DE112015005262T5 - Abstützbolzen zur Führung einer Feder in einem Nockenwellenversteller - Google Patents
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Abstract
Nockenwellenversteller, der aufweist: ein Antriebskettenrad zur Aufnahme eines Drehmoments; einen nicht drehbar mit dem Antriebskettenrad verbundenen Stator; einen Rotor; und eine Positionierfeder. Der Rotor ist mindestens teilweise drehbar in Bezug auf den Stator und ist derart angeordnet, dass er nicht drehbar mit einer Nockenwelle verbunden werden kann. Der Rotor weist auf: erste und zweite, in radialer Richtung angeordnete Seiten, die jeweils in erste und zweite, entgegengesetzte axiale Richtungen parallel zu der Rotationsachse orientiert sind; eine nicht runde Bohrung, die die ersten und zweiten, in radialer Richtung angeordneten Seiten miteinander verbindet; einen Abstützbolzen, der einen ersten Bereich aufweist, der in der Bohrung angeordnet und derart ausgebildet ist, dass er an einer Mehrzahl von parallel zu der Rotationsachse verlaufenden Linien in Kontakt mit einer inneren radialen Fläche der Bohrung kommen kann, wobei diese radiale Fläche einen kleineren Umfang hat als der Umfang der Bohrung; und wobei der Abstützbolzen einen zweiten Bereich aufweist, der sich an der zweiten in radialer Richtung angeordneten Seite vorbei in die zweite axiale Richtung erstreckt. Die Positionierfeder steht in Eingriff mit dem zweiten Bereich und spannt den Rotor in eine Umfangsrichtung vor.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Nockenwellenversteller, der einen eingepressten Abstützbolzen aufweist, der in Eingriff mit einer Positionierfeder für einen Rotor kommen kann. Insbesondere ist der Abstützbolzen in einer nicht runden Bohrung entweder des Stators oder des Rotors, oder von beiden, angeordnet, so dass sich ein Presssitz entlang von Linien oder Punkten bildet, welche kleiner als der gesamte Umfang der durchgehenden Bohrung sind.
- Hintergrund
- Es ist bekannt, eine Halteplatte für eine Feder oder ein presssitzbildendes Bauteil zum Greifen oder Halten einer Positionierfeder für einen Rotor zu verwenden. Die Verwendung einer Federhalteplatte erhöht die Anzahl der Bauteile sowie auch die Kosten für den Versteller, und kann auch die axiale Länge des Verstellers vergrößern. Bauteile, welche einen Presssitz bilden und in Kontakt mit einem wesentlichen Teil des Gesamtumfangs einer Bohrung sind, verursachen verhältnismäßig hohe Kosten, da ein Nachschleifen notwendig wird.
- Zusammenfassung
- Gemäß den hierin beschriebenen Merkmalen stellt die Erfindung einen Nockenwellenversteller zur Verfügung, der aufweist: eine Rotationsachse; ein Antriebskettenrad, das derart angeordnet ist, dass es ein Drehmoment aufnehmen kann, einen nicht drehbar mit dem Antriebskettenrad verbundenen Stator; einen Rotor; und eine Positionierfeder. Der Rotor ist mindestens teilweise drehbar in Bezug auf den Stator und ist derart angeordnet, dass er nicht drehbar mit einer Nockenwelle verbunden werden kann. Der Rotor weist auf: erste und zweite, in radialer Richtung angeordnete Seiten, die jeweils in erste und zweite, entgegengesetzte axiale Richtungen parallel zu der Rotationsachse orientiert sind; eine nicht runde Bohrung, die die ersten und zweiten in radialer Richtung angeordneten Seiten miteinander verbindet; und einen Abstützbolzen, der einen ersten Bereich aufweist, der in der Bohrung angeordnet und derart ausgebildet ist, dass er an einer Mehrzahl von parallel zu der Rotationsachse verlaufenden Linien in Kontakt mit einer inneren radialen Fläche der Bohrung kommen kann, wobei diese radiale Fläche einen kleineren Umfang hat als der Gesamtumfang der Bohrung; wobei der Abstützbolzen einen zweiten Bereich aufweist, der sich an der zweiten in radialer Richtung angeordneten Seite vorbei in die zweite axiale Richtung erstreckt. Die Positionierfeder steht in Eingriff mit dem zweiten Bereich und dem Stator, und spannt den Rotor in eine Umfangsrichtung vor.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Es werden jetzt verschiedene Ausführungen, lediglich als Beispiele, unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen offenbart, wobei einander entsprechende Bezugszahlen sich auf einander entsprechende Teile beziehen. Die Figuren zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Koordinaten-Systems zur Veranschaulichung der in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Raumbegriffe; -
2 eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenverstellers mit einem in einer Bohrung angeordneten Abstützbolzen; -
3 eine perspektivische Ansicht des Abstützbolzens gemäß2 ; -
4 eine Querschnittsansicht des Rotors, des Abstützbolzens und der Positionierfeder der2 , im Wesentlichen entlang Linie 4-4 in2 ; -
5 eine Querschnittsansicht des Abstützbolzens und der Bohrung, im Wesentlichen entlang Linie 5-5 in2 ; und -
6 eine Querschnittsansicht des Abstützbolzens und der Bohrung in einer weiteren Ausführung, im Wesentlichen entlang Linie 5-5 der2 . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Anfänglich muss es klar gemacht werden, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Ansichten in den Zeichnungen sich auf identische oder auf funktionsidentische Bauteile der Offenbarung beziehen. Es ist selbstverständlich, dass die beanspruchte Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte begrenzt ist.
- Weiterhin ist es auch selbstverständlich, dass sich diese Offenbarung nicht auf die konkrete beschriebene Methodik, oder auf angegebene Werkstoffe und Modifikationen begrenzt und kann als solche sehr wohl abgeändert werden. Auch ist es selbstverständlich, dass die hier verwendeten Begriffe nur dem Zweck der Beschreibung konkreter Aspekte dienen, und sie sollen sich nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung einschränken.
- Wenn nicht anderweitig definiert, besitzen alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung wie sie ein Fachmann auf dem Gebiet der Offenbarung generell versteht. Es muss verstanden werden, dass es möglich ist, beliebige ähnliche oder gleichwertige Verfahren, Vorrichtungen bzw. Werkstoffe wie die hier beschriebenen in der Ausführung der Offenbarung oder zur Durchführung von Versuchen mit der Offenbarung zu verwenden.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Koordinaten-Systems10 , welche die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Raumbegriffe veranschaulicht. Die vorliegende Anmeldung ist zumindest teilweise im Rahmen eines zylindrischen Koordinaten-Systems erläutert. Das System10 weist eine Längsachse11 auf, die als Bezug für die nun folgenden Richtungs- und Raumbegriffe dient. Die axiale Richtung AD verläuft parallel zur Achse11 . Die radiale Richtung RD verläuft orthogonal zur Achse11 . Die Umfangsrichtung CD wird definiert durch einen Endpunkt des Radius R (orthogonal zur Achse11 ) bei dessen Rotation um die Achse11 . - Um die Raumbegriffe zu erklären werden die Gegenstände
12 ,13 und14 verwendet. Eine axiale Fläche, wie die Fläche15 des Gegenstands12 wird durch eine parallel zur Achse11 verlaufende Ebene gebildet. Die Achse11 verläuft in derselben Ebene wie die ebene Fläche15 . Es ist jedoch nicht unbedingt nötig, dass eine axiale Fläche in derselben Ebene liegt wie die Achse11 . Eine radiale Fläche, wie die Fläche16 des Gegenstands13 wird durch eine orthogonal zur Achse11 und koplanar mit einem Radius, zum Beispiel Radius17 , verlaufende Ebene gebildet. Die Fläche18 des Gegenstands14 bildet eine Umfangsfläche bzw. eine zylindrische Fläche. Zum Beispiel erstreckt sich ein Umfang19 durch die Fläche18 . Als weiteres Beispiel, findet eine axiale Bewegung parallel zur Achse11 statt, eine radiale Bewegung verläuft orthogonal zur Achse11 , und eine Umfangsbewegung ist parallel zum Umfang19 . Eine Drehbewegung bezieht sich auf die Achse11 . Die Eigenschaftswörter „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ verstehen sich mit Bezug auf Orientierungen, die parallel zur Achse11 , zum Radius17 bzw. zum Umfang19 verlaufen. Zum Beispiel erstreckt sich eine in axialer Richtung angeordnete Fläche oder Rand in Richtung AD, eine in radialer Richtung angeordnete Fläche oder Rand erstreckt sich in Richtung R, und eine in Umfangsrichtung angeordnete Fläche oder Rand erstreckt sich in Richtung CD. -
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Nockenwellenverstellers100 mit einem in einer Bohrung angeordneten Abstützbolzen. -
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Abstützbolzens gemäß2 . -
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Rotors106 , des Abstützbolzens, der Positionierfeder und des Deckels der2 , im Wesentlichen entlang Linie 4-4 in2 .5 zeigt eine Querschnittsansicht des Abstützbolzens und der Kontur der Bohrung des Rotors106 , im Wesentlichen entlang Linie 5-5 in2 .6 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführung des Abstützbolzens und der Kontur der Durchgangsbohrung des Rotors, im Wesentlichen entlang Linie 5-5 der2 . Was jetzt folgt soll mit Bezugnahme auf die2 bis5 gelesen werden. Der Nockenwellenversteller100 weist eine Rotationsachse AR, ein Antriebskettenrad102 , das derart angeordnet ist, dass es ein Drehmoment aufnehmen kann, einen nicht drehbar mit dem Antriebskettenrad102 verbundenen Stator104 , einen Deckel130 , einen Rotor106 und eine Positionierfeder108 auf. Der Rotor106 ist mindestens teilweise drehbar in Bezug auf den Stator104 , um Phasenverstellungsschritte zu implementieren und ist derart angeordnet, dass er nicht drehbar mit einer Nockenwelle (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Der Rotor106 weist in radialer Richtung angeordnete Seiten112 und114 , eine Bohrung116 , die die Seiten112 und114 miteinander verbindet, und einen Abstützbolzen118 auf. Die Bohrung116 kann eine Sackbohrung oder eine Durchgangsbohrung sein. Um der Klarheit willen ist in den4 und5 das Spiel zwischen der Bohrung116 und dem Bolzen118 übertrieben dargestellt. Die Seitenflächen112 und114 sind in entgegengesetzte axiale Richtungen AD1 bzw. AD2 gewandt und verlaufen parallel zu der Achse AR. Der Bolzen118 weist einen Bereich120 auf, der in der Bohrung116 angeordnet ist und einen Bereich122 , der sich über die Seite114 hinaus erstreckt. Die Positionierfeder108 steht in Eingriff mit dem Bereich122 und dem Stator104 zum Beispiel am Bolzen121 und spannt den Rotor106 zum Beispiel in die Umfangsrichtung CD vor in eine Ausgangs- oder Normalstellung. - Die Bohrung
116 weist Scheitelpunkte116A mit Radius R1 ausgehend von der Achse des Abstützbolzens116 auf, zum Beispiel die Achse L1 des Bolzens118 in den4 und5 und Basispunkte116B mit Radius R2, der kleiner ist als Radius R1. Der Bereich120 weist ein im Bereich116A angeordnetes Segment120A und ein im Bereich116B angeordnetes Segment120B auf. In einer beispielhaften Ausführung besitzt die Bohrung116 drei Scheitelpunkte und drei Basispunkte welche, wie in5 gezeigt, entlang einer radialen Ebene zusammen einen im Wesentlichen dreieckigen oder dreibogigen Querschnitt bilden. In einer anderen Ausführung besitzt die Bohrung116 sechs Scheitelpunkte116A und sechs Basispunkte116B welche, wie in6 gezeigt, entlang einer radialen Ebene zusammen einen im Wesentlichen hexagonalen oder sechsbogigen Querschnitt bilden. Der Bolzen118 und die Bohrung116 kontaktieren sich an den Basispunkten116B und bilden somit die Kontaktlinien200 entlang einer parallel zur Achse L1 verlaufenden Achse. In Abhängigkeit von der Rundheit des Bolzens118 und den Kontouren der Basispunkte116B kann ein Kontakt zwischen dem Bolzen118 und der Bohrung116 zur Bildung von Kontaktebenen201 führen (siehe5 ). Die Kontaktlinie200 und die Kontaktebene201 sind der Klarheit willen in den5 und6 übertrieben dargestellt. Durch Vorsehen einer Vielzahl von um den Umfang verteilten Kontaktlinien200 bzw. Kontaktebenen201 kann ein Pressverband zwischen dem Abstützbolzen118 und dem Rotor106 geschaffen werden. Es wird dem Fachmann ohne weiteres klar sein, dass sich eine Kombination von Kontaktlinien200 und Kontaktebenen201 ergeben kann, oder dass eine solche Kombination verwendet werden kann. Die obige Beschreibung gilt für die Bolzen121 oder für beliebig andere Führungsbolzen, die für eine spezifische Anwendung eventuell verwendet werden, und auch für die jeweiligen Bauteile, in denen sie eingebaut werden, zum Beispiel im Stator104 . - Der Bereich
122 weist eine ringförmige Ausnehmung126 auf, wobei die Positionierfeder108 derart angeordnet ist, dass sie an der ringförmigen Ausnehmung126 mit dem Abstützbolzen118 in Eingriff kommen kann. In einer beispielhaften Ausführung weist der Nockenwellenversteller100 einen Deckel128 auf, der fest mit der Seite112 verbunden ist und die Bohrung116 zudeckt. - Die Bohrung
116 und der Bolzen118 , die an den Linien oder Ebenen, welche kleiner sind als der Gesamtumfang des Bolzens118 , im Presssitz miteinander stehen, führen zur Bildung von Druckspannungen in dem aufnehmenden Bauteil, in diesem Fall der Rotor106 oder der Stator104 , an Stelle von Zugspannungen, die sich ergeben würden, wenn am gesamten Umfang des Bolzens118 Kontakt gegeben wäre, wie dies in bekannten Anwendungen mit einem Pressverband oder Presssitz typisch ist. Der für die Fertigung des Rotors106 oder Stators104 verwendete Werkstoff kann unter Druckspannungen eine höhere Lebensdauer aufweisen, so dass auch ein größerer im Presssitz befindlicher Bereich an den Kontaktlinien oder -bereichen akzeptabel wäre. Größere Toleranzen für solche Bauteile können zu niedrigeren Kosten sowohl bei der Fertigung wie auch bei den Bauteilen führen - Es ist zu verstehen, dass verschiedene der oben offenbarten und andere Merkmale und Funktionen oder Alternativen davon, beliebig zu zahlreichen anderen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Verschiedene zurzeit nicht vorgesehene oder erwartete Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen zu diesen durch Fachleute sind durch die folgenden Ansprüche eingeschlossen und sollen gleichfalls geschützt werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 100
- Nockenwellenversteller
- 102
- Antriebskettenrad
- 104
- Stator
- 106
- Rotor
- 108
- Positionierfeder
- 112
- Seite
- 114
- Seite
- 116
- Bohrung
- 118
- Abstützbolzen
- 120
- erster Bereich
- 122
- zweiter Bereich
- 126
- ringförmige Ausnehmung
- 128
- Deckel
- 200
- Kontaktlinie
- 201
- Kontaktfläche
- AD1
- axiale Richtung
- AD2
- axiale Richtung
- AR
- Rotationsachse
Claims (9)
- Nockenwellenversteller (
100 ), der aufweist: eine Rotationsachse (AR); ein Antriebskettenrad (102 ), das derart angeordnet ist, dass es ein Drehmoment aufnehmen kann; einen nicht drehbar mit dem Antriebskettenrad (102 ) verbundenen Stator (104 ), und weiterhin aufweist: erste und zweite, in radialer Richtung angeordnete Seiten (112 ,114 ), die jeweils in erste und zweite, entgegengesetzte axiale Richtungen (AD1, AD2) parallel zu der Rotationsachse (AR) orientiert sind; einen Rotor (106 ), der mindestens teilweise drehbar in Bezug auf den Stator (104 ) ist, und der derart angeordnet, dass er nicht drehbar mit einer Nockenwelle verbunden werden kann, und aufweisend: erste und zweite, in radialer Richtung angeordnete Seiten (112 ,114 ), die jeweils in erste und zweite, entgegengesetzte axiale Richtungen (AD1, AD2) parallel zu der Rotationsachse (AR) orientiert sind; und eine nicht runde Bohrung (116 ), die sich mindestens teilweise durch den Rotor (106 ) erstreckt; einen Abstützbolzen (118 ), der aufweist: einen ersten, in der Bohrung (116 ) angeordneten Bereich (120 ); wobei der erste Bereich (120 ) derart ausgebildet ist, dass er an einer Mehrzahl von parallel zu der Rotationsachse (AR) verlaufenden Linien in Kontakt mit einer inneren radialen Fläche der Bohrung (116 ) kommen kann, wobei diese radiale Fläche einen kleineren Umfang hat als der Gesamtumfang; und wobei der Abstützbolzen (118 ) einen zweiten Bereich (122 ) aufweist, der sich, an der zweiten, in radialer Richtung angeordneten Seite (114 ) vorbei, in die zweite axiale Richtung (AD2) erstreckt; und wobei eine Positionierfeder in Eingriff mit dem zweiten Bereich (122 ) und dem Stator (104 ) steht, um den Rotor (106 ) in eine Umfangsrichtung vorzuspannen. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 1, worin die Bohrung (116 ) einen radialen Querschnitt mit einer bogigen Form besitzt mit Scheitelpunkten und Basispunkten; und der erste Bereich (120 ) des Abstützbolzens (118 ) an den Basispunkten in Kontakt mit der inneren radialen Fläche der Durchgangsbohrung (116 ) kommt. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 2, worin der Kontakt der Bohrung (116 ) und des ersten Bereichs (120 ) des Abstützbolzens (118 ) findet entlang Kontaktlinien (200 ) statt, welche parallel zu der Mittelachse des Bolzens (118 ) verlaufen. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 1, worin der Rotor (106 ) eine nicht runde Bohrung (116 ) aufweist, die die ersten und zweiten, in radialer Richtung angeordneten Seiten (112 ,114 ) des Rotors (106 ) miteinander verbindet. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 4, worin der Rotor (106 ) einen zweiten Abstützbolzen (118 ) aufweist, der in der nicht runden Bohrung (116 ) des Rotors (106 ) angeordnet ist. - Nockenwellenversteller (
100 ), der aufweist: eine Rotationsachse (AR); ein Antriebskettenrad (102 ), das derart angeordnet ist, dass es ein Drehmoment aufnehmen kann, einen nicht drehbar mit dem Antriebskettenrad (102 ) verbundenen Stator (104 ), und weiterhin aufweisend: erste und zweite, in radialer Richtung angeordnete Seiten (112 ,114 ), die jeweils in erste und zweite, entgegengesetzte axiale Richtungen (AD1, AD2) parallel zu der Rotationsachse (AR) orientiert sind; eine nicht runde Bohrung (116 ), die die ersten und zweiten in radialer Richtung (AD1, AD2) angeordneten Seiten (112 ,114 ) des Stators (104 ) miteinander verbindet; einen ersten Abstützbolzen (118 ), der aufweist: einen ersten Bereich (120 ), der in der Bohrung (116 ) angeordnet ist; wobei der erste Bereich (120 ) des Abstützbolzens (118 ) mit einer inneren radialen Fläche der Bohrung (116 ) entlang einer Länge des Abstützbolzens (118 ), parallel zu der Rotationsachse (AR) und im Wesentlichen von der ersten zu der zweiten in radialer Richtung angeordneten Seite (112 ,114 ) des Stators (104 ) verlaufend in Kontakt kommt; und wobei der Abstützbolzen (118 ) einen zweiten Bereich (122 ) aufweist, der sich an der zweiten in radialer Richtung angeordneten Seite (114 ) vorbei in die zweite axiale Richtung erstreckt; einen Rotor (106 ), der mindestens teilweise drehbar in Bezug auf den Stator (104 ) ist, und der derart angeordnet, dass er nicht drehbar mit einer Nockenwelle verbunden werden kann, wobei der Rotor (106 ) aufweist: erste und zweite, in radialer Richtung angeordnete Seiten (112 ,114 ) aufweist, die jeweils in erste und zweite, entgegengesetzte axiale Richtungen (AD1, AD2) parallel zu der Rotationsachse (AR) orientiert sind; und eine nicht runde Bohrung (116 ), die die ersten und zweiten in radialer Richtung angeordneten Seiten (112 ,114 ) des Rotors (106 ) miteinander verbindet; wobei der zweite Abstützbolzen (118 ) aufweist: einen ersten, in der zweiten Bohrung (116 ) angeordneten Bereich (120 ), wobei der erste Bereich (120 ) des zweiten Abstützbolzens (118 ) mit einer inneren radialen Fläche der zweiten Bohrung (116 ) entlang einer Länge des zweiten Abstützbolzens (118 ), parallel zu der Rotationsachse (AR) und im Wesentlichen von der ersten zu der zweiten in radialer Richtung angeordneten Seite (112 ,114 ) des Rotors (106 ) verlaufend in Kontakt kommt; und wobei eine Positionierfeder (108 ) mit dem zweiten Bereich (122 ) des ersten Abstützbolzens (118 ) und mit dem zweiten Bereich (122 ) des zweiten Abstützbolzens (118 ) in Eingriff steht und den Rotor (106 ) in eine Umfangsrichtung (CD) vorspannt. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 6, worin die erste Bohrung (116 ) aufweist: einen Querschnitt mit einer bogigen Form mit Scheitelpunkten und Basispunkten; wobei der erste Bereich (120 ) des ersten Abstützbolzens (118 ) mit der inneren radialen Fläche der ersten Durchgangsbohrung an den Basispunkten in Kontakt kommt. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 6, worin der Kontakt der Bohrung (116 ) und des ersten Bereichs (120 ) des ersten Abstützbolzens (118 ) entlang von Kontaktlinien (200 ) stattfindet, welche parallel zu der Mittelachse des Bolzens (118 ) verlaufen. - Nockenwellenversteller (
100 ) gemäß Anspruch 6, worin die bogige Form eine dreibogige Form mit drei Scheitelpunkten und drei Basis Punkten ist.
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