DE102016220319A1

DE102016220319A1 - Nockenwellenversteller mit befestigter Sperrhülse

Info

Publication number: DE102016220319A1
Application number: DE102016220319.3A
Authority: DE
Inventors: Alexandre Camilo; Renato de Oliveira Ghiraldi
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator (2) und einem relativ zu diesem Stator (2) verdrehbaren Rotor (3), sowie einem Sperrmechanismus (4) zum Blockieren des Rotors (3) relativ zu dem Stator (2) in einer Sperrstellung, wobei in der Sperrstellung ein in dem Rotor (3) verschiebbar aufgenommener Bolzen (5) in eine in einem statorfesten Deckel (7) befestigte Hülse (6) des Sperrmechanismus (4) formschlüssig hineinragt, wobei die Hülse (6) an einer radialen Außenseite (8) eine ringförmige Ausnehmung (9) aufweist, in die zumindest ein durch plastische Verformung an einer dem Rotor (3) abgewandten Seite (10a) des Deckels (7) ausgebildeter Vorsprung (11) hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller, vorzugsweise einen (hydraulischen) Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps, für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator und einem relativ zu diesem Stator verdrehbaren Rotor, sowie einem Sperrmechanismus zum Blockieren des Rotors relativ zu dem Stator in einer Sperrstellung, wobei in der Sperrstellung ein in dem Rotor verschiebbar aufgenommener Bolzen in eine in einem statorfesten Deckel befestigte Hülse des Sperrmechanismus formschlüssig hinein ragt / eingeschoben ist.
Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Ausführungen von gattungsgemäßen Nockenwellenverstellern bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2014 206 859 A1 einen Nockenwellenversteller mit formschlüssiger Verriegelungskulisse.
Weitere Nockenwellenversteller sowie ähnliche Vorrichtungen sind aus der US 6 948 467 B2 , der US 7 318 400 B2 sowie der US 2008/0289594 A1 bekannt.
Es sind folglich aufgrund der im Stand der Technik umgesetzten Anbringmethoden der Hülsen an dem Deckel gewisse Voraussetzungen an die Materialstärke der Bauteile gesetzt. Hierbei darf insbesondere eine gewisse Blechstärke nicht unterschritten werden, da es sonst zu einem Lösen der Hülse kommen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Nockenwellenversteller zur Verfügung zu stellen, der hinsichtlich seines Gewichtes weiter reduziert werden soll.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hülse an einer radialen Außenseite eine ringförmige Ausnehmung aufweist, in die zumindest ein durch plastische Verformung an einer dem Rotor abgewandten Seite des Deckels ausgebildeter Vorsprung hineinragt.
Dadurch wird eine Hülse zur Verfügung gestellt, die insbesondere hinsichtlich des Deckels deutlich reduziertere Blechdicken zulässt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Ist die Hülse mittels einer Clinchverbindung / Verstemmung an dem (vorzugsweise aus einem Metallblech hergestellten) Deckel festgelegt, wird eine besonders dauerfeste Verbindung zwischen der Hülse und dem Deckel umgesetzt.
Ist die Ausnehmung mittels eines Kaltverarbeitungsschrittes, wie einem Rollen, Drehen, Schleifen, Reiben, Fräsen oder Kaltumformen hergestellt, wird die Ausnehmung besonders kostengünstig umgesetzt.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn die Hülse eine zylindrische Außenumfangsfläche aufweist, in die die Ausnehmung eingebracht ist. Dadurch lässt sich die Hülse in ihrer geometrischen Form besonders einfach ausbilden und mit einem relativ geringen Aufwand herstellen.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn die Hülse eine Einführschräge an einer dem Rotor abgewandten Seite aufweist, mittels der die Hülse, sich zentrierend in dem Deckel eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers samt Sperrmechanismus nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
2 eine perspektivische Darstellung einer Außenseite einer zu dem Sperrmechanismus gehörenden Hülse,
3 eine Längsschnittdarstellung der Hülse nach 2,
4 eine Detailansicht des Längsschnittes aus 1 im Bereich einer Clinchverbindung zwischen der Hülse und einem Deckel des Stators,
5 eine Außenansicht der in dem Deckel eingesetzten Hülse, sowie
6 einen in Längsrichtung geschnittenen Deckel samt Hülse, wie er in dem Nockenwellenversteller nach 1 eingesetzt ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller 1 im Längsschnitt dargestellt. Der Nockenwellenversteller 1 ist als ein hydraulischer Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps aufgebaut sowie funktionierend. Folglich dient der Nockenwellenversteller 1 im Betrieb zum Verstellen einer Steuerzeit einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine gegenüber einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine. Auf typische Weise weist der Nockenwellenversteller 1 einen Stator 2 sowie einen relativ zu diesem Stator 2 verdrehbar angeordneten Rotor 3 auf. Der Rotor 3 und der Stator 2 sind in einer Sperrstellung, wie sie in 1 dargestellt ist, mittels eines (aktivierten) Sperrmechanismus 4 in ihrer Drehposition gesperrt. In dieser Sperrstellung ist somit der Rotor 3 relativ zu dem Stator 2 in seiner Drehrichtung festgelegt, d.h. drehfest verbunden.
Der Sperrmechanismus 4 ist prinzipiell hydraulisch aktiviert und weist einen Bolzen 5 auf, der in einem Aufnahmeloch 14 innerhalb des Rotors 3 verschiebbar angeordnet ist. Das Aufnahmeloch 14 ist zu einem den Rotor 3 seitlich überragenden Deckel 7 hin geöffnet, sodass der Bolzen 5 mit einer (topfförmigen / kappenförmigen) Hülse 6 des Sperrmechanismus 4 in der Sperrstellung zusammenwirkt. Die Hülse 6 ist insbesondere auf einer gleichen radialen Höhe wie der Bolzen 5 angeordnet, sodass der Bolzen 5 in der Sperrstellung, unter formschlüssigem Festlegen des Rotors 3, relativ zum Stator 2 in die Hülse 6 formschlüssig eingreift. Die Hülse 6 ist in einem in dem Deckel 7 eingebrachten Befestigungsloch 16 befestigt. In dieser in 1 dargestellten Sperrstellung ist der Bolzen 5 bereits vollständig in der Hülse 6 eingefahren.
Die Hülse 6 ist in dem Deckel 7 fest angebracht. Zu diesem Zwecke weist die Hülse 6 die in den 2 und 3 erkennbare Außenform auf. Die Hülse 6 weist an ihrer radialen Außenseite 8 zum einen eine zylindrische Außenumfangsfläche 13, zum anderen eine ringförmige Ausnehmung 9 auf, die um den gesamten Umfang umläuft. In die Ausnehmung 9, wie dann in der Detailansicht nach 4 besonders gut zu erkennen, ragt im befestigten Zustand ein plastisch umgeformter Vorsprung 11 des Deckels 7 hinein. Insbesondere bildet der Vorsprung 11 zusammen mit der Ausnehmung 9 im befestigten Zustand der Hülse 6 am Deckel 7, gemäß 4, eine Clinchverbindung 12 aus. Der Deckel 7 ist hierfür an einer dem Rotor 3 abgewandten ersten axialen Seite 10a, lokal im Bereich der Ausnehmung 9 verstemmt, d.h. stofflich verformt. Wie weiterhin in 5 angedeutet, ist der Deckel 7 insbesondere, in Umfangsrichtung der Hülse 6 betrachtet, an drei entlang des Umfangs beabstandet zueinander angeordneten Stellen verformt, sodass sich drei Vorsprünge 11 ausbilden, die jeweils in die Ausnehmung 9 hinein ragen. Eine der ersten axialen Seite 10a abgewandte zweite axiale Seite 10b des Deckels 7 ist wiederum dem Rotor 3 unmittelbar zugewandt.
Wie schließlich in 6 zu erkennen, kann somit eine deutlich geringere Blechdicke des aus einem Metallblech hergestellten Deckels 7 erreicht werden, wodurch das Gesamtgewicht des Nockenwellenverstellers 1 weiter gesenkt wird. Insbesondere weist der Deckel 7 eine Blechdicke von ca. 3mm oder weniger auf.
Auch weist die Hülse 6 auf einer dem Rotor 3 abgewandten Seite (an einem Bodenbereich) eine Einführschräge 15 an der Außenseite 8 auf, mittels der die Hülse 6 seitens der zweiten Seite 10b in das Befestigungsloch 16 eingeschoben wird.
In anderen Worten ausgedrückt, ist es erfindungsgemäß umgesetzt, eine Befestigungsrille (Ausnehmung 9) an der Sperrhülse (Hülse 6) zur Verfügung zu stellen, die die Verwendung eines Sperrdeckels (Deckel 7) mit einer Blechdicke von 3 mm oder weniger ermöglicht, was in einer deutlichen Reduktion der Masse sowie der Kosten resultiert. Die Rille 9 kann auf gewöhnliche Weise durch bewährte Herstellverfahren hergestellt werden, beispielsweise mittels Drehen, Reiben, Rollen, Kaltumformen, oder ähnlichem. Dadurch wird eine Rille 9 zur Verfügung gestellt, die zur Clinch-Durchführung / zum Verclinchen auf der Rückseite des Sperrdeckels 7 verwendet werden kann. Vorzugsweise ist das Material des Deckels 7 an drei Stellen verstemmt.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenversteller
2: Stator
3: Rotor
4: Sperrmechanismus
5: Bolzen
6: Hülse
7: Deckel
8: Außenseite
9: Ausnehmung
10a: erste Seite
10b: zweite Seite
11: Vorsprung
12: Clinchverbindung
13: Außenumfangsfläche
14: Aufnahmeloch
15: Einführschräge
16: Befestigungsloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014206859 A1 [0002]
US 6948467 B2 [0003]
US 7318400 B2 [0003]
US 2008/0289594 A1 [0003]

Claims

Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator (2) und einem relativ zu diesem Stator (2) verdrehbaren Rotor (3), sowie einem Sperrmechanismus (4) zum Blockieren des Rotors (3) relativ zu dem Stator (2) in einer Sperrstellung, wobei in der Sperrstellung ein in dem Rotor (3) verschiebbar aufgenommener Bolzen (5) in eine in einem statorfesten Deckel (7) befestigte Hülse (6) des Sperrmechanismus (4) formschlüssig hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) an einer radialen Außenseite (8) eine ringförmige Ausnehmung (9) aufweist, in die zumindest ein durch plastische Verformung an einer dem Rotor (3) abgewandten Seite (10a) des Deckels (7) ausgebildeter Vorsprung (11) hineinragt.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) mittels einer Clinchverbindung (12) an dem Deckel (7) festgelegt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (9) mittels eines Kaltverarbeitungsschrittes, wie einem Rollen, Drehen, Schleifen, Reiben oder Kaltumformen, hergestellt ist.
Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) eine zylindrische Außenumfangsfläche (13) aufweist, in die die Ausnehmung (9) eingebracht ist.