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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Deckel eines Nockenwellenverstellers.
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Hintergrund der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechanische Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Wellgetriebe) 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, um eine Verstellung einzuleiten. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Deckelbauteil eines Nockenwellenverstellers anzugeben, der eine besonders wirtschaftlich herstellbar ist aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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So löst ein Deckel eines Nockenwellenverstellers, wobei dieser Deckel zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten aufweist, welche weitestgehend parallel zueinander ausgerichtet sind, diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass auf einer der Stirnseiten des Deckels zumindest ein Eingriffselement ausgebildet ist, wobei der Deckel über diese Stirnseite mit einer Stirnseite eines kongruent zu diesem Deckel ausgebildeten Zweitdeckels aneinander liegt und das Eingriffselement mit zumindest einer komplementär dazu ausgebildeten Aufnahme des Zweitdeckels in Eingriff kommt, um eine Verdrehung des Deckels zum Zweitdeckel zu verhindern.
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Für die Dichtfunktion eines Deckelbauteils beziehungsweise eines Deckels ist die Dichtfläche an der Stirnseite des Deckelbauteils von Bedeutung. Die dieser Stirnseite gegenüberliegende axiale Stirnseite des Deckelbauteils ist für diese Dichtfunktion ohne Bedeutung, jedoch wird prozessbedingt die nicht dichtende Stirnseite im selben Maße mitbearbeitet, wie die Dichtfläche aufweisende Stirnseite. Es entstehen Mehrkosten durch den Materialabtrag und den Werkzeugverschleiß.
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Der Deckel kann aus mehreren Teilen bestehen. In diesem Zusammenhang ist das Augenmerk auf das die Dichtfunktion aufweisende Deckelbauteil als Teil des Deckels gerichtet, wobei das Deckelbauteil ein separates Teil des Deckels oder ein separater Teil des Deckels, im Sinne eines Bereichs des Deckels als immanenter Bestandteil des Deckels, sein kann.
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So können zwei Deckelbauteile, als ein Deckel und ein Zweitdeckel, aufeinandergelegt und in einem Herstellungsschritt bearbeitet werden, wobei jeweils die Stirnseiten ohne Dichtfunktion zueinander zugewandt sind, so dass jeweils die die Dichtfläche aufweisende Stirnseite beider Deckelbauteile als Paket gemeinsam bearbeitet, insbesondere geschliffen, werden können. Die die Dichtflächen aufweisenden Stirnseiten sind für eine Bearbeitung von außen zugänglich.
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An zumindest einem Deckelbauteil - beispielsweise dem Deckel - wird das Eingriffselement in Form einer speziellen Erhebungsstruktur ausgebildet, die die beiden Deckelbauteile beim Auflegen zueinander radial und/oder in Umfangsrichtung festlegen, damit eine Bearbeitung im Paket zuverlässig erfolgen kann. Das andere Deckelbauteil - beispielsweise der Zweitdeckel - weist vorteilhafterweise eine zu dem Eingriffselement des Deckels komplementäre Aufnahme auf, in die das Eingriffselement eingreifen kann. Diese Aufnahme kann ebenfalls als Erhebungsstruktur ausgebildet sein, um in erfindungsgemäßer Art und Weise die beiden aufeinanderliegenden Deckelbauteile zueinander zu fixieren. Ebenfalls unter Aufnahme ist eine Ausnehmung, im Sinne von einer Materialausnehmung, wie einer Bohrung oder einem Fenster, zu verstehen, in die das Eingriffselement eingreifen kann.
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Das Ineinandergreifen der Eingriffselemente, in Form einer Erhebungsstruktur und/oder einer Aufnahme, der beiden Deckelbauteile stabilisiert das gemeinsam zu bearbeitende Deckelpaket - hier weiter als Baueinheit genannt- wobei das Eingriffselement durch einen Herstellungsschritt bereits in den Rohteilen ausreichend präzise vorgefertigt worden sind, damit in dem gemeinsamen Bearbeitungsschritt beider Stirnseiten die geforderten Ebenheiten der Dichtflächen besonders leicht hergestellt werden können.
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Ist ein Deckelbauteil aus einem Sinter- oder Blechwerkstoff, so bietet sich ein Kalibriervorgang an, um insbesondere die axiale Höhe des Eingriffselements auf das für die gemeinsame Bearbeitung erforderliche Maß einzustellen. So wird sichergestellt, dass die beiden Deckelbauteile zuverlässig ineinandergreifen und vorzugsweise an den durch das Kalibrieren vordefinierten Flächen anliegen.
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Hierdurch wird erreicht, dass zwei Deckelbauteile sich in einer gemeinsamen Bearbeitung gegenseitig abstützen und der Teiledurchsatz verdoppelt werden kann.
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Das Eingriffselement kann in Form von einzelnen Kreissegmenten oder in Form von geschlossenen Kreisen ausgebildet sein. Die Form und Positionierung des Eingriffselements und/oder der Aufnahme kann beliebig gestaltet werden.
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Nach der erfolgten gemeinsamen Bearbeitung werden die Deckelbauteile voneinander getrennt und in verschiedene Nockenwellenversteller verbaut. Die erfindungsgemäß bearbeitete Dichtfläche von Deckel oder Zweitdeckel dichtet dabei den Nockenwellenversteller ab, wobei die jeweils gegenüberliegende Stirnseite des Deckelbauteils nach außen hin sichtbar verbleiben kann.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Eingriffselement aus mehreren geometrischen Formen zusammengesetzt, welche zu mehreren zusammengesetzten Formen der Aufnahme komplementär sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mehrere Eingriffselemente über den Umfang regelmäßig verteilt angeordnet.
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So löst auch ein Zweitdeckel eines Nockenwellenverstellers wobei der Zweitdeckel zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten aufweist, welche parallel zueinander ausgerichtet sind, die Aufgabe in Analogie zum Deckel erfindungsgemäß dadurch, dass auf einer der Stirnseiten des Zweitdeckel zumindest eine Aufnahme ausgebildet sind, wobei der Zweitdeckel über diese Stirnseite mit einer Stirnseite eines kongruent zum Zweitdeckel ausgebildeten Deckels aneinander liegt und die Aufnahme mit zumindest einem komplementär dazu ausgebildeten Eingriffselement Deckels in Eingriff kommt, um eine Verdrehung des Zweitdeckels zum Deckel zu verhindern.
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Wie bereits eingangs beschrieben, ist zur Ausführung des Erfindungsgedankens ein Deckel und ein Zweitdeckel notwendig, welche die entsprechenden Eingriffselemente und Aufnahmen zur formschlüssigen Lagesicherung zueinander während des Bearbeitungsprozesses aufweisen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Aufnahme aus mehreren zusammengesetzten geometrischen Formen, welche zu mehreren zusammengesetzten Formen des Eingriffselements komplementär sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die mehreren Aufnahmen über den Umfang regelmäßig verteilt angeordnet.
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Erfindungsgemäß wird eine Baueinheit aus dem erfindungsgemäßen Deckel und dem erfindungsgemäßen Zweitdeckel bereitgestellt, wobei die Baueinheit von Deckel und Zweitdeckel bei gegenseitiger Anlage vorliegt, wobei weder die Baueinheit, noch der Deckel oder der Zweitdeckel mit einem weiteren Bauteil des Nockenwellenverstellers gefügt sind. Erst nach der Auftrennung der Baueinheit kann der Deckel mit einem Bauteil eines ersten Nockenwellenverstellers und der Zweitdeckel mit einem Bauteil eines zweiten Nockenwellenverstellers gefügt werden. Die Baueinheit liegt zumindest während des Fertigungsprozesses vor und ermöglicht die gemeinsame Bearbeitung. Die Baueinheit kann auch während eines Transportes an die Montagelinie zum Verbau in die Nockenwellenversteller und/oder an die Maschine für die gemeinsame Bearbeitung vorliegen.
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So weist ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller den Deckel auf, wobei der Deckel in dem Nockenwellenversteller verbaut ist und auf der äußeren Stirnseite des Deckels das zumindest eine Eingriffselement angeordnet ist, wobei in dem Nockenwellenversteller kein erfindungsgemäßer Zweitdeckel verbaut ist.
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Die äußere Stirnseite ist diejenige, die nicht die Dichtfläche aufweist. Die innere Stirnseite ist diejenige, die die Dichtfläche aufweist.
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So weist ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller den Zweitdeckel, wobei der Zweitdeckel in dem Nockenwellenversteller verbaut ist und auf der äußeren Stirnseite des Zweitdeckels die zumindest eine Aufnahme angeordnet ist, wobei in dem Nockenwellenversteller kein erfindungsgemäßer Deckel verbaut ist.
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Es ist erfindungsgemäß auch denkbar, dass in einem einzigen Nockenwellenversteller sowohl der Deckel als auch der Zweitdeckel verbaut ist.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung hat somit die folgenden Vorteile:
- - reduzierte Fertigungskosten durch eine höhere Werkzeugstandzeit bei zwei aufeinander gelegten Deckeln beziehungsweise Deckelbauteilen,
- - eine besonders gute Ebenheit der Dichtfläche,
- - eine Reduzierung der Ausschussquote beim Fertigungsprozess.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Deckel eines ersten Nockenwellenverstellers,
- 2 den erfindungsgemäßen ersten Nockenwellenversteller mit dem erfindungsgemäßen Deckel nach 1,
- 3 einen erfindungsgemäßen Zweitdeckel eines zweiten Nockenwellenverstellers,
- 4 den erfindungsgemäßen zweiten Nockenwellenversteller mit dem erfindungsgemäßen Zweitdeckel nach 3 und
- 5 die erfindungsgemäße Baueinheit in einer Explosionsdarstellung.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Deckel 1 eines ersten Nockenwellenverstellers 2.
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Die die Dichtfläche aufweisende Stirnseite ist die Stirnseite 5 des Deckels 1. Die Stirnseite 4 weist zumindest ein Eingriffselement 6 auf, welches sich in der 1 in Umfangsrichtung wiederholt und zweite und dritte Eingriffselemente 11, 12 auf weiteren Teilkreisdurchmessern vorhanden sein können, welche sich wiederum in Umfangsrichtung wiederholen beziehungsweise wiederholend angeordnet sind. Gut zu sehen ist, wie die Eingriffselemente 6, 11 und 12 ein Muster in verschiedenen Kreissegmenten bilden. Das Eingriffselement 6, 11 oder 12 kann dabei voneinander verschiedene und verschiedenste geometrische Formen haben.
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2 zeigt den erfindungsgemäßen ersten Nockenwellenversteller 2 mit dem erfindungsgemäßen Deckel 1 nach 1.
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Die nach außen, im Sinne von „von außen sichtbar“, gerichteten Eingriffselemente 6, 11 und 12 haben in diesem Ausführungsbeispiel keine mit anderen Bauteilen interagierende Funktion mehr. Vorteilhafterweise jedoch können die Eingriffselemente 6, 11, 12 oder ein Muster derselben für Zwecke der Deckelstabilisierung, Markierung oder Verwirbelung von Medien genutzt werden.
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3 zeigt einen erfindungsgemäßen Zweitdeckel 3 eines zweiten Nockenwellenverstellers 10.
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Die die Dichtfläche aufweisende Stirnseite ist die Stirnseite 5 des Zweitdeckels 3. Die Stirnseite 4 weist zumindest eine Aufnahme 7 auf, welche sich in der 3 in Umfangsrichtung wiederholt. Die Aufnahme 7 ist von einer Erhebungsstruktur 13 gebildet, welche die Aufnahme 7 umragt. Auf größeren und kleineren Teilkreisen können die zweiten und dritten Eingriffselemente 11, 12 ihre Anlage finden, um ein Verrutschen des Zweitdeckels 3 mit dem Deckel 1 zu verhindern. Dies ist anschauliche in 5 dargestellt.
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4 zeigt den erfindungsgemäßen zweiten Nockenwellenversteller 10 mit dem erfindungsgemäßen Zweitdeckel 3 nach 3.
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Die nach außen, im Sinne von „von außen sichtbar“, gerichteten Aufnahmen 7 haben in diesem Ausführungsbeispiel keine mit anderen Bauteilen interagierende Funktion mehr. Vorteilhafterweise jedoch können diese oder ein Muster derselben für Zwecke der Deckelstabilisierung, Markierung oder Verwirbelung von Medien genutzt werden.
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5 zeigt die erfindungsgemäße Baueinheit 9 in einer Explosionsdarstellung. Die Explosionsdarstellung zeigt die aufeinander aufliegenden Stirnseiten 4 des Deckels 1 und des Zweitdeckels 3, wobei die Baueinheit 9 aufgeklappt ist.
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Es zeigt sich in 5, dass die Aufnahme 7 des Zweitdeckels 3 von einer Erhebung umrandet ist, welche in analoger Weise als ein Eingriffselement des Zweitdeckels 3 in eine Aufnahme des Deckels 1 eingreifen kann, wobei die Aufnahme des Deckels 1 dann von den Zwischenräumen mehrerer, vorzugsweise gemustert, angeordneter Eingriffselemente 6 ausgebildet sein kann.
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Vorteilhafterweise ist die Anordnung von Eingriffselementen 6, 11, 12 und der Aufnahme 7 beziehungsweise der Erhebungsstruktur 13 dergestalt, dass eine Verdrehung oder ein Verrutschen des Deckels 1 zum Zweitdeckel 3 in der Ausbildung als Baueinheit 9 ausgeschlossen ist.
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Die gestrichelten Linien weisen auf die Anlagen der Eingriffselemente 6, 11 und 12 des Deckels 1 beim Aufeinanderlegen mit dem Zweitdeckel 3 hin.
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Bezugszeichenliste
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- 1)
- Deckel
- 2)
- Nockenwellenversteller (erster)
- 3)
- Zweitdeckel
- 4)
- Stirnseite
- 5)
- Stirnseite
- 6)
- Eingriffselement
- 7)
- Aufnahme
- 8)
- Stirnseite
- 9)
- Baueinheit
- 10)
- Nockenwellenversteller (zweiter)
- 11)
- Zweites Eingriffselement
- 12)
- Drittes Eingriffselement
- 13)
- Erhebungsstruktur
