DE102014221192A1

DE102014221192A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102014221192A1
Application number: DE102014221192.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weber; Ahmet Deneri
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur Einstellung einer Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle (1) und einer Nockenwelle (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend ein zumindest mittelbar über eine Kette oder einem Riemen drehfest mit der Kurbelwelle (1) verbindbares Antriebsrad (3) sowie einen Stator (4) und einen Rotor (5), die relativ zueinander verdrehbar sind, wobei der Rotor (5) zumindest mittelbar drehfest mit der Nockenwelle (2) verbindbar ist und der Stator (4) mit einer Außenumfangsfläche (6) drehfest an einer Innenumfangsfläche (7) des Antriebsrads (3) angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist das Antriebsrad (3) an der Innenumfangsfläche (6) mindestens drei radial nach innen ausgebildete Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) auf, die mit mindestens drei an der Außenumfangsfläche (5) des Stators (4) ausgebildeten Aussparungen (9a, 9b, 9c) zur Zentrierung des Stators (4) im Antriebsrad (3) zusammenwirken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur Einstellung einer Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, umfassend ein zumindest mittelbar über eine Kette oder einem Riemen drehfest mit der Kurbelwelle verbindbares Antriebsrad sowie einen Stator und einen Rotor, die relativ zueinander verdrehbar sind, wobei der Rotor zumindest mittelbar drehfest mit der Nockenwelle verbindbar ist und der Stator mit einer Außenumfangsfläche drehfest an einer Innenumfangsfläche des Antriebsrads angeordnet ist.
Gebiet der Erfindung
In modernen Brennkraftmaschinen werden Nockenwellenversteller zur variablen Einstellung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel einstellen zu können. Der Nockenwellenversteller ist in einem Antriebsstrang integriert, über welchen Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb realisiert sein. Darüber hinaus ist der Nockenwellenversteller drehfest mit einer Nockenwelle verbunden und weist eine oder mehrere Druckkammern auf, mittels derer die Phasenrelation zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle gezielt verändert werden kann.
Aus der DE 10 2010 051 051 A1 geht ein Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine, umfassend ein mit einer Kurbelwelle drehfest verbindbares Antriebsrad, ein relativ zu diesem um eine Drehachse drehbar angeordnetes, innenverzahntes Abtriebsrad, sowie einen Adapter, der am Innenumfang des Abtriebsrads angeordnet ist und über den das Abtriebsrad drehfest mit einer Nockenwelle verbindbar ist. Der Adapter ist über die Innenverzahnung am Innenumfang des Abtriebsrads befestigt.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Nockenwellenversteller dahingehend zu optimieren, dass der Stator auf schnelle sowie einfache Art und Weise im Antriebsrad fixierbar ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß weist das Antriebsrad an der Innenumfangsfläche mindestens drei radial nach innen ausgebildete Zentrierrippen auf, die mit mindestens drei an der Außenumfangsfläche des Stators ausgebildeten Aussparungen zur Zentrierung des Stators im Antriebsrad zusammenwirken. Vorteilhafterweise erstrecken sich die mindestens drei Zentrierrippen axial von einer Stirnfläche des Antriebsrades entlang der Innenumfangsfläche des Antriebsrades, jedoch nicht über eine gesamte Breite des Antriebsrades. Die Zentrierrippen können in Umfangsrichtung eine form- oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Stator bilden, um ein Abstützen eines Einstellmoments bei der Einstellung eines Verriegelungsspiels während der Montage des Nockenwellenverstellers zu realisieren. Somit entfällt ein aufwendiges und zeitintensives Festhalten und Zentrieren des Stators im Antriebsrad durch eine Vielzahl von Greifelementen eines Montagewerkzeugs.
Vorzugsweise sind zumindest die mindestens drei Zentrierrippen spanlos hergestellt. Insbesondere eignen sich dazu sowohl kalt- als auch warmumformtechnische Verfahren. Vorteilhafterweise ist das gesamte Antriebsrad spanlos hergestellt.
Besonders bevorzugt sind zumindest die mindestens drei Zentrierrippen durch Sintern hergestellt. Dazu werden insbesondere metallische Pulver in Form gepresst, gesintert und kalibriert. Die Einstellung feiner Toleranzen im Mikrometerbereich ist dadurch besonders einfach und kostengünstig möglich. Vorteilhafterweise ist das gesamte Antriebsrad durch Sintern hergestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens drei Zentrierrippen gleichmäßig an der Innenumfangsfläche des Antriebsrades angeordnet und weisen einen Winkel von 120° zueinander auf. Mit anderen Worten beträgt ein jeweiliger Mittelpunktwinkel zwischen den jeweiligen Zentrierrippen 120°.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens drei Zentrierrippen ungleichmäßig an der Innenumfangsfläche des Antriebsrades angeordnet. Dadurch wird insbesondere eine bestimmte Position des Stators zum Antriebsrad realisiert. Mit anderen Worten existiert dann lediglich eine einzige Position des Stators im Antriebsrad.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die mindestens drei Zentrierrippen an einem Wurzelbereich zum Antriebsrad einen Radiusübergang auf. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die mindestens drei Zentrierrippen an einem Wurzelbereich zum Antriebsrad einen Hinterschnitt auf. Besonders bevorzugt ist der jeweilige Radiusübergang oder der jeweilige Hinterschnitt durch Plandrehen herstellbar. Ferner ist der jeweilige Radiusübergang oder der jeweilige Hinterschnitt entweder in radialer oder in axialer Richtung zum Antriebsrad ausgebildet. Dadurch wird insbesondere eine Kantenkollision des Antriebsrades mit dem Stator vermieden.
Des Weiteren bevorzugt sind die mindestens drei Aussparungen als axial verlaufende Nuten ausgebildet. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Nuten axial über eine gesamte Breite des Stators.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die mindestens drei Aussparungen komplementär zu den mindestens drei Zentrierrippen ausgebildet sind. Mit anderen Worten weisen die mindestens drei Aussparungen die gleiche Geometrie auf, wie die mindestens drei Zentrierrippen. Ferner können die mindestens drei Zentrierrippen ein geringes Spiel in den mindestens drei Aussparungen aufweisen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, umfassend Antriebsrad, Stator und Rotor,
2 eine schematische Schnittdarstellung des im Antriebsrad fixierten Stators aus 1, und
3 eine schematische Schnittdarstellung des im Antriebsrad fixierten Stators gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß der 1 weist ein Nockenwellenversteller zur Einstellung einer Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle 1 und einer Nockenwelle 2 einer Brennkraftmaschine ein Antriebsrad 3 sowie ein Stator 4 und ein Rotor 5 auf. Das Antriebsrad 3 ist über einen – gestrichelt gezeichneten – Riemen drehfest mit der Kurbelwelle 1 verbunden. Ferner ist der Stator 4 mit einer Außenumfangsfläche 6 drehfest an einer Innenumfangsfläche 7 des Antriebsrads 3 angeordnet. Innerhalb des Stators 4 ist der Rotor 5 relativ verdrehbar zum Stator 4 angeordnet.
Das Antriebsrad 3 wird von der Kurbelwelle 1 angetrieben, wobei der Rotor 5 drehfest mit der Nockenwelle 2 verbunden ist. Dabei bilden der Stator 4 und der Rotor 5 gegeneinander wirkende Druckkammern 20 und 21 aus. Durch Druckmittelzufuhr zu einer Gruppe von Druckkammern 20 oder 21 bei gleichzeitigem Abfluss von Druckmittel aus der anderen Gruppe von Druckkammern 21 oder 20 kann die Phasenrelation des Rotors 5 relativ zu dem Stator 4 und damit der Nockenwelle 2 relativ zur Kurbelwelle 1 variabel eingestellt werden.
Das Antriebsrad 3 weist an der Innenumfangsfläche 6 drei radial nach innen ausgebildete Zentrierrippen 8a, 8b, 8c auf, die mit drei an der Außenumfangsfläche 5 des Stators 4 ausgebildeten Aussparungen 9a, 9b, 9c zur Zentrierung des Stators 4 im Antriebsrad 3 zusammenwirken. Dabei sind die drei Aussparungen 9a, 9b, 9c komplementär zu den drei Zentrierrippen 8a, 8b, 8c als axial verlaufende Nuten ausgebildet. Die Zentrierrippen 8a, 8b, 8c werden spanlos in einem Sinterverfahren hergestellt und sind somit einteilig mit dem Antriebsrad 3 ausgebildet. Ferner sind die Zentrierrippen 8a, 8b, 8c gleichmäßig an der Innenumfangsfläche 7 des Antriebsrades 3 angeordnet und weisen zueinander einen Winkel von 120° auf.
Nach 2 weisen die drei Zentrierrippen – von denen jedoch aufgrund der Schnittdarstellung nur eine Zentrierrippe 8a dargestellt ist – an einem Wurzelbereich radial zum Antriebsrad 3 hin einen Hinterschnitt 11 auf.
Nach 3 weisen die drei Zentrierrippen – von denen jedoch aufgrund der Schnittdarstellung nur eine Zentrierrippe 8a dargestellt ist – an einem Wurzelbereich axial zum Antriebsrad 3 hin einen Radiusübergang 10 auf.
Bezugszeichenliste

1: Kurbelwelle
2: Nockenwelle
3: Antriebsrad
4a–4d: Stator
5a, 5b: Rotor
6a, 6b: Außenumfangsfläche
7a, 7b: Innenumfangsfläche
8a, 8b, 8c: Zentrierrippen
9a, 9b, 9c: Aussparungen
10: Radiusübergang
11: Hinterschnitt
20: Druckkammer
21: Druckkammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010051051 A1 [0003]

Claims

Nockenwellenversteller zur Einstellung einer Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle (1) und einer Nockenwelle (2) einer Brennkraftmaschine, umfassend ein zumindest mittelbar über eine Kette oder einem Riemen drehfest mit der Kurbelwelle (1) verbindbares Antriebsrad (3) sowie einen Stator (4) und einen Rotor (5), die relativ zueinander verdrehbar sind, wobei der Rotor (5) zumindest mittelbar drehfest mit der Nockenwelle (2) verbindbar ist und der Stator (4) mit einer Außenumfangsfläche (6) drehfest an einer Innenumfangsfläche (7) des Antriebsrads (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (3) an der Innenumfangsfläche (6) mindestens drei radial nach innen ausgebildete Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) aufweist, die mit mindestens drei an der Außenumfangsfläche (5) des Stators (4) ausgebildeten Aussparungen (9a, 9b, 9c) zur Zentrierung des Stators (4) im Antriebsrad (3) zusammenwirken.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) spanlos hergestellt sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) durch Sintern hergestellt sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) gleichmäßig an der Innenumfangsfläche (7) des Antriebsrades (3) angeordnet sind und einen Winkel von 120° zueinander aufweisen.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) ungleichmäßig an der Innenumfangsfläche (7) des Antriebsrades (3) angeordnet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) an einem Wurzelbereich zum Antriebsrad (3) einen Radiusübergang (10) aufweisen.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) an einem Wurzelbereich zum Antriebsrad (3) einen Hinterschnitt (11) aufweisen.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Radiusübergang (10) oder der jeweilige Hinterschnitt (11) durch Plandrehen herstellbar ist.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Aussparungen (9a, 9b, 9c) als axial verlaufende Nuten ausgebildet sind.
Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Aussparungen (9a, 9b, 9c) komplementär zu den mindestens drei Zentrierrippen (8a, 8b, 8c) ausgebildet sind.