DE102020131768A1 - Method for manufacturing a camshaft adjuster and camshaft adjuster - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Nockenwellenverstellers (100) für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Rotor (110), einem Stator (120) und mindestens einem Deckel (130), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Aufbringen von Versteifungsgeometrien auf einer Deckeloberfläche (145, 146) zur Versteifung des Deckels (130), Anordnen des mindestens einen Deckels (130) an dem Stator (120), und Verschweißen des Deckels (130) mit dem Stator (120), wobei beim Verschweißen Schweißnähte (140, 141, 142) auf zumindest einem großen Radius (134) und/oder auf einem kleinen Radius (133) ausgebildet werden, und wobei der kleine Radius (133) kleiner ist als der große Radius (134).
Zudem betrifft die Erfindung einen Nockenwellenversteller (100) für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Rotor (110), einem Stator (120) und mindestens einem Deckel (130).
The invention relates to a method for producing a camshaft adjuster (100) for a camshaft of an internal combustion engine with a rotor (110), a stator (120) and at least one cover (130), the method having the following steps: applying stiffening geometries to a cover surface (145, 146) for stiffening the cover (130), arranging the at least one cover (130) on the stator (120), and welding the cover (130) to the stator (120), with weld seams (140, 141 , 142) are formed on at least one large radius (134) and/or on a small radius (133), and wherein the small radius (133) is smaller than the large radius (134).
The invention also relates to a camshaft adjuster (100) for a camshaft of an internal combustion engine, having a rotor (110), a stator (120) and at least one cover (130).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenverstellers für eine Verbrennungskraftmaschine, der einen Stator, einen Rotor und mindestens einen Deckel aufweist. Ferner betrifft die Erfindung Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Rotor, einem Stator und mindestens einem Deckel.The invention relates to a method for producing a camshaft adjuster for an internal combustion engine, which has a stator, a rotor and at least one cover. Furthermore, the invention relates to a camshaft adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, with a rotor, a stator and at least one cover.
Grundsätzlich werden Nockenwellenversteller in Ventiltrieben von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle optimal und variabel einstellen zu können. Zwischen Stator und Rotor sind dabei Druckkammern ausgebildet, welche mittels mindestens eines Deckels zur Umgebung abgedeckt sind. Dabei ist der Deckel meist mittels einer Schraubverbindung, in einigen Fällen aber auch mittels einer Schweißverbindung mit dem Stator verbunden ausgebildet.Basically, camshaft adjusters are used in valve trains of internal combustion engines in order to be able to optimally and variably adjust the phase relationship between a crankshaft and a camshaft. In this case, pressure chambers are formed between the stator and the rotor, which are covered from the environment by means of at least one cover. In this case, the cover is usually connected to the stator by means of a screw connection, but in some cases also by means of a welded connection.
Nachteilig an den bekannten Nockenwellenverstellern ist insbesondere bei den verschweißten Nockenwellenverstellern eine ungewollte Verformung des Deckels, genauer ein Auswölben nach außen, das aufgrund des hohen Drucks in den Druckkammern auftritt. Ferner sind die bekannten Nockenwellenversteller aufwendig in ihrer Herstellung.A disadvantage of the known camshaft adjusters, particularly in the case of the welded camshaft adjusters, is unwanted deformation of the cover, more precisely outward bulging, which occurs due to the high pressure in the pressure chambers. Furthermore, the known camshaft adjusters are expensive to manufacture.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen eingangs genannten Nockenwellenversteller stabiler auszubilden und baulich und funktional zu verbessern und dessen Herstellung zu erleichtern.The object of the invention is therefore to design a camshaft adjuster as mentioned in the introduction to be more stable and to improve it structurally and functionally and to facilitate its production.
Die Aufgabe wir durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is solved by the independent patent claims 1 and 13. Advantageous configurations are specified in the dependent claims.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Nockenwellenverstellers für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, wobei der Nockenwellenversteller einen Rotor, einen Stator und mindestens einen Deckel aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Aufbringen von Versteifungsgeometrien auf einer Deckeloberfläche zur Versteifung des Deckels, Anordnen des mindestens einen Deckels an dem Stator, und Verschweißen des Deckels mit dem Stator, wobei beim Verschweißen Schweißnähte auf zumindest einem großen Radius und/oder auf einem kleinen Radius ausgebildet werden, und wobei der kleine Radius kleiner ist als der große Radius.In particular, the object is achieved by a method for producing a camshaft adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, the camshaft adjuster having a rotor, a stator and at least one cover, the method having the following steps: application of stiffening geometries to a cover surface to reinforce the cover, arranging the at least one cover on the stator, and welding the cover to the stator, the welding forming weld seams on at least one large radius and/or on a small radius, and wherein the small radius is smaller than the large radius.
Der Deckel dient dazu, die Druckkammern zwischen dem Stator und dem Rotor zur Umgebung hin abzudecken. Das Anschweißen des Deckels stellt eine optimierte Verbindungsmöglichkeit zwischen Deckel und Stator dar, führt jedoch aufgrund von Schrumpfspannungen während des Verschweißens zu Funktionsbeeinträchtigungen des Nockenwellenverstellers, wie eine ungewollte Ölleckage durch Aufwölben des Deckels oder Verklemmen des Rotors durch eine nach innen gerichtete Wölbung des Deckels. Durch das Aufbringen von Versteifungsgeometrien auf einer Deckeloberfläche des Deckels können die genannten Funktionsbeeinträchtigungen ausgeschlossen und ein stabilerer und funktionssicherer Nockenwellenversteller erreicht werden.The cover serves to cover the pressure chambers between the stator and the rotor from the environment. Welding on the cover represents an optimized connection option between the cover and stator, but due to shrinkage stresses during welding leads to functional impairments of the camshaft adjuster, such as unwanted oil leakage due to bulging of the cover or jamming of the rotor due to an inward bulging of the cover. By applying stiffening geometries to a cover surface of the cover, the functional impairments mentioned can be ruled out and a more stable and functionally reliable camshaft adjuster can be achieved.
Vorzugsweise werden die Versteifungsgeometrien als Prägungen an einer Deckeloberfläche ausgebildet. Die Prägung des Deckels erfolgt bauraumneutral, da die Steifigkeitserhöhung ohne Veränderung der Flächenträgheitsmomente erzielt werden kann. Gleichzeitig können die Versteifungs- bzw. Prägegeometrien an die jeweilige Nockenwellenverstellerausführung und deren Kennwerte angepasst werden. Durch den Umformprozess des Prägens und der damit einhergehenden Kaltverfestigung kann die Versteifung des Deckels in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden.The stiffening geometries are preferably formed as embossings on a cover surface. The embossing of the cover is space-neutral, since the increase in rigidity can be achieved without changing the area moments of inertia. At the same time, the stiffening or embossing geometries can be adapted to the respective camshaft adjuster design and its characteristics. The stiffening of the cover can be produced in a simple and cost-effective manner as a result of the forming process of embossing and the associated work hardening.
Gemäß vorteilhaften Ausführungen können die Prägungen gleichzeitig mit der Herstellung des Deckels oder nach der Herstellung des Deckels an seiner Deckelaußenseite ausgebildet werden. Bei gleichzeitiger Herstellung entfällt vorteilhafterweise ein zusätzlicher Herstellungsschritt für die Prägung und es entstehen keine zusätzlichen Herstellungskosten. Die Herstellung der Prägungen nach der Herstellung des Deckels ist jedoch ebenso denkbar und kann je nach Ausbildung des Deckels zweckmäßig sein.According to advantageous embodiments, the embossing can be formed at the same time as the production of the lid or after the production of the lid on the outside of the lid. With simultaneous production, an additional production step for the embossing is advantageously eliminated and no additional production costs arise. However, the production of the embossings after the production of the cover is also conceivable and can be expedient depending on the design of the cover.
Die Versteifungsgeometrien werden gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als radial angeordnete Vertiefungsnuten auf der Deckelaußenseite ausgebildet. Die Vertiefungsnuten, welche vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sind, weisen vorteilhaft eine geringe Kerbwirkung auf. Da der Öldruck symmetrisch auf den Deckel wirkt, werden die Vertiefungsnuten vorzugsweise gleichmäßig verteilt auf der Deckelaußenseite angeordnet. Jedoch kann auch eine asymmetrische Anordnung in Erwägung gezogen werden, um den Schweißverzug des Deckels gezielt abfangen zu können.According to an advantageous embodiment of the invention, the stiffening geometries are formed as radially arranged recessed grooves on the outside of the cover. The depression grooves, which are preferably of cylindrical design, advantageously have a low notch effect. Since the oil pressure acts symmetrically on the cover, the depression grooves are preferably arranged evenly distributed on the outside of the cover. However, an asymmetrical arrangement can also be considered in order to be able to absorb the welding distortion of the cover in a targeted manner.
Der Deckel ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Vereinfacht ausgedrückt ist dann beispielsweise zusätzlich zu einer am äußeren Kreisumfang angeordneten Schweißnaht eine stabilitätsfördernde Schweißnaht an einer weiter innen liegenden Position ausgebildet.The cover is preferably at least essentially disc-shaped. To put it simply, then, for example, in addition to one arranged on the outer circumference Weld formed a stability-enhancing weld at a more inboard position.
Der Stator ist vorzugsweise aus Sintermaterial, beispielsweise kohlenstoffhaltigen Sinterstahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,2 und 0,9%, insbesondere zwischen 0,5 und 0,8 %, insbesondere 0,6 % ausgebildet. Der Deckel ist vorzugsweise aus einem Nicht-Sintermaterial, beispielsweise aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,2% ausgebildet.The stator is preferably made of sintered material, for example carbon-containing sintered steel with a carbon content of between 0.2 and 0.9%, in particular between 0.5 and 0.8%, in particular 0.6%. The cover is preferably made of a non-sintered material, for example steel with a maximum carbon content of 0.2%.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine umlaufende Schweißnaht durchgängig an dem großen Radius ausgebildet.In an advantageous further development, a continuous weld seam is formed around the large radius.
Das bedeutet, dass die Schweißnähte an dem großen Radius eine durchgängige, also ununterbrochene Schweißnaht ausbilden. Hierbei ergibt sich eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Deckel und dem Stator.This means that the weld seams form a continuous, i.e. uninterrupted weld seam at the large radius. This results in a particularly stable connection between the cover and the stator.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung werden Schweißnähte auf dem großen Radius und Schweißnähte auf dem kleinen Radius ausgebildet. Durch die radial innen liegenden Bereiche kann die Stabilität der Verbindung zusätzlich verbessert werden, um ein Auswölben des dünnen Deckels wirkungsvoll zu verhindern.In a particularly advantageous development, weld seams are formed on the large radius and weld seams on the small radius. The stability of the connection can be additionally improved by the radially inner areas in order to effectively prevent the thin cover from bulging.
Der Deckel ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Vereinfacht ausgedrückt ist dann beispielsweise zusätzlich zu einer am äußeren Kreisumfang angeordneten Schweißnaht eine stabilitätsfördernde Schweißnaht an einer weiter innen liegenden Position ausgebildet.The cover is preferably at least essentially disc-shaped. To put it simply, a stability-enhancing weld seam is then formed at a further inner position, for example, in addition to a weld seam arranged on the outer circumference.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist eine umlaufende Schweißnaht ausgebildet, die Schweißnähte auf dem großen Radius und Schweißnähte auf dem kleinen Radius aufweist.In a particularly advantageous development, a circumferential weld seam is formed, which has weld seams on the large radius and weld seams on the small radius.
Mit anderen Worten sind die Schweißnähte auf dem großen Radius und die Schweißnähte auf dem kleinen Radius miteinander verbunden ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich die umlaufende Schweißnaht dann entlang eines Außenumfangs des Deckels. Der Außenumfang des Deckels ist dann kein Kreis, sondern weist auch Bereiche auf, die radial weiter innen liegen als der äußere Kreisumfang. Besonders bevorzugt ist die umlaufende Schweißnaht ebenfalls durchgängig ausgebildet. Insgesamt kann hierbei eine besonders schnelle und wenig aufwendig durchzuführende Verschweißung des Deckels an dem Stator stattfinden. Durch die radial innen liegenden Bereiche ist die Stabilität der Verbindung dennoch hoch genug, um ein Auswölben des Deckels wirkungsvoll zu verhindern.In other words, the weld seams on the large radius and the weld seams on the small radius are designed to be connected to one another. The circumferential weld seam then preferably extends along an outer circumference of the cover. The outer circumference of the cover is then not a circle, but also has areas that are radially further inwards than the outer circumference. The circumferential weld seam is particularly preferably also designed to be continuous. Overall, the cover can be welded to the stator particularly quickly and with little effort. Due to the radially inner areas, the stability of the connection is still high enough to effectively prevent the cover from bulging.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung wird die umlaufende Schweißnaht in Rotationsachsenrichtung des Rotors gesehen zumindest im Wesentlichen entlang einer kleeblattförmigen Linie ausgebildet.According to a preferred development, the circumferential weld seam is formed at least essentially along a cloverleaf-shaped line, as seen in the direction of the axis of rotation of the rotor.
Insbesondere ist die Schweißnaht als ein mehrblättriges Kleeblatt ausgebildet. Beispielsweise kann die Schweißnaht als ein dreiblättriges, ein vier- oder auch fünfblättriges Kleeblatt ausgebildet sein. Die Anzahl der Kleeblätter ist abhängig von den Funktionsanforderungen des Nockenwellenverstellers. Die Kleeblattform ergibt eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Deckel und dem Stator.In particular, the weld seam is designed as a multi-leaf clover. For example, the weld seam can be in the form of a three-leaf, four-leaf or five-leaf clover. The number of clover leaves depends on the functional requirements of the camshaft adjuster. The cloverleaf shape results in a particularly stable connection between the cover and the stator.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Schweißnaht auf dem kleinen Radius getrennt von der Schweißnaht auf dem großen Radius ausgebildet.In an advantageous development, the weld seam on the small radius is formed separately from the weld seam on the large radius.
Beispielsweise ist es dann möglich, die Schweißnaht auf dem kleinen Radius nur punktuell auszubilden. Auch kann dann die Form des Deckels weniger aufwändig ausgebildet sein, so dass sich hier Kosten einsparen lassen.For example, it is then possible to form the weld seam only at certain points on the small radius. The shape of the cover can then also be designed to be less complex, so that costs can be saved here.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Schweißnaht auf dem kleinen Radius ausgebildet.According to an advantageous development, the weld seam is formed on the small radius.
Beispielsweise kann die Schweißnaht ausschließlich auf dem kleinen Radius ausgebildet werden. Hierdurch ist es möglich, Kosten einzusparen und gleichzeitig ein Aufblähen des Deckels zu vermeiden.For example, the weld seam can be formed exclusively on the small radius. This makes it possible to save costs and at the same time prevent the lid from bloating.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung wird die Schweißnaht auf dem kleinen Radius an einem sich radial nach innen erstreckenden Flügel des Stators angeordnet und befestigt.According to a preferred development, the weld seam is arranged and fastened on the small radius on a vane of the stator that extends radially inwards.
Vorzugsweise sind mehrere Flügel an dem Stator angeordnet. Beispielsweise können drei, vier oder fünf Flügel an dem Stator ausgebildet sein. Der Flügel bzw. die Flügel erstrecken sich von einem ringförmigen Körper des Stators radial nach innen. Da die Flügel die sich radial am weitesten nach innen erstreckenden Bereiche des Stators darstellen, eignen sich diese besonders, um an ihnen die Schweißnähte auf dem kleinen Radius auszubilden.A plurality of vanes are preferably arranged on the stator. For example, three, four, or five vanes can be formed on the stator. The vane or vanes extend radially inward from an annular body of the stator. Since the vanes represent the areas of the stator that extend furthest inward in the radial direction, they are particularly suitable for forming the weld seams on the small radius on them.
Besonders bevorzugt wird die Schweißnaht auf dem kleinen Radius an einem nach innen zeigenden Ende des Flügels des Stators angeordnet und befestigt. So ist die Schweißnaht an dem am weitesten innen liegenden Punkt des Stators befestigt.More preferably, the weld is located and secured on the small radius at an inboard end of the blade of the stator. So the weld is attached to the innermost point of the stator.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird an dem sich radial nach innen erstreckenden Flügel des Stators eine Bohrung ausgebildet.According to a further advantageous development, a bore is formed on the radially inwardly extending vane of the stator.
An der Bohrung kann eine zusätzliche Befestigung des Deckels an dem Stator erfolgen. Hierdurch wird die Befestigung zwischen den beiden Bauteilen besonders stabil. Die Bohrung wird bereits vor dem Anordnen des Deckels an dem Stator, also auch vor dem Verschweißen, in den Stator eingebracht.The cover can be additionally fastened to the stator at the hole. This makes the attachment between the two components particularly stable. The hole is already made in the stator before the cover is arranged on the stator, ie also before the welding.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung wird die Schweißnaht auf dem kleinen Radius näher zu einer Rotationsachse des Rotors ausgebildet als die Bohrung.According to a preferred development, the weld seam on the small radius is formed closer to an axis of rotation of the rotor than the bore.
Die Bohrung liegt also auf einem Radius, der größer ist als der kleine Radius. Die Schweißnaht auf dem kleinen Radius ist daher an einer besonders weit innen ausgebildeten Stelle angeordnet.The hole is therefore on a radius that is larger than the small radius. The weld seam on the small radius is therefore arranged at a point that is particularly far inside.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Schweißnähte einen radialen Schweißnahtbereich auf, der sich zumindest im Wesentlichen radial zu der Rotationsachse des Rotors erstreckt.According to an advantageous development of the invention, the weld seams have a radial weld seam area that extends at least essentially radially to the axis of rotation of the rotor.
In einer vorteilhaften Weiterbildung verbindet der radiale Schweißnahtbereich eine Schweißnaht auf dem kleinen Radius mit einer Schweißnaht auf dem großen Radius.In an advantageous development, the radial weld seam area connects a weld seam on the small radius with a weld seam on the large radius.
Der radiale Schweißnahtbereich überbrückt somit den radialen Versatz zwischen den Schweißnähten auf dem kleinen Radius und den Schweißnähten auf dem großen Radius. Die radialen Schweißnahtbereiche müssen nicht exakt in Radialrichtung ausgebildet sein. Es ist ausreichend, wenn diese die Radiusänderung der Schweißnähte ermöglichen.The radial weld area thus bridges the radial offset between the welds on the small radius and the welds on the large radius. The radial weld areas do not have to be formed exactly in the radial direction. It is sufficient if they allow the radius of the welds to be changed.
Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die vorab beschriebene durchgängige umlaufende Schweißnaht auszubilden.This makes it possible, for example, to form the continuous circumferential weld seam described above.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verschweißen mittels Laserschwei-ßen, wobei ein Laserstrahl auf einen ersten Fügebereich des Deckels zum Aufschmelzen des ersten Fügebereichs zu einer Schmelze aufgebracht wird, und wobei ein zweiter Fügebereich des Stators mittels der Schmelze des ersten Fügebereichs aufgeschmolzen wird.According to an advantageous development, the welding takes place by means of laser welding, with a laser beam being applied to a first joining area of the cover to melt the first joining area into a melt, and a second joining area of the stator being melted using the melt of the first joining area.
Dieses Schweißverfahren ist insbesondere deswegen erwähnenswert, da es sich bei den zu verschweißenden Elementen, wie eingangs erwähnt, um ein Sintermaterial und ein Nicht-Sintermaterial handeln kann.This welding method is particularly worth mentioning because, as mentioned at the outset, the elements to be welded can be a sintered material and a non-sintered material.
Das Sintermaterial in dem zweiten Fügebereich wird also mittels der Schmelze des Nichts-Sintermaterials von dem ersten Fügebereich aufgeschmolzen. Zu keinem Zeitpunkt kommt das Sintermaterial mit dem Laserstrahl in Berührung. Der Laserstrahl wird ausschließlich auf das Nicht-Sintermaterial aufgebracht bzw. in dieses eingekoppelt. Deshalb kann auch von einem indirekten Laserschweißen gesprochen werden.The sintered material in the second joining area is thus melted by means of the melt of the nothing-sintered material from the first joining area. The sintered material never comes into contact with the laser beam. The laser beam is applied exclusively to the non-sintered material or coupled into it. This is why one can also speak of indirect laser welding.
Dies bringt den Vorteil mit sich, dass auf einfache Weise eine stabile und großserientaugliche Schweißverbindung zwischen dem Nicht-Sintermaterial und dem Sintermaterial erzeugt wird. Zudem ist das Laserschweißverfahren sehr flexibel für verschiedene Geometrien der zu fügenden Bauteile einsetzbar, was wiederum die Prozess- und/oder Herstellungskosten deutlich reduziert.This brings with it the advantage that a stable weld connection suitable for mass production is produced between the non-sintered material and the sintered material in a simple manner. In addition, the laser welding process can be used very flexibly for different geometries of the components to be joined, which in turn significantly reduces the process and/or manufacturing costs.
Zum besseren Verständnis sollen an dieser Stelle die Begriffe Kontaktebene, Fügestoß und Fügebereich näher erklärt werden.For a better understanding, the terms contact level, joint joint and joint area should be explained in more detail at this point.
Mit der Kontaktebene ist eine virtuelle Fläche gemeint, an welche die beiden zu fügenden Bauteile angelegt werden, um miteinander verschweißt werden zu können. Somit sind bei einem Schweißvorgang das erste Bauteil auf der einen Seite und das zweite Bauteil auf der anderen bzw. gegenüberliegenden Seite der Kontaktebene angeordnet. Dabei liegen die beiden Bauteile zumindest abschnittsweise aneinander an. Hierbei bilden die beiden Bauteile einen Fügestoß aus.The contact level means a virtual surface on which the two components to be joined are placed in order to be able to be welded together. Thus, during a welding process, the first component is arranged on one side and the second component is arranged on the other or opposite side of the contact plane. The two components rest against one another at least in sections. Here, the two components form a joint.
Unter dem Fügestoß ist genauer eine Stoßkante zu verstehen, welche entlang von Au-ßenrandabschnitten der beiden Bauteile verläuft, an denen die Bauteile aneinander anliegen. Dabei kann ein Außenrandabschnitt des einen Bauteils entweder auf einer über dessen Außenrand hinausgehenden Außenfläche des anderen Bauteils aufliegen oder mit einem Außenrandabschnitt des anderen Bauteils bündig abschließen. An dem Fügestoß verlaufen zwei Fügebereiche, genauer der erste Fügebereich des ersten Bauteils und der zweite Fügebereich des zweiten Bauteils.The joint joint is to be understood more precisely as a joint edge which runs along the outer edge sections of the two components on which the components rest against one another. An outer edge section of one component can either rest on an outer surface of the other component that extends beyond its outer edge or can be flush with an outer edge section of the other component. Two joining areas run at the joint, more precisely the first joining area of the first component and the second joining area of the second component.
Der Fügebereich ist der Teil bzw. Abschnitt eines Bauteils, der unmittelbar an dem Schweißvorgang beteiligt ist. Bei dem ersten Bauteil aus dem Nicht-Sintermaterial ist es der Teil, welcher bei dem Aufbringen des Laserstrahls in eine Schmelze umgewandelt wird. Bei dem zweiten Bauteil aus dem Sintermaterial ist es der Teil, welcher mittels der Schmelze des ersten Fügebereichs aufgeschmolzen wird, wodurch die beiden Fügebereiche miteinander verschmelzen bzw. verbunden werden.The joining area is the part or section of a component that is directly involved in the welding process. In the case of the first component made of the non-sintered material, it is the part which is converted into a melt when the laser beam is applied. In the case of the second component made of the sintered material, it is the part which is melted by means of the melt of the first joining area, as a result of which the two joining areas fuse or are connected to one another.
Das Aufbringen des Laserstrahls erfolgt mittels eines kontinuierlichen oder eines gepulsten Laserstrahls. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen mittels eines Laserstrahl-MSG-Hybrid-Schweißens erfolgt. Das Laserstrahl-MSG-Hybrid-Schweißen ist die Kombination eines Laserstrahls mit einem MSG-Schweißprozess in einer gemeinsamen Prozesszone (MSG = Metallschutzgasschweißen). Dabei werden die Vorteile beider Verfahren genutzt. Es werden sehr tiefe Einbrände mit einer guten Flankenbindung erzielt. Dabei bildet sich eine sehr schmale Wärmeeinflusszone mit wenig Verzug. Der Prozess erlaubt sehr hohe Schweißgeschwindigkeiten, was zu geringerer Streckenenergie führt. Der Hauptgrund für hohe Wirtschaftlichkeit liegt in einer reduzierten Schweißnahtvorbereitung. Es können ganze Arbeitsschritte entfallen.The laser beam is applied by means of a continuous or a pulsed laser beam. The application is preferably carried out by means of laser beam MSG hybrid welding. Laser beam MSG hybrid welding is the combination of a laser beam with an MSG welding process in a common process zone (MAG = metal inert gas welding). The advantages of both methods are used here. Very deep penetrations with good flank bonding are achieved. This creates a very narrow heat-affected zone with little distortion. The process allows very high welding speeds, resulting in lower energy per unit area. The main reason for high cost-effectiveness is reduced weld seam preparation. Whole work steps can be omitted.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung wird der Laserstrahl bei dem Aufbringen parallel zu einer Kontaktebene ausgerichtet, entlang der der Deckel und der Stator zum Erzeugen eines Fügestoßes angeordnet sind.According to a preferred development, the laser beam is aligned parallel to a contact plane during application, along which the cover and the stator are arranged to produce a joint.
Dadurch kann der Laserstrahl seine maximale Wirkung entfalten und Energieverluste vermeiden.This allows the laser beam to develop its maximum effect and avoid energy losses.
Ferner kann der Laserstrahl bei dem Aufbringen in einem Winkel α zu der Kontaktebene ausgerichtet werden.Furthermore, the laser beam can be aligned at an angle α to the contact plane during application.
Dabei gilt: Je weniger der Laserstrahl von einer zur Kontaktebene parallelen Ausrichtung bzw. je weniger der Winkel α von 0° abweicht, umso stärker kann der Laserstrahl seine Wirkung entfalten. Bis zu einem Winkel von maximal 45° kann der Laserstrahl noch eine ausreichende Wirkung entfalten, um den Fügebereich des ersten Bauteils aufzuschmelzen.The following applies: The less the laser beam is aligned parallel to the contact plane or the less the angle α deviates from 0°, the more effective the laser beam can be. Up to a maximum angle of 45°, the laser beam can still have a sufficient effect to melt the joining area of the first component.
Eine gewinkelte Ausrichtung des Laserstrahls eignet sich besonders dann, wenn der zu fügende Außenrandabschnitt des einen Bauteils auf einer über dessen Außenrand hinausgehenden Außenfläche des anderen Bauteils aufliegt. Somit wird die Gefahr, den Laserstrahl auf das zweite Bauteil aufzubringen, minimiert, oder ein Aufbringen des Laserstrahls auf den ersten Fügebereich überhaupt erst ermöglicht.An angled alignment of the laser beam is particularly suitable when the outer edge section of one component to be joined rests on an outer surface of the other component that extends beyond its outer edge. Thus, the risk of applying the laser beam to the second component is minimized, or applying the laser beam to the first joining area is made possible in the first place.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch einen Nockenwellenversteller für eine Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine gelöst, der einen Rotor, einen Stator und mindestens einen Deckel aufweist, wobei der Deckel und der Stator nach einem der vorab beschriebenen Verfahren hergestellt sind.According to a further aspect, the object is achieved by a camshaft adjuster for a camshaft of an internal combustion engine, which has a rotor, a stator and at least one cover, the cover and the stator being produced according to one of the methods described above.
Hierbei gelten sämtliche Aspekte, die vorab in Bezug auf das Verfahren diskutiert worden sind. Entsprechen ergeben sich hier die gleichen Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.All aspects that have been previously discussed in relation to the procedure apply here. Correspondingly, the same advantages result here as with the method according to the invention.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Deckel eine Materialstärke von weniger als 6 mm, vorzugsweise weniger als 5mm, vorzugsweise weniger als 4 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm und besonders bevorzugt von weniger als 2 mm auf.In an advantageous development, the cover has a material thickness of less than 6 mm, preferably less than 5 mm, preferably less than 4 mm, preferably less than 3 mm and particularly preferably less than 2 mm.
Je geringer die Materialstärke des Deckels ausgebildet ist, umso mehr Material, Gewicht und Bauraum kann bei dem Nockenwellenversteller eingespart werden. Zudem wirken sich entsprechende Materialeinsparungen kostengünstig aus. Das Verschweißen eines Deckels mit einer Materialstärke von nur 2 mm oder weniger ist insbesondere mittels Laserschweißen oder Buckelschweißen realisierbar.The thinner the material thickness of the cover, the more material, weight and installation space that can be saved in the camshaft adjuster. Corresponding material savings also have a cost-effective effect. A cover with a material thickness of only 2 mm or less can be welded in particular by means of laser welding or projection welding.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Stator mit zwei Deckeln verschweißt, wobei ein Deckel an einer nockenwellenzugewandten Seite und ein anderer Deckel an einer nockenwellenabgewandten Seite des Stators angeordnet ist.According to an advantageous development of the invention, the stator is welded to two covers, one cover being arranged on a side of the stator facing away from the camshaft and another cover being arranged on a side of the stator facing away from the camshaft.
Das Verschweißen kann gleichzeitig erfolgen. Dabei werden die Elektroden jeweils außen an die Deckel angelegt bzw. jeweils ein Laserstrahl wie vorstehend beschrieben an beiden Deckeln ausgerichtet. Das Verschweißen der Deckel ist dadurch besonders effizient.Welding can take place simultaneously. The electrodes are each placed on the outside of the cover or a laser beam is aligned on both covers as described above. This makes the welding of the lids particularly efficient.
Im Folgenden werden weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Die im Folgenden beschriebenen Aspekte sind auch mit den vorab beschriebenen Ausgestaltungen und deren einzelnen Aspekten kombinierbar.Further configurations of the invention are described below. The aspects described below can also be combined with the configurations described above and their individual aspects.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenverstellers für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Stator, einem Rotor und mindestens einem Deckel. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte: Bereitstellen eines Deckels mit mindestens einer Schweißkontur, Anlegen der Schweißkontur an den Stator, und Verschweißen des Deckels mit dem Stator an der Schweißkontur.Further configurations of the invention relate to a method for producing a camshaft adjuster for an internal combustion engine, with a stator, a rotor and at least one cover. The method includes the following steps: providing a cover with at least one welding contour, applying the welding contour to the stator, and welding the cover to the stator at the welding contour.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verschweißen mittels Buckel- oder Laserschweißen.According to an advantageous development, the welding takes place by means of projection or laser welding.
Das Buckelschweißen ist eine spezielle Art des Widerstandsschweißens, und somit grundsätzlich ein Schweißverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe auf Basis der jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stromes. Die Verbindungspartner, hier der Stator und der Deckel, werden bis zum Erreichen einer Schweißtemperatur erhitzt und an der Verbindungsstelle unter der Wirkung einer Kraft durch Erstarren von Schmelze, durch Diffusion oder auch in fester Phase verschweißt. Der Vorteil des Widerstandsschweißens liegt in einer besonders hohen Schweißgeschwindigkeit. Bei dem Buckelschweißen, auch als Widerstandsbuckelschweißen bezeichnet, ist die Verbindungsstelle, d.h. die Schweißkontur punktförmig mittels einer Erhebung bzw. eines sogenannten Buckels ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine zum Schweißen notwendige Stromdichte nicht durch die Elektroden, sondern durch die Bauteilform generiert wird, also durch die Erhebung bzw. den Buckel. Die Elektroden dienen hier der Stromzuführung und der Krafteinbringung. Mittels des Buckelschweißens kann das Verschweißen besonders schnell erfolgen. Dies wirkt sich beispielsweise sehr materialschonend auf den Deckel aus, welcher dadurch mit einer sehr geringen Materialstärke ausgebildet sein kann.Projection welding is a special type of resistance welding and is therefore basically a welding process for electrically conductive materials based on the Joule current heat of an electric current flowing through the connection point. The connection partners, here the stator and the cover, are heated until a welding temperature is reached and welded at the connection point under the effect of a force by solidification of melt, by diffusion or also in the solid phase. The advantage of the con standing welding lies in a particularly high welding speed. In projection welding, also referred to as resistance projection welding, the connection point, ie the welding contour, is formed in a punctiform manner by means of an elevation or a so-called projection. This has the advantage that the current density required for welding is not generated by the electrodes but by the shape of the component, i.e. by the elevation or hump. The electrodes are used here to supply electricity and apply force. The welding can take place particularly quickly by means of projection welding. This has a very gentle effect on the material, for example, on the cover, which as a result can be designed with a very small material thickness.
Die Erhebung ist bevorzugt punktförmig ausgebildet. Nach dem Anlegen des Deckels ist dieser nur über die mindestens eine Erhebung mit dem Stator verbunden. Außerdem ist die Erhebung vorzugsweise von einer - insbesondere kreisförmigen - Vertiefung umgeben, die sich unmittelbar an die Erhebung anschließt. Unter der erfindungsgemäßen Erhebung ist also im Idealfall ein aus einer Vertiefung herausragender Kreiskegel, hier auch als - Buckel bezeichnet - zu verstehen. Der Deckel ist mit einem Punkt, in welchen eine Spitze des Kreiskegels zusammenläuft, an den Stator anzulegen, um den Deckel mit dem Stator zu verschweißen.The elevation is preferably in the form of a point. After the cover has been put on, it is only connected to the stator via the at least one elevation. In addition, the elevation is preferably surrounded by a—particularly circular—indentation, which directly adjoins the elevation. In the ideal case, the elevation according to the invention should therefore be understood to mean a circular cone protruding from a depression, also referred to here as a hump. The cover is to be placed on the stator at a point at which a point of the circular cone converges in order to weld the cover to the stator.
Das beschriebene Verfahren zur Herstellung des Nockenwellenverstellers bringt den Vorteil mit sich, dass das Verschweißen sehr schnell und ohne zusätzliche Schweißmaterialen, wie beispielsweise Schweißdraht, ausführbar ist. Mittels der Vertiefung ist ein besseres Fügen des Deckels mit dem Stator möglich.The method described for producing the camshaft adjuster has the advantage that the welding can be carried out very quickly and without additional welding materials, such as welding wire. Better joining of the cover to the stator is possible by means of the indentation.
Darauf aufbauend in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird bei dem Buckelschweißen auch ein Kondensatorentladungsschweißen angewendet. Das Kondensatorentladungsschweißen, kurz KE-Schweißen, auch als Kondensatorimpulsschweißen bezeichnet, unterscheidet sich vom konventionellen Widerstandsschweißen durch die Art der Energieerzeugung, und findet vor allem beim Buckelschweißen Anwendung. Die Energie wird von aufgeladenen Kondensatoren über einen Schweißtransformator auf die Verbindungspartner abgegeben. Der Ladestrom kann hierbei um etliche Größenordnungen kleiner sein als der spätere Entladestrom, so dass eine Impulsbelastung des Stromnetzes und gegebenenfalls deren Überlastung vermieden werden können. In einer Netzleitung entstehen also keine hohen Stromspitzen. Das Herstellungsverfahren wird dadurch noch effizienter.Based on this, in a particularly advantageous development, a capacitor discharge welding is also used in the projection welding. Capacitor discharge welding, KE welding for short, also known as capacitor pulse welding, differs from conventional resistance welding in the way it generates energy and is primarily used in projection welding. The energy is transferred from charged capacitors to the connection partners via a welding transformer. In this case, the charging current can be several orders of magnitude smaller than the later discharging current, so that a pulse load on the power supply system and possibly its overload can be avoided. So there are no high current peaks in a power line. This makes the manufacturing process even more efficient.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Verschweißen mittels Laserschweißen. Mittels Laserschweißen lassen sich aufgrund der kleinen Materialschmelze und einer steuerbaren Schmelzdauer Werkstoffe verbinden, welche mit konventionellen Schweißverfahren nur schwer oder gar nicht schweißbar sind. Auch wenn das Laserschweißen langsamer ist, als das zuvor erwähnte Widerstandsschweißen, so hat es aber den Vorteil, dass das Schweißen einseitig bzw. von einer Seite aus vollzogen werden kann. Es bedarf also keines Gegenstücks, wie einer hinter den Verbindungspartnern angeordneter Elektrode. Das Laserschweißen hat zudem den Vorteil, dass die Verbindungspartner nicht zwingend mit einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein müssen.In a further preferred development, the welding takes place by means of laser welding. Due to the small material melt and a controllable melting time, laser welding can be used to join materials that are difficult or impossible to weld with conventional welding processes. Even though laser welding is slower than the resistance welding mentioned above, it has the advantage that welding can be carried out on one side or from one side. There is therefore no need for a counterpart, such as an electrode arranged behind the connection partners. Laser welding also has the advantage that the connection partners do not necessarily have to be made of an electrically conductive material.
Des Weiteren ist von Vorteil, dass das Laserschweißen eine variable Schweißgeometrie mit einer schmalen Schweißnahtform erlaubt und die Bauteile mit geringem thermischem Verzug gefügt werden können. Auch dieses Verfahren ist mit oder ohne einen Zusatzwerkstoff ausführbar.Another advantage is that laser welding allows a variable welding geometry with a narrow weld seam shape and the components can be joined with little thermal distortion. This method can also be carried out with or without an additional material.
Erfindungsgemäß vorteilhaft werden bei dem Verschweißen der Deckel und der Stator mit einem Druck insbesondere zwischen 10 kN und 40 kN aufeinandergedrückt werden, wobei der Druck von der Größe des Bauteils abhängig ist. Ein derartig hoher Druck begünstigt den Stromfluss zwischen Deckel und Stator an einem Verbindungspunkt. Das Verschweißen wird dadurch zusätzlich beschleunigt.Advantageously according to the invention, during the welding process, the cover and the stator are pressed together with a pressure of between 10 kN and 40 kN in particular, the pressure being dependent on the size of the component. Such high pressure favors the flow of current between the cover and the stator at a connection point. The welding is thereby additionally accelerated.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verschweißen von einer Außenseite durch den Deckel hindurch. Die Außenseite bzw. die dem Stator abgewandte Seite des Deckels ist für eine Schweißvorrichtung, zum Beispiel deren Elektrode, besonders gut erreichbar. Auf diese Weise wird die Herstellung des Nockenwellenverstellers stark vereinfacht.In a further advantageous development, the welding takes place from an outside through the cover. The outside or the side of the cover facing away from the stator is particularly easy to reach for a welding device, for example its electrode. In this way, the production of the camshaft adjuster is greatly simplified.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Verschweißen an mehreren Schweißkonturen entlang einer Außenkante des Deckels. Dabei wird zum Verschweißen vorzugsweise die Ringkantenschweißung als eine spezielle Form des Buckelschweißens angewendet.In a particularly advantageous embodiment, the welding takes place on a number of welding contours along an outer edge of the cover. Ring edge welding, a special form of projection welding, is preferably used for welding.
Zudem werden bevorzugt alle Schweißkonturen entlang der Außenkante gleichzeitig verschweißt. Insbesondere setzt dabei an jeder zu erzeugenden Schweißverbindung jeweils ein eigenes bzw. separates Elektrodenpaar an. Das Verschweißen wird dadurch besonders effizient.In addition, all welding contours along the outer edge are preferably welded at the same time. In particular, each weld joint to be produced has its own or separate pair of electrodes. This makes welding particularly efficient.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Verschweißen an mehreren Schweißkonturen, die voneinander beabstandet angeordnet sind. Bei dem Verschweißen entstehen also Lücken und keine durchgehende Schweißnaht bzw. Schweißlinie. Dadurch wird Energie und Arbeitsaufwand gespart.According to a further preferred development, the welding takes place on a plurality of welding contours which are arranged at a distance from one another. Gaps and no continuous weld seam therefore arise during the welding or welding line. This saves energy and labor.
Vorzugsweise erfolgt das Verschweißen an mehreren Schweißkonturen, die auf einer gemeinsamen Kreisbahn liegen. Aufgrund der kreisförmigen Anordnung der Schweißkonturen ist die resultierende Schweißverbindung zwischen den Verbindungspartnern besonders stabil. Im Übrigen kann die Kreisbahn entlang der Außenkante des Deckels oder auch weiter innerhalb einer Deckelfläche angeordnet sein.The welding is preferably carried out on a plurality of welding contours which lie on a common circular path. Due to the circular arrangement of the welding contours, the resulting welded connection between the connection partners is particularly stable. Otherwise, the circular path can be arranged along the outer edge of the cover or also further inside a cover surface.
In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Verschweißen an zumindest einer Schweißkontur mit einem Flügel des Stators. Der Deckel ist also mindestens in einem Bereich zwischen zwei Flügelkammern mit dem Stator mittels Verschweißen verbindbar. Die jeweilige Schweißverbindung ist somit von einer relativ großflächigen Auflagefläche des Deckels auf dem Stator umgeben, was sich vorteilhaft auf die Stabilität der Verbindung auswirkt. Eine hohe Stabilität der Verbindung ist notwendig, da von den Flügelkammern ausgehend ein Öldruck von bis zu 50 bar oder sogar kurzfristig darüber auf den Deckel wirken kann.In an advantageous development, the welding takes place on at least one welding contour with a vane of the stator. The cover can therefore be connected to the stator by welding at least in a region between two wing chambers. The respective welded connection is thus surrounded by a relatively large contact surface of the cover on the stator, which has an advantageous effect on the stability of the connection. A high level of stability of the connection is necessary, since an oil pressure of up to 50 bar or even briefly higher than this can act on the cover from the vane chambers.
Zudem ist der Deckel vorzugsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Dies wirkt sich günstig auf die Ausführbarkeit des Verschweißens zwischen Deckel und Stator aus. Beispielsweise sind der Deckel und der Stator mittels eines Buckelschweißverfahrens hergestellt und die Schweißkonturen sind durch Erhebungen gebildet. Hierbei werden beim Deckel bevorzugt elektrisch leitfähige Werkstoffe eingesetzt.In addition, the cover is preferably made with an electrically conductive material. This has a favorable effect on the feasibility of welding between the cover and the stator. For example, the cover and the stator are produced using a projection welding process and the welding contours are formed by elevations. In this case, electrically conductive materials are preferably used for the cover.
Alternativ können die Deckel und der Stator mittels eines Laserschweißverfahrens verschweißt sein, wobei die Schweißkontur durch eine umlaufende Schweißnaht oder mehrere Schweißnähte gebildet ist.Alternatively, the cover and the stator can be welded using a laser welding process, with the welding contour being formed by a circumferential weld seam or a plurality of weld seams.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.Further advantages of the invention emerge from the description and the drawings.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, -
2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, -
3 eine Ansicht des Deckels des Nockenwellenverstellers der zweiten Ausführungsform aus2 , -
4 eine Ansicht des Stators des Nockenwellenverstellers der ersten und zweiten Ausführungsform; und -
5 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, und -
6 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
-
1 a first embodiment of a camshaft adjuster according to the invention, produced by a method according to the invention, -
2 a second embodiment of the camshaft adjuster according to the invention, produced by the method according to the invention, -
3 a view of the cover of the camshaft adjuster of the second embodiment2 , -
4 a view of the stator of the camshaft adjuster of the first and second embodiment; and -
5 a third embodiment of the camshaft adjuster according to the invention, produced by the method according to the invention, and -
6 a fourth embodiment of the camshaft adjuster according to the invention, produced by the method according to the invention.
Die
Der Nockenwellenversteller 100 weist einen Rotor 110 auf, der relativ zu einem Stator 120 des Nockenwellenverstellers 100 drehbar ausgebildet ist. An dem Stator 120 ist ein Deckel 130 angeordnet, welcher scheibenförmig bzw. kreisscheibenförmig ausgebildet ist. Der Deckel 130 ist dazu ausgebildet, Druckkammern zwischen dem Stator 120 und dem Rotor 110 abzudecken. Daher wirkt auf den Deckel 130 ein hoher Druck. Um einen Nockenwellenversteller stabiler auszubilden, baulich und funktional zu verbessern und dessen Herstellung zu erleichtern, umfasst das Herstellungsverfahren wenigstens folgende Schritte: Aufbringen von Versteifungsgeometrien auf einer Deckeloberfläche zur Versteifung des Deckels 130, Anordnen des mindestens einen Deckels 130 an dem Stator 120, und Verschweißen des Deckels 130 mit dem Stator 120.The
Das Anschweißen des Deckels 130 stellt eine optimierte Verbindungsmöglichkeit zwischen Deckel 130 und Stator 120 dar, führt jedoch aufgrund von Schrumpfspannungen während des Verschweißens zu Funktionsbeeinträchtigungen des Nockenwellenverstellers 100, wie eine ungewollte Ölleckage durch Aufwölben des Deckels 130 oder Verklemmen des Rotors 110 durch eine nach innen gerichtete Wölbung des Deckels 130. Durch das Aufbringen von Versteifungsgeometrien auf einer Deckeloberfläche des Deckels 130 können die genannten Funktionsbeeinträchtigungen ausgeschlossen und ein stabilerer und funktionssicherer Nockenwellenversteller 100 erreicht werden. Die Versteifungsgeometrien können vorzugsweise auf einer Deckelaußenseite 145 oder auf einer Deckelinnenseite 146 vorgesehen werden.Welding on
Die
Der Stator 120 des Nockenwellenverstellers 100 ist detaillierter in
Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist der Deckel 130 an einem kleinen Radius 133 und an einem großen Radius 134 mit dem Stator 120 verschweißt, wobei der Begriff Radius auf den Deckel 130 bezogen ist. So ist eine umlaufende Schweißnaht 140 nicht nur an einem Außenradius des Deckels 130 ausgebildet, sondern auch weiter innen.According to the embodiment shown, the
Die umlaufende Schweißnaht 140 weist hier Schweißnähte 142 an dem kleinen Radius 133 und Schweißnähte 141 an dem großen Radius 134 auf. Der große Radius 134 entspricht dem Außenradius des Deckels 130.The
Die Schweißnaht 140 weist ferner zwischen den Schweißnähten 141 und den Schweißnähten 142 radiale Schweißnahtbereiche 143 auf, die jeweils eine Schweißnaht 141 an dem großen Radius 134 und eine Schweißnaht 142 an dem kleinen Radius 133 verbinden. Die radialen Schweißnahtbereiche 143 überbrücken somit den radialen Versatz zwischen den Schweißnähten 141 und den Schweißnähten 142. Dabei müssen die radialen Schweißnahtbereiche 143 nicht exakt in Radialrichtung ausgebildet sein. Es reicht, dass diese die Radiusänderung der umlaufenden Schweißnaht 140 ermöglichen.The
Die umlaufende Schweißnaht 140 ist in
Der Stator 120 weist mehrere Flügel 121 auf. Die Flügel 121 erstrecken sich von einem ringförmigen Körper 125 des Stators 120 radial nach innen. Daher eigenen sich die Flügel 121 besonders, um an ihnen die Schweißnähte 142 auf dem kleinen Radius 133 auszubilden. Entsprechend sind in
In den
Die umlaufende Schweißnaht 140, die sich aus den Schweißnähten 141, 142 und 143 zusammensetzt, ist in Radialachsenrichtung des Rotors R gesehen zumindest im Wesentlichen kleeblattförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Schweißnaht 140 hier wie ein vierblättriges Kleeblatt ausgebildet. Dabei wird jedes einzelne Kleeblatt von einem der Schweißnähte 141 an dem großen Radius 134 und zwei benachbarten radialen Schweißnahtbereichen 143 ausgebildet. Die einzelnen Kleeblätter sind dann über eine der Schweißnähte 142 auf dem kleinen Radius 133 verbunden.The
Die
Der Deckel 130 in
Eine nach innen weisende Kante der Ausnehmungen 131 liegt auf dem kleinen Radius 133, so dass hier die Schweißnähte 142 angeordnet sind. Auch an der gegenüberliegenden Kante, also der nach außen weisenden Kante sind Schweißnähte angeordnet. Ferner sind auch an radialen Schweißnahtbereichen 143 zwischen den beiden Kanten Schweißnähte ausgebildet. Insgesamt ist also der Innenumfang der Ausnehmung 131 mittels einer durchgehenden Schweißnaht mit dem Stator 120 verbunden. Die durchgehende Schweißnaht weist also im Querschnitt, d.h. in Rotationsachsenrichtung des Rotors 110, die Form der Ausnehmung 131 auf. Die Schweißnähte 141 auf dem großen Radius 134 und Schweißnähte 142 auf dem kleinen Radius 133 sind in diesem Ausführungsbeispiel getrennt voneinander ausgebildet.An edge of the
Die Schweißnähte 141 auf dem großen Radius 134 sind in der
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist es vorgesehen, die Schweißnaht 140 als durchgängige Schweißnaht ausschließlich auf dem großen Radius 134 vorzusehen. Die Ausnehmungen 131 sind in diesem Fall nicht mit dem Stator 120 verschweißt. Die Abdichtung erfolgt hier nur durch die Auflage des Deckels 130 auf eine vorher vorzugsweise geschliffene Anlagefläche des Stators 120. Ebenso ist es denkbar, ausschließlich eine Schweißnaht 142 auf dem kleinen Radius 133 vorzusehen bzw. ausschließlich um die Ausnehmungen 131 herum zu schweißen.In an embodiment that is not shown, provision is made for the
In
Die
Die
Auch an dem Stator 120 ist eine umlaufende Nut 123 ausgebildet. Die umlaufende Nut 123 ist auf demselben Radius wie die umlaufende Nut 132 ausgebildet. Folglich ist auch der Radius der umlaufenden Nut 123 kleiner als der große Radius 134. Die Bohrungen 122 sind über radiale Nuten 124 mit der umlaufenden Nut 123 verbunden. Dadurch können die Gase besonders gut abgeführt werden. In die radiale Nut 124 kann beim Schweißen auch Schmelze von dem Deckel 130 laufen, so dass die Verbindung besonders gut ist.A
Der Deckel 130 des Ausführungsbeispiels gemäß
Das Prägen des Deckels 130 erhöht hier zusätzlich zu den um die Ausnehmungen 131 herumlaufenden Schweißnähten 142 die Steifigkeit, so dass das Aufwölben des Deckels und die daraus entstehenden Funktionsbeeinträchtigungen sicher verhindert werden können.
Zur Versteifung wird eine Versteifungsgeometrie - vorzugsweise gleichzeitig mit der Herstellung - eingeprägt. Diese Prägungen 144 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel radial angeordnete Vertiefungsnuten. Da der Öldruck annähernd symmetrisch auf den Deckel 130 wirkt, sind die Vertiefungsnuten gleichmäßig verteilt. Bei ungleichmäßigem Schweißverzug des Deckels 130 ist es im Rahmen der Erfindung weiterhin denkbar, die Prägungen 144 asymmetrisch anzuordnen.
Die Vertiefungsnuten sind zylinderförmig ausgebildet und weisen hierdurch eine geringe Kerbwirkung auf. Sind diese auf der Deckelaußenseite 145 ausgebildet, können sie sich auch bis zu Deckelkanten des Deckels 130 erstrecken. Auf der Deckelinnenseite 146 ist die Anordnung derart vorzusehen, dass eine Leckage aus dem Innenraum des Nockenwellenverstellers 100 bzw. zwischen den Druckkammern ausgeschlossen wird. Beispielhaft weist das gezeigte Ausführungsbeispiels des Deckels 130 zwölf Prägungen, welche in einem Abstand von jeweils 30° auf der Deckelaußenseite 145 angeordnet sind. Die Prägung des Deckels 130 führt zu einer Kaltverfestigung, wodurch bauraum- und kostenneutral eine Versteifung erzielt wird.
Die Anzahl der Prägungen 144 und deren Form ist einerseits vom Öldruck, andererseits auch vom Schweißverzug abhängig, so dass Anzahl, Form und Anordnung der Prägungen 144 jeweils an die Ausführung und die Herstellung angepasst werden.The embossing of the
For stiffening, a stiffening geometry is embossed—preferably at the same time as production. In the exemplary embodiment shown, these
The deepening grooves are designed in a cylindrical shape and as a result have a low notch effect. If these are formed on the outside 145 of the cover, they can also extend up to the cover edges of the
The number of
Alle in Verbindung mit den einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.All of the features explained and shown in connection with the individual embodiments of the invention can be provided in different combinations in the object according to the invention in order to realize their advantageous effects at the same time. The scope of protection of the present invention is given by the claims and is not limited by the features explained in the description or shown in the figures.
Claims (13)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020131768.9A DE102020131768A1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for manufacturing a camshaft adjuster and camshaft adjuster |
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