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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, zur Einstellung der Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einem Nockenwellenantriebsrad, wobei die Nockenwellenverstellvorrichtung ein mit dem Nockenwellenantriebsrad umlaufendes Kammergehäuse und einen darin aufgenommenen Stellkolben umfasst. Der Stellkolben ist konzentrisch zur Umlaufachse des Kammergehäuses angeordnet und in dem Kammergehäuse um jene Umlaufachse schwenkbar gelagert. Der Stellkolben trägt mehrere radial nach außen vordringende Dichtleisten, die im Zusammenspiel mit radial einwärts vordringenden Stegen des Kammergehäuses in jenem Kammergehäuse mehrere Ölkammersektionen bilden.
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Durch den Einsatz von Nockenwellenverstellvorrichtungen wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die Phasenlage einer Nockenwelle gegenüber einem von einer Steuerkette, einem Zahnriemen oder einem anderweitigen Antriebssystem angetriebenen Antriebsrad zu verändern. Hierdurch wird es möglich, die Steuerzeiten der durch jene Nockenwelle angetriebenen Ventile vorteilhaft auf den momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine abzustimmen. Bei der Herstellung der bekannten Nockenwellenverstellvorrichtungen bestehen hohe Anforderungen an die Geometrie, die Oberflächengüten und die Materialeigenschaften, insbesondere die Festigkeiten der einzelnen Komponenten. Insbesondere das hierbei das Kammergehäuse bildende Bauteil wird allgemein als Sinterbauteil oder Bauteil aus einem Stahlmaterial gefertigt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Lösungen zu schaffen, durch welche es möglich wird, eine Nockenwellenverstellvorrichtung zu fertigen die sich durch einen robusten Aufbau auszeichnet und bei welcher sich hinsichtlich der Herstellung des Kammergehäuses Kostenvorteile gegenüber bisherigen Bauformen ergeben.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit:
- – einem Kammergehäuse das über seine Innenkontur mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Druckkammern bildet, und
- – einem Stellkolben der in dem Kammergehäuse aufgenommen ist und der um eine zur Umlaufachse des Kammergehäuses konzentrische Achse schwenkbar ist, wobei der Stellkolben mehrere Dichtleisten trägt, die sich radial über eine zylindrische Basisfläche des Stellkolbens erheben, und die jeweils in dem Kammergehäuse gebildeten Druckkammern in eine erste Kammersektion und eine zweite Kammersektion unterteilen,
- – wobei das Kammergehäuse als gebaute, mehrteilige Struktur gefertigt ist die sich aus einem die Druckkammern beherbergenden Ringelement, sowie einem daran an- oder aufgesetzten Zahnkranzelement zusammensetzt.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Steuerzeitenstellvorrichtung zu schaffen, bei welcher das Kammergehäuse aus zwei separat kostengünstig herstellbaren Bauteilen zusammengesetzt werden kann, wobei dann das Ringelement aus einem Werkstoff gefertigt werden kann, der ein geringeres spezifisches Gewicht aufweist als der Werkstoff des Zahnkranzelementes und zudem das Zahnkranzelement aus einem Werkstoff gefertigt werden kann, der eine höhere Festigkeit bietet, als der Werkstoff des Ringelementes.
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Weiterhin wird es auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes auf vorteilhafte Weise möglich, unterschiedliche, zum Ringelement jeweils kompatible Zahnkranzelemente vorzusehen, so dass hinsichtlich des Zahnprofils, und oder der Axialposition und Axialerstreckung der Verzahnung unterschiedliche Zahnkranzelemente an dem Ringelement montiert, insbesondere auf dieses aufgeschoben werden können.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ringelement aus einem Aluminiummaterial und hierbei insbesondere als Abschnitt eines Strangpressprofils gefertigt. Das die Verzahnung bildende Zahnkranzelement ist vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere einem Stahl-Sintermaterial gefertigt und auf das Ringelement aufgepresst.
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Das Ringelement und das Zahnkranzelement können gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über eine unmittelbar durch diese Bauteile realisierte Mitnehmergeometrie miteinander drehfest gekoppelt werden. Das Ringelement kann hierbei derart ausgebildet werden, dass dieses im Radialschnitt von einer unrunden Außenkontur begrenzt ist. Das Zahnkranzelement weist dann eine zur Außenkontur des Ringelementes komplementäre Innenkontur auf. Die Ausbildung der Mitnehmergeometrie kann so getroffen werden, dass sich diese auf einen ausgewählten Umfangsabschnitt beschränkt.
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Das Zahnkranzelement kann so ausgebildet sein, dass dieses nur einen Teilabschnitt der Außenumfangsfläche des Ringelements umgreift. Das Zahnkranzelement ist jedoch vorzugsweise so gestaltet, dass dieses das Ringelement über seine gesamte axiale Erstreckung umfasst. Hierbei ergibt sich ein besonders tragfähiger Sitz des Zahnkranzelementes auf dem Ringelement.
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Das Ringelement kann gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung als Trägerstruktur für unterschiedlich gestaltete Zahnkranzelemente fungieren. So kann das Ringelement mit ausgewählten Zahnkranzelementen für entsprechende Zahnriemenvarianten bestückt werden. Es wird damit ein Baukastenkonzept geschaffen, das eine kostengünstige Bereitstellung unterschiedlicher Varianten unter Rückgriffnahme auf konstruktiv identische Ringelemente ermöglicht. Das Zahnkranzelement kann neben einer Verzahnung für einen Zahnriemen auch mit einer Verzahnung für eine Steuerkette, oder einen Stirnrädertrieb versehen werden.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kammergehäuses für eine Nockenwellenverstellvorrichtung;
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2 eine perspektivische Darstellung des zur Bildung der Druckkammern herangezogenen Ringelementes des Kammergehäuses nach 1;
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3 eine perspektivische Darstellung des Zahnkranzelementes nach 1;
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4 eine weitere perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kammergehäuses für eine Nockenwellenverstellvorrichtung, bei welchem sich das Zahnkranzelement über die gesamte Axiallänge des zur Bildung der Druckkammern herangezogenen Ringelementes erstreckt.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt in Form einer Radialschnittdarstellung eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Diese umfasst ein Kammergehäuse 1, einen Stellkolben 2 der in dem Kammergehäuse 2 aufgenommen ist und der um eine zur Umlaufachse X des Kammergehäuses 1 konzentrische Achse schwenkbar ist, wobei der Stellkolben 2 mehrere Dichtleisten 3 trägt, die sich radial über eine zylindrischen Basisfläche 2b erheben, und jeweils in dem Kammergehäuse 1 zwischen radial einwärts vordringenden Stegen 1g gebildete Druckkammern C in eine erste Kammersektion C1 und eine zweite Kammersektion C2 unterteilen. Die Dichtleisten 3, sind radial bewegbar in jeweils eine in dem Stellkolben 2 ausgebildete Führungsnut 2c eingesetzt.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist erfindungsgemäß das Kammergehäuse 1 als gebaute Struktur gefertigt, die sich aus einem die Druckkammern C beherbergenden Ringelement 1a, sowie einem darauf aufgesetzten Zahnkranzelement 1b zusammensetzt. Das Zahnkranzelement 1b bildet einen Zahnkranz für ein Zugmittel, insbesondere eine Steuerkette oder einen Zahnriemen.
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Weiterhin ist das Ringelement 1a aus einem Aluminiummaterial gefertigt, wogegen das Zahnkranzelement 1b aus einem hochfesten Werksstoff, insbesondere einem Sinterwerkstoff, oder einem anderweitigen, beispielsweise durch Warmumformung verarbeiteten Stahlwerkstoff gefertigt ist.
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Wie in der Darstellung nach 1 erkennbar, ist das Ringelement 1a im Radialschnitt von einer unrunden Außenkontur begrenzt. Das Zahnkranzelement 1b weist eine zur Außenkontur des Ringelementes 1a komplementäre Innenkontur auf.
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Die Darstellung nach 2 veranschaulicht in Form einer perspektivischen Einzelteildarstellung den Aufbau des Ringelementes 1a nach 1. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Ringelement als Abschnitt eines Strangpressprofils gefertigt. Die hierbei im Wege des Strangpressens realisierte unrunde Außenkontur des Ringelementes 1b bildet eine Mitnehmergeometrie über welche das Ringelement 1a und das Zahnkranzelement 1b (vgl. 1 und 3) miteinander drehfest gekoppelt sind. Das Ringelement 1a bildet mehrere radial einwärts vordringende Stege 1g. Die der Umlaufachse X zugewandten inneren Stirnseiten 1h sind als Zylindermantelflächen ausgeführt und nehmen in relativ enger Bewegungspassung den in 1 dargestellten Stellkolben auf. Die radial weiter auswärts liegenden Deckwandungen 1i sind ebenfalls als Zylinderflächen ausgebildet. Die hier erkennbaren Axialbohrungen können spanabhebend gebohrt, oder ebenfalls im Wege des Strangpressverfahrens gefertigt werden.
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Die Darstellung nach 3 veranschaulicht in Form einer perspektivischen Einzelteildarstellung den Aufbau des Zahnkranzelementes 1b nach 1. Das Zahnkranzelement 1b weist eine zur Außenkontur des Ringelementes 1a hinreichend komplementäre Innenkontur 1j auf. Die Geometrien des Ringelementes 1a (2) und des Zahnkranzelementes 1b können so aufeinander abgestimmt sein, dass das Zusammenfügen der Bauteile 1a, 1b unter einem ausgeprägten Presssitz erfolgt. Die hier dargestellte Mitnehmergeometrie in Form eines Polygonquerschnittes mit acht gerundeten Krümmungszonen ist nur beispielhaft gewählt. Es ist insbesondere möglich, die Mitnehmergeometrie in Form einer feineren Verzahnung zu realisieren, oder insbesondere primär in solchen Umfangszonen des Ringelementes 1a auszubilden in welchen sich auch die radial einwärts vordringenden Kammerstege 1g erstrecken, d.h. sich eine größere Wanddicke ergibt. Es ist möglich, die Verzahnung 1c erst nach dem Aufpressen an dem Ringelement 1b auszubilden, oder zumindest nachzuarbeiten, so dass sich eine optimale geometrische Lage der Verzahnung gegenüber der Umlaufachse ergibt.
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In 4 ist in Form einer perspektivischen Darstellung eine zweite Ausführungsform eines als gebaute Struktur gefertigten Kammergehäuses 1 für eine Steuerzeitenstellvorrichtung dargestellt. Bei dieser Variante ist das Ringelement 1a wiederum als Abschnitt eines Strangpressprofiles aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt. Das die Verzahnung 1c tragende Zahnkranzelement 1b ist so gestaltet, dass sich dieses über die gesamte Axiallänge des Ringelementes 1a erstreckt. Hierbei schließen sich an den die Verzahnung 1c bildenden Zahnkranzabschnitt zwei relativ dünnwandige Ringmäntel 1d, 1e an, welche das Ringelement 1a umgreifen. Die Ausbildung der zur Außenumfangskontur des Ringelementes 1a komplementären Innengeometrie des Zahnkranzelementes 1b ist hier auf den direkt von der Verzahnung 1k umgriffenen Abschnitt des Zahnkranzelementes 1b beschränkt. Hierdurch ergibt sich nochmals eine Gewichtsreduktion. Die Ringmäntel 1d, 1e sind hinsichtlich ihres Innendurchmessers so gestaltet, dass diese lokal an den „Eckzonen“ 1f, (d.h. den Umfangszonen starker Krümmung) des durch das Ringelement 1a gebildeten Polygons aufsitzen. Die Ringmäntel 1d, 1e können auch als separate Ringe ausgebildet sein die af das Ringelement 1b aufgesetzt, insbesondere aufgepresst werden. Diese Ringmäntel 1d, 1e können im Zusammenspiel mit hier nicht weiter dargestellten, die Steuerzeitenstellvorrichtung axial abschließenden Deckelelementen eine Sicherung der Axialposition des Zahnkranzelementes 1b bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kammergehäuse
- 1a
- Ringelement
- 1b
- Zahnkranzelement
- 1d
- Ringmantel
- 1e
- Ringmantel
- 1f
- Eckzonen
- 1g
- Stege
- 1h
- Stirnseiten
- 1i
- Deckwandungen
- 1j
- Innenkontur
- 1k
- Verzahnung
- 2
- Stellkolben
- 2b
- Basisfläche
- 2c
- Führungsnut
- 3
- Dichtleisten
- C
- Druckkammern
- C1
- Kammersektion
- C2
- Kammersektion
- X
- Umlaufachse
