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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zur Verbindung eines Nockenwellenverstellers mit einer Nockenwelle.
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Hintergrund der Erfindung
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Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind Nockenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein.
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Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteilsrichtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.
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Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenversteller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als „gesteckte Flügel” in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert.
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Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt.
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Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
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Der Nockenwellenversteller bzw. das Abtriebselement des Nockenwellenverstellers wird mittels einer zur Nockenwelle koaxialen Schraube oder einer Mutter, an der Nockenwelle drehfest befestigt, so dass eine Drehung des Abtriebselement auf die Nockenwelle übertragen werden kann.
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Die
DE 10 2009 051 310 A1 offenbart eine Befestigung des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle über eine elastische Mutter. Die Nockenwelle durchragt die Nabe des Nockenwellenverstellers, wobei auf der nockenwellenabgewandten Seite des Nockenwellenverstellers eine Mutter das Abtriebselement (Rotor) mit der Nockenwelle drehfest verspannt.
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Die
US 2010/0 175 651 A1 zeigt eine Befestigungsanordnung, wobei zwischen dem Nockenwellenversteller und der Nockenwelle eine Ölverteilungshülse angeordnet ist und zwischen dem Schraubenkopf der Zentralschraube und dem Nockenwellenversteller eine Buchse angeordnet ist, wobei die Buchse mit dem Schraubenkopf einen Ölkanal ausbildet.
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Die
DE 10 2009 029 092 A1 zeigt eine Befestigungsanordnung, bei der die in Kontakt stehenden Reibflächen so geformt sind, dass in einer äußeren Zone der Reibflächen eine größere axiale Presskraft auftritt als in der von dieser umschlossenen Zone.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befestigungsanordnung zur Verbindung eines Nockenwellenverstellers mit einer Nockenwelle anzugeben, die eine zuverlässige axiale Positionierung des Nockenwellenverstellers zur Nockenwelle aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Befestigungsanordnung, zur Verbindung eines Nockenwellenverstellers mit einer Nockenwelle, weist ein nockenwellenverstellerseitiges Nockenwellenende der Nockenwelle, eine Schraube und ein Nabenelement des Nockenwellenverstellers auf, wobei das Nockenwellenende ein Gewinde hat, das mit der Schraube im Eingriff steht und das Nabenelement sowohl die Schraube als auch dieses Nockenwellenende umragt, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schraube und dem Nockenwellenende ein Klemmelement angeordnet ist, das in eine Aufnahme des Nabenelementes eingreift und somit der Freiheitsgrad des Nabenelementes zur Nockenwelle in axialer Richtung gesperrt ist.
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Das Nabenelement eines Nockenwellenverstellers ist hierbei drehfest mit dem Abtriebselement verbunden. Das Nabenelement kann einteilig oder separat vom Abtriebselement ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ragt das Nabenelement über eine stirnseitige Begrenzungsebene des Nockenwellenverstellers hinaus, um als hülsenartiger Fortsatz über das Nockenwellenende und/oder über die Schraube geschoben werden zu können.
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Das nockenwellenverstellerseitige Nockenwellenende der Nockenwelle ist das Endstück der Nockenwelle, an dem der Nockenwellenversteller befestigt wird bzw. ist. Das Endstück kann einteilig mit der Nockenwelle ausgebildet sein oder separat von der Nockenwelle.
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Das Klemmelement ist zwischen der Schraube und der Nockenwelle in axialer Richtung verliersicher fixiert, jedoch im unverspannten Zustand der Befestigungsanordnung nicht fest zwischen Nockenwelle und Schraube geklemmt.
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In der Ausgangsposition vor der Montage ist das Klemmelement von der Schraube und dem Nockenwellenende in axialer Richtung verliersicher fixiert, jedoch im unverspannten Zustand der Schraube nicht fest zwischen Nockenwellenende und Schraube geklemmt. Wird die Schraube mit dem Gewinde des Nockenwellenendes verschraubt, so schließt sich der axiale Spalt zwischen Nockenwellenende und Schraube, in dem das Klemmelement angeordnet ist.
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Über schräge von Schraube und Nockenwellenende ausgebildete Begrenzungsflächen des Spaltes wird das Klemmelement bei fortschreitendem Schraubvorgang radial nach außen, d. h. von der Drehachse weg, bewegt bzw. aufgedehnt und greift in die dem Klemmelement radial gegenüberliegende Aufnahme des Nabenelementes sukzessive ein. Ist der Schraubvorgang nahezu abgeschlossen, so hat das Klemmelement in radialer Richtung sowohl Überdeckung mit dem verbleibenden Spalt bzw. deren schrägen Begrenzungsflächen zwischen Nockenwellenende und Schraube als auch mit der Aufnahme des Nabenelementes. Nun ist zunächst der axiale Formschluss und somit die axiale Position des Nabenelements zum Nockenwellenende festgelegt. Wird der Schraubvorgang fortgesetzt, nachdem alle Kontakte der beteiligten Bauteil geschlossen sind, so wird das Klemmelement in der Aufnahme verklemmt und die Schraube verspannt. Ist die gewünschte Vorspannung der Schraube erreicht, so lässt sich das gewünschte Drehmoment vom Abtriebselement des Nockenwellenversteller über das Nabenelement zuverlässig über das Klemmelement, welches zugleich eine axiale Position formschlüssig festlegt, auf die Nockenwelle übertragen.
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Als Klemmelemente können federnde Sicherungsringe mit unterschiedlichen Querschnitten, bspw. kreisrund, oval, vieleckig, zum Einsatz kommen. Alternativ können auch Kugeln o. ä. als Klemmelement verwendet werden.
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Die Form der Aufnahme des Nabenelementes zum Aufnehmen des Klemmelementes ist komplementär zur Form des Klemmelementes ausgebildet. Es kann ein einseitiger, d. h. in einer axialen Richtung wirkender, oder ein zweiseitiger, d. h. in beiden axialen Richtungen wirkender, Formschluss zwischen der Aufnahme und des Klemmelementes ausgebildet werden.
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Umragt die Aufnahme den Querschnitt des Klemmelementes in beiden axialen Richtungen, so ist ein zweiseitiger Formschluss zwischen Aufnahme und Klemmelement ausgebildet. Umragt die Aufnahme den Querschnitt des Klemmelementes in einer axialen Richtung, so ist ein einseitiger Formschluss zwischen Aufnahme und Klemmelement ausgebildet.
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Die Aufnahme ist vorteilhafterweise als vollständig umlaufende Nut oder teilweise umlaufende Nut ausgebildet. Die Nut kann im Besonderen in einer axialen Richtung offen ausgebildet sein, wodurch, wie eingangs beschrieben, ein einseitiger Formschluss ausgebildet sein kann. Als axiale Richtung ist die Richtung entlang der Drehachse des Nockenwellenversteller bzw. der Nockenwelle zu verstehen.
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Umragt das Nabenelement das Nockenwellenende und die Schraube, so ist vorzugsweise die Außenmantelfläche der Schraube nahezu durchmessergleich zur Außenmantelfläche des Nockenwellenendes. Zusätzlich ist die Innenmantelfläche des Nabenelements nahezu durchmessergleich der Außenmantelfläche der Schraube bzw. des Nockenwellenendes ausgebildet. Mit sehr geringem oder keinem radialen Spiel sitzt das Nabenelement mittels ihrer Innenmantelfläche auf der Außenmantelfläche des Nockenwellenendes und/oder der Schraube auf. Bevorzugterweise ist nur die Außenmantelfläche des Nockenwellenendes mit äußerst geringem bis zu keinem radialen Spiel zur Innenmantelfläche des Nabenelementes versehen und zwischen der Außenmantelfläche der Schraube und der Innenmantelfläche des Nabenelements ein geringes radiales Spiel, damit das Nabenelement auf der Nockenwelle zentrierend fixiert werden kann und die Schraube innerhalb des Nabenelementes gedreht bzw. mit dem Gewinde des Nockenwellenendes verschraubt werden kann.
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Alternativ zum direkten Kontakt zwischen Schraube und Klemmelement kann zwischen Schraube und Klemmelement eine Zwischenhülse angeordnet sein.
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Hierdurch wird eine platzsparende Befestigungsanordnung innerhalb der Nockenwelle ermöglicht, welche zuverlässig eine axiale Positionierung des Nockenwellenverstellers zur Nockenwelle erlaubt. Da die Schraube im Nabenelement bzw. zum Teil auch in der Nockenwelle bzw. in dem Nockenwellenende versenkt ist, reduziert sich vorteilhafterweise der axiale Bauraumbedarf der Nockenwellenverstellanordnung und der Befestigungsanordnung.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Nabenelement eine Innenmantelfläche als Zylinderfläche auf und das Nockenwellenende eine dazu komplementäre Außenmantelfläche als Zylinderfläche. Die Durchmesser der beiden Zylinderflächen sind nahezu gleich ausgebildet, so dass ein äußerst geringes Spiel zwischen den Zylinderflächen vorhanden ist. Alternativ kann kein Spiel zwischen den Zylinderflächen vorgesehen sein, womit eine Übermaßpassung zwischen den beiden Zylinderflächen ausgebildet ist. Die Übermaßpassung, auch bekannt als Presspassung, kann somit unterstützend zur verspannten Befestigungsanordnung zu der Drehmomentübertragung zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle beitragen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Klemmelement in Abhängigkeit von der axialen Position der Schraube zur Nockenwelle verschiedene radiale Ausdehnungen auf. Die verschiedenen radialen Ausdehnungen des Klemmelementes sind abhängig von der Zustellung der Schraube zur Nockenwelle. Vorteilhafterweise sind damit verschiedene Klemmkräfte und somit auch verschiedene Drehmomente einstellbar.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Klemmelement als Runddrahtring ausgebildet. Der Runddrahtring kann in Umfangsrichtung vollständig geschlossen sein oder, vorzugsweise als Sprengring ausgebildet, eine Lücke aufweisen. Weiter vorteilhaft ist der Einsatz von Federstahl, welcher die Flexibilität des Klemmelementes zum Aufweiten durch den Schraubvorgang der Schraube mit der Nockenwelle begünstigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Freiheitsgrad in beiden axialen Richtungen durch das Klemmelement gesperrt. Vorteilhafterweise ist so ein zweiseitiger Formschluss allein durch das Klemmelement mit seiner Aufnahme des Nabenelementes ausgebildet und es sind keine weiteren Anlageflächen zur Lagesicherung in axialer Richtung notwendig.
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In einer alternativen Ausbildung ist der Freiheitsgrad in einer axialen Richtung vom Klemmelement und in der anderen axialen Richtung von einer Anschlagsfläche zwischen dem Nabenelement und der Nockenwelle ausgebildet. Vorteilhafterweise ist so ein einseitiger Formschluss durch das Klemmelement mit seiner Aufnahme des Nabenelementes ausgebildet und kann durch weitere Anlageflächen zur Lagesicherung in axialer Richtung zu einem zweiseitigem Formschluss komplettiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausbildung weist das Nabenelement eine Innenmantelfläche als Kegelfläche auf und das Nockenwellenende eine dazu komplementäre Außenmantelfläche als Kegelfläche. Über diese Kegelflächenpaarung wird das Nabenelement zum Nockenwellenende zuverlässig zentriert, da bei der gegenseitigen Anlage der Kegelfläche kein Spiel mehr vorhanden ist. Vorteilhaft ist auch, dass diese Kegelflächenpaarung zerstörungsfrei gelöst werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausbildung verjüngt sich die Kegelfläche des Nockenwellenendes in Richtung des Nockenwellenverstellers. Vorteilhafterweise kann so der Nockenwellenversteller mit seinem Nabenelement einfach auf das Nockenwellenende der Nockenwelle aufgesteckt werden, ohne das etwaige Bearbeitungsschritte am Material während des Fügevorgangs oder danach erfolgen müssen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kontakt zwischen den Kegelflächen spielfrei und verspannt, wobei das Klemmelement teilweise in der Aufnahme angeordnet ist, um den Freiheitsgrad zu sperren. Vorteilhafterweise kann mit dieser Ausbildung ein einseitiger Formschluss vom Klemmelement mit seiner Aufnahme durch diese Kegelflächenpaarung komplettiert werden, wobei zugleich eine Zentrierung des Nabenelementes zum Nockenwellenende vorliegt.
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In einer favorisierten Ausbildung der Erfindung wird der Freiheitsgrad in einer axialen Richtung von dem Klemmelement und in der anderen axialen Richtung von den Kegelflächen zwischen dem Nabenelement und dem Nockenwellenende gesperrt.
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Durch die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung wird eine platzsparende Befestigungsanordnung innerhalb der Nockenwelle ermöglicht, welche zuverlässig eine axiale Positionierung des Nockenwellenverstellers zur Nockenwelle erlaubt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung mit einer Zylinderflächenpaarung und
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2 eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung mit einer Kegelflächenpaarung.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 mit einer Zylinderflächenpaarung 16 mit 17.
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Die Befestigungsanordnung 1 umfasst ein nockenwellenverstellerseitiges Nockenwellenende 4 einer Nockenwelle 3, eine Schraube 5 und ein Nabenelement 6 des Nockenwellenverstellers 2 sowie ein Klemmelement 8, welches im Eingriff mit einer Aufnahme 9 des Nabenelementes 6 steht. Alle vorgenannten Bauteile sind koaxial zueinander und zur Drehachse 18 der Befestigungsanordnung 1 angeordnet. Das Klemmelement ist hier als Runddrahtring 13 ausgebildet.
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Die Schraube 5 hat ein Außengewinde 19 und einen radial abstehenden Kragen 20. Weiter weist die Schraube 5 eine axiale Zentralöffnung 21 auf, welche für den Eingriff mit einem Montagewerkzeug ausgebildet ist. Auf die Schnittstelle zum Montagewerkzeug wird im folgenden nicht weiter eingegangen. Der Kragen 20 weist eine der Nockenwelle 3 zugewandte Schräge 22 auf, welche den Runddrahtring 13 kontaktiert.
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Das Nockenwellenende 4 hat ein Gewinde 7, welches mit dem Außengewinde 19 im Eingriff steht. Weiter weist das Nockenwellenende 4 eine dem Nockenwellenversteller 2 zugewandte Schräge 23 auf, welche den Runddrahtring 13 kontaktiert. Am Außenmantel 12 der Nockenwelle 4 ist eine Zylinderfläche 17 ausgebildet.
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Das Nabenelement 6 des Nockenwellenverstellers 2 ist mit dem Nockenwellenversteller 2 drehfest verbunden und als gestuftes Rohr 24 ausgebildet. Derjenige Abschnitt des gestuften Rohrs 24, welcher in Richtung der Nockenwelle 3 aus dem Nockenwellenversteller 2 herausragt, hat eine Innenmantelfläche 11, welche als Zylinderfläche 16 ausgebildet ist. Im Bereich dieser Innenmantelfläche 11 ist die Aufnahme 9 für den Runddrahtring 13 angeordnet. Der Querschnitt der Aufnahme 9 ist dem Querschnitt des Runddrahtringes 13 angepasst.
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Der Nockenwellenversteller 2 sitzt mit der Zylinderfläche 16 des Nabenelementes 6 auf der Zylinderfläche 17 des Nockenwellenendes 4 auf. Der Runddrahtring 13 wird von den beiden Schrägen 22 und 23 in die Aufnahme 9 gespannt. Die Verspannung erfolgt über die Zustellung bzw. dem Einschrauben der Schraube 5 zum Nockenwellenende 7, wodurch sich die beiden Schrägen 22 und 23 einander nähern und somit den Runddrahtring 13 aufweiten und in die Aufnahme 9 drängen. Die Schrägen 22 und 23 bilden mit der Aufnahme 9 einen zweiseitigen Formschluss aus. Somit ist die axiale Position des Nabenelementes 6 zum Nockenwellenende 4 und somit auch die axiale Position des Nockenwellenverstellers 2 zur Nockenwelle 3 in beiden axialen Richtungen 10 entlang der Drehachse 18 festgelegt.
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Es gibt mehrere Möglichkeiten, um die Befestigungsanordnung 1 zu montieren.
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Die erste Möglichkeit der Montage sieht vor, dass eine vormontierte Baueinheit den Nockenwellenversteller 2 mit dem Nabenelement 6, den Runddrahtring 13 und die Schraube 5 umfasst. Die Nockenwelle 3 liegt vor der Montage separat vor. Die Ausbildung des Nabenelementes 6 als gestuftes Rohr 24 ist insofern vorteilhaft, dass die Stufe 27 die vormontierte Schraube 5 in einer axialen Richtung verliersicher hält, während der Runddrahtring 13 die Schraube 5 in der anderen axialen Richtung verliersicher hält. Der Runddrahtring 13 ist hierbei zumindest teilweise, d. h. verliersicher, in der Aufnahme 9 angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Runddrahtring 13 aus Federstahl ausgebildet, so dass dieser, nach dem Einlegen der Schraube 5 in das Nabenelement 6, zusammengedrückt und von der Nockenwellenseite in das Nabenelement 6 eingeführt werden kann und schlussendlich sobald die Aufnahme 9 dem Runddrahtring 8 gegenübersteht wieder aufschnappt und in die Aufnahme 9 eingreift. Diese Baueinheit kann nun mit der Nockenwelle 3 montiert werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Innenmantelfläche 11 mit der Außenmantelfläche 12 zuerst in Kontakt bzw. axiale Überdeckung kommt, so dass zunächst eine Zentrierung des Nockenwellenverstellers 2 mit der Nockenwelle 3 erfolgt ist. Nun kann die Schraube 5 in die Nockenwelle 3 eingeschraubt und die Befestigungsanordnung 1 komplettiert werden.
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Die zweite Möglichkeit der Montage sieht vor, dass eine vormontierte Baueinheit die Nockenwelle 3, den Runddrahtring 13 und die Schraube 5 umfasst. Der Nockenwellenversteller 2 mit seinem Nabenelement 6 liegt vor der Montage separat zur vorgenannten Baueinheit vor. Die Ausbildung des Nabenelementes 6 als gestuftes Rohr 24 ist hierbei optional. Der Runddrahtring 13 ist verliersicher zwischen der bereits in die Nockenwelle 3 eingeschraubten Schraube 5 und dem Nockenwellenende 4 angeordnet. Vorteilhafterweise hat sowohl der Runddrahtring 13 als auch der Kragen 20 der Schraube 5 einen Außendurchmesser, welcher kleiner oder gleich dem Durchmesser der Außenmantelfläche 12 ist. Der Nockenwellenversteller 2 kann nun mit der Baueinheit montiert werden. Der Nockenwellenversteller 2 wird mit seinem Nabenelement 6 auf den Außenmantel 12 des Nockenwellenendes 4 aufgesteckt, bis die Aufnahme 9 dem Runddrahtring 13 gegenübersteht. Durch das Einschrauben der Schraube 5 in die Nockenwelle 3 wird der Abstand der beiden Schrägen 22 und 23 verringert, wodurch sich der Runddrahtring 13 aufweitet und in die Aufnahme 9 eingreift und die Befestigungsanordnung 1 komplettiert wird.
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Die dritte Möglichkeit der Montage sieht vor, dass das Nabenelement 6 nicht als gestuftes Rohr 24 ausgebildet ist, sondern einen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist. Der Nockenwellenversteller 2 kann zunächst auf die Nockenwelle 3 aufgesteckt werden. Vorteilhafterweise befindet sich der Runddrahtring 13 bereits vormontiert in der Aufnahme 9, so dass der Runddrahtring 13 beim axiale Fügevorgang des Aufsteckens als Anschlag fungiert. Alternativ kann der Runddrahtring 13 nach dem erfolgten Aufstecken montiert werden. Schlussendlich wird die Schraube 5 durch das Nabenelement 6 hindurchgeführt und mit der Nockenwelle 3 bzw. dem Nockenwellenende 4 verschraubt und somit die Befestigungsanordnung komplettiert.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 mit einer Kegelflächenpaarung 14 mit 15.
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Die Befestigungsanordnung 1 umfasst ein nockenwellenverstellerseitiges Nockenwellenende 4 einer Nockenwelle 3, eine Schraube 5 und ein Nabenelement 6 des Nockenwellenverstellers 2 sowie ein Klemmelement 8, welches im Eingriff mit einer Aufnahme 9 des Nabenelementes 6 steht. Alle vorgenannten Bauteile sind koaxial zueinander und zur Drehachse 18 der Befestigungsanordnung 1 angeordnet. Das Klemmelement ist hier als Runddrahtring 13 ausgebildet.
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Die Schraube 5 hat ein Außengewinde 19 und einen radial abstehenden Kragen 20. Weiter weist die Schraube 5 eine axiale Zentralöffnung 21 auf, welche für den Eingriff mit einem Montagewerkzeug ausgebildet ist. Auf die Schnittstelle zum Montagewerkzeug wird im folgenden nicht weiter eingegangen. Der Kragen 20 weist eine konkave Verrundung 25 auf, welche den Runddrahtring 13 kontaktiert. Die konkave Verrundung 25 ist in das Material des Kragens 20 hinein ausgebaucht.
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Das Nockenwellenende 4 hat ein Gewinde 7, welches mit dem Außengewinde 19 im Eingriff steht. Weiter weist das Nockenwellenende 4 eine konkave Verrundung 26 auf, welche den Runddrahtring 13 kontaktiert. Die konkave Verrundung 26 ist in das Material des Nockenwellenendes 4 hinein ausgebaucht. Am Außenmantel 12 der Nockenwelle 4 ist eine Kegelfläche 15 ausgebildet.
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Das Nabenelement 6 des Nockenwellenverstellers 2 ist mit dem Nockenwellenversteller 2 drehfest verbunden und als gestuftes Rohr 24 ausgebildet. Derjenige Abschnitt des gestuften Rohrs 24, welcher in Richtung der Nockenwelle 3 aus dem Nockenwellenversteller 2 herausragt, hat eine Innenmantelfläche 11, welche als Kegelfläche 14 ausgebildet ist. Diese Kegelfläche 14 verjüngt sich in Richtung des Nockenwellenverstellers 2. Im Bereich dieser Innenmantelfläche 11 ist die Aufnahme 9 für den Runddrahtring 13 angeordnet. Der Querschnitt der Aufnahme 9 ist dem Querschnitt des Runddrahtringes 13 angepasst.
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Der Nockenwellenversteller 2 sitzt mit der Kegelfläche 14 des Nabenelementes 6 auf der Kegelfläche 15 des Nockenwellenendes 4 auf. Der Runddrahtring 13 wird von den beiden konkaven Verrundungen 25 und 26 fixiert. Die Verspannung erfolgt über die Zustellung bzw. dem Einschrauben der Schraube 5 zum Nockenwellenende 7, wodurch sich hierbei zunächst die beiden Kegelflächen 14 und 15 einander kontaktieren. Durch den Kontakt der beiden Kegelflächen 14 und 15 ist die axiale Position in einer axialen Richtung 10 festgelegt. Wird die Schraube 5 weitergedreht, so nähern sich die beiden konkaven Verrundungen 25 und 26 und fixieren den Runddrahtring 13 in der Aufnahme 9. Zur Komplettierung eines zweiseitigen Formschlusses zu den Kegelflächen 14 und 15 kann die konkave Verrundung 26 alternativ auch entfallen und an dieser Stelle ein Abstand zwischen Runddrahtring 13 und Nockenwellenende 4 vorgesehen sein. Die Verspannung erfolgt hier weitestgehend über die Kegelflächen 14 und 15, wobei die axiale Positionssicherung durch den Runddrahtring 13 erzielt wird. Somit ist die axiale Position des Nabenelementes 6 zum Nockenwellenende 4 und somit auch die axiale Position des Nockenwellenverstellers 2 zur Nockenwelle 3 in beiden axialen Richtungen 10 entlang der Drehachse 18 festgelegt.
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Es gibt mehrere Möglichkeiten, um die Befestigungsanordnung 1 zu montieren.
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Die erste Möglichkeit der Montage sieht vor, dass eine vormontierte Baueinheit den Nockenwellenversteller 2 mit dem Nabenelement 6, den Runddrahtring 13 und die Schraube 5 umfasst. Die Nockenwelle 3 liegt vor der Montage separat vor. Die Ausbildung des Nabenelementes 6 als gestuftes Rohr 24 ist insofern vorteilhaft, dass die Stufe 27 die vormontierte Schraube 5 in einer axialen Richtung verliersicher hält, während der Runddrahtring 13 die Schraube 5 in der anderen axialen Richtung verliersicher hält. Der Runddrahtring 13 ist hierbei zumindest teilweise, d. h. verliersicher, in der Aufnahme 9 angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Runddrahtring 13 aus Federstahl ausgebildet, so dass dieser, nach dem Einlegen der Schraube 5 in das Nabenelement 6, zusammengedrückt und von der Nockenwellenseite in das Nabenelement 6 eingeführt werden kann und schlussendlich sobald die Aufnahme 9 dem Runddrahtring 8 gegenübersteht wieder aufschnappt und in die Aufnahme 9 eingreift. Zum Einführen des Runddrahtringes 8 in das Nabenelement 6 ist die Ausbildung der Innenmantelfläche 11 als Kegelfläche 14 vorteilhaft, da mit dem Einschieben des Runddrahtringes 8 dieser zugleich vorgespannt wird. Diese Baueinheit kann nun mit der Nockenwelle 3 montiert werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Innenmantelfläche 11 mit der Außenmantelfläche 12 zuerst in Kontakt bzw. axiale Überdeckung kommt, so dass zunächst eine Zentrierung des Nockenwellenverstellers 2 mit der Nockenwelle 3 erfolgt ist. Nun kann die Schraube 5 in die Nockenwelle 3 eingeschraubt und die Befestigungsanordnung 1 komplettiert werden.
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Die zweite Möglichkeit der Montage sieht vor, dass eine vormontierte Baueinheit die Nockenwelle 3, den Runddrahtring 13 und die Schraube 5 umfasst. Der Nockenwellenversteller 2 mit seinem Nabenelement 6 liegt vor der Montage separat zur vorgenannten Baueinheit vor. Die Ausbildung des Nabenelementes 6 als gestuftes Rohr 24 ist hierbei optional. Der Runddrahtring 13 ist verliersicher zwischen der bereits in die Nockenwelle 3 eingeschraubten Schraube 5 und dem Nockenwellenende 4 angeordnet. Der Nockenwellenversteller 2 kann nun mit der Baueinheit montiert werden. Der Nockenwellenversteller 2 wird mit seinem Nabenelement 6 auf den Außenmantel 12 des Nockenwellenendes 4 aufgesteckt, bis die Aufnahme 9 dem Runddrahtring 13 gegenübersteht. Hierbei ist die Kegelflächenpaarung 14 und 15 vorteilhaft für die axiale Positionierung der Aufnahme 9 gegenüber dem Runddrahtring 13. Durch das Einschrauben der Schraube 5 in die Nockenwelle 3 wird der Abstand der beiden konkaven Verrundungen 25 und 26 verringert, wodurch sich der Runddrahtring 13 aufweitet und in die Aufnahme 9 eingreift und die Befestigungsanordnung 1 komplettiert wird.
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Die dritte Möglichkeit der Montage sieht vor, dass das Nabenelement 6 nicht als gestuftes Rohr 24 ausgebildet ist, sondern, ausgenommen von der Kegelfläche 14, einen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist. Der Nockenwellenversteller 2 kann zunächst auf die Nockenwelle 3 aufgesteckt werden, wobei die Kegelflächenpaarung 14 und 15 sowohl zentrieren als auch den Fügeschritt in axialer Richtung begrenzen. Zusätzlich kann sich der Runddrahtring 13 bereits vormontiert in der Aufnahme 9 befinden, so dass der Runddrahtring 13 beim axialen Fügevorgang des Aufsteckens als zusätzlicher Anschlag fungiert. Alternativ kann der Runddrahtring 13 nach dem erfolgten Aufstecken montiert werden. Schlussendlich wird die Schraube 5 durch das Nabenelement 6 hindurchgeführt und mit der Nockenwelle 3 bzw. dem Nockenwellenende 4 verschraubt und somit die Befestigungsanordnung komplettiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungsanordnung
- 2
- Nockenwellenversteller
- 3
- Nockenwelle
- 4
- Nockenwellenende
- 5
- Schraube
- 6
- Nabenelement
- 7
- Gewinde
- 8
- Klemmelement
- 9
- Aufnahme
- 10
- Axiale Richtung
- 11
- Innenmantelfläche
- 12
- Außenmantelfläche
- 13
- Runddrahtring
- 14
- Kegelfläche
- 15
- Kegelfläche
- 16
- Zylinderfläche
- 17
- Zylinderfläche
- 18
- Drehachse
- 19
- Außengewinde
- 20
- Kragen
- 21
- Zentralöffnung
- 22
- Schrage
- 23
- Schräge
- 24
- Gestuftes Rohr
- 25
- Konkave Verrundung
- 26
- Konkave Verrundung
- 27
- Stufe
