwelle sowie
– einer Abstützung von Bauteilen des Nockenwellenverstellers über einen axialen Fortsatz, der unlösbar mit der Nockenwelle verbunden ist,

zu kombinieren, wodurch eine Verbindung der vorgenannten Vorteile erzielt werden kann und eine besonders kompakte Einrichtung resultiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 einen ersten erfindungsgemäßen Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller, bei welchem ein Hohlrad über einen Flansch einstückig mit einer Nockenwelle ausgebildet ist;
2 einen erfindungsgemäßen Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei welcher ein Hohlrad des Nockenwellenverstellers einstückig mit einem Flansch und einer die Nockenwelle aufnehmenden Buchse ausgeführt ist und eine Abstützung einer Exzenterwelle an einer Lagerfläche der Nockenwelle erfolgt;
3 einen erfindungsgemäßen Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Hohlrad, ein Flansch und eine Buchse einstückig ausgebildet sind und nicht lösbar mit der Nockenwelle verbunden sind, wobei sich eine Exzenterwelle über eine äußere Mantelfläche der Buchse in einem Lager abstützt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird lediglich beispielhaft für einen Nockenwellenversteller 10 mit Innenexzentergetriebe dargestellt.
Eine Übertragung einer Antriebsbewegung von einem Antriebselement 11, hier ein Kettenrad, zu einer Nockenwelle 12 erfolgt unter Zwischenschaltung eines Kopplungsmittels 13. Nach Maßgabe eines in den Figuren nicht dargestellten Stellaggregates kann die Winkellage zwischen dem Antriebselement 11 und der Nockenwelle 12 zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine verändert werden.
Gemäß 1 besitzt die Nockenwelle 12 zumindest im Bereich von Nocken 14 eine axiale Bohrung 15. In dem dem Nockenwellenversteller 10 zugeordneten Endbereich geht die Bohrung 15 in eine Ausnehmung 16 über, welche insbesondere eine gegenüber der Bohrung 15 vergrößerte Fläche aufweist. Die Bohrung 16 wird begrenzt durch einen geschlossenen Ringabschnitt 17, welcher in einen radial orientierten, im Wesentlichen kreisringförmigen Flansch 18 übergeht. Radial außenliegend trägt der Flansch 18 ein Hohlrad 19, welches über eine Innenverzahnung 20 verfügt. Nockenwelle 12, Flansch 18 und Hohlrad 19 sind für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einstückig miteinander ausgebildet.
Das Antriebselement 11 ist fest mit einer Buchse 21 sowie einem Hohlrad 22 verbunden, wobei das Hohlrad einen gegenüber der Buchse 21 verringerten Durchmesser besitzt. Gemäß 1 sind Antriebselement 11, Buchse 21 und Hohlrad 22 einstückig miteinander ausgebildet.
Die Buchse 21 ist zur Montage in Richtung der Nocken 14 auf das Hohlrad 19 aufschiebbar, wobei eine äußere Mantelfläche des Hohlrades 19 und eine innere Mantelfläche der Buchse 21 eine Abstützung und Lagefestlegung der Buchse 21 unter Gewährleistung einer Relativbewegung zwischen Hohlrad 19 und Buchse 21 um die Achse X–X bereitstellen. Eine axiale Festlegung der Lage der Buchse 21 gegenüber dem Hohlrad 19 erfolgt über ein in dem dem Hohlrad 22 abgewandten Endbereich der Buchse 21 angeordnetes Sicherungselement 23.
Das Kopplungsmittel 13 besitzt auf der Mantelfläche eine Verzahnung, die an einem Teilumfang mit dem Hohlrad 22 kämmt, sowie eine Verzahnung, deren Durchmesser gegenüber der vorgenannten Verzahnung vergrößert ist und welche an einem Teilumfang mit dem Hohlrad 19 kämmt.
Radial innenliegend stützt sich das Kopplungsmittel 13 über ein Wälzlager, hier ein Nadellager 24, gegenüber einer Exzenterwelle 25 ab, deren Längsachse um eine Exzentrizität gegenüber der Längsachse X–X versetzt ist. Die Exzenterwelle 25 steht über eine Kupplung 26 in Antriebsverbindung mit einem Stellaggregat. Die Exzenterwelle 25 besitzt eine mit der Achse X–X fluchtende Bohrung 27, in welcher ein Wälzlager, hier ein Nadellager 28, aufgenommen ist.
In die Ausnehmung 16 der Nockenwelle 12 ist ein axialer Fortsatz 29 nicht lösbar eingebracht. In dem Anbindungsbereich des axialen Fortsatzes 29 an die Nockenwelle 12 ist dessen Mantelfläche korrespondierend zur Ausnehmung 16 ausgebildet. Zusätzlich zu den bereits genannten Verbindungsarten können Ausnehmung 16 und die zugeordnete Mantelfläche des axialen Fortsatzes 29 nicht rund ausgebildet sein, so dass die Verbindung zwischen Fortsatz 29 und Nockenwelle 12 zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig ist. In einem aus der Nockenwelle 12 auskragenden Teilbereich 30 besitzt der Fortsatz 29 eine zylinderförmige Mantelfläche, welche eine Lagerfläche 31 bildet, auf der das Nadellager 28 abwälzt.
Auf der den Nocken 14 abgewandten Seite ist der Nockenwellenversteller mit einem Gehäusedeckel 32 verschlossen.
Vorzugsweise erfolgt im Bereich des Flansches 18 eine axiale Abstützung des Nadellagers 28 bzw. eines Käfigs oder einer Lagerscheibe desselben, der Ex zenterwelle 25, des Nadellagers 24 bzw. eines Käfigs oder einer Lagerscheibe desselben und/oder des Kopplungselementes 13 unter Gewährleistung einer Relativbewegung.
Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist – bei ansonsten 1 entsprechender Ausgestaltung – der axiale Fortsatz 29 einstückig mit der Nockenwelle 12 verbunden, so dass die Nockenwelle 12 unmittelbar die Lagerfläche 31 ausbildet. Zwischen Nocken 14 und der Lagerfläche 31 verfügt die Nockenwelle 12 über eine Abstützfläche 32. Von dem Endbereich der Nockenwelle 12 ist eine Buchse 33 auf die Abstützfläche 32 aufgebracht, wobei die Buchse 33 im Bereich der Abstützfläche 32 eine nicht lösbare Verbindung mit der Nockenwelle 12 eingeht. Die Buchse 33 ist einstückig mit dem Flansch 18 und dem Hohlrad 19 ausgebildet. Die Nockenwelle 12 hat auf der dem Nocken 14 zugewandten Seite über einen Absatz 34, über welchen die axiale Position der Buchse 33 mit Flansch 18 und Hohlrad 19 während einer Verbindungsherstellung zwischen Buchse 33 und Nockenwelle 12 vorgegeben werden kann.
Entsprechend dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Nockenwelle 12 im Endbereich einen zylinderförmigen Bereich verringerten Querschnitts, dessen Mantelfläche eine Abstützfläche 35 bildet. Die Abstützfläche 35 steht in nicht lösbarer Verbindung mit einer Buchse 36, welche einstückig mit dem Flansch 18 und dem Hohlrad 19 ausgebildet ist. Die Nockenwelle 12 besitzt im Übergangsbereich zur Abstützfläche 35 einen Absatz 37, mittels dessen während einer Herstellung der Verbindung zwischen Buchse 36 und der Nockenwelle die axiale Position der Buchse 36 relativ zur Nockenwelle vorgegeben werden kann.
Während Buchse 36 und Hohlrad 19 gemäß 3 auf derselben Seite des Flansches 18, nämlich auf der dem Nocken 14 abgewandten Seite des Flansches angeordnet sind, sind Buchse 33 und Hohlrad 19 gemäß 2 auf gegenüberliegenden Seiten des Flansches 18 angeordnet.
Abweichend zu den dargestellten Ausführungsformen kann es sich in dem Fall, dass es sich bei dem Getriebe des Nockenwellenverstellers um ein Planetengetriebe handelt, bei dem nicht lösbar mit der Nockenwelle verbundenen Getriebeelement um einen Steg handeln, gegenüber welchem ein Planet drehbar gelagert ist.
Bei der Nockenwelle 12 mit oder ohne Anbauteilen, Zahnrad oder Flansch handelt es sich vorzugsweise um eine solche aus Stahl, Guss oder Aluminium, beispielsweise in Verbundbauweise oder als gebaute Nockenwelle.
Die nicht lösbar mit der Nockenwelle zu verbindenden Bauteile können zunächst separat vor- oder endgefertigt werden und dann mit der Nockenwelle verbunden werden und anschließend gegebenenfalls endbearbeitet werden. Alternativ können die vorgenannten Bauteile bereits in einem Umformprozess oder Urformprozess der Nockenwelle mit dieser verbunden werden.
Für die Herstellung der nicht lösbaren Verbindung zwischen Nockenwelle und Zahnrad und/oder Flansch kann ein Kraftschluss und/oder Formschluss eingesetzt werden entsprechend der an sich bekannten Verfahren zur Herstellung gebauter Nockenwellen, insbesondere Kreiselkreisverfahren, Aufweitung mit einem profilierten Innendorn oder durchgeschobener Kugel, Innenhochdruckumformen, Einwalzen oder Aufweiten durch partielles Rollieren.
Bei einer Herstellung der Verbindung mittels Innenhochdruckumformen kann beispielsweise der Flansch bzw. das Zahnrad als Fertigteil zusammen mit weiteren Einlegeteilen, insbesondere Nocken oder Lagersitzen, in die Form eingelegt werden. Anschließend erfolgt die Expansion der als Rohr ausgeführten Nockenwelle mittels hohem Innendruck durch Verformung und optional in Kombination mit speziellen Innenkonturen der Einlegeteile, wodurch eine Kraftschlussverbindung und/oder Formschlussverbindung entsteht.
Bei dem Einsatz einer Pressverbindung oder Schrumpfverbindung kann beispielsweise das Zahnrad auf die Nockenwelle aufgeschrumpft werden oder in eine axiale Bohrung der Nockenwelle eingepresst werden. Hierbei kann es sich um eine thermische Querpressverbindung, eine Schrumpf- oder Dehnverbindung oder eine Längspressverbindung handeln.
Zusätzlich zu weiteren Verbindungsmöglichkeiten kann eine Verdrehsicherung durch einen Formschluss, beispielsweise mittels Einsatz einer Polygonwelle, einer Keilwelle, einer Sechskantwelle, einer Passfederverbindung oder ähnlichem, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist eine axiale Sicherung durch Kraft- oder Formschluss möglich. Hierbei kann auch eine Schraube eingesetzt werden, welche geringer dimensioniert ist als gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik und lediglich einer axialen Sicherung dient, während wesentliche Funktionen von der nicht lösbaren Verbindung übernommen werden.
Bei einer durch Gießen hergestellten Nockenwelle kann in einer Gussform der Flansch oder ein Rohling des Zahnrades ausgeformt werden, während die Verzahnung nachträglich in den Rohling spanend eingebracht wird, beispielsweise mittels Stoßen.
Weiterhin kann zwischen Nockenwelle und Nockenwellenversteller ein axiales Zwischenstück verwendet werden. Die Anbindung des Zwischenstücks an die Nockenwelle und mit der Nockenwelle rotierende Bauteile des Nockenwellenverstellers erfolgt in analoger Weise. Das Zwischenstück kann hierbei zylindrisch, napfförmig oder rohrförmig ausgebildet sein. Weiterhin kann das Zwischenstück, die Nockenwelle oder der zuvor beschriebene axiale Fortsatz neben den genannten Funktionen zusätzliche Funktionen aufweisen, insbesondere als Geberrad für Sensoren dienen oder Markierungen, einen Sechskant- oder einen Zweikant, einen Nocken für eine Pumpe oder ähnliches aufweisen.

10: Nockenwellenversteller
11: Antriebselement
12: Nockenwelle
13: Kopplungsmittel
14: Nocken
15: Bohrung
16: Ausnehmung
17: Ringabschnitt
18: Flansch
19: Hohlrad
20: Innenverzahnung
21: Buchse
22: Hohlrad
23: Sicherungselement
24: Nadellager
25: Exzenterwelle
26: Kupplung
27: Bohrung
28: Nadellager
29: axialer Fortsatz
30: Teilbereich
31: Lagerfläche
32: Abstützfläche
33: Buchse
34: Absatz
35: Abstützfläche
36: Buchse
37: Absatz
38: Verzahnung
39: Verzahnung

Claims

Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller (10), der ein von einem Antriebsmittel antreibbares Antriebselement (11), ein Stellaggregat und ein Getriebe aufweist, wobei mittels des Getriebes die Antriebsbewegung des Antriebselementes (11) auf eine Nockenwelle (12) übertragbar ist und nach Maßgabe einer Stellbewegung des Stellaggregates ein relativer Drehwinkel zwischen Antriebselement (11) und Nockenwelle (12) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad (Hohlrad 19) oder ein Steg des Nockenwellenverstellers (10) nicht lösbar mit der Nockenwelle (12) verbunden ist.
Nockenwellentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg von einem sich radial zu der Nockenwelle (12) erstreckenden Flansch (18) getragen ist.
Nockenwellentrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Nockenwelle (12) und das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg, – die Nockenwelle und der Flansch (18), – der Flansch (18) und das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg oder – die Nockenwelle (12), der Flansch (18) und das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg einstückig miteinander ausgebildet sind.
Nockenwellentrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Nockenwelle (12) und das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg, – die Nockenwelle und der Flansch (18), – der Flansch (18) und das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg oder – die Nockenwelle (12), der Flansch (18) und das Zahnrad (Hohlrad 19) oder der Steg mittels Gießen, Schmieden oder einer Innenhochdruckumformung hergestellt sind.
Nockenwellentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (12) eine außenliegende Mantelfläche aufweist, welche als Lagerfläche (31) für ein relativ gegenüber der Nockenwelle (12) bewegtes Bauteil (Exzenterwelle 25) dient.
Nockenwellentrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad ein Hohlrad (19) eines Innenexzentergetriebes ist.
Nockenwellentrieb mit einem Nockenwellenversteller, der ein von einem Antriebsmittel antreibbares Antriebselement (11), ein Stellaggregat und ein Getriebe aufweist, wobei mittels des Getriebes die Antriebsbewegung des Antriebselementes (11) auf eine Nockenwelle (12) übertragbar ist und nach Maßgabe einer Stellbewegung des Stellaggregates ein relativer Drehwinkel zwischen Antriebselement (11) und Nockenwelle (12) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (12) nicht lösbar mit einem axialen Fortsatz (29) verbunden ist, über welchen eine Abstützung von einem Bauteil (Exzenterwelle 25) des Nockenwellenverstellers (10) erfolgt.
Nockenwellentrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (29) eine außenliegende Mantelfläche aufweist, welche als Lagerfläche (31) für ein relativ gegenüber der Nockenwelle (12) bewegtes Bauteil (Exzenterwelle 25) dient.
Nockenwellentrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (29) in eine axiale Ausnehmung (16) der Stirnseite der Nockenwelle (12) eingesetzt ist.
Nockenwellentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem der Ansprüche 7 bis 9.