DE102008032030A1

DE102008032030A1 - Nockenwellenversteller und Tiefziehverfahren zur Herstellung eines Dichtdeckels für einen Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102008032030A1
Application number: DE102008032030A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weber
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US8171902B2; US20100000480A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit - einem von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbaren radial außen liegenden Stator (4), - einem drehfest mit der Nockenwelle (2) verbundenen radial innen liegenden Rotor (5), - zwischen dem Rotor (5) und dem Stator (4) angeordneten Arbeitskammern (6), welche derart mit einem Druck beaufschlagbar sind, dass die relative Drehlage des Rotors (5) zu dem Stator (4) veränderbar ist, - wenigstens einem die Arbeitskammern (6) seitlich begrenzenden und an dem Rotor (5) und dem Stator (4) dichtend anliegenden Dichtdeckel (7), mit einem ringscheibenförmigen Grundkörper (13) und einem sich an der Radialinnenseite des Grundkörpers (13) anschließenden ringförmigen die Nockenwelle (2) umfassenden Fortsatz (9), - wobei der Grundkörper (13) mit einer Dichtfläche (D) an dem Rotor (5) anliegt und über einen Radius (10) in den ringförmigen Fortsatz (9) übergeht, wobei vorgeschlagen wird, dass - an dem ringscheibenförmigen Grundkörper (13) an der von dem Rotor (5) abgewandten Seite, in dem an den ringförmigen Fortsatz (9) angrenzenden Bereich eine Sicke (11) vorgesehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und ein Tiefziehverfahren zur Herstellung eines Dichtdeckels für einen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 3.
Aus der DE 10 2005 020 529 A1 ist bereits ein gattungsgemäßer Nockenwellenversteller mit einem Dichtdeckel, dort bezeichnet als Seitenschenkel, bekannt, welcher einen ringscheibenförmigen Grundkörper aufweist, der über eine Dichtfläche an dem Rotor anliegt und über einen Radius in einen rohrförmigen Fortsatz übergeht. Insbesondere bei einer sehr klein bemessenen Dichtfläche besteht dabei die Gefahr, dass die Dichtfläche durch einen eventuell größeren Radius bedingt durch Fertigungsungenauigkeiten reduziert wird oder sogar nicht mehr vorhanden ist. Dadurch besteht die Gefahr, dass der Druck aus den Arbeitskammern entweichen kann und der Nockenwellenversteller seine Funktion nicht mehr einwandfrei ausführen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller und ein Tiefziehverfahren zur Herstellung des Nockenwellenverstellers zur Überwindung der oben genannten Nachteile zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, dass an dem ringscheibenförmigen Grundkörper an der von dem Rotor abgewandten Seite, in dem an den rohrförmigen Fortsatz angrenzenden Bereich eine Sicke vorgesehen ist. Durch die Sicke wird bewusst eine Verjüngung des ringscheibenförmigen Grundkörpers erzeugt, so dass der Druck auf das Material in diesem Bereich bei der Herstellung besonders groß ist, und das Material nicht entweichen kann, bzw. sogar noch Material in den Bereich des Radius hineingepresst wird. Dadurch wird die Gefahr, dass die Dichtfläche bedingt durch Fertigungsungenauigkeiten und unbeabsichtigte Vergrößerung des Radius verkleinert wird wesentlich reduziert.
Damit die Verbesserung der Dichtwirkung auch gleichmäßig über den Umfang verwirklicht wird und keine Fehlstellen auftreten, wird weiter vorgeschlagen, dass die Sicke ringförmig ausgebildet ist.
Es hat sich herausgestellt, dass der Effekt des plastischen Materialfließens durch das Einprägen der Sicke besonders gut erreicht wird, wenn der Dichtdeckel aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium oder aus einem Sinterrohling hergestellt ist. Sinterrohlinge bieten sich insofern an, da der Sinterwerkstoff unter Druck eine formbare Masse bildet, welche sich besonders gut in den Radius pressen lässt. Leichtmetalle, vorzugsweise Aluminium, besitzen gerade im Tiefziehverfahren die Eigenschaft, dass die relativ niedrig liegende plastische Verformungsgrenze schnell überschritten wird, so dass der Effekt des Materialfließens verhältnismäßig einfach und gezielt herbeigeführt werden kann.
Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Tiefziehverfahren zur Herstellung eines Dichtdeckels für einen Nockenwellenversteller mit einem ringscheibenförmigen eine Dichtfläche aufweisenden Grundkörper und einem sich an der Radialinnenseite des Grundkörpers anschließenden ringförmigen Fortsatz vorgeschlagen, bei dem der Grundkörper über einen Radius in den ringförmigen Fortsatz übergeht, wobei auf der dem Radius gegenüberliegenden Seite des Dichtdeckels eine Sicke eingeprägt wird und dadurch Material in den Bereich des Radius verdrängt wird.
Mit dem vorgeschlagenen Tiefziehverfahren wird der Vorteil ausgenutzt, dass während des Tiefziehens durch die eingebrachte Sicke sehr große innere Spannungen erzeugt werden, so dass der Werkstoff aus der Sicke durch Überschreiten der elastischen Verformungsgrenze in den Bereich des Radius gedrängt wird und durch die dabei eintretende plastische Verformung nach dem Tiefziehen die Form beibehalten wird.
Damit der Werkstoff gezielt in Richtung des Radius gedrängt wird und nicht nach außen entweicht, wird weiter vorgeschlagen, dass der ringscheibenförmige Grundkörper an seiner Radialaußenseite mit einer radial nach innengerichteten Druckkraft beaufschlagt wird und/oder an seiner radial nach außen gerichteten Umfangsfläche durch eine Gegenfläche unterstützt wird. Durch die vorgeschlagene Druckkraft wird ferner eine Möglichkeit geschaffen während des Umformens zusätzliches Material in Richtung des Radius zu pressen. Dies hat sich insbesondere als vorteilhaft bei Verwendung von Dichtdeckeln aus Aluminium herausgestellt, bei welchen ein Materialfließen auch über größere Radien möglich ist. Ferner können dadurch auch verhältnismäßig dünnwandige Dichtdeckel mit scharfkantigen Radien tiefgezogen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 Nockenwellenversteller mit Dichtdeckel;
2 Dichtdeckel in Schrägansicht;
3 Dichtdeckel in Schnittdarstellung;
4 Dichtdeckel mit Sicke während des Tiefziehens;
5 Dichtdeckel mit Sicke nach dem Tiefziehen mit vergrößerter Dichtfläche;
6 Dichtdeckel mit Kragen am Außendurchmesser;
7 Dichtdeckel mit Druckbeaufschlagung am Außendurchmesser.
In 1 ist ein Nockenwellenversteller 1, mit einem von einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angetriebenen Stator 4 und einem drehfest über eine Zentralschraube 3 mit einer Nockenwelle 2 verbundenen Rotor 5 dargestellt. Zwischen dem Stator 4 und dem Rotor 5 ist eine Arbeitskammer 6 angeordnet, die seitlich von einem Dichtdeckel 7 und einer Dichtscheibe 8 begrenzt ist. Die Arbeitskammer 6 ist mit einem Druckmittel beaufschlagbar, so dass die relative Drehlage des Rotors 5 gegenüber dem Stator 4 und damit auch der Nockenwelle 2 gegenüber der Kurbelwelle verändert werden kann. Der Dichtdeckel 7 ist mit einer Schraube 12 fest mit dem Stator 4 verbunden und liegt mit einer Dichtfläche „D” an dem Rotor 5 an. Der Dichtdeckel 7 besitzt einen Grundaufbau gebildet durch einen ringscheibenförmigen Grundkörper 13 und einen sich unter Bildung eines Radius 10 an der Radialinnenseite anschließenden ringförmigen Fortsatz 9.
In der 2 ist der Dichtdeckel 7 in Schrägansicht zu erkennen, welcher in dem an den Fortsatz 9 angrenzenden Bereich des ringscheibenförmigen Grundkörpers 13 mit einer ringförmigen Sicke 11 versehen ist. Im Übergang des ringscheibenförmigen Grundkörper 13 zu dem ringförmigen Fortsatz 9 ist ein Radius 10 vorgesehen, der durch die Sicke 11 scharfkantiger ausgebildet ist, als dies ohne Sicke der Fall wäre, wie in 3 zu erkennen ist. Durch die Sicke 11 wird bewusst ein Bereich geringeren Querschnitts in dem Dichtdeckel 7 erzeugt, in dem bei der Herstellung des Dichtdeckels 7 ein höherer Druck erzeugt wird. Durch den höheren Druck wird das Material während des Einspritzens in das Spritzwerkzeug, des Pressens in einem Sinterwerkzeug oder des besonders bevorzugt zu verwendenden Tiefziehens in den Bereich des Radius 10 verdrängt, so dass dieser nicht durch Fertigungsungenauigkeiten kleiner ausfallen kann.
In 4 ist das Tiefziehverfahren für den Dichtdeckel 7 mit einem Tiefziehwerkzeug 14, einem daran angeordneten Ziehdorn 15 und einem Niederhalter 16 zu erkennen. Der Dichtdeckel 7 wird als Rohling in den Niederhalter 16 eingelegt. Anschließend führt das Tiefziehwerkzeug 14 mit dem Ziehdorn 15 eine Zustellbewegung in Richtung „A” aus, so dass der ringförmige Fortsatz 9 aus dem ringscheibenförmigen Grundkörper 13 tiefgezogen wird. Der bei dem Tiefziehverfahren feststehende Niederhalter 16 ist an seiner dem Dichtdeckel 7 zugewandten Stirnseite mit einem Absatz 17 versehen, durch den die Sicke 11 in den ringscheibenförmigen Grundkörper 13 aufgrund der von dem Tiefziehwerkzeug 14 ausgeübten Druckkraft eingeprägt wird. In 5 ist der Dichtdeckel 7 mit einer durch die gestrichelte Linie „B” dargestellten Kontur zu erkennen, welche den Verlauf des Radius 10 ohne die Einprägung der Sicke 11 darstellt. Durch das Einprägen der Sicke 11 wird nun ein Teil des Werkstoffes entlang der Materialflusslinien „S” in den Bereich des Radius 10 unter plastische Verformung gedrückt, so dass sich statt des Radius „B” eine scharfkantigere Kontur „C”, auch bezeichnet als Radius 10, ergibt.
Das aus der Sicke 11 verdrängte Material entspricht der kreuzschraffiert dargestellten Fläche zwischen der Kontur „B” und der Kontur „C”. Ferner ergibt sich eine an dem Rotor 5 anliegende erkennbar um die Fläche „D1” vergrößerte Dichtfläche „D”.
In 6 ist eine Weiterentwicklung der Erfindung dargestellt, bei der an dem Außenradius des ringscheibenförmigen Grundkörpers 13 ein Kragen 19 vorgesehen ist, durch den verhindert wird, dass durch das Einprägen der Sicke 11 Material nach außen verdrängt wird. Zum einen wird der Kragen 19 umfangsseitig von dem Niederhalter 16 unterstützt, und zum anderen wird die Stirnseite des Kragens 19 durch einen Absatz 18 in dem Tiefziehwerkzeug 14 mit einer axial gerichteten Druckkraft beaufschlagt, so dass der Dichtdeckel 7 in diesem Bereich insgesamt formstabilisierend unterstützt ist. Ferner kann bei entsprechender Bemessung des Kragens 19 und des Tiefziehwerkzeuges 14 mit dem daran angeordneten Absatz 18 Material radial nach innen in den ringscheibenförmigen Grundkörper gedrängt werden, so dass hierdurch weiteres Material in den Bereich des Radius 10 verdrängt wird. Alternativ kann derselbe Effekt dadurch erreicht werden, indem der ringscheibenförmige Grundkörper 13 an seiner Radialaußenseite über einen Druckraum 20 mit einem radial einwärts gerichteten Druck beaufschlagt wird, wie in 7 dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005020529 A1 [0002]

Claims

Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit – einem von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbaren radial außen liegenden Stator (4), – einem drehfest mit der Nockenwelle (2) verbundenen radial innen liegenden Rotor (5), – zwischen dem Rotor (5) und dem Stator (4) angeordneten Arbeitskammern (6), welche derart mit einem Druck beaufschlagbar sind, dass die relative Drehlage des Rotors (5) zu dem Stator (4) veränderbar ist, – wenigstens einem die Arbeitskammern (6) seitlich begrenzenden und an dem Rotor (5) und dem Stator (4) dichtend anliegenden Dichtdeckel (7), mit einem ringscheibenförmigen Grundkörper (13) und einem sich an der Radialinnenseite des Grundkörpers (13) anschließenden ringförmigen die Nockenwelle (2) umfassenden Fortsatz (9), – wobei der Grundkörper (13) mit einer Dichtfläche (D) an dem Rotor (5) anliegt und über einen Radius (10) in den ringförmigen Fortsatz (9) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass – an dem ringscheibenförmigen Grundkörper (13) an der von dem Rotor (5) abgewandten Seite, in dem an den ringförmigen Fortsatz (9) angrenzenden Bereich eine Sicke (11) vorgesehen ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (11) ringförmig ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtdeckel (7) aus einem Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist.
Nockenwellenversteller nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtdeckel (7) aus einem Sinterrohling hergestellt ist.
Tiefziehverfahren zur Herstellung eines Dichtdeckels (7) für einen Nockenwellenversteller (1) mit einem ringscheibenförmigen eine Dichtfläche (D) aufweisenden Grundkörper (13) und einem sich an der Radialinnenseite des Grundkörpers (13) anschließenden ringförmigen Fortsatz (9), wobei der Grundkörper (13) über einen Radius (10) in den ringförmigen Fortsatz (9) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Radius (10) gegenüberliegenden Seite des Dichtdeckels (7) eine Sicke (11) eingeprägt wird, und dadurch Material in den Bereich des Radius (10) verdrängt wird.
Tiefziehverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ringscheibenförmige Grundkörper (13) an seiner Radialaußenseite mit einer radial nach innengerichteten Druckkraft beaufschlagt wird.
Tiefziehverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringscheibenförmige Grundkörper (13) an seiner radial nach außen gerichteten Umfangsfläche durch eine Gegenfläche unterstützt wird.
Tiefziehverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ringscheibenförmige Grundkörper (13) an seiner Radialaußenseite einen axial gerichteten Kragen (19) aufweist.
Tiefziehverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtdeckel (7) aus Aluminium besteht.