DE102010050833A1

DE102010050833A1 - Schraubverband zur Verbindung von Nockenwellenverstellkomponenten sowie Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102010050833A1
Application number: DE102010050833A
Authority: DE
Inventors: Olaf Boese; Uwe Stollberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-05-10
Also published as: WO2012062490A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schraubverband (7) zur Verbindung von Nockenwellenverstellkomponenten, umfassend einen Dichtdeckel (3, 29) mit einer Bohrung (5, 31), sowie eine Schraube (1), wobei die Schraube (1) einen Gewindegang (11) aufweist, der mit seinen beiden Gewindeflanken (15, 17) spaltfrei im Dichtdeckel (3, 29) geführt. Ein derartiger Schraubverband (7) ermöglicht bei geringem Herstellungsaufwand eine sichere Verbindung von Nockenwellenverstellkomponenten aneinander. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller (21) für eine Brennkraftmaschine, dessen Komponenten mittels einer vorgenannten Schraube (1) aneinander befestigt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schraubverband mit einem Dichtdeckel, sowie mit einer Schraube, die im Dichtdeckel geführt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller mit einem vorgenannten Schraubverband.
Hintergrund der Erfindung
Ein Nockenwellenversteller dient der gezielten Verstellung der Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle in einer Brennkraftmaschine. Hierzu weist der Nockenwellenversteller einen Rotor auf, der üblicherweise in einem drehfest mit der Kurbelwelle verbundenen Stator gehalten ist. Im eingebauten Zustand ist der Rotor drehfest mit der Nockenwelle verbunden und kann gegenüber dem Stator verstellt werden, wodurch eine Drehung der Nockenwelle gegenüber dem Stator in einem vorbestimmten Winkelbereich erreicht werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise gezielt die Leistung einer Brennkraftmaschine erhöht oder deren Kraftstoffverbrauch gesenkt werden.
Im Stator sind Druckkammern ausgebildet, die durch die Flügel des Rotors jeweils in Hydraulikbereiche unterteilt werden. Die Hydraulikbereiche können zur Steuerung des Nockwellenverstellers mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Um die Hydraulikbereiche gegenüber der Umgebung abzudichten, ist der Nockenwellenversteller zusätzlich mit Dichtdeckeln ausgebildet, die die Druckkammern axial beidseitig begrenzen. Die Befestigung der Nockenwellenverstellkomponenten aneinander erfolgt hierbei üblicherweise über Schrauben, die in Gewindebohrungen in den Deckeln geschraubt werden und die Bauteile so aneinander fixieren.
Derartige Schraubverbände setzen allerdings eine aufwändige Bearbeitung des Deckels voraus, da die Gewinde zur Befestigung einer Schraube in aufwändigen Herstellungsschritten in den Dichtdeckel eingebracht werden müssen.
Aufgabe der Erfindung
Eine erste Ausgabe der Erfindung ist es, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Schraubverband anzugeben, der die kostengünstige Montage eines Nockenwellenverstellers mit geringem Aufwand ermöglicht.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, sich diese Befestigungsmöglichkeit im Hinblick auf eine kostengünstigere Ausgestaltung eines Nockenwellenverstellers zunutze zu machen.
Lösung der Aufgabe
Die erste Aufgabe der Erfindung der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubverband zur Verbindung von Nockenwellenverstellkomponenten, umfassend einen Dichtdeckel mit einer Bohrung, sowie eine Schraube. Hierbei ist vorgesehen, dass der Gewindegang der Schraube mit seinen beiden Gewindeflanken spaltfrei im Dichtdeckel geführt ist.
Die Erfindung berücksichtigt, dass Nockenwellenverstellkomponenten sicher aneinander befestigt werden müssen, um eine ausreichende Betriebssicherheit insbesondere im Hinblick auf eventuelle Leckagen, zu gewährleisten. Hierzu werden häufig Schrauben verwendet, die die Bauteile miteinander über den Eingriff in ein Gewinde verbinden, welche bislang beispielsweise durch ein Gewindeschneiden in die den Nockenwellenversteller seitlich begrenzenden Dichtdeckel eingebracht werden müssen. Diese Befestigung ist jedoch mit aufwändigen Arbeitsschritten verbunden, deren Durchführung erhöhte Kosten verursacht.
Weiterhin berücksichtigt die Erfindung, dass neben den erhöhten Kosten und dem Mehraufwand bei der Herstellung durch die Verwendung üblicher Schraubverbindungen keine ausreichende Sicherheit gegen eine Lockerung der Verbindung, beispielsweise durch Vibrationen im Betrieb eines Nockenwellenverstellers, gewährleistet werden kann. Im ungünstigsten Fall kann eine solche Lockerung zum Ausfall des Nockenwellenverstellers führen.
Überraschenderweise erkennt die Erfindung schließlich, dass trotz der vorgenannten Problematik eine Verbindung der einzelnen Nockenwellenverstellkomponenten mittels eines Schraubverbands dann möglich ist, wenn die Schraube einen Gewindegang aufweist, der mit seinen beiden Gewindeflanken spaltfrei im Dichtdeckel geführt ist. Die Gewindeflanken liegen im montierten Zustand am Material des Dichtdeckels an, so dass die Schraube formschlüssig in dem Dichtdeckel befestigt ist. Diese formschlüssige Verbindung erhöht die Qualität des Schraubverbands und bietet eine hohe Sicherheit gegen ein unerwünschtes Lösen, beispielsweise durch Vibrationen im Betrieb eines Nockenwellenverstellers. Weiterhin können beispielsweise zusätzliche Schraubensicherungen entfallen.
Der Gewindegang des Schraubengewindes verläuft wendelförmig um die äußere zylinderförmige Wandung der Schraube. Die Gewindeflanken des Gewindegangs werden im montierten Zustand vom Material des Dichtdeckels spaltfrei umschlossen. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Bewegung oder ein Lockern des Schraubverbands verhindert.
Grundsätzlich wird ein Nockenwellenversteller im eingebauten Zustand beidseitig von jeweils einem Dichtdeckel begrenzt. Der Dichtdeckel, der zur Ausbildung des Schraubverbands zur Verfügung steht, kann hierbei je nach Ausgestaltung entweder am Stator oder am Rotor des Nockenwellenverstellers anliegen oder mit diesem verbunden sein. Der Dichtdeckel kann entsprechend beispielsweise als ein Verriegelungsdeckel ausgebildet sein und mit einem Stator in Form einer Stator-Deckel-Einheit bzw. in Form eines Statortopfes verbunden sein. Weiterhin kann der Dichtdeckel auch so positioniert sein, dass er den Nockenwellenversteller getriebeseitig begrenzt. Mit anderen Worten stehen sowohl der getriebeseitige als auch der nockenwellenseitige Dichtdeckel und somit auch der Statortopf zur Ausbildung eines Schraubverbands zur Verbindung des Nockenwellenverstellkomponenten zu Verfügung.
Um die spaltfreie Führung der Schraube im Dichtdeckel zu ermöglichen, ist die Schraube zur Verbindung der Nockenwellenverstellkomponenten zweckmäßigerweise gewindeformend ausgebildet. Durch den Einsatz gewindeformender Schrauben anstelle von üblichen Standardschrauben und den dazugehörigen Muttern oder Gewinden kann der Aufwand bei der Herstellung eines Schraubverbands verringert werden. Beispielsweise können die gewindeformenden Schrauben gewindeschneidend, gewindebohrend oder auch gewindefurchend ausgebildet sein. Gewindeschneidende Schrauben formen beim Einschrauben in eine vorgebohrte Bohrung das Mutterngewinde spanend, wohingegen gewindebohrende Schrauben auch schon die benötigte Bohrung mit der integrierten Bohrspitze selbst bohren. Das an die Spitze anschließende Einlaufteil formt danach spanlos das Blechgewinde. Die Ausgestaltungen verringern die Anzahl der benötigten Prozessschritte zur Herstellung eines Gewindes und damit auch eines Schraubverbands. Grundsätzlich können durch die Ausformung des Gewindes Arbeitsschritte eingespart werden und ermöglichen eine kundenfreundliche und wirtschaftliche Montage des Nockenwellenverstellers.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schraube zur Befestigung der Nockenwellenverstellkomponenten aneinander gewindefurchend ausgebildet ist. Durch die Verwendung von gewindefurchenden Schrauben ist, wie bereits vorhergehend erläutert, keine separate Einbringung eines Gewindes in den Dichtdeckel bzw. in die Bohrung des Dichtdeckels notwendig. Die gewindefurchenden Schrauben formen beim Einschrauben in eine vorgebohrte Bohrung ihr eigenes Gewinde, so dass der Einschraubvorgang und das Gewindeformen in einem gemeinsamen Schritt zusammengefasst sind. Da beim Gewindefurchen keine Späne entstehen, können auch zusätzliche Reinigungsschritte wie die Entfernung von Metallspänen entfallen. Durch das Furchen wird der Werkstoff ungeformt und somit das Mutterngewinde verfestigt. Die auf diese Weise erzeugten Mutterngewinde sind ebenfalls bei einer eventuellen Nacharbeitung, wie beispielsweise einer Demontage und einer neuen Montage des Nockenwellenverstellers wieder verwendbar. Bei gewindefurchenden Schrauben werden vorzugsweise die ersten drei Gewindeflanken zum Einbringen des Gewindes eingesetzt.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmachine, umfassend einen Stator, einen in dem Stator positionierten Rotor, sowie wenigstens einen Dichtdeckel, die über eine Schraube nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen aneinander befestigt sind.
Die Dichtdeckel, von denen beispielsweise einer als nockenwellenseitiger Verriegelungsdeckel ausgebildet sein kann, begrenzen die Druckkammern eines Nockenwellenverstellers und verhindern auf diese Weise ein kontrolliertes Auslaufen von Hydraulikmedium. Hierdurch wird auch die externe Leckage eines Nockenwellenverstellers verringert.
Durch die Verwendung einer Schraube, deren Gewindeflanken spaltfrei im Dichtdeckel geführt sind, kann gewährleistet werden, dass sich der Schraubverband im Betrieb nicht lockert und so keine Spalte zwischen dem Dichtdeckel und dem Stator entstehen. Auf diese Weise kann die externe Leckage des Nockenwellenverstellers verringert werden, da nicht die Gefahr besteht, dass sich aufgrund eines sich lockernden Schraubverbands Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen entstehen.
Insgesamt kann also durch einen solchen Schraubverband der Aufwand und damit die Kosten bei der Herstellung eines Nockenwellenverstellers unter Erhalt der Betriebssicherheit verringert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den auf den Schraubverband gerichteten Unteransprüchen, die sinngemäß auf den Nockenwellenversteller übertragen werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine gewindefurchende Schraube sowie einen Ausschnitt aus einem Dichtdeckel vor der Montage sowie im montierten Zustand als ein Schraubverband,
2 einen Nockenwellenversteller mit einem Schraubverband gemäß 2 in einem Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine gewindefurchende Schraube 1 sowie eine in einem Dichtdeckel 3 eingebrachte Bohrung 5 vor der Montage sowie die Bauteile im montierten Zustand als Schraubverband 7. Vor der Montage ist die Bohrung 5 im Dichtdeckel 3 ohne ein Gewinde ausgebildet.
Die Schraube 1 hingegen ist mit einem Gewinde 9 ausgebildet, welches auf ihrem Außenumfang ausgebildet ist. Das Gewinde 9 weist einen Gewindegang 11 auf, der wendelförmig um die äußere zylinderförmige Wandung der Schraube 1 verläuft. Der Gewindegang 11 weist zwei Gewindeflanken 13, 15 auf.
Beim Einschrauben der Schraube 1 in die Bohrung 5 stellt die Schraube 1 durch die gewindefurchende Ausbildung das zur Befestigung im Dichtdeckel 3 benötigte Gewinde 17 durch spanlose Formgebung her. Eventuelle Gewindeeinsätze können ebenso entfallen wie die Herstellung des Gewindes durch ein Gewindeschneiden und das daraus resultierende Entfernen entstandener Späne.
Die Schraube 1 ist im montierten und verschraubten Zustand somit derart innerhalb der Bohrung befestigt, dass die Gewindeflanken 13, 15 des Gewindegangs 11 spaltfrei im Dichtdeckel 3 geführt sind. Die Schraube 1 und der Dichtdeckel 3 sind formschlüssig miteinander verbunden. Die Schraube 1 bietet somit eine hohe Sicherheit gegen ein selbständiges Lösen des Schraubverbands 7, da keine unerwünschte Bewegung, wie beispielsweise durch Vibrationen im Betrieb, möglich ist. Zusätzliche Schraubensicherungen können ebenso entfallen.
In 2 ist ein Nockenwellenversteller 21 mit einem Schraubverband 7 gemäß 1 zu sehen. Der Nockenwellenversteller 21 ist auf einer Nockenwelle 23 positioniert und mit einem in einem Stator 25 gehaltenen Rotor 27 ausgebildet. Der Rotor 27 und der Stator 25 sind axial beidseitig von jeweils einem Dichtdeckel 3, 29 begrenzt und über die Schraube 1 miteinander verbunden.
Die Gewindeflanken 13, 15 der Schraube 1 sind vom Material des Dichtdeckels 3 spaltfrei umschlossen. Das Material des Dichtdeckels 3 liegt somit an den beiden Gewindeflanken 13, 15 des Gewindegangs 11 an und verhindert unerwünschte Bewegungen oder ein Lockern der Verbindung. Die Schraube 1 ist hierzu durch eine Bohrung 31 im Dichtdeckel 29 und die Bohrung 33 im Stator 25 geschoben.
Der Schraubenkopf 35 der Schraube 1 ist an einer Auflagefläche 37 gegengelagert. Das gewindefurchende Ende der Schraube 1 ist dabei entsprechend der vorhergehenden Ausführungen so in der Bohrung 5 des Dichtdeckels 3 verschraubt, dass die Gewindeflanken 13, 15 beidseitig von dem beim Einschrauben entstandenen Gewinde 17 umschlossen sind. Hierdurch kommt eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gewinde 9 der Schraube 1 und der Bohrung 5 bzw. dem in der Bohrung 5 ausgeformten Gewinde 17 zustande.
Auf diese Weise kann die Betriebssicherheit des Nockenwellenverstellers 21 gewährleistet werden.
Bezugszeichenliste

1: Schraube
3: Dichtdeckel
5: Bohrung
7: Schraubverband
9: Gewinde
11: Gewindegang
13: Gewindeflanke
15: Gewindeflanke
17: Gewinde
21: Nockenwellenversteller
23: Nockenwelle
25: Stator
27: Rotor
29: Dichtdeckel
31: Bohrung
33: Bohrung
35: Schraubenkopf
37: Auflagefläche

Claims

Schraubverband (7) zur Verbindung von Nockenwellenverstellkomponenten, umfassend einen Dichtdeckel (3, 29) mit einer Bohrung (5, 31), sowie eine Schraube (1), wobei die Schraube (1) einen Gewindegang (11) aufweist, der mit seinen beiden Gewindeflanken (15, 17) spaltfrei im Dichtdeckel (3, 29) geführt.
Schraubverband (7) nach Anspruch 1, wobei die Schraube (1) gewindeformend ausgebildet ist.
Schraubverband (7) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schraube (1) gewindefurchend ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (21) für eine Brennkraftmachine, umfassend einen Stator (25), einen in dem Stator (25) positionierten Rotor (27), sowie wenigstens einen Dichtdeckel (3, 29), die über eine Schraube (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aneinander befestigt sind.