DE102019115086A1 - Nockenwellenversteller mit Kontaktfläche zur Nockenwelle sowie Montageverfahren für Nockenwellenversteller - Google Patents

Nockenwellenversteller mit Kontaktfläche zur Nockenwelle sowie Montageverfahren für Nockenwellenversteller Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle (2) relativ zu einer Kurbelwelle, mit einem Rotor (3), der auf seinem radialen Außenumfang eine Kontaktfläche (4) zum Übertragen eines Drehmoments an eine radiale Innenumfangsfläche (5) der Nockenwelle (2) aufweist, wobei die Kontaktfläche (4) eine von einer Kreisform abweichende Querschnittsform besitzt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines Nockenwellenverstellers (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller, etwa einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps oder einen elektrischen Nockenwellenversteller, zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rotor, der auf seinem radialen Außenumfang eine Kontaktfläche zum Festgelegt werden an der Nockenwelle, d.h. zum drehfesten Verbinden mit der Nockenwelle, und/oder zum Übertragen eines Drehmoments an eine radiale Innenumfangsfläche der Nockenwelle aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Montageverfahren für den Nockenwellenversteller.
  • Üblicherweise ist weist ein Nockenwellenversteller einen Stator, der mit der Kurbelwelle, beispielsweise über eine Kette, die in eine Verzahnung des als Kettenrad ausgebildeten Stators eingreift, drehfest oder drehgekoppelt verbunden ist, und einen Rotor auf, der mit der Nockenwelle beispielsweise über eine Zentralventilschraube oder über eine Pressverbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle drehfest oder drehgekoppelt verbunden ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits solche Nockenwellenversteller bekannt, bei denen der Rotor in die als Hohlwelle ausgebildete Nockenwelle eingreift und eine Pressverbindung zur Drehmomentübertragung zwischen der Außenumfangsfläche des Rotors und der Innenumfangsfläche der Nockenwelle ausgebildet ist. Zum Beispiel offenbart die DE 103 34 690 B4 einen solchen Nockenwellenversteller, bei dem ein Rotorzapfen des Rotors kraftschlüssig mit dem Nockenwellenrohr verbunden ist und die Ölkanäle im Rotorzapfen angeordnet sind.
  • Auch offenbart ein anderes Dokument, die DE 10 2012 202 823 B4 einen solchen Nockenwellenversteller, bei dem ein Rotorzapfen des Rotors kraftschlüssig mit dem Nockenwellenrohr verbunden ist und als Radiallager für die Nockenwelle dient.
  • Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass eine Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung, d.h. eines Pressverbandes, zwischen dem Rotor und der Nockenwelle nur mit großer Fügekraft möglich ist, wodurch jedoch im Inneren des Rotors und der Nockenwelle hohe innere Spannungen entstehen.
  • Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine bauraum- und kostenreduzierte Anbindung in einem Nockenwellenverstellsystem mit einem hydraulischen oder elektrischen Nockenwellenversteller und einer Nockenwelle geschaffen werden. Mit anderen Worten soll eine kostengünstige und einfache Anbindung des Nockenwellenverstellers, die gleichzeitig besonders kompakt und leicht montierbar ist, bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kontaktfläche eine von einer Kreisform abweichende Querschnittsform besitzt. Das heißt, dass die Kontaktfläche beispielsweise unrund und/oder nicht-glatt bzw. uneben ausgebildet, so dass die Oberfläche der Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle und somit die Festigkeit der Verbindung erhöht werden kann.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Fügekraft der Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Rotor durch die nicht-kreisförmige Querschnittsform reduziert werden kann, und sich somit geringere innere Spannungen bilden. Es wird also ein geringerer Pressdruck im Pressverband bei ausreichend drehfester Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle ermöglicht.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kontaktfläche eine Profilierung aufweisen. Mit anderen Worten ist die Kontaktfläche uneben ausgebildet, d.h. sie weist im Querschnitt Erhebungen und/oder Vertiefungen auf. Insbesondere kann die Profilierung regelmäßig, beispielsweise regemäßig in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung über die Kontaktfläche verteilt, ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Profilierung unregelmäßig ausgebildet ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine formschlüssige Verbindung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle ermöglicht, so dass ein Pressdruck der Verbindung reduziert werden kann. Mit anderen Worten wird die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle erhöht, ohne dass Nachteile hinsichtlich zunehmender innerer Spannungen in Kauf genommen werden müssen. Die Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle wird also erfindungsgemäß durch eine Kombination aus einer, insbesondere spielfreien, Form- und Kraftschluss-Verbindung gebildet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Profilierung (bzw. der nicht-kreisförmige Querschnitt) an dem Rotor, insbesondere an der radialen Außenumfangsfläche des Rotors, ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Profilierung kostenneutral bei der Herstellung des Rotors, beispielsweise in einem Sinterverfahren, hergestellt werden kann. Alternativ kann die Profilierung an der Innenumfangsfläche der Nockenwelle ausgebildet sein. Dies kann jedoch verhältnismäßig kostenintensiv sein, da dazu ein zusätzlicher separater Fertigungsschritt an der Nockenwelle erforderlich ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Kontaktfläche des Rotors eine Riffelung oder eine Rändelung aufweisen. Diese Profilierung nach Art einer Verzahnung kann besonders einfach hergestellt werden. Je nach Anwendungsfall können verschiedene Arten von Rändelungen an der Kontaktfläche vorhanden sein. So kann die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle weiter gesteigert werden. Somit wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle ausgebildet werden kann.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Verzahnung/Rändelung so ausgelegt ist, dass eine maximale Querschnittsfläche eines Zahnes bis zu 90% einer minimalen Querschnittsfläche der Zahnlücke beträgt. Dadurch wird eine Reserve (d.h. die restlichen 10%) bei der Materialfüllung nach dem Pressvorgang bereitgehalten, so dass die Fügeverbindung nicht durch Materialüberfüllung geschwächt wird.
  • Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Rotor auf seinem radialen Außenumfang eine axial zu der Kontaktfläche benachbarte und/oder beispielsweise axial dazu beabstandete Zentrierfläche zum zentrierten Ausrichten des Rotors relativ zu der Nockenwelle, insbesondere der Innenumfangsfläche der Nockenwelle, besitzt. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Zentrierfläche distal der Kontaktfläche angeordnet ist. Durch das Vorsehen der Zentrierfläche, mittels der der Rotor beim Einschieben/Einsetzen in die Nockenwelle, beispielsweise entlang der Innenumfangsfläche der Nockenwelle, geführt wird, wird der Einfluss eines Radialspiels zwischen dem Rotor und der Nockenwelle reduziert. Es kann also eine spielfreie Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle geschaffen werden. Somit können Deformationen an der Kontaktfläche, insbesondere an der Rändelung/Verzahnung, vermieden werden, die sich nachteilig auf die Rundlaufeigenschaften der Nockenwelle, insbesondere zwischen einem Radiallager und der Nockenwelle, auswirken würden. Damit kann in einfacher Weise ein kleinstmöglicher Rundlauffehler im Nockenwellenverstellsystem mit dem Nockenwellenversteller und der Nockenwelle sichergestellt werden. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass Nocken der Nockenwelle nicht (nach der Montage des Nockenwellenverstellers) nachgeschliffen werden müssen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Nockenwellenversteller eine Nockenwelle auf, die drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Insbesondere kann die Zentrierfläche eine Übergangspassung oder eine Presspassung zu der Innenumfangsfläche der Nockenwelle besitzen. Beispielsweise kann der Rotor über seine Zentrierfläche, die vorzugsweise in einem vorderen zylindrischen Bereich des Rotorzapfens angeordnet ist, mit einer Übergangspassung in die Nockenwelle (bzw. ein Nockenwellenrohr der Nockenwelle), insbesondere spielfrei, gefügt sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform kann der Rotor eine Vorzentrierfläche und eine Hauptzentrierfläche besitzen. Beispielsweise ist die Vorzentrierfläche an einem nockenwellenzugewandten Ende des Rotors angeordnet. Insbesondere kann die Vorzentrierfläche eine Übergangspassung oder eine leichte Presspassung zu der Innenumfangsfläche der Nockenwelle haben. Als besonders geeignet hat sich eine Pressüberdeckung der Vorzentrierfläche zwischen 0 und 30 µm erwiesen. Dadurch werden Deformationen an der Nockenwelle vermieden. Zudem ist es bevorzugt, wenn sich die Vorzentrierfläche über 2 bis 3 mm in Axialrichtung erstreckt.
  • Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung ist die Hauptzentrierfläche axial (direkt) benachbart zu der Vorzentrierfläche angeordnet. Die Hauptzentrierfläche ist vorteilhafterweise auf einer nockenwellenabgewandten Axialseite der Vorzentrierfläche angeordnet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Hauptzentrierfläche eine Presspassung zu der Innenumfangsfläche der Nockenwelle hat. Als besonders geeignet hat sich eine Pressüberdeckung der Hauptzentrierfläche zwischen 50 und 100 µm erwiesen.
  • Zur Reduzierung der Deformation im Pressbereich, wird ein Verstärkungsring oberhalb des Zentrierbereichs (d.h. axial auf der gleichen Höhe) auf die Nockenwelle aufgepresst, der die Steifigkeit der Nockenwelle erheblich steigert und Deformationen im Hauptpressbereich weiter reduziert. Die Hauptzentrierfläche kann eine Profilierung, insbesondere eine Rändelung, besitzen. Dadurch kann die Hauptzentrierfläche zusätzlich die Festigkeit der drehfesten Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle steigern, da sie auch als Fügefläche dient. Somit werden Einpresskräfte und Deformationen im Pressbereich weiter reduziert. Besonderes bevorzugt ist es auch, wenn die Hauptzentrierfläche, insbesondere die Rändelung, wärmebehandelt, beispielsweise gehärtet ist. Die Rändelung soll für eine bessere formschlüssige Wirkung in der Pressverbindung vorzugsweise am härteren Bauteil ausgeführt werden, z.B. am/im Nockenwellenrohr. Wenn die Rändelung am Rotorzapfen hergestellt wird, kann die Rändelung durch die Wärmebehandlung gehärtet werden, z.B. durch Induktivhärten beim Rotor aus Sinterstahl.
  • Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung kann an einer nockenwellenabgewandten Axialseite der Kontaktfläche ein Freistich in dem Rotor vorgesehen sein. Dieser Freistich trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, kritische Spannungen und Härterisse zu vermeiden. Somit wird der Anbindungsbereich zwischen dem Rotorkragen und dem Rotorzapfen entlastet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Rotor in die Nockenwelle eingepresst oder eingeschrumpft sein. Beispielsweise kann die Nockenwelle (d.h. das Nockenwellenrohr) vor dem Einsetzen des Rotors, d.h. eines radial vorstehenden Rotorzapfens des Rotors, vor dem Fügen aufgewärmt, beispielsweise induktiv aufgewärmt, werden. Dadurch wird eine einfachere Montage ermöglicht. Durch das Einpressen oder Einschrumpfen des Rotors kann die Kontaktfläche in den (oftmals weichen) Innendurchmesser, d.h. die Innenumfangsfläche, der Nockenwelle plastisch-elastisch eingreifen, so dass die Kombination aus einer spielfreien form- und Kraftschlussverbindung hergestellt wird. Dies hat also den Vorteil, dass nur die Oberfläche des Rotors angepasst/verändert bzw. nachbearbeitet werden muss, um die verbesserte Verbindung zwischen dem Rotor und der Nockenwelle auszubilden. Erfindungsgemäß sind für das Verbinden des Rotors mit der Nockenwelle keine separaten Schraubelemente oder ein Nockenwellenendstück nötig. Der Rotor kann also direkt in das Nockenwellenrohr gefügt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Rotor zumindest im Bereich der Kontaktfläche und/oder der Zentrierfläche gehärtet, insbesondere induktions-gehärtet, sein. Dadurch kann die plastisch-elastische Verbindung beim Einsetzen des verzahnten und gehärteten Rotorkragens/Rotorstutzens/Rotorzapfens in das Nockenwellenrohr geschaffen werden, da sich die Verzahnung des härteren Rotors in die Innenumfangsfläche der weichen Nockenwelle eindrücken kann.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Nockenwelle eine geringere Materialfestigkeit als der Rotor, zumindest als der Rotor im Bereich der Kontaktfläche und/oder der Zentrierfläche, hat. Dadurch kann die Profilierung/Rändelung/Verzahnung des Rotors auf besonders einfache Weise in die Nockenwelle eingepresst oder eingeschrumpft werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Rotor eine plastisch-elastische Verbindung mit der Nockenwelle ausbildet. Die plastisch-elastische Verbindung kann durch die von der Kreisform abweichende Querschnittsform oder die Rändelung/Profilierung, die beispielsweise in die Nockenwelle, die einen kreisförmigen Querschnitt an ihrem Innenumfang besitzt, eingepresst werden, einfach erreicht werden. Mit anderen Worten wird die plastisch-elastische Verbindung dadurch erzeugt, dass der Rotor der einen ersten Querschnitt besitzt in die Nockenwelle, die einen zweiten von dem ersten Querschnitt unterschiedlichen Querschnitt besitzt, eingepresst wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Nockenwellenversteller einen Verstärkungsring aufweisen, der an einem radialen Außenumfang der Nockenwelle angebracht ist. Insbesondere ist der Verstärkungsring in dem axialen Bereich der Nockenwelle angebracht, in dem der Rotor in die Nockenwelle eingesetzt ist. Das heißt, dass im montierten Zustand der Verstärkungsring axial auf der gleichen Höhe wie die Kontaktfläche angeordnet ist. Dadurch kann die Steifigkeit und/oder Festigkeit der Nockenwelle erhöht werden, da die Nockenwelle insbesondere in dem Verbindungsbereich geschwächt ist.
  • Auch ist es von Vorteil, wenn der Nockenwellenversteller ein Wälzlager zum Lagern der Nockenwelle und/oder des Rotors (und damit des Nockenwellenverstellers) aufweist. Beispielsweise kann das Wälzlager als ein Kugellager ausgebildet sein. Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Nockenwellenversteller und/oder die Nockenwelle über das Wälzlager in einem Zylinderkopf gelagert sind/ist.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn der Nockenwellenversteller einen beispielsweise statorfesten Dichtdeckel besitzt, wobei der Dichtdeckel als ein Axiallager für die Nockenwelle dient. Das heißt, dass ein Axiallager der Nockenwelle an dem Dichtdeckel anliegt. Zudem kann an der Nockenwelle, insbesondere auf einem radialen Außenumfang der Nockenwelle, ein (zweiter) Verstärkungsring angebracht sein. Über den zweiten Verstärkungsring kann die Nockenwelle in Axialrichtung gelagert sein. Das heißt, dass der Verstärkungsring als ein (zweites) Axiallager dient.
  • Auch ist es von Vorteil, wenn der Rotorzapfen eine Öffnung der Nockenwelle, die beispielsweise als eine Stufenöffnung oder Stufenbohrung ausgebildet ist, gefügt ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Montageverfahren gelöst. Demnach wird ein Verfahren zum Montieren eines Nockenwellenverstellers an einer Nockenwelle vorgesehen, wobei in einem ersten Schritt der Nockenwellenversteller aus seinen Einzelteilen vormontiert wird, wobei in einem zweiten Schritt ein Wälzlager auf einen Rotorkragen eines Rotors des Nockenwellenverstellers aufgepresst wird, wobei in einem dritten Schritt zumindest eine Dichtung und/oder ein Ventilfilter und/oder ein Rückschlagventil auf den Rotorkragen aufgeschoben wird, und wobei in einem vierten Schritt der Rotor des Nockenwellenverstellers in die Nockenwelle eingepresst oder eingeschrumpft wird.
  • Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller, bei dem ein (beispielsweise durch Sintern hergestellter) Rotor mit einem verzahnten und gehärteten Rotorstutzen versehen ist, so dass die (beispielsweise im Sinterprozess hergestellte) Verzahnung des Rotors in den weichen Innendurchmesser eines Nockenwellenrohres plastisch-elastisch eingreift und eine Kombination aus spielfreien Form- und Kraftschluss zwischen Rotor und Nockenwellenrohr herstellt. Die Verbindung kann durch Einpressen oder Schrumpfen (beispielsweise mittels induktivem Aufwärmen des Nockenwellenrohres hergestellt werden. Durch den geringeren Pressdruck im Press- oder Schrumpfverband ergibt sich eine Reduzierung der inneren Spannungen im Rotor und im Nockenwellenrohr sowie eine leichtere und günstigere Montage des Nockenwellenverstellers. Alternativ kann die Verzahnung am Innendurchmesser des Nockenwellenrohres platziert werden, die dann in den weichen Sinter-Rotorzapfen eingreift. Die Verzahnung ist so ausgelegt, dass die maximale Querschnittsfläche eines Zahnes bis zu 90% der minimalen Querschnittfläche der Zahnlücke beträgt, so dass eine Reserve bei der Materialfüllung nach dem Pressvorgang vorgesehen ist, was eine Schwächung der Verbindung durch Materialüberfüllung beim Fügen ausschließt.
  • Der Nockenwellenversteller mit seinem Dichtdeckel bildet hinzu von der einen Axialseite ein Axiallager für die Nockenwelle. Auf der anderen Axialseite wird das Axiallager durch einen zusätzlichen (Verstärkungs-)Ring gebildet, der auf das Nockenwellenrohr über den Press- oder Schrumpfverband des Rotorzapfens gefügt wird. Erfindungsgemäß wird der der Rotor zu der Nockenwelle über einen vorderen zylindrischen Bereich des Rotorzapfens zentriert, der vorzugsweise mit einer Übergangspassung in die Nockenwelle (bzw. das Nockenwellenrohr) spielfrei gefügt ist. Vorteilhafterweise entfällt dadurch der Einfluss des Radialspiels und der Deformationen an der Verzahnung auf den Rundlauf zwischen Radiallager und Nocken. Damit wird der kleinstmögliche Rundlauffehler sichergestellt, so dass das Nachschleifen der Nocken entfallen kann. Vorteilhafterweise werden durch die elastisch-plastische Verformung der Verzahnung im Pressverband die Montagekräfte reduziert, das Nockenwellenverstellersystems ist kompakt leicht und kostengünstig (da ein Zentralventilgehäuse und ein Nockenwellenendstück entfallen), die fertige Nockenwellenversteller-Ventileinheit kann an den Kunden geliefert werden und die Montage mit Schrumpf- oder Pressverbandverband vermeidet eine Nacharbeit an der Nockenwelle.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers in einer ersten Ausführungsform und einer Nockenwelle,
    • 2 eine perspektivische Darstellung des Nockenwellenverstellers in der ersten Ausführungsform,
    • 3 eine zur 2 gedrehte, perspektivische Darstellung des Nockenwellenverstellers in der ersten Ausführungsform,
    • 4 eine Längsschnittdarstellung des Nockenwellenverstellers, und
    • 5 eine perspektivische Darstellung des Nockenwellenverstellers in einer zweiten Ausführungsform.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller 1 für ein Kraftfahrzeug. Ein solcher Nockenwellenversteller 1 dient zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle 2 relativ zu einer nicht dargestellten Kurbelwelle. Der Nockenwellenversteller 1 weist einen in 1 bis 3 nicht dargestellten Stator auf, der mit der Kurbelwelle drehfest verbunden ist. Der Nockenwellenversteller 1 einen Rotor 3 auf, der mit der Nockenwelle 2 drehfest verbunden ist. Der Rotor 3 ist relativ zu dem Stator verdrehbar gelagert, so dass die Phasenverstellung der Nockenwelle 2 zu der Kurbelwelle über eine relative Verdrehung des Rotors 3 zu dem Stator realisiert werden kann. In den dargestellten Ausführungsformen ist ein hydraulischer Nockenwellenversteller 1 des Flügelzellentyps dargestellt, bei dem der Rotor 3 gleichmäßig über seinen Umfang verteilte, radial nach außen abstehende Flügel besitzt. Der Nockenwellenversteller 1 kann aber auch als ein elektrischer Nockenwellenversteller ausgebildet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.
  • 2 und 3 zeigen perspektivische Darstellungen des Rotors 3. Der Rotor 3 weist auf seinem radialen Außenumfang eine Kontaktfläche 4 auf. Die Kontaktfläche 4 dient zum drehfesten Verbinden des Rotors 3 und der Nockenwelle 2 (d.h. zum Übertragen eines Drehmoments von dem Rotor 3 an die Nockenwellen 2). Mit anderen Worten dient die Kontaktfläche 4 zum Festgelegt werden an der Nockenwelle 2. Die Nockenwelle 2 ist als eine Hohlwelle ausgebildet. Eine radiale Innenumfangsfläche 5 der Nockenwelle 2 dient als Verbindungsfläche zu dem Rotor 3. Das heißt, dass das Drehmoment über die Kontaktfläche 4 des Rotors an die Innenumfangsfläche 5 der Nockenwelle 2 übertragen wird.
  • Die Kontaktfläche 4 des Rotors 3 besitzt eine von einer Kreisform abweichende Querschnittsform. Die Kontaktfläche 4 weist eine Profilierung 6 auf, die in der dargestellten Ausführungsform als eine Rändelung 7 ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist die Rändelung 7 achsparallele Rillen nach Art einer Außenverzahnung auf. Die Kontaktfläche 4 greift plastisch-elastisch in die Innenumfangsfläche 5 der Nockenwelle 2 ein. Alternativ kann auch eine Profilierung an der Innenumfangsfläche 5 der Nockenwelle 2 ausgebildet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.
  • Die Kontaktfläche 4 ist an einem Rotorstutzen 8 ausgebildet. Axial benachbart zu der Kontaktfläche 4 ist an dem Rotorstutzen 8 eine Zentrierfläche 9 ausgebildet. Die Zentrierfläche 9 ist distal der Kontaktfläche 4, d.h. näher zu einem axialen Ende des Rotorstutzens 8 als die Kontaktfläche 4 angeordnet. Die Zentrierfläche 9 kann zu der Kontaktfläche 4 axial beabstandet sein oder direkt an diese angrenzen. Die Zentrierfläche 9 weist einen geringeren Außendurchmesser als die Kontaktfläche 4 auf. Bei einem Einschieben, Einpressen oder Einschrumpfen des Rotorstutzens 8 in die Nockenwelle 2, insbesondere ein Nockenwellenrohr, wird der Rotor 3 über die Zentrierfläche 9 radial geführt. Dadurch wird eine Rundlaufgenauigkeit erhöht. Der Rotor 3 ist also in die Nockenwelle 2 eingepresst oder eingeschrumpft. Die Zentrierfläche 9 weist eine Übergangspassung oder eine Presspassung zu der Innenumfangsfläche 5 auf. In der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform weist die Zentrierfläche 9 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Das heißt, dass die Zentrierfläche 9 durch eine Zylindermantelfläche gebildet wird. Der Rotor 3 ist im Bereich der Zentrierfläche 9 beispielsweise durch eine Wärmebehandlung gehärtet, insbesondere induktionsgehärtet. Der Rotor 3 ist im Bereich der Kontaktfläche 4 beispielsweise durch eine Wärmebehandlung gehärtet, insbesondere induktionsgehärtet
  • In 1 ist der Rotor 3, der an der Nockenwelle 2 montiert ist, dargestellt. Die Nockenwelle 2 weist eine Stufenöffnung bzw. Stufenbohrung auf. Das heißt, dass der Innendurchmesser an einem axialen, rotorzugewandten Ende der Nockenwelle 2 größer ist als in einem axial dazu beabstandeten Bereich. In dem axial äußersten Bereich ist an der Innenumfangsfläche 5 eine Gegenkontaktfläche ausgebildet, an der die Kontaktfläche 4 im montierten Zustand anliegt bzw. in diese eingreift. Axial daran angrenzend ist an der Innenumfangsfläche 5 eine Gegenzentrierfläche ausgebildet, an der die Zentrierfläche 9 anliegt. Die Gegenzentrierfläche weist einen geringeren Innendurchmesser als die Gegenkontaktfläche auf.
  • Auf einem radialen Außenumfang der Nockenwelle 2 ist ein Verstärkungsring 10 angebracht. Der Verstärkungsring 10 kann beispielsweise auf die Nockenwelle 2 aufgepresst sein. Der Verstärkungsring 10 ist axial auf der gleichen Höhe wie die Gegenkontaktfläche angeordnet. Das heißt, dass der Verstärkungsring im montierten Zustand des Rotors 3 radial außerhalb der Kontaktfläche 4 angeordnet ist. Durch den Verstärkungsring 10 wird die Steifigkeit der Nockenwelle 2 erhöht.
  • Der Rotor 3 weist einen Rotorkragen 11 auf, an dem die Nockenwelle 2, insbesondere der Verstärkungsring 10 in Axialrichtung anliegt. Der Verstärkungsring 10 dient also als ein Axiallager für die Nockenwelle 2. Der Rotorstutzen 8 weist in seinem Übergangsbereich zu dem Rotorkragen 11 einen an die Rändelung 7 angrenzenden Freistich 12 auf. Durch den Freistich 12 werden innere Spannungen reduziert.
  • Auf die Nockenwelle 2 ist ein zweiter Verstärkungsring 13 aufgeschoben, insbesondere aufgepresst. Der zweite Verstärkungsring 13 ist axial zu dem Verstärkungsring 10 beabstandet angeordnet.
  • 4 zeigt ein Nockenwellenverstellersystem 14. Dabei ist der Nockenwellenversteller 1 radial in einem motorgehäusefesten Bauteil, insbesondere einem Zylinderkopf gelagert ist. Beispielsweise kann der Nockenwellenversteller 1 in dem Zylinderkopf wälzgelagert sein. Insbesondere wird der Nockenwellenversteller 1 im Bereich des Rotorkragens 11 gelagert. Über den Rotor 3 wird auch die Nockenwelle 2 radial gelagert. Der Verstärkungsring 10 liegt an dem Zylinderkopf an. Dadurch wird die Nockenwelle 2 axial an einem Dichtdeckel 15 des Nockenwellenverstellers 1 gelagert.
  • 5 zeigt eine zweite Ausführungsform des Rotors 3. Der Rotor 3 der zweiten ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform des Rotors 3. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist auf dem Rotorstutzen 8 an einem axialen (nockenwellenzugewandten) Ende des Rotorstutzens 8 eine Profilierung 16 ausgebildet. Die Profilierung 16 weist eine leichte Presspassung zu der Innenumfangsfläche 5 der Nockenwelle 2 auf, d.h. ein Pressüberdeckung zwischen 0 und 30 µm. Die Profilierung 16 kann als eine Vorzentrierfläche dienen.
  • In einem daran axial angrenzenden Bereich weist der Rotorstutzen 8 einen Pressrändelbereich mit einer Rändelung 17 auf. Die Rändelung 17 weist eine Presspassung, beispielsweise mit einer Pressüberdeckung zwischen 50 und 100 µm auf. Die Rändelung 17 dient als die Kontaktfläche 4 des Rotors 3. Die Rändelung 17 dient auch als eine Hauptzentrierfläche. Dadurch wird eine Rundlaufgenauigkeit zu der Nockenwelle 2 erhöht. An die Rändelung 17 grenzt in Axialrichtung (in dem Übergangsbereich zu dem Rotorkragen 11) der Freistich 12 an.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Nockenwellenversteller
    2
    Nockenwelle
    3
    Rotor
    4
    Kontaktfläche
    5
    Innenumfangsfläche
    6
    Profilierung
    7
    Rändelung
    8
    Rotorstutzen
    9
    Zentrierfläche
    10
    Verstärkungsring
    11
    Rotorkragen
    12
    Freistich
    13
    zweiter Verstärkungsring
    14
    Nockenwellenverstellsystem
    15
    Dichtdeckel
    16
    Profilierung
    17
    Rändelung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10334690 B4 [0003]
    • DE 102012202823 B4 [0004]

Claims (10)

  1. Nockenwellenversteller (1) zur Verstellung der Phasenlage einer Nockenwelle (2) relativ zu einer Kurbelwelle, mit einem Rotor (3), der auf seinem radialen Außenumfang eine Kontaktfläche (4) zum Übertragen eines Drehmoments an eine radiale Innenumfangsfläche (5) der Nockenwelle (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (4) eine von einer Kreisform abweichende Querschnittsform besitzt.
  2. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (4) des Rotors (3) eine Profilierung (6) aufweist.
  3. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (4) des Rotors (3) eine Rändelung (7) aufweist.
  4. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) auf seinem radialen Außenumfang eine axial zu der Kontaktfläche (4) benachbarte Zentrierfläche (9) zum zentrierten Ausrichten des Rotors (3) relativ zu der Nockenwelle (2) besitzt.
  5. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (1) eine Nockenwelle (2) aufweist, die drehfest mit dem Rotor (3) verbunden ist, wobei die Zentrierfläche (9) eine Übergangspassung oder eine Presspassung zu der Innenumfangsfläche (5) der Nockenwelle (2) besitzt.
  6. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) in die Nockenwelle (2) eingepresst oder eingeschrumpft ist.
  7. Nockenwellenversteller (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) zumindest im Bereich der Kontaktfläche (4) und/oder der Zentrierfläche (9) gehärtet ist.
  8. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) eine geringere Materialfestigkeit als der Rotor (3) hat.
  9. Nockenwellenversteller (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) eine plastisch-elastische Verbindung mit der Nockenwelle (2) ausbildet.
  10. Verfahren zum Montieren eines Nockenwellenverstellers (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, an einer Nockenwelle (2), wobei in einem ersten Schritt der Nockenwellenversteller (1) aus seinen Einzelteilen vormontiert wird, wobei in einem zweiten Schritt ein Wälzlager auf einen Rotorkragen (11) eines Rotors (3) des Nockenwellenverstellers (1) aufgepresst wird, wobei in einem dritten Schritt zumindest eine Dichtung und/oder ein Ventilfilter und/oder ein Rückschlagventil auf den Rotorkragen (11) aufgeschoben wird, und wobei in einem vierten Schritt der Rotor (3) des Nockenwellenverstellers (1) in die Nockenwelle (2) eingepresst oder eingeschrumpft wird.
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