DE102017121623A1

DE102017121623A1 - Rollgeformter hydraulischer variabler nockenphasen-versteller

Info

Publication number: DE102017121623A1
Application number: DE102017121623.5A
Authority: DE
Inventors: Shawn J. Blackmur; Chad McCloy
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2017-09-18
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN107869366B; US10677107B2; JP2018047504A; CN107869366A; US20180080351A1

Abstract

Das Rollformen von Teilen des VCT-Verstellers, um das Kettenradgehäuse des Verstellers mit den Endplatten zusammenzufügen, sorgt für eine Verringerung des Ölaustritts aus dem Versteller sowie zu einer geringeren Verwindung der Endplatten des Verstellers. Außerdem wird durch Rollformen des Kettenradgehäuses des VCT-Verstellers zur Sicherung der Endplatten an dem Kettenradgehäuse die Gesamtzahl der notwendigen Teile verringert, und die Gesamtzahl von Löchern, die gebohrt werden müssen, wird ebenfalls verringert, wodurch die Gesamtkosten für den Versteller verringert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet des Rollformens. Insbesondere betrifft die Erfindung das Rollformen eines Teils eines hydraulischen variablen Nockenphasenverstellers oder VCT-Verstellers oder eines elektrischen Nockenphasenverstellers (engl. e-phaser).
ZUSAMMENFASSUNG
Das Rollformen von Teilen des VCT-Verstellers, um das Kettenradgehäuse des Verstellers mit den Endplatten zusammenzufügen, sorgt für eine Verringerung des Ölaustritts aus dem Versteller sowie zu einer geringeren Verwindung der Endplatten des Verstellers. Außerdem wird durch Rollformen des Kettenradgehäuses des VCT-Verstellers zur Sicherung der Endplatten an dem Kettenradgehäuse die Gesamtzahl der notwendigen Teile verringert, und die Anzahl von Löchern, die gebohrt werden müssen, wird ebenfalls verringert, wodurch die Gesamtkosten für den Versteller verringert werden. Zusätzlich wird die gesamte Baugröße verringert, da kein Schnappring notwendig ist, und der Vorgang des Zusammenfügens des Kettenradgehäuses des Verstellers mit den Endplatten durch Rollformen oder Taumelnieten ersetzt zumindest eine Schweißung, die Verwindungen verursachen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Verstellers vor dem Rollformen.
2 zeigt eine Schnittansicht von 1 entlang der Linie 2-2.
3 zeigt ein Detail des Bereichs A von 2 vor dem Rollformen.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Verstellers nach dem Rollformen.
5 zeigt eine Schnittansicht von 4 entlang der Linie 5-5.
6 zeigt ein Detail des Bereichs B von 5.
7 zeigt eine Ansicht eines Beispiels einer möglichen Geometrie der Endplatte und des Kettenradgehäuses vor dem Rollformen aus der Nähe.
8 zeigt eine Ansicht desselben Beispiels einer möglichen Geometrie der Endplatte und des Kettenradgehäuses von 7 nach dem Rollformen aus der Nähe
9 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kettenradgehäuses und einer Endplatte vor dem Rollformen.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kettenradgehäuses mit einer Endplatte vor dem Rollformen.
11 zeigt eine Vorderansicht des Kettenradgehäuses und der Endplatte vor dem Rollformen.
12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 12-13, bevor das Taumelnieten stattfindet.
13 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 12-13 vor dem Rollformen.
14 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kettenradgehäuses und einer Endplatte nach dem Rollformen
15 zeigt eine detaillierte Nahansicht des Bereichs C von 14.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kettenradgehäuses mit einer Endplatte nach dem Rollformen.
17 zeigt eine detaillierte Nahansicht des Bereichs D von 16.
18 zeigt eine Vorderansicht des Kettenradgehäuses und der Endplatte nach dem Rollformen.
19 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 19-19 von 18.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 bis 6 zeigen einen Versteller vor und nach dem Rollformen des Kettenradgehäuses 10 zur Sicherung der Endplatten 12, 18 an dem Kettenradgehäuse des VCT-Verstellers 8. Der VCT-Versteller 8 kann ein hydraulischer Versteller oder ein elektrischer Versteller sein. Es wird angemerkt, dass der Rotor 14 und das Ölsteuerventil 16 des Verstellers 8 in 1–3 vorhanden sind, in 4 bis 6 jedoch zur Verdeutlichung weggelassen wurden. Während die 4–6 nur eine der Endplatten 12 durch das Rollformen erfasst darstellen, wird der Vorgang natürlich auf der anderen Seite des Kettenradgehäuses wiederholt. In bevorzugten Ausführungsformen werden beide Seiten des Kettenradgehäuses 10 rollgeformt, um die Anordnung des Verstellers 8 zu vervollständigen.
Das Kettenradgehäuse 10 weist an einem äußeren Umfang Kettenradzähne 9 auf. Das Gehäuse weist auch Senkbohrungen 11, 13 an beiden Seiten des Kettenradgehäuses 10 auf. Die Senkbohrungen 11, 13 des Gehäuses 10 nehmen die Endplatten 12, 18 auf. Die Senkbohrungen 11, 13 weisen vorzugsweise eine innere Abstufung auf, die in den Innendurchmesser 10a des Kettenradgehäuses 10 eingeschnitten ist. Die Senkbohrungen 11, 13 behindern nicht den Rotor 14 oder das Ölsteuerventil 16. Die Endplatten 12, 18 können in die Senkbohrungen 11, 13 eingepresst werden, bis die Endplatten 12, 18 mit der Senkbohrung 11, 13 bündig sind.
Wenn die Endplatten 12, 18 in den Senkbohrungen 11, 13 des Kettenradgehäuses 10 vorliegen, bilden vor dem Rollformen die Kanten an jeder Seite des Kettenradgehäuses 10 eine Lippe oder einen Flansch 15, die/der sich axial weiter als die Endplatten 12, 18 erstreckt, wie in 2 und 3 gezeigt.
Die Lippe oder der Flansch 15 des Kettenradgehäuses 10 wird einer durchgehenden Biegung (Rollformen) unterzogen, bis die Lippe 15 die eingetiefte Endplatte 12, 18 erfasst, was die Endplatten 12, 18 an dem Gehäuse 10 sichert, wie in 5–6 gezeigt.
Durch das Sichern der Endplatten 12, 18 an dem Kettenradgehäuse 10 durch Rollformen wird das Ausmaß der Verwindung der Endplatte 12, 18 verringert und der Ölaustritt aus dem Versteller 8, wo die Endplatten mit dem Kettenradgehäuse 10 zusammengefügt sind, wird ebenfalls verringert. Zusätzlich fallen die Löcher, Gewindelöcher und Schraubbolzen, die gewöhnlich benötigt werden, um die Endplatten an dem Kettenradgehäuse zu befestigen, hier weg. Die gesamte Baugröße des Verstellers ist ebenfalls geringer. Das Verschweißen der Endplatten 12, 18 an dem Kettenradgehäuse 10 kann ebenfalls wegfallen. Ferner können die Endplatten 12, 18 dünner und leichter sein.
7 und 8 zeigen eine Ansicht eines Beispiels einer möglichen Geometrie der Endplatte und des Kettenradgehäuses aus der Nähe, und zwar vor dem Rollformen bzw. nach dem Rollformen.
9–17 zeigen schematisch eine alternative Ausführungsform zur Sicherung der Endplatten 112, 118 an dem Kettenradgehäuse 110 durch Taumelnieten, wobei 9–13 den Versteller 108 vor dem Taumelnieten zeigen, und 14–17 den Versteller 108 nach dem Taumelnieten zeigen. Der Versteller 108 kann ein hydraulischer Versteller oder ein elektrischer Versteller sein.
Es wird angemerkt, dass der Rotor 114 und das Ölsteuerventil 116 des Verstellers 108 in den Zeichnungen zur besseren Verdeutlichung weggelassen wurden. Während außerdem die 9–10 nur eine der Endplatten 112 durch das Rollformen erfasst darstellen, wird der Vorgang natürlich auf der anderen Seite des Kettenradgehäuses wiederholt. Die Endplatten 112, 118 und die Senkbohrung 111, 113 für die andere Seite des Kettenradgehäuses weisen Bezugszahlen auf, sind jedoch in den Figuren nicht dargestellt. In bevorzugten Ausführungsformen werden beide Seiten des Kettenradgehäuses 108 rollgeformt, um die Anordnung des Verstellers 8 zu vervollständigen.
Das Kettenradgehäuse 110 weist an einem äußeren Umfang Kettenradzähne 109 auf. Das Gehäuse weist auch Senkbohrungen 111, 113 an beiden Seiten des Kettenradgehäuses 110 auf. Die Senkbohrung ist eine innere Abstufung, die in das Kettenradgehäuse 110 eingeschnitten ist. Die Senkbohrungen 111, 113 des Kettenradgehäuses 110 nehmen die Endplatten 112, 118 auf. Die Senkbohrungen 111, 113 behindern nicht den Rotor 114 oder das Ölsteuerventil 116. Es wird angemerkt, dass der Innendurchmesser 110a des Kettenradgehäuses 110 vor dem Formen glatt ist.
12 zeigt einen Querschnitt des Kettenradgehäuses und der Endplatte vor dem Taumelnieten und Rollformen. Der Pfeil weist auf die Wirkrichtung des Formungswerkzeugs hin. 13 zeigt einen Querschnitt des Kettenradgehäuses und der Endplatte vor dem Rollformen. Da das Rollformungswerkzeug die Kraft nur vertikal ausübt, wird die Kettenradkante 115a vorzugsweise abgefast, um verdrängtes Material über die Abdeckplatte 112 zu beeinflussen. Wenn die Endplatten 112, 118 in den Senkbohrungen 111, 113 des Kettenradgehäuses 110 vorliegen, bilden vor dem Taumelnieten die Kanten an jeder Seite des Kettenradgehäuses 110 jeweils eine Lippe oder einen Flansch 115, die/der sich axial weiter als die Endplatten 112, 118 erstreckt, wenn diese in die Senkbohrungen 111, 113 eingesetzt sind. Die Endplatten 112, 118 enthalten Ausschnitte oder Nuten 121 entlang eines äußeren Umfangs, welche das fließende Nietmaterial, etwa Verstemmmaterial, während des Nietvorgangs aufnehmen. Die Ausschnitte oder Nuten 121 sind vorzugsweise V-förmig.
Eine Taumelnietmaschine (nicht dargestellt) kann dann einen Niethammer verwenden, der schrittweise auf die Lippe 115 des Gehäuses abgesenkt wird, wodurch das Material der Niete ausgebreitet wird, so dass das Material in die Nuten 121 entlang des äußeren Umfangs der Endplatten 112, 118 fließt, was Vorsprünge 119 erzeugt, die die Ausschnitte oder Nuten 121 der Endplatten 112, 118 ergänzen, so dass eine mechanische Verbindung 120 zwischen dem äußeren Umfang der Endplatten 112, 118 und dem inneren Umfang 110a des Kettenradgehäuses 110 geschaffen wird. Die mechanische Verbindung umfasst zusätzlich die Lippe 115, welche die eingetieften Endplatten 112, 118 durch das Biegen der Lippe 115 erfasst, was die Endplatten 112, 118 an dem Kettenradgehäuse 110 sichert, wie in den 14–19 dargestellt.
15 zeigt die V-Nuten 121 in dem äußeren Umfang der Endplatte 112, die wie eine Pressmatrix wirken, welche die gerollte Kante des Flanschs 115 und das Verstemmmaterial in eine dreieckige Form (Vorsprung 119) zwingen, was den Endplatten die Möglichkeit nimmt, sich zu drehen. Die Vorsprünge 119 werden an dem Innendurchmesser 110a des Kettenradgehäuses 110 ausgebildet, der vor dem Durchführen der Formung wie in 9 gezeigt noch glatt war. Das Rollwerkzeug und das Taumelnietwerkzeug (nicht dargestellt) wirken auf den Flansch 115, um das Material nach vorne über die Endplatten 112, 118 zu treiben, wodurch eine Haltelippe 115 ausgebildet wird, wie in 16–19 zu sehen.
Die Verbindung 120, die zwischen der Endplatte 112, 118 und dem Gehäuse 110 ausgebildet wird, kann einem größeren Drehmoment standhalten als Verbindungen, die durch ein Befestigungsmittel wie einen Schraubbolzen oder eine Schraube ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Rollformen der 1–8 noch durch Ausbilden von Nuten in den Endplatten und Verwenden des Materials und eines Taumelnietvorgangs verbessert werden, um die Verbindung zur Drehmomentübertragung noch weiter zu verbessern.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Taumelnieten wie oben beschrieben verwendet werden, um eine Endplatte an einer Seite des Gehäuses zu befestigen, und das Rollformen kann wie oben beschrieben verwendet werden, um eine Endplatte an der anderen Seite des Gehäuses zu befestigen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Taumelnieten wie oben beschrieben verwendet werden, um eine Endplatte an einer Seite des Gehäuses zu befestigen, und herkömmliche Schraubbolzen können verwendet werden, um eine Endplatte an der anderen Seite zu befestigen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Rollformen wie oben beschrieben verwendet werden, um eine Endplatte an einer Seite des Gehäuses zu befestigen, und herkömmliche Schraubbolzen können verwendet werden, um eine Endplatte an der anderen Seite zu befestigen.
In einer weiteren Ausführungsform können das Taumelnieten und Rollformen wie oben beschrieben verwendet werden, um andere Komponenten an dem Gehäuse oder den Endplatten des Verstellers zu befestigen, etwa um eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad zu befestigen, wobei die Endplatten dann an den Versteller angeschraubt werden können.
Dementsprechend ist klar, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung rein der Veranschaulichung der Anwendung von Prinzipien der Erfindung dienen. Die Bezugnahme hierin auf Details der veranschaulichten Ausführungsformen soll den Umfang der Ansprüche keinesfalls beschränken, die ihrerseits jene Merkmale anführen, die als wesentlich für die Erfindung betrachtet werden.

Claims

Verfahren zum Sichern einer ersten Endplatte an einer ersten Seite eines Kettenradgehäuses eines variablen Nockenphasenverstellers, und einer zweiten Endplatte an einer zweiten Seite des variablen Nockenphasenverstellers, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einpressen zumindest der ersten Endplatte des Verstellers in eine Senkbohrung, die durch zumindest die erste Seite des Kettenradgehäuses definiert wird, so dass ein Teil des Kettenradgehäuses an der ersten Seite sich axial über die erste Endplatte hinaus erstreckt, um eine erste Lippe zu bilden; und durchgehendes Umbiegen der ersten Lippe, so dass die erste Lippe umgebogen wird und die erste Endplatte an der ersten Seite des Kettenradgehäuses erfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: Einpressen der zweiten Endplatte des Verstellers in eine Senkbohrung, die durch die zweite Seite des Kettenradgehäuses definiert wird, so dass ein Teil des Kettenradgehäuses an der zweiten Seite sich axial über die zweite Endplatte hinaus erstreckt, um eine zweite Lippe zu bilden; und durchgehendes Umbiegen der zweiten Lippe, so dass die zweite Lippe umgebogen wird und die zweite Endplatte an der zweiten Seite des Kettenradgehäuses erfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend Nuten, die an der ersten Endplatte definiert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 3, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: Anbringen von Verstemmungen an den Nuten an der ersten Endplatte, so dass die Verstemmungen zusätzlich die erste Endplatte und die erste Lippe verbinden, was eine mechanische Verbindung zwischen der ersten Lippe und der ersten Endplatte erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend Nuten, die an der zweiten Endplatte definiert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 5, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: Anbringen von Verstemmungen an den Nuten an der zweiten Endplatte, so dass die Verstemmungen zusätzlich die zweite Endplatte und die zweite Lippe verbinden, was eine mechanische Verbindung zwischen der zweiten Lippe und der zweiten Endplatte erzeugt; und durchgehendes Umbiegen der zweiten Lippe, so dass die zweite Lippe umgebogen wird und die zweite Endplatte an der zweiten Seite des Kettenradgehäuses erfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: Anschrauben der zweiten Endplatte an die zweite Seite des Kettenradgehäuses mittels Schraubbolzen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das durchgehende Umbiegen durch Rollformen ausgeführt wird.
Verfahren zum Sichern einer ersten Endplatte an einer ersten Seite eines Kettenradgehäuses eines variablen Nockenphasenverstellers, und einer zweiten Endplatte an einer zweiten Seite des variablen Nockenphasenverstellers, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einpressen zumindest der ersten Endplatte des Verstellers in eine Senkbohrung, die durch zumindest die erste Seite des Kettenradgehäuses definiert wird, so dass ein Teil des Gehäuses an der ersten Seite sich axial über die erste Endplatte hinaus erstreckt, um eine erste Lippe zu bilden; Anbringen von Verstemmungen an den Nuten an der ersten Endplatte, so dass die Verstemmungen die erste Endplatte und die erste Lippe verbinden, was eine mechanische Verbindung zwischen der ersten Lippe und der ersten Endplatte erzeugt; und durchgehendes Umbiegen der ersten Lippe, so dass die erste Lippe umgebogen wird und die erste Endplatte an der ersten Seite des Kettenradgehäuses erfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend Nuten, die an der zweiten Endplatte definiert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 10, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: Anbringen von Verstemmungen an den Nuten an der zweiten Endplatte, so dass die Verstemmungen die zweite Endplatte und die zweite Lippe verbinden, was eine mechanische Verbindung zwischen der zweiten Lippe und der zweiten Endplatte erzeugt; und durchgehendes Umbiegen der zweiten Lippe, so dass die zweite Lippe umgebogen wird und die zweite Endplatte an der zweiten Seite des Kettenradgehäuses erfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: Anschrauben der zweiten Endplatte an die zweite Seite des Kettenradgehäuses mittels Schraubbolzen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das durchgehende Umbiegen durch Rollformen ausgeführt wird.
Variabler Nockenphasenversteller, umfassend: eine erste Endplatte, die innerhalb einer ersten Senkbohrung an einer ersten Seite einer Gehäuseanordnung aufgenommen ist, wobei das Gehäuse eine erste Lippe aufweist, die sich axial von der Senkbohrung weg erstreckt, so dass die erste Endplatte an der Gehäuseanordnung an der ersten Seite durch Rollformen der ersten Lippe relativ zu der ersten Endplatte gesichert wird; und eine zweite Endplatte, die innerhalb einer zweiten Senkbohrung an der zweiten Seite der Gehäuseanordnung aufgenommen ist.
Variabler Nockenphasenversteller nach Anspruch 14, wobei das Gehäuse eine zweite Lippe aufweist, die sich axial von der Senkbohrung weg erstreckt, so dass die zweite Endplatte an der Gehäuseanordnung an der zweiten Seite durch Rollformen der zweiten Lippe relativ zu der zweiten Endplatte gesichert wird.