DE102015205242A1

DE102015205242A1 - Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE102015205242A1
Application number: DE102015205242.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Ottersbach; Jürgen Weber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-09-29

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nockenwellenversteller (1) mit einem Stator (2), einem Rotor (3), einem ersten Deckel (4), einem zweiten Deckel (5) und einem Antriebsrad (6), wobei alle vorgenannten Bauteile (2, 3, 4, 5, 6) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei auf der Außenmantelfläche (7) des ersten Deckels (4) das Antriebsrad (6) drehfest angeordnet ist, wobei der erste Deckel (4) topfförmig ausgebildet ist und den Stator (2) umgreift, wobei der erste Deckel (4) und der Stator (2) drehfest zueinander sind, der topfförmige erste Deckel (4) mit dem Stator (2) verschweißt ist, der zweite, dem ersten Deckel (4) gegenüberliegend angeordnete Deckel (5) mit dem ersten Deckel (4) verschweißt ist, das Antriebsrad (6) mit dem ersten Deckel (4) verschweißt ist und eine das Antriebsrad (6) flankierende Bordscheibe (8) mit dem topfförmigen ersten Deckel (4) verschweißt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenversteller anzugeben, der einen besonders einfachen Aufbau aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird erreicht, dass Schraubverbindungen zwischen den genannten Bauteilen vermieden werden, welche sich durch Vibrationen im Betrieb lösen können und durch deren Vorspannung zu einer unerwünschten Verformung der miteinander zu verbindenden Bauteile führt. Zudem wird durch die Schweißnähte eine bessere Abdichtung gegenüber einer Schraubverbindung erzielt.
Die im Anspruch 1 genannten Bauteile können aus Blech ausgebildet sein. Ferner können die im Anspruch 1 genannten Bauteile jeweils zueinander zentriert sein. Vorteilhafterweise lassen sich Rundlauffehler zweier zueinander drehbarer Bauteile verringern, wenn diese zueinander zentriert sind. Insbesondere bei aus Blech ausgebildeten Teilen lässt sich durch die Zentrierung der Nachbearbeitungsaufwand deutlich reduzieren.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schweißverbindung durch Laserschweißen ausgebildet. Durch Laserschweißen lassen sich sehr genaue Schweißnähte ausbilden, die insbesondere bei Blechteilen aufgrund der geringen Blechdickte vorteilhaft anwendbar und darüber hinaus druckmitteldicht sind. Etwaige zusätzliche Dichtmittel, bspw. Dichtringe, und die Ausbildung einer entsprechenden Aufnahme am Blechteil für dieselben können entfallen. Zudem ist Laserschweißen ein sehr wirtschaftliches Verfahren. Bevorzugterweise sind die Schweißstellen von außen zugänglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Antriebsrad ein Riemenrad. Das Antriebsrad kann jedoch ein Kettenrad oder ein Zahnrad für eine Stirnverzahnung oder eine Schrägverzahnung sein.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Deckel am topfförmigen ersten Deckel zentriert. Wie bereits eingangs erwähnt, lässt sich der Nachbearbeitungsaufwand aufgrund der Zentrierung zueinander minimieren. Die beiden Deckel sind hier jedoch nicht gegeneinander beweglich, so dass der Vorteil darin liegt, Spannungen beim Fügen zu reduzieren und etwaige Spalte zwischen den Deckeln in der Fügestelle zu minimieren.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine zuverlässigere und dichtere Nockenwellenverstelleranordnung erreicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt:
1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 1. Der Nockenwellenversteller 1 weist einen Stator 2 und einen Rotor 3 auf, welche zueinander verdrehbar um eine Drehachse 14 der Nockenwelle 13 angeordnet sind. Ferner hat der Nockenwellenversteller 1 einen ersten Deckel 4 und einen zweiten Deckel 5, welche ebenfalls konzentrisch zur Drehachse 14 angeordnet sind. Die beiden Deckel 4 und 5 sind drehfest mit dem Stator 2 ausgebildet.
Die drehfeste Verbindung zwischen den beiden Deckeln 4, 5 ist durch eine als Schweißnaht ausgebildete Schweißverbindung 11, vorzugsweise einer Laserschweißverbindung, ausgebildet. Die beiden Deckel 4, 5 können mit ihren Umfangsflächen derart aneinander anliegen, so dass diese zueinander zentriert sind und dadurch eine Unwucht im Betrieb des Nockenwellenverstellers 1 vermieden wird. Die Schweißnaht 11 ist bevorzugt an den stirnseitigen Enden der Deckel 4, 5 angeordnet. Diese Enden überlappen einander in axialer Richtung und dichten so zusätzlich den Innenraum des Nockenwellenverstellers 1 gegenüber der Umwelt ab. Zudem ist die abgebildete Schweißnaht für ein Schweißwerkzeug leicht zugänglich.
Die drehfeste Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Stator 2 ist durch eine Schweißverbindung 10, vorzugsweise einer Laserschweißverbindung, ausgebildet. Der Deckel 4 und der Stator 2 können mit ihren Umfangsflächen derart aneinander anliegen, so dass diese zueinander zentriert sind und dadurch eine Unwucht im Betrieb des Nockenwellenverstellers 1 vermieden wird. Der Stator 2 wird in den topfförmigen Deckel 4 eingelegt und an der offenen Topfseite an der Kontaktstelle zwischen Deckel 4 und Stator 2 verschweißt. Alternativ kann die als Schweißnaht ausgebildete Schweißverbindung 10 am Boden des Topfes an der Kontaktstelle zwischen Stator 2 und Deckel 4 angeordnet sein.
Die drehfeste Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Antriebsrad 6 ist durch eine als Schweißnaht ausgebildete Schweißverbindung 9, vorzugsweise einer Laserschweißverbindung, ausgebildet. Das Antriebsrad 6 ist auf der Außenmantelfläche 7 des ersten Deckels 4 angeordnet. Um eine sehr belastbare, drehmomentfeste Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Antriebsrad 6 auszubilden, kann zwischen den beiden Bauteilen eine Übermaßpassung oder eine Übergangspassung ausgebildet sein. Dadurch werden die beiden Bauteile zueinander zentriert, wodurch eine Unwucht im Betrieb vermieden werden kann. Die Schweißnaht 9 kann auf der nockenwellenzugewandten und/oder auf der nockenwellenabgewandten (hier dargestellt) Seite des Antriebsrades 6 angeordnet sein.
Die drehfeste Verbindung zwischen dem Deckel 4 und der Bordscheibe 8 ist durch eine als Schweißnaht ausgebildete Schweißverbindung 12, vorzugsweise einer Laserschweißverbindung, ausgebildet. Die Bordscheibe 8 ist auf der Außenmantelfläche 7 des ersten Deckels 4 angeordnet. Vorteilhafterweise ist die Bordscheibe 8 auf der Außenmantelfläche 7 zentriert und liegt mit einer Stirnseite, bevorzugterweise flächig, an dem Antriebsrad 6 an. Die Schweißnaht 12 kann auf der nockenwellenzugewandten (hier dargestellt) und/oder auf der nockenwellenabgewandten Seite der Bordscheibe 8 angeordnet sein.
Vorzugsweise können durch die Schweißverbindungen 9, 10, 11, 12 etwaige Dichtelemente, wie Dichtringe, entfallen. Die Schweißverbindungen 9, 10, 11, 12 bewirken eine zuverlässige Abdichtung, so dass kein Leckageöl oder unter Druck stehendes Öl durch die Fügestellen in die Umwelt entweicht. Die Montage des Nockenwellenverstellers 1 wird aufgrund weniger zu montierender Bauteile deutlich erleichtert und zuverlässiger.
Die miteinander zu verschweißenden, vorgenannten Bauteilpaare sind vorzugsweise aus Blech ausgebildet. Diese können jedoch auch aus Kunststoff sein, wobei durch das Schweißverfahren das Material an der Verbindungsstelle aufgeschmolzen wird und eine stoffschlüssige Verbindung entsteht.
Der Deckel 4 weist ferner ein Lagerstelle 15 zur Nockenwelle 13 auf, mittels derer die auf das Antriebsrad 6 wirkende Kraft auf die Nockenwelle 13 geleitet wird. Diese Kraft kann von einem Zugmitteltrieb oder von einem Stirnrädertrieb hervorgerufen worden sein.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenversteller
2: Stator
3: Rotor
4: erster Deckel
5: zweiter Deckel
6: Antriebsrad
7: Außenmantelfläche
8: Bordscheibe
9: erste Schweißnaht
10: zweite Schweißnaht
11: dritte Schweißnaht
12: vierte Schweißnaht
13: Nockenwelle
14: Drehachse
15: Lagerstelle

Claims

Nockenwellenversteller (1) mit einem Stator (2), einem Rotor (3), einem ersten Deckel (4), einem zweiten Deckel (5) und einem Antriebsrad (6), wobei alle vorgenannten Bauteile (2, 3, 4, 5, 6) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei auf der Außenmantelfläche (7) des ersten Deckels (4) das Antriebsrad (6) drehfest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass • der erste Deckel (4) topfförmig ausgebildet ist und den Stator (2) umgreift, wobei der erste Deckel (4) und der Stator (2) drehfest zueinander sind, • der topfförmige erste Deckel (4) mit dem Stator (2) verschweißt ist, • der zweite, dem ersten Deckel (4) gegenüberliegend angeordnete Deckel (5) mit dem ersten Deckel (4) verschweißt ist, • das Antriebsrad (6) mit dem ersten Deckel (4) verschweißt ist und • eine das Antriebsrad (6) flankierende Bordscheibe (8) mit dem topfförmigen ersten Deckel (4) verschweißt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung durch Laserschweißen ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (6) ein Riemenrad ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Deckel (5) am topfförmigen ersten Deckel (4) zentriert ist.