DE102018120160A1 - Triggerrad mit wellenförmiger Umformung; sowie Nockenwellenversteller - Google Patents

Triggerrad mit wellenförmiger Umformung; sowie Nockenwellenversteller Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Triggerrad (1) für einen Nockenwellenversteller, mit einer entlang einer zentralen Längsachse (2) verlaufenden Seitenwand (3), wobei in einem Umfangsbereich (4) der Seitenwand (3) eine in einer radialen Richtung der Längsachse (2) ausgestellte Umformung (5) ausgebildet ist, wobei die Umformung (5) zumindest teilweise mit einem Wellenprofil (6) versehen ist. Zudem betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller mit diesem Triggerrad (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Triggerrad für einen Nockenwellenversteller, mit einer entlang einer zentralen Längsachse verlaufenden Seitenwand, wobei in einem Umfangsbereich der Seitenwand eine in einer radialen Richtung der Längsachse ausgestellte Umformung ausgebildet ist. Die Umformung kann prinzipiell in radialer Richtung nach innen oder nach außen in Bezug auf die Längsachse ausgestellt sein. Zudem betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller, vorzugsweise einen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps, für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug.
  • Gattungsgemäße Nockenwellenversteller sowie Triggerräder sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2013 209 054 A1 einen Nockenwellenversteller mit einer mit einem Rotor verbundenen Federaufnahme, wobei diese Federaufnahme als Triggerrad ausgebildet sein kann.
  • Als Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich jedoch herausgestellt, dass bei einer relativ rauen Handhabung innerhalb eines Montageprozesses die üblicherweise umgesetzten Bajonettnasen / -vorsprünge, die auf dem Triggerrad verwendet werden, keine ausreichend robuste Schnittstelle zum Rotor des Nockenwellenverstellers bieten können; eine Torsionsbelastung durch eine Vorspannkraft und/oder eine Torsionsbelastung durch den Einbau eines zentralen Ventilbolzens kann zu Verformungen der Bajonettnasen führen. Des Weiteren besteht das Problem, dass die bisher verwendeten Konstruktionen eine relativ komplexe sowie teure Werkzeugbearbeitung erforderlich machen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Struktur für eine stabilere Bajonettverbindung, die zugleich einfacher herstellbar sein soll, zur Verfügung zu stellen.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Umformung zumindest teilweise mit einem Wellenprofil versehen ist.
  • Diese Wellenform, die auch als „Vogelflügel“-Profil bezeichnet ist, bildet eine besonders feste Schnittstelle zum Rotor des Nockenwellenverstellers aus und kann mit kleineren sowie einfachen Pressen / Presswerkzeugen im Vergleich zu bestehenden Designs ausgeführt werden. Auch erfordert diese Form keine spanende Bearbeitung, wodurch Späne oder Materialbrocken entstehen können.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Ist das Wellenprofil an einem in einer axialen Richtung (zumindest teilweise) von der Seitenwand freigelegten (gestanzten) Laschenbereich umgesetzt, ist das Wellenprofil besonders einfach ausbildbar.
  • Der Laschenbereich ragt vorteilhafterweise in der radialen Richtung der Längsachse gesehen (von der Umformung aus) nach innen. Zu den Umfangsseiten geht der Laschenbereich vorzugsweise einteilig / integral in die Seitenwand über. Dadurch wird die Robustheit der Umformung weiter erhöht.
  • Das Wellenprofil bildet vorzugsweise eine eindimensionale Welle (mit einer Ausbreitungsrichtung) aus; das Wellenprofil erstreckt sich vorzugsweise in einer Umfangsrichtung (um die Längsachse).
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung einen (vorzugsweise hydraulischen) Nockenwellenversteller (vorzugsweise des Flügelzellentyps) für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem Stator, einem relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor sowie einem erfindungsgemäßen Triggerrad nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen. Das Triggerrad ist bevorzugt über eine Bajonettverbindung mit dem Rotor oder dem Stator verbunden.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Timing-Schnittstelle für ein Triggerrad eines Nockenwellenverstellers umgesetzt. In dem Triggerrad ist ein Vorsprung in der Form einer Welle oder eines „Vogelflügels“ ausgeformt.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Triggerrades nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Schnittebene derart gewählt ist, dass zwei jeweils ein Wellenprofil ausbildende Umformungen an einer Seitenwand des Triggerrades gut zu erkennen sind,
    • 2 eine Detaildarstellung des in 1 mit „II“ gekennzeichneten Bereiches,
    • 3 eine Vorderansicht des Triggerrades,
    • 4 eine Längsschnittdarstellung des Triggerrades, wobei zusätzlich eine den Schnitt nach 1 kennzeichnende Schnittlinie mit „I-I“ eingezeichnet ist,
    • 5 eine Längsschnittdarstellung des Triggerrades in dem in 3 mit „V-V“ gekennzeichneten Innenbereich,
    • 6 eine detaillierte Längsschnittdarstellung des Triggerrades im Bereich einer in der Seitenwand eingebrachten Umformung entlang der in 2 mit „VI-VI“ gekennzeichneten Schnittlinie,
    • 7 eine Detailansicht der Umformung von einer radialen Innenseite,
    • 8 eine perspektivische Darstellung des vollständigen Triggerrades,
    • 9 eine perspektivische Darstellung einer radialen Innenseite der Seitenwand im Bereich der Umformung,
    • 10 eine perspektivische Darstellung einer radialen Außenseite der Seitenwand im Bereich der Umformung,
    • 11 eine Querschnittsdarstellung des Triggerrades im Bereich der Umformungen, sowie
    • 12 eine Längsschnittdarstellung des Triggerrades im Bereich einer der Umformungen.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In Verbindung mit den 1 bis 8 ist ein erfindungsgemäßes Triggerrad 1 in seinem Aufbau gut zu erkennen. Das Triggerrad 1 dient auf typische Weise im Betrieb eines Nockenwellenverstellers als Sensorrad, anhand dessen eine Drehposition und/oder eine Drehzahl des Stators oder des Rotors des Nockenwellenverstellers erfasst wird. Das Triggerrad 1 ist demnach in seinem bevorzugten Einsatzbereich in einem Nockenwellenversteller, vorzugsweise einem hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps, eingesetzt. Das Triggerrad 1 ist bevorzugt über eine Bajonettverbindung mit einem Stator oder einem relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor des Nockenwellenverstellers verbunden. Der Nockenwellenversteller dient auf typische Weise zum Verstellen der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Das Triggerrad 1 weist in dieser Ausführung grundsätzlich, wie bspw. in 4 zu erkennen, einen radial außen liegenden Hülsenbereich 8 auf, der sich entlang einer zentralen Längsachse 2 (Drehachse) des Triggerrades 1 erstreckt. Von einem axialen Ende des Hülsenbereiches 8 aus erstreckt sich das Triggerrad 1 über einen Scheibenbereich 9 in radialer Richtung nach innen. Wiederum an einer radialen Innenseite des Scheibenbereiches 9 geht das Triggerrad 1 in eine Seitenwand 3 / einen Seitenwandbereich über, welche Seitenwand 3 sich im Wesentlichen in axialer Richtung entlang der Längsachse 2 erstreckt. Das Triggerrad 1 ist hierbei aus einem Blechformteil ausgebildet und somit mit seinen einzelnen Bereichen 3, 8, 9 integral ausgebildet. Wie auch in 9 zu erkennen, ist die Seitenwand 3 prinzipiell in zwei Teilbereiche unterteilt. Ein erste Teilbereich weist einen im Wesentlichen rechteckigen / quadratischen Querschnitt auf, wohingegen ein axial an den ersten Teilbereich anschließender zweiter Teilbereich einen runden (kreisrunden) Querschnitt aufweist. Die Seitenwand 3 erstreckt sich zu der gleichen axialen Seite von dem Scheibenbereich 9 weg wie der Hülsenbereich 8.
  • An der Seitenwand 3, nämlich in dem zweiten Teilbereich der Seitenwand 3, sind erfindungsgemäß zwei in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Umformungen 5 realisiert. Die Umformungen 5 sind als Ausbauchungen realisiert und umformtechnisch erzeugt. Wie auch besonders gut mit den 9 bis 12 zu erkennen, ist jede Umformung 5 prinzipiell von dem sich kreisringförmig erstreckenden zweiten Teilbereich der Seitenwand 3 in radialer Richtung nach außen ausgestellt. Die Umformung 5 nach Art einer Sicke weist einen Laschenbereich 7 auf, welcher Laschenbereich 7 mit einem Wellenprofil 6 versehen / ausgeformt ist. Das Wellenprofil 6 ist auch besonders gut in 2 zu erkennen. Hierbei wird deutlich, dass der Laschenbereich 7 zu seinen beiden einander abgewandten axialen Seiten hin von dem übrigen Bereich der Seitenwand 3 / der Umformung 5 freigelegt, nämlich freigestanzt ist. Der Laschenbereich 7 ist vorzugsweise durch einen Stempel in radialer Richtung ausgeformt, wobei der Stempel bereits eine Negativform des Wellenprofils 6 aufweist. Der Laschenbereich 7 ist in seiner radialen Richtung nach innen in Bezug auf die Umformung 5 umgelegt. Das Wellenprofil 6, wie in 2 gut zu erkennen, ist im Wesentlichen W-förmig / vogelflügelförmig umgesetzt. Die beiden derart ausgebildeten Umformungen 5 sind an voneinander beabstandeten Umfangsbereichen 4 ausgebildet. Die Umformungen 5 sind in Umfangsrichtung gesehen mit ihren Schwerpunkten in einem Winkel kleiner 180° relativ zueinander versetzt.
  • Der Vollständigkeit halber sei zudem darauf hingewiesen, dass das Triggerrad 1 in einer weiteren Ausführung auch als Federaufnahmerad ausgebildet ist. In einer weiteren Ausführung kann gar auf eine entsprechende Kontur zur Triggerung der Drehzahl und/oder der Drehposition verzichtet werden und das Rad 1 ausschließlich als Federaufnahmerad ausgebildet sein.
  • In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß gezielt ein Vorsprung (Umformung 5) auf ähnliche Weise wie ein Vogelflügel umgesetzt. Der Vorsprung 5 ist in Bezug auf das Zentrum des Teils nach innen ausgeformt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Triggerrad
    2
    Längsachse
    3
    Seitenwand
    4
    Umfangsbereich
    5
    Umformung
    6
    Wellenprofil
    7
    Laschenbereich
    8
    Hülsenbereich
    9
    Scheibenbereich
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013209054 A1 [0002]

Claims (4)

  1. Triggerrad (1) für einen Nockenwellenversteller, mit einer entlang einer zentralen Längsachse (2) verlaufenden Seitenwand (3), wobei in einem Umfangsbereich (4) der Seitenwand (3) eine in einer radialen Richtung der Längsachse (2) ausgestellte Umformung (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung (5) zumindest teilweise mit einem Wellenprofil (6) versehen ist.
  2. Triggerrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenprofil (6) an einem in einer axialen Richtung von der Seitenwand (3) abgetrennten Laschenbereich (7) umgesetzt ist.
  3. Triggerrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laschenbereich (7) in der radialen Richtung nach innen ragt.
  4. Nockenwellenversteller für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem Stator, einem relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor sowie einem Triggerrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
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