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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps, umfassend einen Rotor und einem zur Steuerung von Verbrennungskraftmaschinen vorgesehenen Triggerrad, wobei das Triggerrad an einer Rotorstirnfläche des Rotors koaxial sowie über eine Verdrehrichtung gegenüber dem Rotor unverdrehbar angebunden ist, wobei die Verdrehsicherung durch ein form- und/oder kraftschlüssiges Eingreifen eines Vorsprungs in eine sich in Axialrichtung erstreckende Ausnehmung gebildet ist.
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Triggerräder werden üblicherweise eingesetzt, um von einem Sensor ausgelesen zu werden. Der Sensor erfasst dann die jeweilige exakte Winkelposition der Nockenwelle zu einer ECU. Deshalb wird das Triggerrad auch herkömmlich fest mit wenigstens einem Pin / Bolzen oder Stift am Rotor des Nockenwellenverstellers drehfest angebracht. Der Rotor seinerseits wird über eine Zentralschraube / einen Zentralbolzen / ein Zentralventil drehfest an der Nockenwelle festgelegt. Diese Verbindungsart ist jedoch sehr umständlich und kostenintensiv.
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Aus dem Stand der Technik, bspw. der
DE 10 2007 040 017 A1 ist eine Steuerzeitenverstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Nabenelement das einen zum Aufsatz auf einen Nockenwellenstellabschnitt vorgesehenen Sitzbereich aufweist, bekannt, mit einem Außengehäuseelement, das als solches das Nabenelement umgreift und gegenüber dem Nabenelement um eine zur Nockenwellenumlaufachse konzentrische Schwenkachse verschwenkbar ist, mit einem Stellmechanismus zur Bewerkstelligung der Verschwenkung des Außengehäuseelementes gegenüber dem Nabenelement und einem Tellerelement, das über eine Nockenwellenzentralschraube auf das Nabenelement aufgespannt ist, wobei an dem Tellerelement ein Einsatzabschnitt ausgebildet ist, der in eine in dem Nabenelement ausgebildete Versenkung einsetzbar ist, wobei ferner im Bereich des Einsatzabschnittes wenigstens eine Verankerungsstruktur ausgebildet ist, durch welche der Einsatzabschnitt an einer durch das Nebenelement bereitgestellten Gegenstruktur verankert ist.
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Durch diese im Stand der Technik gezeigte Ausführungsform ist es zumindest schon möglich beim Verbinden des Triggerrades mit dem Rotor auf zusätzliche Bauteile in Form von Fixierbolzen zu verzichten.
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Die im Stand der Technik gezeigte Fügeverbindung zwischen einem Triggerrad in Form eines Tellerelementes und einem Rotor in Form eines Nabenelementes bringt allerdings auch Nachteile mit sich. Dies betrifft vor allem die Fertigung des Nabenelementes. Die aufwändigen Versenkungen, welche sich in der Innenumfangsfläche des Nabenelementes befinden, führen zu einer Einschränkung bei der Wahl der Werkzeuge. Demzufolge kann eine zeit- und kostenintensive Beschaffung von Spezialwerkzeugen erforderlich werden. Die Vorteile, welche sich aus dem Verzicht der Verwendung von Fixierbolzen ergeben, können durch den Mehraufwand, welcher durch den Zukauf von Spezialwerkzeugen entstehen kann, wieder aufgehoben werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und eine Adaption zu finden, die eine kostengünstige, fehlerarme modulare Bauweise zulässt. Insbesondere sollen ein Triggerrad und ein Rotor geschaffen werden, welche zum einen miteinander verbunden werden können, ohne dabei zusätzliche Verbindungselemente, wie z.B. Fixierbolzen zu benötigen und zum anderen in ihrer Geometrie derart beschaffen sein, dass sowohl die Fertigung des Triggerrades als auch die Fertigung des Rotors durch standardisierte Werkzeuge oder Werkzeugmaschinen schnell und kostengünstig durchgeführt werden kann.
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Bei einem gattungsgemäßen Nockenwellenversteller mit einem Triggerrad und einem Rotor wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich jene eine Verdrehsicherung bewirkenden Abschnitte des Vorspanns in Axialrichtung erstrecken. Dadurch ist es möglich, das Triggerrad an den Rotor zu fügen ohne zusätzliche Verbindungselemente, wie z.B. Fixierbolzen zu benötigen. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Nockenwellenversteller bzgl. seines Gewichtes leichter wird. Der Verzicht auf zusätzliche Fixierelemente erleichtert darüber hinaus wesentlich die Montage des Nockenwellenverstellers. Folglich lässt sich der Nockenwellenversteller schneller montieren, was zu einer beträchtlichen Verminderung der Produktionszeit führt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn die Ausnehmung auf der Rotorstirnfläche oder der der Rotorstirnfläche gegenüberliegenden Seite des Triggerrades vorhanden ist, und je ein vom Triggerrad oder Rotor vorzugsweise laschenartig ausgebildeter Vorsprung eingreift. Die beiden Komponenten sind dadurch noch einfacher zu montieren.
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Zweckmäßigerweise ist die Ausnehmung als Teil des Rotors oder die Ausnehmung als Teil des Triggerrades sowie den Vorsprung als Teil des Rotors oder den Vorsprung als Teil des Triggerrades quader- oder keilförmig auszuformen; wobei mit quaderförmig ein Körper gemeint ist, mit sechs rechteckigen Flächen, wobei die zwischen den Flächen vorhandenen Winkel alle rechte Winkel sind und mit keilförmig ein Körper gemeint ist, bei welchem zwei Flächen unter einem spitzen Winkel zusammentreffen. Die zum in Einander passen vorgesehenen Vorsprünge und Ausnehmungen sollen möglichst gegengleich ausgestaltet sein. Die Fertigung der Ausnehmungen oder Vorsprünge kann demzufolge mit einfachen Werkzeugen oder Werkzeugmaschinen erzeugt werden, etwa mittels Stanz- und Tiefziehvorgängen. Ebenfalls vereinfacht eine standardisierte Form der Ausbuchtungen oder Vorsprünge das Verbinden eines Rotors mit einem neu- oder umkonstruierten Triggerrad. Einfache Geometrien wie Quader oder Keile verringern die Komplexität der Fertigung und reduzieren dadurch auch die Anzahl möglicher Fehlerquellen.
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Die Anordnung der zum in Einander passen vorgesehenen Vorsprünge und Ausnehmungen kann über den Umfang gesehen auch so versetzt sein, dass ein Poka Yoke – Prinzip realisierbar ist.
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Es ist auch möglich, dass der Rotor und/oder das Triggerrad ein Sinter- oder Tiefziehbauteil sind/ist. Durch Sintern ist das Zusammenbringen von Ausgangsstoffen möglich, welche sich auf andere Weise nur sehr schwer oder gar nicht zu einem neuen Werkstoff verbinden lassen. Insbesondere für die Massenfertigung eignen sich Tiefziehbauteile. Sowohl beim Sintern als auch beim Tiefziehen ist der Materialnutzungsgrad um ein Vielfaches höher als bspw. bei spanenden Herstellungsverfahren. Bei Verwendung identischer Werkstoffe sind umgeformte Bauteile, welche aus dem kalten Zustand heraus umgeformt werden, bzgl. ihrer Belastbarkeit solchen Bauteilen, die durch spanende Fertigungsverfahren hergestellt werden, überlegen. Dies führt zu einem verminderten Verschleiß der Bauteile während des Betriebes.
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Vorteilhaft für die Funktion der Verbindung aus dem Rotor und dem Triggerrad ist es, wenn die Verdrehrichtung zwischen dem Rotor und dem Triggerrad durch eine von einer Zentralschraube zur Verfügung gestellte Spannkraft gesichert ist.
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Die vorherig genannten vorteilhaften Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Die Erfindung wird auch nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht der Verbindung aus Rotor und Triggerrad in Längsachsrichtung in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine schematische Ansicht eines Schnittes entlang der Längsachse der Verbindung aus Rotor und Triggerrad in der ersten Ausführungsform,
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3 eine schematische Ansicht des Triggerrades in der ersten Ausführungsform,
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4 eine schematische Darstellung des Rotors in der ersten Ausführungsform,
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5 eine Schnittansicht, entsprechend der aus 1 gezeigten Darstellung, entlang der Längsachse der Verbindung aus Rotor und Triggerrad in einer zweiten Ausführungsform,
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6 eine schematische Wiedergabe des Rotors in der zweiten Ausführungsform, entsprechend der aus 4 gezeigten Darstellung, und
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7 eine schematische Darstellung des Triggerrades in der zweiten Ausführungsform, ähnlich zu der in 3 gewählten Darstellungsart.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Elemente der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der Verbindung aus einem Rotor 1 und einem Triggerrad 2. In eine Rotorstirnfläche 3 greift eine Verdrehsicherung 4. Die Verdrehsicherung besteht aus dem Vorsprung 5, welcher als integraler Bestandteil des Triggerrads 1 aus dem Triggerrad 1 ragt und einer Ausnehmung 6, welche sich in der Rotorstirnfläche befindet.
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Im Zentrum des Rotors 1 und des Triggerrades 2 befindet sich eine Bohrung 8. Diese Bohrung 8 unterteilt sich in eine Triggerradbohrung 9 und eine Rotorbohrung 10. Die Triggerradbohrung 9 befindet sich im Zentrum des Triggerrades 2 und die Rotorbohrung befindet sich im Zentrum des Rotors 1. Die Triggerradbohrung 9 und die Rotorbohrung 10 sind konzentrisch fluchtend übereinander angeordnet. Die Rotorbohrung 10 weist zwei Bohrungsdurchmesser auf.
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Ein erster Bohrungsdurchmesser der Rotorbohrung 10 weist einen größeren Durchmesser als die darauf konzentrisch und fluchtend liegende Triggerradbohrung 9 auf. Ein zweiter Bohrungsabschnitt der Rotorbohrung 10 weist denselben Bohrungsdurchmesser wie die Triggerradbohrung 9 auf.
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Im Bereich der Rotorbohrung 10, in welchem der Bohrungsdurchmesser größer als der Bohrungsdurchmesser der Triggerradbohrung 9 ist, befinden sich an der Bohrungswand zwei Eintrittsöffnungen für Hydraulikmittel. Die Triggerradstirnfläche 7 liegt auf der Rotorstirnfläche 3 auf. Die Rotorstirnfläche 3 verfügt in der gezeigten Ansicht über zwei Vorsprünge 5, welche keilartig in zwei Ausnehmungen 6 der Rotorstirnfläche 3 eingreifen. Die Ausnehmungen 6 sind quaderförmig. Die Verdrehsicherung 4 erfolgt durch das Aufeinanderliegen einer Fläche des keilförmigen Vorsprungs 5 auf einer Fläche der quaderförmigen Ausnehmung 6.
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2 zeigt eine schematische Ansicht der Verbindung auf dem Rotor 1 und dem Triggerrad 2. Parallel zur Bohrung 8 befinden sich jeweils im gleichen Abstand zueinander die Ausnehmungen 6 im Rotor 1 und die Vorsprünge 5 im Triggerrad 2. Die Form des Triggerrades 2 ist napfförmig. Die napfförmige Form weist an ihren Innenumfangsflächen angefaste Kanten auf. Die Fase, welche das Ende der Bohrungswand der Triggerradbohrung 9 darstellt, welche in Richtung der Öffnung des Napfes zeigt, hat eine kantenförmige Fase. Die Kante des Napfes, welche seine Öffnung bildet, weist eine runde Fase auf.
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3 zeigt das Triggerrad 2 losgelöst von dem Rotor 1. Neben der Napfform des Zentrums des Triggerrades 2, in welche sich die Triggerradbohrung 9 befindet und welches die Triggerradstirnfläche 7 aufweist, welche im montierten Zustand mit dem Rotor 1 an der Rotorstirnfläche 3 anliegt, sind an dem Umfang des Triggerrades 2 angeordnet drei Klauen 11 zu sehen. Von diesen drei Klauen 11 ist eine gemäß ihrem Volumen doppelt so groß. Die Verdrehsicherung 4 in Form von drei Vorsprüngen 5 befindet sich parallel zur Triggerradbohrung 9. Die jeweiligen Flächen der keilförmigen Vorsprünge 5, welche die Verriegelungsfläche mit den Flächen der Ausnehmungen 6 des Rotors 1 bilden, deuten allesamt zum Zentrum der Triggerradbohrung 9.
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4 zeigt den Rotor 1 losgelöst vom Triggerrad 2. In der Rotorstirnfläche 3 befinden sich drei quaderförmige Ausnehmungen 6. Diese Ausnehmungen 6 befinden sich parallel angeordnet zum Zentrum des Rotors 1 bzw. zur Rotorbohrung 10. Der Rotor in dieser Ansicht verfügt über mehrere Hydraulikmittelleitungen innerhalb der Rotorbohrung 10. Diese weiteren fünf Hydraulikmittelleitungen bzw. Austritts- oder Eintrittsöffnungen von Hydraulikmittelleitungen sind an einer Umfangsfläche des Rotors 1 zu sehen. Der Rotor 1 verfügt in der dargestellten Zeichnung über vier Rotorflügel, welche jeweils schwalbenschwanzförmige Ausnehmungen besitzen.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Verbindung aus dem Rotor 1 und dem Triggerrad 2. Bei dieser Ausführungsform sind die Vorsprünge 5 ebenfalls wie bei der ersten Ausführungsform, welche in den 1 bis 4 gezeigt wurde, keilförmig ausgebildet. Diese Flächen, welche die Verdrehsicherung 4 erzeugen, sind im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform (siehe dazu 1 bis 4), nicht diejenigen Flächen, welche sich am nächsten zur Rotorbohrung bzw. Triggerradbohrung 9 und Rotorbohrung 10 befinden. Die Ausnehmung 6 innerhalb der Rotorstirnfläche 3 ist nicht quaderförmig sondern ebenso wie der Vorsprung 5 des Triggerrades 2 keilförmig ausgebildet. Der sich im Eingriff befindende Vorsprung 5 liegt im Gegensatz zu der Ausführungsform der 1 bis 4, an vier Flächen der Ausnehmung 6 an. Die Ausnehmung 6 weist die Form eines Keiles auf. Die Form der Ausnehmung 6 entspricht dem Negativ der Form des Vorsprunges 5.
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6 zeigt den Rotor 1 der zweiten Ausführungsform losgelöst von dem Triggerrad 2. Die Rotorstirnfläche 3 weist neben Bohrungen für Hydraulikmittelleitungen 3 Ausnehmungen 6 auf. Die Ausnehmungen 6 sind keilförmig. Die Ausnehmungen 6 sind parallel zur Rotorbohrung 10 angeordnet. Der Rotor 1 verfügt über vier Rotorflügel sowie mehrere Bohrungen für Hydraulikmittelleitungen, welche sich an der Umfangsfläche des Rotors 1 befinden. Ebenso wie in der ersten Ausführungsform verfügt der Rotor 1 über vier Rotorflügel mit schwalbenschwanzartigen oder T-stoßartigen Ausnehmungen.
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7 zeigt das Triggerrad 2 der zweiten Ausführungsform losgelöst von dem Rotor 1. Im Zentrum des Triggerrades 2 befindet sich die Triggerradbohrung 9. An der Triggerradstirnfläche 7 sind drei Vorsprünge 5 zu sehen. Diese sind parallel zum Zentrum des Triggerrades 2 bzw. zur Triggerradbohrung 9 angeordnet. Im Bereich der Außenumfangsfläche des Triggerrades 2 sind drei Klauen 11 angeordnet, von denen eine der Klauen ein größeres Volumen aufweist. Die Klauen 11 sind kreuzförmig verteilt, bzw. zweimal um 90 Grad zueinander versetzt angeordnet. Im Gegensatz zu der ersten Ausführung wie sie in den 1 bis 4 dargestellt ist, zeigen diejenigen Flächen der Vorsprünge 5, welche die Verdrehsicherung 4 bilden, nicht zum Mittelpunkt der Triggerradbohrung 9, sondern stehen rechtwinklig vom Zentrum der Bohrung der Triggerradbohrung 9 ab.
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Geschickt ist es, wenn der Rotor 1 gesintert hergestellt ist und das Triggerrad mit seinen Klauen 11 tiefgezogen hergestellt ist. Die Klauen 11 agieren dann als geprägte Verschlusselemente zur Triggerradfixierung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Triggerrad
- 3
- Rotorstirnfläche
- 4
- Verdrehsicherung
- 5
- Vorsprung
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Triggerradstirnfläche
- 8
- Bohrung
- 9
- Triggerradbohrung
- 10
- Rotorbohrung
- 11
- Klaue
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007040017 A1 [0003]
