DE102009009252A1

DE102009009252A1 - Hydraulischer Nockenwellenverstärker mit axialer Verschlussschraube

Info

Publication number: DE102009009252A1
Application number: DE102009009252A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schelter; Jürgen Weber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: US20100242881A1; US8302573B2; DE102009009252B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, welcher umfasst: ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbares Antriebsteil; ein mit einer zentralen, ersten Axialöffnung zur drehfesten Verbindung mit einer ersten Nockenwelle versehenes Abtriebsteil, das drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist; einen hydraulischen Stellmechanismus, durch den eine Drehwinkelstellung zwischen An- und Abtriebsteil verstellbar ist; eine mit dem Antriebsteil verschraubte Verschlussschraube zum Verschließen der ersten Axialöffnung, wobei die Verschlussschraube aus einem durch ein spanloses Umformverfahren gefertigten Formteil hergestellt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Brennkraftmaschinen und betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit einer axialen Verschlussschraube.
Stand der Technik
In Brennkraftmaschinen mit mechanischer Ventilsteuerung werden Gaswechselventile durch die Nocken einer von einer Kurbelwelle angetriebenen Nockenwelle betätigt, wobei über Anordnung und Form der Nocken die Steuerzeiten der Ventile festlegbar sind. Über eine Änderung der Drehwinkellage (Phasenlage) zwischen Kurbel- und Nockenwelle kann in Abhängigkeit des momentanen Betriebszustands der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Steuerzeiten der Ventile genommen werden, wodurch vorteilhafte Effekte, wie eine Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstofferzeugung, erreicht werden können. Hinlänglich bekannt ist der Einsatz spezieller Vorrichtungen zur Ver stellung der Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle, welche meist als ”Nockenwellenversteller” bezeichnet werden.
Allgemein umfassen Nockenwellenversteller ein über ein Antriebsrad mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehendes Antriebsteil und ein nockenwellenfestes Abtriebsteil, sowie einen zwischen An- und Abtriebsteil geschalteten Stellmechanismus, welcher das Drehmoment vom An- auf das Abtriebsteil überträgt und eine Verstellung und Fixierung der Phasenlage zwischen diesen beiden ermöglicht.
Bei einem hydraulischen Rotationskolbenversteller sind das Antriebsteil als Außenrotor und das Abtriebsteil als Innenrotor ausgebildet, wobei Außen- und Innenrotor zueinander drehverstellbar und konzentrisch bezüglich einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind. Im radialen Zwischenraum zwischen Außen- und Innenrotor wird von einem der beiden Rotoren wenigstens ein Druckraum geformt, in den sich ein mit dem jeweils anderen Rotor verbundener Flügel erstreckt, wodurch der Druckraum in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern geteilt wird. Durch gezielte Druckbeaufschlagung der Druckkammern können Außen- und Innenrotor relativ zueinander verdreht werden, um hierdurch eine Änderung der Phasenlage zwischen Kurbel- und Nockenwelle zu bewirken. Hydraulische Rotationskolbenversteller sind beispielsweise in den Druckschriften DE 20 2005 008 264 U1 , EP 1596040 A2 , DE 10 2005 013 141 A1 , DE 19908934 A1 und WO 2006/039966 der Anmelderin eingehend beschrieben.
In einer gängigen Bauweise ist der Innenrotor mit einer Zentralöffnung versehen, die von einer mit einer stirnseitigen Gewindeöffnung der Nockenwelle verschraubten Gewindeschraube (”Zentralschraube”) durchsetzt wird, um den Innenrotor kraftschlüssig mit der Nockenwelle zu verbinden. Eine solche Befestigung des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 038 681 A1 gezeigt. Durch die Zentralöffnung kann Druckmittel, typischer Weise Hydrauliköl des Schmierölkreises, lecken.
Aufgabe der Erfindung
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Nockenwellenversteller zur Verfügung zu stellen, durch den ein Austreten von Hydraulikmittel durch die Zentralöffnung des Innenrotors bei relativen geringen Kosten in der industriellen Serienfertigung zuverlässig und sicher vermieden werden kann.
Lösung der Aufgabe
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen hydraulischen Nockenwellenversteller mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller, beispielsweise Rotationskolbenversteller, gezeigt. Der Nockenwellenversteller umfasst ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbares Antriebsteil, beispielsweise ein Außenrotor eines Rotationskolbenverstellers, und ein mit einer ersten Nockenwelle drehfest verbindbares Abtriebsteil, beispielsweise ein Innenrotor eines Rotationskolbenverstellers, das in konzentrischer Anordnung bezüglich einer gemeinsamen Drehachse drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist und dessen Drehwinkelstellung zum Antriebsteil mittels eines zumindest ein gegeneinander wirkendes Druckkammerpaar umfassenden hydraulischen Stellmechanismus verstellbar ist. Das Abtriebsteil ist mit einer zentralen, ersten Axialöffnung zur drehfesten Verbindung mit der ersten Nockenwelle, beispielsweise mittels einer Zentralschraube, versehen.
Der Nockenwellenversteller umfasst weiterhin eine axiale Verschlussschraube zum Verschließen der ersten Axialöffnung, die mit dem Antriebsteil, beispielsweise über einen ein Gewinde tragenden Schaftabschnitt, verschraubt ist.
Erfindungsgemäß ist die axiale Verschlussschraube aus einem Formteil hergestellt, das einen mit einem Gewinde zu versehenden Schaftabschnitt und einen daran angeformten Randabschnitt umfassen kann. Wesentlich hierbei ist, dass das Formteil aus einem beispielsweise durch Schneiden oder Stanzen hergestellten Rohteil durch ein spanloses Umformverfahren gefertigt ist. An dem Formteil kann das Gewinde zum Verschrauben mit dem Antriebsteil beispielsweise mittels eines Gewindeschneidverfahrens hergestellt werden. Gleichermaßen ist es auch möglich, die Verschlussschraube durch ein spanloses Umformverfahren aus dem Formteil herzustellen, indem das Gewinde spanlos geformt wird.
Die Verschlussschraube des Nockenwellenverstellers kann somit in einfacher Weise zu relativ geringen Kosten in der industriellen Serienfertigung hergestellt werden. Im Unterschied zu einer spanenden Herstellung der Verschlussschraube, beispielsweise durch Drehen, die mit einem vergleichsweise hohen Materialabtrag einhergeht, können durch das spanlose Umformverfahren Materialkosten eingespart werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers umfasst die Verschlussschraube einen mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt und einen an den Schaftabschnitt angeformten Randabschnitt, wobei zwischen dem Randabschnitt der Verschlussschraube und dem Antriebsteil wenigstens ein Dichtmittel zum Ausbilden einer Dichtung angeordnet ist. Hierbei kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn der Randabschnitt mit einer als Hinterschneidung geformten, ersten Axialtiefung zur Aufnahme des Dichtmittels versehen ist. Die erste Axialtiefung kann beispielsweise in Form einer Ringnut ausgebildet sein, worin beispielsweise ein Gummi-O-Ring als Dichtmittel aufgenommen ist. Bei einer solchen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers kann die als Hinterschnitt geformte, erste Axialtiefung in besonders kostengünstiger Weise durch ein spanloses Umformverformen hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist das Dichtmittel unter einer Druckvorspannung in der ersten Axialtiefung aufgenommen. Das Dichtmittel kann insbesondere gegen eine, bezogen auf einen (z. B. radialen) Abstand von der Drehachse der ersten Nockenwelle, äußere Wandfläche der ersten Axialtiefung vorgespannt sein. Dies kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass ein Gummi-O-Ring mit einem gewissen Übermaß in eine Ringnut eingesetzt wird. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Befestigung des Dichtmittels in der ersten Axialtiefung erreicht werden, um hierdurch ein Herausfallen des Dichtmittels bei der (De-)Montage des Nockenwellenverstellers zu vermeiden. Im Unterschied zu einem beispielsweise auf eine innere Wandfläche der ersten Axialtiefung unter Zugvorspannung aufgezogenen Dichtmittels, kann hierdurch ein Herausfallen des Dichtmittels aus der ersten Axialtiefung auch bei Temperaturschwankungen, bei denen eine thermisch bedingte Materialschrumpfung auftritt, vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist eine zur Drehachse der ersten Nockenwelle nächstliegende Kante der ersten Axialtiefung gerundet ausgebildet. Durch diese Maßnahme kann eine Schädigung des Dichtmittels beim Einsetzen in die erste Axialtiefung vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers weist ein zwischen dem Schaftabschnitt und der ersten Axialtiefung befindlicher Übergangsabschnitt des Randabschnitts eine solche elastische Verformbarkeit auf, dass ein Selbstlösen der Verschlussschraube (insbesondere beim Betrieb der Brennkraftmaschine) durch eine Reduzierung des Vorspannkraftverlustes im Schraubenverband aufgrund von Setzen und Relaxation vermieden wird. Bekanntlich treten in einer Schraubenverbindung, neben den rein elastischen Verformungen, während und nach der Montage schon bei Belastungen unterhalb der Streckgrenze bzw. Grenzflächenpressung örtlich plastische Verformungen auf, die zum Lockern der Verbindung führen. Ein plastisches Einebnen von beispielsweise Oberflächenrauhigkeiten in den Auflageflä chen und den belasteten Flanken des gepaarten Gewindes wird hierbei als ”Setzen” bezeichnet. In einer vorgespannten Verbindung kann darüber hinaus ein Kriechen der Werkstoffe auftreten. Der dadurch hervorgerufene zeitabhängige Vorspannkraftverlust wird als ”Relaxation” bezeichnet. Durch eine hinreichende elastische Verformbarkeit des Übergangsabschnitts des Randabschnitts der Verschlussschraube wird der Verlust der Vorspannkraft des Schraubenverbunds ausgeglichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist der zwischen dem Gewindeschaft und der ersten Axialtiefung befindliche Übergangsabschnitt des Randabschnitts mit einer zur ersten Axialtiefung in axialer Richtung gegengleich getieften, zweiten Axialtiefung versehen. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise eine Verminderung des von der Verschlussschraube benötigten axialen Bauraums erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, bei welchem das Antriebsteil mit einer zur ersten Nockenwelle drehverstellbar gelagerten, zweiten Nockenwelle drehfest verbindbar ist, ist das Antriebsteil zur drehfesten Verbindung mit der zweiten Nockenwelle mit wenigstens einer, von der ersten Axialöffnung radial beabstandeten, zweiten Axialöffnung versehen, wobei der Randabschnitt der Verschlussschraube so bemessen ist, dass er die wenigstens eine zweite Axialöffnung überdeckt. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise ein Austreten von Druckmittel aus der wenigstens einen zweiten Axialöffnung vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist die Verschlussschraube aus Blech, beispielsweise Stahl- oder Aluminiumblech, und/oder Kunststoff gefertigt, was der Vorteil geringer Herstellungskosten und leichter Umformbarkeit mit sich bringt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers ist die Verschlussschraube aus einem Formteil hergestellt, das anstatt durch ein spanloses Umformverfahren, durch ein Gießverfahren gefertigt ist. Durch diese Maßnahme kann das Formteil in der industriellen Serienfertigung zu relativ geringen Kosten hergestellt werden.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Brennkraftmaschine, die mit wenigstens einem wie oben beschriebenen Nockenwellenversteller versehen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
1 eine Axialschnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers mit Verschlussschraube;
2A–2C eine Axialschnittansicht (2A) und zwei perspektivische Ansichten (2B, 2C) der Verschlussschraube des Nockenwellenverstellers von 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers schematisch dargestellt. Der erfindungsgemäße Nockenwellenwellenversteller ist beispielhaft in Form eines Rotationskolbenverstellers 1 zur Verstellung einer relativen Drehwinkellage zwischen zwei Nockenwellen (Einlass- und Auslassnockenwelle) ausgebildet. Anstelle eines Rotationskolbenverstellers könnte die Erfindung gleichermaßen beispielsweise mit einem Axialkolbenversteller realisiert sein.
Wie in 1 gezeigt, ist eine erste Nockenwelle 4 in einem axialen Hohlraum 6 einer zweiten Nockenwelle 5 aufgenommen, wobei die beiden Nockenwellen 4, 5 konzentrisch um eine gemeinsame Drehachse 7 zueinander drehverstellbar angeordnet sind.
Der Rotationskolbenversteller 1 zur Verstellung einer relativen Drehwinkellage zwischen den beiden Nockenwellen 4, 5 umfasst als Antriebsteil einen mit einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle über ein Riemenrad 8 und einen (nicht dargestellten) Riementrieb in Antriebsverbindung stehenden Außenrotor 2 und als Abtriebsteil einen konzentrisch zum Außenrotor 2 drehverstellbar zu diesem angeordneten Innenrotor 3. Im radialen Zwischenraum zwischen Außen- und Innenrotor sind durch ein Mittelteil 9 des Außenrotors 2 eine Mehrzahl (nicht dargestellte) Druckräume geformt, in die sich jeweils ein mit dem Innenrotor 3 verbundener Flügel erstreckt, wodurch jeder Druckraum in ein Paar gegeneinander wirkender Druckkammern geteilt wird. Durch gezielte Druckbeaufschlagung der gegeneinander wirkenden Druckkammern kann eine relative Drehwinkellage zwischen Innenrotor 3 und Außenrotor 4 gezielt verstellt oder fixiert werden. Die genaue Funktionsweise eines hydraulischen Rotationskolbenverstellers 1 ist dem Fachmann beispielsweise aus den eingangs genannten Druckschriften hinlänglich bekannt, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Der Außenrotor 2 formt ein druckdichtes Gehäuse für den Innenrotor 3, wobei die Druckkammern durch eine stirnseitig angeordnete erste Seitenplatte 10 bzw. zweite Seitenplatte 11 axial druckdicht verschlossen sind. Der Mittelteil 9 und die beiden Seitenplatten 10, 11 sind gemeinsam mit dem Riemenrad 8 durch in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete, axiale erste Befestigungsschrauben 12 miteinander verschraubt. Zu diesem Zweck sind der Mittelteil 9 des Außenrotors 2 und die auf der nockenwellenzugewandten Seite des Mittelteils 9 angeordnete, zweite Seitenplatte 11 mit axial fluchtenden Bohrungen versehen, die von den ersten Befestigungsschrauben 12 durchsetzt werden, welche ihrerseits mit Gewindebohrungen der auf der nockenwellenabgewandten Seite des Mittelteils 9 angeordneten erste Seitenplatte 10 verschraubt sind, was in 1 nicht näher dargestellt ist. Zwischen den beiden Seitenplatten 10, 11 und dem Mittelteil 9 sind zum Ausbilden von Dichtungen zum fluid dichten Verschließen der Druckkammern jeweils erste bzw. zweite Gummi-O-Ringe 13, 14 angeordnet.
Der Innenrotor 3 ist mit der ersten Nockenwelle 4 drehfest verbunden. Zu diesem Zweck ist der Innenrotor 3 mit einer zentralen Innenrotoröffnung 15 versehen, welche zumindest annähernd axial fluchtend zu einer zentralen ersten Seitenplattenöffnung 16 der ersten Seitenplatte 10 und einer zentralen zweiten Seitenplattenöffnung 17 der zweiten Seitenplatte 11 ausgebildet ist. Die Innenrotoröffnung 15, die erste Seitenplattenöffnung 16 und die zweite Seitenplattenöffnung 17 formen gemeinsam eine zentrale erste Axialöffnung 44 des Rotationskolbenverstellers 1. Der Innenrotor 3 ist durch eine in der ersten Axialöffnung 44 aufgenommene, mit ihrem Gewindeschaft 50 in eine zentrale Gewindebohrung 18 der ersten Nockenwelle 4 eingeschraubte Zentralschraube 19 mit einer Nockenwellenstirnfläche 20 der ersten Nockenwelle 4 kraftschlüssig verbunden. Zu diesem Zweck ist in der Innenrotoröffnung 15 ein kreisringförmiger Anschlag 21 geformt, der durch einen Schraubenkopf 22 der Zentralschraube 19 gegen die Nockenwellenstirnfläche 20 der ersten Nockenwelle 4 geklemmt wird.
Der Außenrotor 2 ist mit der zweiten Nockenwelle 5 drehfest verbunden. Zu diesem Zweck sind das Mittelteil 9 des Außenrotors 2 mit einer Mehrzahl, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordneter, axialer Mittelteilöffnungen 23 und die beiden Seitenplatten 10, 11 mit zu den Mittelteilöffnungen 23 axial fluchtend angeordneten, dritten Seitenplattenöffnungen 24 bzw. vierten Seitenplattenöffnungen 25 versehen. Die miteinander fluchtenden Mittelteilöffnungen 23, dritten Seitenplattenöffnungen 24 und vierten Seitenplattenöffnungen 25 formen gemeinsam in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, zweite Axialöffnungen 45 des Rotationskolbenverstellers 1. In den zweiten Axialöffnungen 45 sind jeweils axiale zweite Befestigungsschrauben 26 aufgenommen, die mit Gewindebohrungen 27 eines an der zweiten Nockenwelle 5 drehfest angeformten Ringflansches 28 verschraubt sind. Die zweite Seitenplatte 11 wird hierdurch kraftschlüssig mit einer Flanschstirnfläche 29 des Ringflansches 28 verbunden. Zwischen dem Ringflansch 28 und der zweiten Seitenplatte 11 ist zum Ausbilden einer Dichtung zum druckdichten Verschließen der Druckkammern ein dritter Gummi-O-Ring 30 angeordnet.
Die zentrale erste Axialöffnung 44 und die in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, zweiten Axialöffnungen 45 des Rotationskolbenverstellers 1 sind durch eine axiale Verschlussschraube 31 druckdicht verschlossen. Die Verschlussschraube 31 ist in 2A im Axialschnitt und in den 2B und 2C in einer perspektivischen Vorder- bzw. Rückansicht dargestellt.
Demnach umfasst die Verschlussschraube 31 einen in seiner Grobform als zylindrische Buchse geformten Schaftabschnitt 32, der auf seiner äußeren Mantelfläche ein Außengewinde 34 trägt und an den ein in seiner Außenkontur runder Randabschnitt 33 angeformt ist. In einem axial eingezogenen Mittelabschnitt 43 des Schaftabschnitts 32 mit einer zum Schaftabschnitt 32 axial gegengleichen Tiefung ist ein hier beispielsweise mit sternförmig angeordneten Ausnehmungen versehenes Schraubenmitnahmeprofil 36 eingeformt, das den Eingriff eines entsprechend profilierten Schraubendrehers ermöglicht, um die Verschlussschraube 31 in einer gewünschten Drehrichtung zu drehen.
Wie in 1 gezeigt, ist die Verschlussschraube 31 mit ihrem Schaftabschnitt 32 über das Außengewinde 34 mit einem in der ersten Seitenplattenöffnung 16 der ersten Seitenplatte 10 geformten Innengewinde 35 verschraubt, wodurch die zentrale erste Axialöffnung 44 nach außen hin axial verschlossen wird. Im eingeschraubten Zustand überdeckt der an den Schaftabschnitt 32 angeformte Randabschnitt 33 zudem die zweiten Axialöffnungen 45 des Rotationskolbenverstellers 1. Um die zweiten Axialöffnungen 45 nach außen hin druckdicht zu verschließen, ist in einer, in Form einer Hinterschneidung im Endbereich des Randabschnitts 33 geformten, ersten Ringnut 37 ein vierter Gummi-O-Ring 38 aufgenommen, der im montierten Zustand zwischen den Randabschnitt 33 und die erste Seitenplatte 10 geklemmt ist. Wie aus 2A ersichtlich, ist die erste Ringnut 37 im Axialschnitt zumindest annähernd U-förmig in axialer Richtung getieft. Angrenzend an die erste Ringnut 37 ist der Randabschnitt 33 mit einer zweiten Ringnut 41 versehen, die im Axialschnitt zumindest annähernd U-förmig, gegengleich zur Tiefung der ersten Ringnut 37 axial getieft ist. Durch die beiden gegengleich getieften Ringnuten 37, 41 kann der von der Verschlussschraube 31 benötigte axiale Bauraum vermindert werden. In entsprechender Weise kann durch den axial eingezogenen Mittelabschnitt 43 des Schaftabschnitts 32 der benötigte axiale Bauraum vermindert werden, so dass durch beide Maßnahmen ein summarischer Effekt erreichbar ist.
Zwischen der zweiten Ringnut 41 und dem Schaftabschnitt 32 befindet sich ein elastisch verformbarer, ringförmiger Übergangsabschnitt 42, der in radialer Richtung eine solche Abmessung hat, dass dessen elastische Verformbarkeit ein Selbstlösen der Verschlussschraube 31 durch Setzen und Relaxation des Schraubenverbunds (wie eingangs erläutert) insbesondere während des Betriebs der Brennkraftmaschine verhindert. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die radiale Abmessung des Übergangsabschnitts 42 so gewählt ist, dass der Randabschnitt 33 plastische Verformungen des Schraubenverbunds ausgleichen kann. Gleichzeitig kann durch die zur ersten Ringnut 37 gegengleich getiefte, zweite Ringnut 41 ein erhöhter Anpressdruck für den vierten Gummi-O-Ring 38 an die erste Seitenplatte 10 erreicht werden, so dass eine hinreichende Dichtigkeit der Verschlussschraube 31 gewährleistet ist.
Wie aus 1 ersichtlich, gelangt beim Anziehen der Verschlussschraube 31 eine stirnseitige ringförmige Stoßkante 39 der ersten Ringnut 37 zur Anlage gegen die erste Seitenplatte 10. Andererseits ist in dieser Position der Verschlussschraube 31 eine ringförmige Außenfläche 46 des Nutgrunds der zweiten Ringnut 41 von der ersten Seitenplatte 10 axial beabstandet, so dass der vierte Gummi-O-Ring 38 mit einer gewünschten Klemmkraft geklemmt werden kann.
Der vierte Gummi-O-Ring 38 weist in seinem Durchmesser ein gewisses Übermaß gegenüber dem Durchmesser der ersten Ringnut 37 auf, so dass er unter Druckvorspannung in der ersten Ringnut 37 aufgenommen ist. Dies hat zur Folge, dass sich der vierte Gummi-O-Ring 38 in radialer Richtung an einer (radial) äußeren Nutwand 40 der ersten Ringnut 37 abstützt. Im Unterschied zu einem in die erste Ringnut 37 lediglich eingelegten oder einem auf die innere Nutwand 48 unter Zugvorspannung aufgespannten Gummi-O-Ring hat diese Maßnahme den Vorteil, dass bei einer thermisch bedingten Materialschrumpfung die Druckvorspannung eher zunimmt, so dass ein Herausfallen des vierten Gummi-O-Rings 38 bei der (De-)Montage der Verschlussschraube 31, was in den anderen genannten Fällen wahrscheinlich ist und in der industriellen Serienfertigung zu einer unerwünschten Verzögerung des Herstellungsprozesses führen kann, zuverlässig vermieden wird.
Zusätzlich ist eine ringförmige Nutkante 49 der inneren Nutwand 48 der ersten Ringnut 37 gerundet, so dass eine bei ansonsten scharfer Kante mögliche Schädigung des Gummi-O-Rings 38 beim Einsetzen in die erste Ringnut 37 vermieden werden kann.
Die Verschlussschraube 31 ist aus Blech (beispielsweise Stahl- oder Aluminiumblech) gefertigt. Zur Herstellung der Verschlussschraube 31 wird eine als Rohteil dienende Scheibe hergestellt, beispielsweise indem sie mithilfe eines Locheisens aus einem Blechstück ausgestanzt wird. Anschließend wird die Blechscheibe einem spanlosen Umformverfahren unterzogen, bei dem beispielsweise durch Biegen, Prägen, Gesenktiefen oder Walzen der Schaftabschnitt 32 mit dem eingezogenen Mittelabschnitt 43 und die beiden Ringnuten 37, 41 hergestellt werden, wodurch ein Formteil gewonnen wird. Insbesondere kann die als Hinterschnitt geformte erste Ringnut 37 durch ein spanloses Umformverfahren in Unterschied zu einem spanenden Verfahren, wie Drehen, in besonders einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden. Dies gilt in besonderem Maße für die beiden axial gegengleich getieften Ringnuten 37, 41. Anschließend werden im Bereich des Schaftabschnitts 32 des durch das Umformverfahren gewonnenen Formteils das Außengewinde 34 und das Schraubenmitnahmeprofil 36 geformt, was durch ein spanendes und/oder spanloses Herstellungsverfahren erfolgen kann.
In dem obigen Ausführungsbeispiel ist ein Rotationskolbenversteller 1 beschrieben, dessen erste Axialöffnung 44 und zweiten Axialöffnungen 45 durch die Verschlussschraube 31 axial druckdicht verschlossen sind. Durch die Herstellung der Verschlussschraube 31 aus einem Formteil, das mittels eines spanlosen Umformverfahrens aus einem scheibenförmigen Blechrohling hergestellt ist, kann die Verschlussschraube 31 insbesondere wegen der durch ein spanendes Verfahren nur schwierig herzustellenden, als Hinterschnitt geformten Ringnuten 37, 41 zu relativ geringen Herstellungskosten gefertigt werden. Durch den unter Druckvorspannung in die erste Ringnut 37 eingesetzten (vierten) Gummi-O-Ring 38 kann ein Herausfallen des Gummi-O-Rings auch bei thermisch bedingter Materialschrumpfung in zuverlässiger Weise verhindert werden. Anstelle eines Gummi-O-Rings könnte auch ein anderes Dichtmittel verwendet werden, das in der ersten Ringnut 37 form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt ist, beispielsweise ein aushärtbares Dichtmittel auf Polymerbasis. Weiterhin wäre denkbar, die Verschlussschraube 31 aus einem (beispielsweise bei höheren Temperatur) plastisch verformbaren Kunststoff herzustellen. Ebenso könnte der Schaftabschnitt 32 der Verschlussschraube 31 mit einem Innengewinde und die erste Seitenplattenöffnung 16 der ersten Seitenplatte 10 mit einem Außengewinde versehen sein. Darüber hinaus könnte der vierte Gummi-O-Ring 38 vollständig oder zumindest teilweise in einer Ausnehmung der ersten Seitenplatte 10 aufgenommen sein.

1: Rotationskolbenversteller
2: Außenrotor
3: Innenrotor
4: erste Nockenwelle
5: zweite Nockenwelle
6: Hohlraum
7: Drehachse
8: Riemenrad
9: Mittelteil
10: erste Seitenplatte
11: zweite Seitenplatte
12: erste Befestigungsschraube
13: erster Gummi-O-Ring
14: zweiter Gummi-O-Ring
15: Innenrotoröffnung
16: erste Seitenplattenöffnung
17: zweite Seitenplattenöffnung
18: Gewindebohrung
19: Zentralschraube
20: Nockenwellenstirnfläche
21: Anschlag
22: Schraubenkopf
23: Mittelteilöffnung
24: dritte Seitenplattenöffnung
25: vierte Seitenplattenöffnung
26: zweite Befestigungsschraube
27: Gewindebohrung
28: Ringflansch
29: Flanschstirnfläche
30: dritter Gummi-O-Ring
31: Verschlussschraube
32: Schaftabschnitt
33: Randabschnitt
34: Außengewinde
35: Innengewinde
36: Schraubenmitnahmeprofil
37: erste Ringnut
38: vierter Gummi-O-Ring
39: Stoßkante
40: äußere Nutwand
41: zweite Ringnut
42: Übergangsabschnitt
43: Mittelabschnitt
44: erste Axialöffnung
45: zweite Axialöffnung
46: Außenfläche
48: innere Nutwand
49: Nutkante
50: Gewindeschaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202005008264 U1 [0004]
- EP 1596040 A2 [0004]
- DE 102005013141 A1 [0004]
- DE 19908934 A1 [0004]
- WO 2006/039966 [0004]
- DE 102004038681 A1 [0005]

Claims

Hydraulischer Nockenwellenversteller (1) für eine Brennkraftmaschine, welcher umfasst: – ein mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung bringbares Antriebsteil (2, 9–11), – ein mit einer zentralen, ersten Axialöffnung (44) zur drehfesten Verbindung mit einer ersten Nockenwelle (4) versehenes Abtriebsteil (3), das drehverstellbar zum Antriebsteil gelagert ist, – einen hydraulischen Stellmechanismus, durch den eine Drehwinkelstellung zwischen An- und Abtriebsteil verstellbar ist, – eine mit dem Antriebsteil (2, 9–11) verschraubte Verschlussschraube (31) zum Verschließen der ersten Axialöffnung (44), wobei die Verschlussschraube (31) aus einem durch ein spanloses Umformverfahren gefertigten Formteil hergestellt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (31) durch ein spanloses Umformverfahren aus dem Formteil hergestellt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (31) einen mit einem Gewinde (34) versehenen Schaftabschnitt (32) und einen an den Schaftabschnitt (32) angeformten Randabschnitt (33) umfasst, wobei zwischen dem Randabschnitt (33) und dem Antriebsteil (10) ein Dichtmittel (38) angeordnet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (33) mit einer ersten Axialtiefung (37) zur Aufnahme des Dichtmittels (38) versehen ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (38) unter einer Druckvorspannung in der ersten Axialtiefung (37) aufgenommen ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu einer Drehachse (7) der ersten Nockenwelle (4) nächstliegende Kante (49) der ersten Axialtiefung (37) gerundet ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Schaftabschnitt (32) und der ersten Axialtiefung (37) befindlicher Übergangsabschnitt (42) des Randabschnitts (33) eine elastische Verformbarkeit aufweist, derart, dass ein Selbstlösen der Verschlussschraube (31) durch eine Reduzierung eines Vorspannkraftverlusts im Schraubenverband vermieden wird.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (33) mit einer zur ersten Axialtiefung (37) in axialer Richtung gegengleich getieften, zweiten Axialtiefung (41) versehen ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem das Antriebsteil (2, 9–11) mit einer zur ersten Nockenwelle (4) drehverstellbar gelagerten zweiten Nockenwelle (5) drehfest verbindbar ist, wobei das Antriebsteil (2, 9–11) zur drehfesten Verbindung mit der zweiten Nockenwelle (5) mit wenigstens einer, von der zentralen ersten Axialöffnung (44) radial beabstandeten zweiten Axialöffnung (45) versehen ist, wobei der Randabschnitt (33) der Verschlussschraube (31) die zweite Axialöffnung (45) überdeckt.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube (31) aus Blech, beispielsweise Stahl- oder Aluminiumblech, und/oder Kunststoff hergestellt ist.
Nockenwellenversteller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussschraube aus einem durch ein Gießverfahren gefertigtes Formteil hergestellt ist.
Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.