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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller, insbesondere einen elektrisch oder hydraulisch betätigten Nockenwellenversteller, z. B. des Flügelzellentyps, mit einem Stator und einem konzentrisch zu dem Stator und relativ zu dem Stator drehbar gelagerten Rotor, und mit wenigstens einer Statorscheibe, die drehfest mit dem Stator verbunden ist, wobei ein Außendeckel die Statorscheibe und den Stator radial außen umgreift, wobei eine Dichtung zwischen dem Außendeckel und dem Stator in einem Dichtungsaufnahmebereich angeordnet ist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Nockenwellenversteller bekannt. Zum Beispiel offenbart die
DE 10 2012 106 426 B4 einen Nockenwellenversteller, aufweisend einen Stator und einen zu dem Stator begrenzt relativ verdrehbaren Rotor, wobei der Stator einstückig aus Kunststoff ausgebildet ist und eine topfartige Form mit zwei Aufnahmeräumen aufweist, der Stator radial außenseitig eine Lauffläche für einen Steuerriemen aufweist, der Rotor innerhalb eines ersten Aufnahmeraums des Stators angeordnet ist und der erste Aufnahmeraum mittels einer in einem zweiten Aufnahmeraum des Stators aufgenommene Statorscheibe abgedeckt vorgesehen ist, der Stator mit einem in dem zweiten Aufnahmeraum angeordneten, die Statorscheibe umgreifenden Deckelteil verschlossen ist und zwischen dem Stator und dem Deckelteil eine Dichtung angeordnet ist, dass sich der Deckelteil in eine axiale Ringnut des Stators hineinerstreckt, wobei die Dichtung radial innenseitig des Deckelteils angeordnet ist und der Stator und die Statorscheibe eine radiale Ringnut für die Dichtung bilden, wobei mittels eines Randabschnitts des Deckelteils eine Anpresskraft auf die Dichtung nach radial innen aufgebracht ist und der Stator im Bereich eines nach radial außen gerichteten Anlageabschnitts für die Dichtung eine vorgegebene Mindestmaterialstärke aufweist.
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Die
EP 2 937 529 A2 zeigt einen Nockenwellenphasensteller, der einen Elektromotor und eine harmonische Getriebeantriebseinheit verwendet, um die Phasenbeziehung zu variieren, wobei der Nockenwellenphasensteller modular aufgebaut ist.
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Die
DE 199 51 391 A1 zeigt eine als hydraulische Nockenwellen-Verstelleinrichtung in Rotationskolbenbauart ausgebildete Vorrichtung, die an einer im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (angeordnet ist und aus einem mit einer Kurbelwelle über eine Verzahnung in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad sowie aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Flügelrad besteht. Das Antriebsrad besteht aus einer Umfangswand, einer nockenwellenabgewandten Seitenwand und einer nockenwellenzugewandten Seitenwand, die zusammen einen Hohlraum bilden, in dem durch mindestens zwei Begrenzungswände mindestens ein hydraulischer Arbeitsraum angeordnet ist. Das Flügelrad weist mindestens einen Flügel auf und unterteilt mit jedem Flügel einen hydraulischen Arbeitsraum in zwei hydraulische Druckkammern. Es ist die nockenwellenzugewandte Seitenwand des Antriebsrades als gewichts- und bauraumreduzierendes, dünnwandiges Rondenformteil ausgebildet, welches eine die Umfangswand des Antriebsrades teilweise umschließende, rechtwinklig abgewinkelte Randpartie aufweist und durch eine separate Anbindung am Antriebsrad unlösbar befestigt ist.
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Die
DE 10 2011 080 265 A1 zeigt eine Gehäuseeinheit für einen Elektromotor, welche sich durch einen angespritzten Kunstoffflansch und ein vom selben Kunststoffmaterial zumindest abschnittsweise umfasstes Tiefziehgehäuse auszeichnet. Derartige Elektromotoren kommen beispielsweise bei elektromechanischen Nockenwellenverstellern für Verbrennungsmotoren zum Einsatz, wo sie als Aktuatoren zur Verstellung der Verstellwelle dienen.
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Bei dem bekannten Stand der Technik wird also die Abdichtung zwischen dem Stator und dem Außendeckel durch einen radial vorgespannten O-Ring realisiert, wobei der O-Ring in eine Nut zwischen dem Stator und dem seitlichen Deckel/der Statorscheibe eingelegt ist.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass der radial vorgespannte O-Ring bei der Montage durch den am Außendurchmesser des O-Ringes entlang gleitenden Außendeckel in den radialen Spalt zwischen dem Stator und dem Außendeckel hineingezogen wird (O-Ring-Extrusion). Durch das Hineinziehen des O-Rings und durch die Reibung an der Oberfläche des O-Rings durch den Außendeckel wird die Oberfläche des O-Rings abgeschert. Dabei kann eine externe Leckage an der beschädigten Oberfläche des O-Ringes entstehen. Weiterhin wird der O-Ring bei der Demontage in die Gegenrichtung verformt und in den radialen Spalt zwischen dem seitlichen Deckel/der Statorscheibe und dem Außendeckel hineingezogen. Auch bei der Demontage wird also der O-Ring am Außendurchmesser durch die Reibung beschädigt. Deshalb kann der O-Ring im Servicefall nicht wieder verwendet werden.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll eine Dichtung für einen hydraulischen oder einen elektrischen Nockenwellenversteller entwickelt werden, die besonders einfach ist, bei der der O-Ring oder die verwendete Dichtung nicht bei der Montage und bei der Demontage beschädigt wird, so dass die Dichtung eine höhere Lebensdauer aufweist und unter Umständen wieder verwendbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dichtung im eingelegten Zustand einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Außendeckels in einem radial außerhalb auf der gleichen axialen Höhe angeordneten Bereich des Außendeckels.
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Erfindungsgemäß ist die Dichtung lediglich bzw. überwiegend in der Axialrichtung kraftbeaufschlagt/gepresst. Die Dichtung wird also in der radialen Richtung, wenn überhaupt, nur in der Schlussphase der Montage des Außendeckels verformt und radial gegen den Innendurchmesser des Außendeckels dichtanliegend vorgespannt, so dass die Dichtfläche der Dichtung im Montageprozess nicht abgeschert wird. Bei der Demontage des Außendeckels wird der Außendeckel in Axialrichtung entfernt, so dass die Dichtung zuerst axial und dadurch auch radial entspannt wird, so dass ein Spalt zwischen dem Außendurchmesser des O-Rings und dem Innendurchmesser des Außendeckels entsteht und somit ein berührungsloses Abziehen des Außendeckels ohne Probleme möglich ist. So kann die Dichtung also auch abscherungsfrei demontiert werden, so dass die Dichtung auch im Servicefall wiederholt eingesetzt werden kann.
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Dies hat den Vorteil, dass die Dichtung bei der Montage und bei der Demontage nicht mehr oder nur am Ende der Montagephase mit dem Außendeckel in Berührung kommt und daher nicht in den radialen Spalt zwischen dem Stator und dem Außendeckel hineingezogen wird. Daher wird also vorteilhafterweise nicht mehr eine Oberfläche der Dichtung bei der Montage abgeschert. Es wird also in vorteilhafter Weise eine Dichtung bereitgestellt, die beschädigungsfrei montiert und demontiert werden kann und somit auch mehrfach verwendet werden kann. Gleichzeitig wird eine ausreichende Dichtfähigkeit sichergestellt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Dichtungsaufnahmebereich, der von dem Stator und dem Außendeckel gebildet wird, so ausgelegt ist, dass die Abdichtung im eingelegten Zustand der Dichtung an den axialen Stirnseiten des Dichtungsaufnahmebereichs, also an einer axialen Stirnseite des Außendeckels und an einer axialen Stirnseite des Stators, erfolgt. Das heißt, dass die Dichtung beim Anordnen bzw. Einlegen in dem Dichtungsaufnahmebereich die radialen Stirnseiten des Dichtungsaufnahmebereichs, also eine radiale Stirnseite des Stators und eine radiale Stirnseite des Außendeckels nicht kontaktiert, also beabstandet zu diesem ist. Da der Außendeckel in Axialrichtung auf die Dichtung und den Stator aufgeschoben wird, wird so vermieden, dass an einer radialen Außenseite der Dichtung eine Oberfläche abgeschert wird und somit erhöhter Verschleiß entsteht.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn der Stator eine Stufe aufweist, an der der Außendurchmesser des Stators verringert ist und an der die Dichtung angeordnet ist. Das heißt, dass die Dichtung nicht mehr in eine Nut eingelegt wird, die zwischen der Statorscheibe und dem Stator gebildet wird. Der Dichtungsaufnahmebereich für die Dichtung wird also durch eine axiale Stirnfläche an der Stufe des Stators, eine radiale Stirnfläche an der Stufe des Stators, eine axiale Fläche an der Innenseite des Außendeckels und durch eine radiale Fläche an der Innenseite des Außendeckels gebildet. Beim Einlegen der Dichtung liegt die Dichtung lediglich an der axialen und der radialen Stirnfläche der Stufe des Stators, die die axiale Dichtfläche und die radiale Dichtfläche am Stator ausbilden, an.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn die Dichtung an zwei Seiten der Stufe des Stators anliegt.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Dichtung an zwei Seiten des Außendeckels anliegt. Das heißt auch, dass die Dichtung nicht an der Statorscheibe anliegt, sondern an zwei im rechten Winkel zueinander ausgerichteten Flächen des Stators und an zwei im rechten Winkel zueinander ausgerichteten Flächen des Außendeckels.
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Ein günstiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Dichtung im montierten Zustand zwischen dem Außendeckel und dem Stator in Axialrichtung vorgespannt ist. Dabei ist die Dichtung so vorgespannt, dass sie sich radial nach außen verformt, so dass der radiale Außendurchmesser der Dichtung an einer radialen Innenseite des Außendeckels anliegt. Der radiale Außendurchmesser der Dichtung kann aber auch im montierten Zustand zu der radialen Innenseite des Außendeckels beabstandet sein, da die Dichtflächen allein bzw. hauptsächlich durch die axiale Innenseite des Außendeckels und die axiale Stirnseite bzw. die axiale Fläche an der Stufe des Stators.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Dichtung im eingebauten/montierten Zustand beabstandet zu der Statorscheibe ist. Das heißt, dass die Dichtung im montierten Zustand die Statorscheibe nicht berührt. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Dichtung axial beabstandet zu der Statorscheibe ist.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Außendeckel mit Presssitz an der Statorscheibe befestigt ist. Das heißt, dass der Außendeckel in dem Bereich, in dem er im montierten Zustand an der Statorscheibe anliegt, einen Innendurchmesser besitzt, der mit einer Übermaßpassung auf den Außendurchmesser der Statorscheibe in dem Bereich, in dem der Außendeckel dort anliegt, abgestimmt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Außendeckel im Bereich der Dichtung zum Beispiel einen größeren radialen Innendurchmesser aufweisen kann, weil dieser nicht für die Befestigung des Außendeckels an dem Stator und der Statorscheibe benötigt ist.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn eine Rückschlagventilplatte zwischen dem Statordeckel und dem Stator in Axialrichtung angeordnet ist, so dass eine zusätzliche Trennfuge durch die Rückschlagventilplatte gebildet wird, die durch die Dichtung den Stator und den Außendeckel zusätzlich radial nach außen abgedichtet ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Rückschlagventilplatte beabstandet zu der Dichtung ist. So kann in vorteilhafter Weise auf eine zusätzliche Abdichtung der Trennfuge bzw. der Rückschlagventilplatte verzichtet werden, weil die Dichtung axial zwischen dem Außendeckel und dem Stator vorgespannt wird und die Trennfuge innerhalb des Außendeckels angeordnet ist. Im Inneren des Außendeckels können daher eine beliebige Anzahl von Trennfugen ausgebildet werden, die kostenneutral alle über die eine Dichtung zwischen dem Außendeckel und dem Stator abgedichtet werden können.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn eine Anschlagsfläche/Dichtungsfläche an dem Außendeckel, insbesondere an einer axialen Stirnfläche des Außendeckels, ausgebildet ist, die so auf den Stator und die Montageposition des Außendeckels abgestimmt ist, dass eine vorbestimmte axiale Vorspannung der Dichtung im montierten Zustand erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die geometrische Ausbildung des Außendeckels in Abstimmung mit dem Abstand zwischen der axialen Stirnfläche/Dichtfläche an der Stufe des Stators und der Anschlagsfläche/Dichtungsfläche im montierten Zustand die Höhe der axialen Vorspannung auf die Dichtung vorbestimmt werden kann.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der Außendeckel kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Stator oder an einem mit dem Stator verbundenen Bauteil festgelegt ist.
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Bevorzugt kann der Außendeckel durch einen Pressverband und/oder einen Gewindering und/oder durch Schrauben befestigt sein. Auch ist es bevorzugt, wenn der Außendeckel durch einen Sprengring im Stator-Riemenkranz befestigt ist. Ferner ist es möglich, wenn der Außendeckel durch Laserschweißen oder Kleben an dem Stator befestigt wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Stator aus Sinterstahl hergestellt ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn der Stator durch Vakuumimprägnieren abgedichtet ist. Dadurch ergeben sich besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit, des Gewichts der Kosten und der Dichtfähigkeit.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Statorscheibe aus Stahl hergestellt ist. Auch ist es möglich, dass die Statorscheibe aus Sinterstahl hergestellt ist.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Nockenwellenversteller für einen Trockenriemenantrieb eingesetzt ist. Gerade in diesem Anwendungsgebiet ist es wichtig, dass das Hydraulikmittel zum Verstellen des Nockenwellenverstellers nicht in den Bereich der Verzahnung zum Führen des Riemens gelangen kann.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine kostengünstige Lösung zum Abdichten eines hydraulischen oder elektrischen Nockenwellenverstellers mit einem Trockenriemenantrieb. Dabei wird die Dichtung durch eine axiale Stirnfläche des Außendeckels bei der Montage des Außendeckels in Axialrichtung verformt. Dadurch wird die Dichtung axial zwischen dem Außendeckel und dem Stator vorgespannt, so dass eine vollständige Dichtung zwischen den beiden Bauteilen ausgebildet wird. Die Dichtung wird dabei in der radialen Richtung nur in der Schlussphase der Montage des Außendeckels verformt und radial gegen den Innendurchmesser des Außendeckels dichtend anliegend vorgespannt, so dass die Dichtfläche des O-Rings im Montageprozess nicht abgeschert wird. Bei der Demontage des Außendeckels wird der Außendeckel in Axialrichtung abgezogen und dadurch die Dichtung axial entspannt, so dass sie auch radial entspannt wird und die elastische Verformung rückgängig gemacht wird. Daher ist ein berührungsloses Abziehen des Außendeckels von der Dichtung problemlos möglich.
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Der Außendeckel weist also eine axiale Abstufung zum Bilden einer axialen Dichtfläche zur Dichtung, die als O-Ring ausgebildet ist, auf. Der Außendeckel wird dabei mit einem Pressverband an einem Außendurchmesser der Statorscheibe/des Seitendeckels/des seitlichen Deckels oder des Stators befestigt. Der Außendeckel weist dabei auch eine definierte axiale Anschlagsfläche zum Seitendeckel oder zum Stator auf, so dass die Dichtung während der Montage des Außendeckels präzise mit einem axialen Anschlag vorgespannt wird. Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäß Lösung zur Dichtung einzusetzen, wenn der hydraulische Nockenwellenversteller eine Smart-Funktion aufweist, bei welcher eine zusätzliche Rückschlagventilplatte zwischen der Statorscheibe und dem Stator befestigt ist. Diese Platte bildet eine zusätzliche Trennfuge, die radial nach außen zusätzlich abgedichtet werden muss. Die Dichtung an dem Nockenwellenversteller wird also nicht mehr wie bisher im Stand der Technik zwischen der Statorscheibe, dem Außendeckel und dem Stator gebildet, sondern zwischen dem Außendeckel und dem Stator. Dabei wird die Dichtung axial zwischen dem Außendeckel und dem Stator vorgespannt.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers,
- 2 eine Längsschnittdarstellung des Nockenwellenverstellers an der Linie A-A mit einer erfindungsgemäßen Dichtung zwischen einem Außendeckel und einem Stator, sowie
- 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches III aus 2 der Dichtung zwischen dem Außendeckel und dem Stator.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Nockenwellenversteller 1, der bei einem Trockenriemenantrieb eingesetzt wird.
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2 zeigt eine Längsschnittdarstellung des Nockenwellenverstellers 1. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs III aus 2. Der Nockenwellenversteller 1 weist einen Stator 2 auf, der drehfest mit einer Statorscheibe 3 verbunden ist. Ferner weist der Nockenwellenversteller 1 einen Außendeckel 4 auf, der die Statorscheibe 3 und den Stator 2 radial außen umgreift. Zwischen dem Außendeckel 4 und dem Stator 2 ist eine Dichtung 5 in einem Dichtungsaufnahmebereich 6 angeordnet. Dabei weist die Dichtung 5 einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist, als ein Innendurchmesser 7 des Außendeckels 4 in einem radial außerhalb und auf der gleichen axialen Höhe angeordneten Bereich des Außendeckels 4. Das heißt, dass die Dichtungsfläche zwischen dem Außendeckel 4 und der Dichtung 5 nicht durch die radiale Innenseite des Außendeckels 4 und die radiale Außenseite der Dichtung 5 gebildet wird.
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Der Dichtungsaufnahmebereich 6 wird durch eine axiale Stirnfläche 8 einer Stufe 9 des Stators 2, einer radialen Stirnfläche 10 der Stufe 9 des Stators 2, einer axialen Stirnfläche 11 des Außendeckels 4 und einer radialen Stirnfläche 12 des Außendeckels 4 gebildet. Dabei weist also der Stator 2 die Stufe 9 auf, an der ein Außendurchmesser 13 des Stators 2 verringert ist.
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Auch der Außendeckel 4 weist eine axiale Abstufung 14 auf. Der Außendeckel 4 weist also im Bereich der Dichtung 5 den größten radialen Innendurchmesser 7 auf. Über die axiale Stirnfläche 11, die als die Dichtungsfläche dient, geht der Außendeckel 4 an der Abstufung 14 in einen Bereich mit einem verringerten radialen Innendurchmesser 7 über. In diesem Bereich ist der Außendeckel 4 an der Statorscheibe 3 befestigt. Der Außendeckel 4 weist weitere Abstufungen auf, an denen sich der Innendurchmesser 7 des Außendeckels 4 weiter verringert.
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Bei der Montage wird die Dichtung 5 in Axialrichtung auf den Stator 2 aufgeschoben, bis die Dichtung 5 an der Stufe 9 des Stators 2 anliegt. Die Dichtung 5 liegt also auf der radialen Stirnfläche 10 der Stufe 9 des Stators 2 auf und an der axialen Stirnfläche 8 der Stufe 9 des Stators 2 an. Dann wird der Außendeckel 4 in Axialrichtung aufgeschoben. Der Außendeckel 4 umgreift die Statorscheibe 3 und den Stator 2 radial außerhalb.
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Bei der Montage des Außendeckels 4 wird die axiale Stirnfläche 11 des Außendeckels 4 gegen die axiale Außenseite der Dichtung 5 gedrückt, bis der Außendeckel 4 seine Endposition erreicht hat. Die Dichtflächen für die Dichtung 5 werden also durch die axiale Stirnfläche 11 des Außendeckels 4 und die axiale Stirnfläche 8 der Stufe 9 des Stators 8 bereitgestellt. Dabei ist der Abstand der axialen Stirnfläche 11 des Außendeckels und der axialen Stirnfläche 8 der Stufe 9 des Stators 2 so aufeinander abgestimmt gewählt, dass eine vorbestimmte axiale Vorspannung auf die Dichtung 5 aufgebracht wird.
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Bei der Montage ist ein Spalt zwischen dem radialen Außendurchmesser der Dichtung 5 und dem radialen Innendurchmesser 7 des Außendeckels 4. Durch das Aufbringen der axialen Vorspannung auf die Dichtung 5 bei der Montage kann die Dichtung 5 radial nach außen verformt werden. Da dies jedoch in der Endphase der Montage passiert, wird die Oberfläche der Dichtung 5 nicht durch den Außendeckel 4 abgeschert.
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Der Außendeckel 4 ist an der Statorscheibe 3 befestigt. Dabei liegt der Innendurchmesser 7 des Außendeckels 4 mit Presssitz an dem Außendurchmesser der Statorscheibe 3 an. Der Außendeckel 4 kann auch an dem Stator 2 befestigt sein. Der Außendeckel 4 kann auch stoffschlüssig oder formschlüssig an dem Nockenwellenversteller 1 befestigt sein.
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Der Stator 2 des Nockenwellenverstellers 1 dient als Trockenriemenantrieb und weist eine Verzahnung 15 auf der radialen Außenseite auf. Auf der axialen Stirnseite des Stators 2, die axial gegenüberliegend der Statorscheibe 3 ist, ist ein Seitendeckel 16 mit dem Stator 2 verbunden. Zwischen dem Stator 2 und der Statorscheibe 3 ist eine Rückschlagventilplatte 17 angeordnet. Insbesondere ist der Nockenwellenversteller 1 als Smart Phaser ausgebildet. Der Stator 2 und die Statorscheibe 3 werden auf der einen axialen Seite von dem Außendeckel 4 radial außen umgeben. Auf der anderen axialen Seite des Stators 2 werden der Stator 2 und der Seitendeckel 16 von einem Seitenaußendeckel 18 radial außen umgeben/umschlossen. Radial innerhalb des Stators 2 ist ein Rotor 19 angeordnet, der drehbar relativ zu dem Stator 2 gelagert ist. Der Nockenwellenversteller 1 dient zur Verstellung der Phasenlage des Rotors 19 relativ zu dem Stator 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenwellenversteller
- 2
- Stator
- 3
- Statorscheibe
- 4
- Außendeckel
- 5
- Dichtung
- 6
- Dichtungsaufnahmebereich
- 7
- Innendurchmesser
- 8
- axiale Stirnfläche
- 9
- Stufe
- 10
- radiale Stirnfläche
- 11
- axiale Stirnfläche
- 12
- radiale Stirnfläche
- 13
- Außendurchmesser
- 14
- Abstufung
- 15
- Verzahnung
- 16
- Seitendeckel
- 17
- Rückschlagventilplatte
- 18
- Seitenaußendeckel
- 19
- Rotor
