-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Aufnahmebuchse für eine Verriegelungseinrichtung eines Nockenwellenverstellers des Flügelzellentyps, mit einer topfartigen Form, die einen Boden aufweist, von dem sich eine Umrandung bis zu einem oberen Rand der Aufnahmebuchse axial erstreckt. Die Aufnahmebuchse kann auch als Federbuchse oder als Topf bezeichnet werden.
-
Aus dem Stand der Technik, bspw. der
DE 10 2006 012 349 A1 sind Verstelleinrichtungen mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Stellmittel zum Verstellen einer Phasenlage zwischen einem Antriebsmittel und einem nicht drehest mit dem Antriebsmittel verbundenen Abtriebsmittel bekannt. Dabei wird die Beaufschlagung des Stellmittels mit Hydraulikmittel (Öl) von einem Steuerelement gesteuert, welches mittels eines Elektromagneten betätigbar ist, und aufweisend ein Verriegelungselement zur Verriegelung des Antriebsmittels mit dem Abtriebsmittel, wobei das Verriegelungselement zusätzlich zur Steuerung des Hydraulikmittels dient. Aus dem besagten Stand der Technik ist der Wunsch einer vereinfachten Regelung bei reduziertem Bauraum bekannt, wobei als Lösung hierfür bekannt ist, dass das Verriegelungselement einen Abfluss des Hydraulikmittels aus den Flügelzellen in mindestens einen Tank der Verstelleinrichtung ermöglicht.
-
Allerdings weisen die im Stand der Technik bekannten Verriegelungseinrichtungen, die auf Verriegelungspins setzen, häufig den Nachteil auf, dass sie zu viel Bauraum benötigen. Auch sind die bekannten Verriegelungseinrichtungen aus derzeit zu vielen Einzelteilen zusammengebaut und benötigen häufig gehärtete Bohrungen. Dies führt zu einer aufwändigen Montage mit einem hohen Fehlerpotenzial. Auch sind teure Einzelteile durch partielle Wärmebehandlung und integrierte Stufen zu beklagen. Meist ist auch keine lagerichtige Montage möglich. Eine gattungsgemäße Aufnahmebuchse geht aus
DE 103 32 881 A1 hervor. Weitere Aufnahmebuchsen sind in
DE 10 2010 018 202 A1 oder
DE 10 2013 201 118 A1 gezeigt.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und eine Adaptation zu finden, die eine kostengünstige, fehlerarme und modulare Bauweise zulässt und dabei die Anzahl an Einzelteilen im System reduziert.
-
Die Erfindung betrifft auch einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps, mit einem Stator, in dem ein konzentrisch angeordneter Rotor drehbar gelagert ist. Dabei soll eine Verriegelungseinrichtung zum Einsatz kommen, die kostengünstig ist, fehlerarm ist und eine modulare Bauweise zulässt, ohne aber viele Einzelteile zu benötigen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Bei einer gattungsgemäßen Aufnahmebuchse wird die besagte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Feder als integraler Bestandteil der Aufnahmebuchse ausgebildet ist.
-
Die Aufnahmebuchse, die entsprechende Feder und das Verriegelungselement sind dann Teil der Verriegelungseinrichtung.
-
Durch die Integration möglichst vieler Funktionen in ein Bauteil unter Anwendung umformender Herstellungsverfahren wird eine besonders ansprechende Lösung erreicht. Auch wird dadurch eine Verriegelung bei Nockenwellenverstellern in einer Mittenposition möglich, wenn mehrere Verriegelungselemente eingesetzt werden. Bei Verwendung nur eines Verriegelungselementes kann der Rotor in einer seiner beiden Extremlagen verriegelt werden.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
-
So ist es von Vorteil, wenn die Umrandung und der Boden eine solche Innenkontur aufweisen, die zum Einsetzen des vorzugsweise daran angrenzenden und bodenfernen Verriegelungselements vorbereitet oder angepasst ist, wobei weiter vorzugsweise das Verriegelungselement als Kugelabschnitt ausbildbar oder ausgebildet ist. Die Einzelteile lassen sich dann einfach vormontieren und als Vormontageeinheit an einer Verriegelungseinrichtung eines hydraulischen Nockenwellenverstellers ohne großen Aufwand verbauen.
-
Um eine dauerhaft gute Funktion zu gewährleisten, und insbesondere ein Ausknicken der Feder zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Feder als integraler Bestandteil der Buchse ausgebildet ist. Dadurch kann die Anzahl an Einzelteilen reduziert werden.
-
Als vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, wenn die integrale Feder als ein Teil des Bodens ausgeformt ist, bspw. der Boden aus Metall, wie einer Stahllegierung, insbesondere einer Federstahllegierung geschaffen ist, und vorzugsweise als in das Innere der Aufnahmebuchse abstehende, gerade Lasche ausgebildet ist. Insbesondere die Laschenform, wie eine gerade Laschenform, ermöglicht eine einfache und effiziente Fertigung. Die Lasche kann auch eine Hufeisen-, V-, U- oder W-Form aufweisen.
-
Wenn zumindest zwei vorzugsweise miteinander unverbundene Laschen, bspw. exzentrisch, am Boden durch unvollständige Stanzungen geschaffen sind, so kann auf ein für eine Großserienfertigung ausgelegte Herstellart, wie bspw. das Kaltumformen, insbesondere das Stanzen, zurückgegriffen werden.
-
Für die Funktion ist es von Vorteil, wenn eine, zwei oder mehr Entlüftungslöcher zentrisch oder exzentrisch am Boden vorhanden sind. Bei Nutzung der unvollständigen Stanzungen zur Herstellung einer oder mehrerer federnder Laschen, sind die Entlüftungslöcher optional, da schon durch die unvollständigen Stanzungen eine Entlüftungswirkung gewährleistet werden kann. Anderenfalls sind die Entlüftungslöcher jedoch von großem Vorteil.
-
Es ist auch zweckmäßig, wenn die Innenkontur als axial ausgerichtete, in das Innere der Aufnahmebuchse ragende Erhöhung, wie eine Durchstellung nach Art einer zylindrischen, einen bodenfernen Deckel aufweisenden Kontur zur inneren Abstützung der einzusetzenden Feder ausgebildet ist, oder als zumindest ein zur äußeren Abstützung der einzusetzenden Feder vorbereitetes Federformschlusselement, wie eine oder zwei buchsenintegrale Nasen, ausgebildet ist. Das Federformschlusselement ist also ein Formschlusselement, das mit der Feder in Formschluss tritt. Bei Nutzung der sich vom Boden in das Innere der Aufnahmebuchse axial erstreckenden Erhöhung kann darauf die Feder, wie eine Druckfeder, bspw. eine Schraubenfeder, einfach aufgesetzt werden, um eine innere Führung zu gewährleisten, wohingegen insbesondere zwei Nasen eine äußere Abstützung gewährleisten und somit ein Ausknicken der Feder abstellen / verhindern.
-
Wenn auf der Außenseite der Aufnahmebuchse eine Verdrehverhinderungsformschlusseinrichtung, wie eine radial abstehende Lasche oder eine Vieleckgeometrie ausgebildet ist, so kann sichergestellt werden, dass die Aufnahmebuchse lagerichtig im Rotor oder alternativ in einem statorfesten Bauteil, wie einem Deckel angebracht ist. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass es von großem Vorteil ist, wenn die Aufnahmebuchse im Rotor verbaut ist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass auf der Innenseite der Aufnahmebuchse eine Verriegelungselementabstützeinrichtung, wie ein mit der Aufnahmebuchse integrales Formschlusselement vorhanden ist.
-
Die Verriegelungselementabstützeinrichtung stellt eine Dreipunktauflage des Verriegelungselementes, wie eines kugelabschnittartigen Verriegelungselementes sicher, so dass die plan ausgebildete, gerade Seitenfläche des Verriegelungselementes an drei Punkten am Innenbereich der Aufnahmebuchse gelagert ist. Ein unbeabsichtigtes Verkippen und dadurch bewirktes Drehverhindern zwischen dem Rotor und dem Stator wird dadurch unterbunden.
-
Bei einem gattungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller wird die eingangs genannte Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt dadurch gelöst, dass eine erfindungsgemäße Aufnahmebuchse eingesetzt ist, insbesondere eine solche mit einem Verriegelungselement, wobei über das Verriegelungselement ein bedarfsabhängiges Verriegeln des Rotors am Stator bewirkt wird.
-
Von Vorteil ist es dabei auch, wenn die Aufnahmebuchse in den Rotor so eingesetzt ist, dass das Verriegelungselement in einer Ausnehmung eines statorfesten Bauteils, wie eines Deckels, formschlüssig und gleichzeitig drehverhindernd eingreift. Alternativ ist es möglich, dass die Aufnahmebuchse in den Deckel eingesetzt ist, und so das Verriegelungselement trägt, dass es in einer Ausnehmung des Rotors formschlüssig und eine Verdrehung des Rotors relativ zum Stator verhindernd eingreift.
-
Mit anderen Worten wird ein Nockenwellenversteller mittels eines Kugelabschnittes verriegelt, wobei eine Feder vorhanden ist, die in einer Kavität zusammen mit dem Kugelabschnitt beherbergt ist, so dass im entriegelten Zustand die Feder den Kugelabschnitt aus der Kavität drücken kann, um eine Verriegelung des Rotors relativ zum Stator zu erreichen. Da normalerweise ein Linienkontakt bei gleichzeitigen dynamischen Belastungen zwischen dem Verriegelungselement, wie dem Kugelabschnitt und einer Verriegelungskulisse auftritt sowie zwischen dem Kugelabschnitt und dem Rotor, treten dort hohe Flächenpressungen auf.
-
Bei regulinischem Stahl des Deckels oder Sintermaterial des Rotors können die hohen Flächenpressungen nicht dauerhaft kompensiert werden, außer die beiden Elemente werden nachbehandelt. Im Stand der Technik wurde dazu meist eine regionale Wärmebehandlung notwendig, die aber bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen Nockenwellenversteller mit erfindungsgemäßer Verriegelungseinrichtung unterbleiben kann. Es ist von Vorteil, wenn die Feder und der Kugelabschnitt auf die Drehrichtung des Nockenwellenverstellers abgestimmt sind und somit ein gerichteter Verbau stattfinden kann.
-
Um all diese Funktionen in möglichst wenige Bauteile zu zentralisieren, wurde eine umformtechnisch hergestellte Aufnahmebuchse in verschiedenen Ausführungsformen entwickelt, die die eingangs beschriebene Kavität ermöglichen. Zusätzlich ist am Außendurchmesser der Aufnahmebuchse ein Formschlusselement integriert, was eine lagerichtige Montage ermöglicht.
-
Das Formschlusselement kann eine nach außen gebogene Lasche sein, oder eine Vieleckgeometrie oder eine axiale Einstülpung der Buchse am Außendurchmesser sein. Für eine kostengünstige Fertigung wird eine gerade, radial abstehende Lasche favorisiert, da auf diese Weise der Stator mit einer zylindrischen Bohrung auskommt, was das Werkzeug und den Prozess stabiler werden lässt. Die Gegenkontur der Lasche kann werkzeugfallend bei der Herstellung des Rotors erzeugt werden und bedarf somit keiner zusätzlichen Prozessschritte.
-
Die Buchse selber kann wärmebehandelt sein, wodurch das Härten des Stators redundant bzw. überflüssig wird. Damit lassen sich weitere Prozessschritte und damit Kosten sparen.
-
Es ist möglich, dass die Feder innen über eine Durchstellung geführt wird. Es ist möglich, dass über Formschlusselemente, welche am Innenumfang der Buchse angebracht sind, die Feder außen geführt ist. Bringt man ein weiteres Formschlusselement ein, so erhält man gleichzeitig eine stabile Dreipunktauflage für den Kugelabschnitt.
-
Es können im Boden der Buchse eine oder mehrere Bohrungen vorhanden sein, die zur Entlüftung der Buchse im Einzelfall dienen.
-
Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahmebuchse in einer perspektivischen Darstellung,
- 2 einen Längsschnitt durch die Aufnahmebuchse aus 1,
- 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahmebuchse in einer perspektivischen Darstellung,
- 4 die Aufnahmebuchse aus 3 mit eingesetzter Feder,
- 5 die Aufnahmebuchse mit eingesetzter Feder in perspektivischer Darstellung, in welcher ein Ausbruch vorhanden ist.
- 6 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Aufnahmebuchse gemäß der Erfindung, und
- 7 einen Längsschnitt durch die Aufnahmebuchse aus 6 mit eingesetztem Verriegelungselement.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahmebuchse 1 dargestellt. Die Aufnahmebuchse 1 ist Teil einer Verriegelungseinrichtung eines Nockenwellenverstellers des Flügelzellentyps. Die Aufnahmebuchse 1 hat eine topfartige Form und könnte auch als Topf bezeichnet werden oder als einseitig geschlossene Tülle. Die Aufnahmebuchse 1 weist einen Boden 2 auf, der eine sich in Axialrichtung erstreckende durchgehende zylindrische Umrandung 3 aufweist. Die Umrandung 3 hat einen oberen Rand 4, der bodenfern ist. Vom oberen Rand 4 steht eine Verdrehverhinderungsformschlusseinrichtung 5 ab. Die Verdrehverhinderungsformschlusseinrichtung 5 steht radial ab und ist als Lasche 6 ausgebildet. Die Lasche 6 ist eine gerade Lasche.
-
Die Aufnahmebuchse 1 bildet einen Aufnahmebereich für eine Feder 8 (siehe 4 und 5) und ein Verriegelungselement 9 (siehe 5 und 7) auf. Die Feder 8 kann auch, wie in den 6 und 7 dargestellt, ein integraler Bestandteil des Bodens 2 der Aufnahmebuchse 1 sein und insbesondere durch Ausstanzungen gebildet sein, wobei die Ausstanzungen 10 nicht vollständig sind, so dass eine Lasche 11, die als Feder 8 wirkt, stehen bleibt, sich aber schräg bzw. quer vom Boden 2 abhebt.
-
Zurückkommend auf 1 sei auf eine im Inneren 12 der Aufnahmebuchse 1 vorhandene Federaufnahmekontur 13 hingewiesen. Während die Federaufnahmekontur 13 in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 als Erhöhung 14 ausgebildet ist, kann die Federaufnahmekontur 13 auch als Doppelnase (d.h. zwei Nasen 15) ausgebildet sein. Während auf die Erhöhung 14 eine schraubenartige Feder aufgesetzt wird, und die Erhöhung 14 also die Feder 8 von innen führt, führen die Nasen 15 eine dazwischen befindliche Feder 8, die ebenfalls als Druckschraubenfeder ausgestaltet ist, von außen, wie der 3 und besonders der 4 zu entnehmen ist.
-
Im Inneren 12 der Aufnahmebuchse 1 ist auch eine Verriegelungselementabstützeinrichtung 16 vorhanden, wie in den 3 bis 5 gut zu erkennen ist. Die Verriegelungselementabstützeinrichtung 16 ist, genauso wie die Nasen 15 als integraler Bestandteil des Bodens 2 und der Umrandung 3 ausgebildet.
-
Zwischen den Nasen 15 und der Verriegelungselementabstützeinrichtung 16 ist auch ein Entlüftungsloch 17 vorhanden. Das Entlüftungsloch 17 ist als Durchgangsloch, insbesondere als Bohrung ausgestaltet. Es ist möglich, dass mehrere Entlüftungslöcher 17 verwendet werden, wie bspw. aus dem Ausführungsbeispiel der 1 hervorgeht.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 ist die Integration der Feder 8 als zwei Laschen 11 in dem Boden 2 der Aufnahmebuchse 1 gelungen, wobei nun die Aufnahmebuchse 1 aus geeignetem, vorzugsweise metallischem, insbesondere federstahlartigem Material aufgebaut ist.
-
Das Verriegelungselement 9 ist als Kugelabschnitt 18, also als Platte mit umlaufender kugelartiger Außenseite 19 ausgeformt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aufnahmebuchse
- 2
- Boden
- 3
- Umrandung
- 4
- oberer Rand
- 5
- Verdrehverhinderungsformschlusseinrichtung
- 6
- Lasche
- 7
- Aufnahmebereich
- 8
- Feder
- 9
- Verriegelungselement
- 10
- Ausstanzung
- 11
- federnde Lasche / Federausgestaltung
- 12
- Inneres
- 13
- Federaufnahmekontur
- 14
- Erhöhung
- 15
- Nase
- 16
- Verriegelungselementabstützeinrichtung
- 17
- Entlüftungsloch
- 18
- Kugelabschnitt
- 19
- Außenseite
