DE112017005464T5

DE112017005464T5 - Verriegelungsdeckel aus Blech für einen Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE112017005464T5
Application number: DE112017005464.8T
Authority: DE
Inventors: Renato de Oliveira Ghiraldi; Alexandre Camilo
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2019-07-25
Also published as: US20180119581A1; CN109804143A; WO2018080776A1; CN109804143B; US10167747B2

Abstract

Ein Nockenwellenversteller weist einen Stator, einen in dem Stator positionierten Rotor, eine an einer ersten Seite des Stators positionierte Deckplatte, einen an einer zweiten Seite des Stators positionierten Verriegelungsdeckel, eine Verriegelungsbolzen-Einheit, die derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor in einer Lage relativ zum Stator verriegeln kann, eine Mehrzahl von miteinander fluchtenden ersten Öffnungen, die sich durch den Stator, durch die Deckplatte und durch den Verriegelungsdeckel erstrecken, eine Mehrzahl von Befestigungselementen, die jeweils in die Mehrzahl von miteinander fluchtenden ersten Öffnungen eingesetzt sind, und weiterhin eine Mehrzahl von miteinander fluchtenden zentralen Öffnungen, die eine durchgehende Bohrung bilden, aufweist. Der Verriegelungsdeckel weist einen aus Blech geformten Körper, der seinerseits eine erste axiale Seite, eine zweite axiale Seite, eine Mehrzahl von ersten Öffnungen, die sich von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite erstrecken, und eine zweite Öffnung, die sich von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite erstreckt, aufweist. Der Körper weist einen Stegabschnitt und eine Mehrzahl von Verstärkungsabschnitten auf, die dicker sind als der Stegabschnitt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Nockenwellenversteller und insbesondere auf einen Verriegelungsdeckel aus Blech für einen Nockenwellenversteller.
Hintergrund
Nockenwellenversteller sind bekannte Vorrichtungen, welche zum Variieren der Steuerzeiten von Ventilen von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Viele Nockenwellenversteller, wie zum Beispiel Drehflügelversteller, weisen Verriegelungsdeckel auf, die außerhalb der sich zueinander bewegenden Bauteile des Verstellers angebracht sind. Der Verriegelungsdeckel kann als ein stationäres Bauteil funktionieren, das zum Halten eines Rotors in einem Stator beiträgt, und das die Verriegelung eines Verriegelungsbolzens vereinfacht.
In den 3A und 3B ist ein Beispiel eines bekannten Verriegelungsdeckels 100 dargestellt, der zusammen mit einem Nockenwellenversteller verwendet werden kann. Der Verriegelungsdeckel 100 ist ringförmig ausgebildet und weist einen Körper 102 gleichmäßiger Dicke auf, durch den sich eine zentrale Bohrung 104 hindurch erstreckt. Der Verriegelungsdeckel 100 weist weiterhin eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern 106 auf, die Befestigungselemente aufnehmen, um den Verriegelungsdeckel 100 an einem Stator des Nockenwellenverstellers (nicht gezeigt) festzuhalten. Der Verriegelungsdeckel 100 weist außerdem ein zweites durchgehendes Loch 108 auf, das eine Hülse 110 aufnimmt. Die Hülse 110 ist tassenförmig ausgebildet, um in ihrem Inneren einen Raum 112 zum Aufnehmen eines Verriegelungsbolzens zu bilden.
Die heutzutage zum Formen des Verriegelungsdeckels 100 typischerweise verwendeten Fertigungsverfahren sind u.a. das Formen aus pulverisiertem Metall und Feinstanzen. Diese Verfahren verwenden jedoch für die Fertigung des Verriegelungsdeckels 100 eine relativ große Menge von Rohmaterial. Folglich sind die Nockenwellenversteller, die den bekannten Verriegelungsdeckel 100 verwenden, groß und schwer und haben sehr hohe Fertigungskosten, teilweise wegen der Struktur des Verriegelungsdeckels. Ein Versuch, einige dieser Probleme einfach durch Modifizierung der Größe der gleichmäßigen Dicke des Verriegelungsdeckel 100 zu lösen, ist keine geeignete Lösung, weil hierdurch die Festigkeit des Verriegelungsdeckels 100 reduziert wird, und der Deckel 100 würde anfälliger sein für Rissbildung oder andere Arten von Verformung. Zudem würde ein gleichmäßig dünnerer Verriegelungsdeckel nicht der Dicke von vorhandenen Hülsen 110 angepasst sein.
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist es, ein oder mehrere im Stand der Technik vorhandene Probleme zu überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer Ausführung betrifft die vorliegende Offenbarung einen Nockenwellenversteller. Der Nockenwellenversteller weist einen Stator, einen in dem Stator angeordneten Rotor, eine an einer ersten Seite des Stators positionierte Deckplatte, einen an einer zweiten Seite des Stators positionierten Verriegelungsdeckel, eine Verriegelungsbolzen-Einheit, die derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor in einer bestimmten Lage relativ zum Stator selektiv verriegeln kann, eine Mehrzahl von miteinander fluchtenden ersten Öffnungen, die sich durch den Stator, durch die Deckplatte und durch den Verriegelungsdeckel erstrecken, eine Mehrzahl von Befestigungselementen, die jeweils in die Mehrzahl von miteinander fluchtenden ersten Öffnungen eingesetzt sind, und weiterhin eine Mehrzahl von miteinander fluchtenden zentralen Öffnungen, die eine durchgehende Bohrung bilden, aufweist. Der Verriegelungsdeckel weist einen aus Blech geformten Körper, der seinerseits eine erste axiale Seite, eine zweite axiale Seite, eine Mehrzahl von ersten Öffnungen, die sich von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite erstrecken, und eine zweite Öffnung, die sich von der ersten axialen Seite zu der zweiten axialen Seite erstreckt, aufweist. Der Körper weist einen Stegabschnitt, und eine Mehrzahl von Verstärkungsabschnitte auf, die dicker sind als der Stegabschnitt.
Gemäß einer anderen Ausführung betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Fertigung eines Nockenwellenverstellers. Der Nockenwellenversteller weist einen Stator, einen Rotor, eine Deckplatte, einen Verriegelungsdeckel, eine Verriegelungsbolzen-Einheit, und eine Mehrzahl von Befestigungselementen auf. Das Verfahren beinhaltet Tiefzeihen eines Blechrohlings zur Fertigung des Verriegelungsdeckels, der einen Körper mit einem Stegabschnitt und mit einer Mehrzahl von Verstärkungsabschnitten aufweist, die dicker sind als der Stegabschnitt, und Stanzen des Rohlings, um eine Mehrzahl von ersten Öffnungen, eine zentrale Öffnung und eine zweite Öffnung herzustellen. Das Verfahren beinhaltet auch ein Zusammenbauen des Nockenwellenverstellers, einschließlich der Positionierung der Hülse in der zweiten Öffnung, Positionierung des Verriegelungsdeckels neben dem Stator, Einsetzen der Mehrzahl von Befestigungselementen durch miteinander fluchtenden Öffnungen in die Deckplatte, den Stator und den Verriegelungsdeckel, wobei die miteinander fluchtenden Öffnungen die Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweisen.
Figurenliste
Die vorangehende Zusammenfassung und die folgende ausführliche Beschreibung werden besser verstanden werden durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung dargestellt ist. Die Figuren zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Nockenwellenverstellers, der einen Verriegelungsdeckel gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aufweist;
2A eine perspektivische Ansicht des Verriegelungsdeckels gemäß 1;
2B eine Querschnittsansicht des Verriegelungsdeckels gemäß 1;
3A eine perspektivische Ansicht eines Verriegelungsdeckels gemäß dem Stand der Technik; und
3B eine Querschnittsansicht des Verriegelungsdeckels gemäß 3A.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
In 1 ist ein beispielhafter Nockenwellenversteller 10 dargestellt. Der Nockenwellenversteller 10 wird vorzugsweise zusammen mit einem Motor, wie zum Beispiel einer Brennkraftmaschine verwendet, um die Öffnungs- und Schließungszeiten von Ventilen zu variieren, und zwar in einer im Stand der Technik bekannten Weise (z.B. durch hydraulischen Druck). Zum Beispiel kann der Nockenwellenversteller 10 ein Drehflügelnockenwellenversteller sein. Der Nockenwellenversteller 10 weist vorzugsweise einen Stator 12, einen Rotor 14, eine Deckplatte 16, einen Verriegelungsdeckel 18, eine Verriegelungsbolzen-Einheit 20, und eine Mehrzahl von Befestigungselementen 22 auf. Je nach der vorgesehenen Anwendung, kann der Nockenwellenversteller 10 zusätzliche, hierin nicht beschriebene, Bauteile, aufweisen. Zum Beispiel können einige Ausbildungen Bauteile wie ein Magnetventil, eine Drehfeder, Gehäuseteile, Nockenteile, eine Welle etc. aufweisen.
Der Rotor 14 ist in dem Stator 12 positioniert und rotiert darin (z.B. durch hydraulischen Druck), um die Öffnungs- und Schließungszeiten von Ventilen auf eine im Stand der Technik bekannte Weise zu variieren. Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von hydraulischen Kammern (nicht gezeigt) mit sich in den hydraulischen Kammern ändernden hydraulischen Druck zwischen Flügeln des Stators 12 und des Rotors 14 gebildet sein, wodurch eine Bewegung des Rotors 14 innerhalb des Stators 12 verursacht wird. Die Deckplatte 16 ist an einer Seite des Stators 12 und des Rotors 14 positioniert, und der Verriegelungsdeckel 18 ist an der gegenüberliegenden Seite des Stators 12 und des Rotors 14 positioniert. Der Stator 12, die Deckplatte 16 und der Deckplatte 16 weisen vorzugsweise jeweils eine Mehrzahl von ersten Öffnungen 24 zur Aufnahme eines Befestigungselements 22 (z.B. Bolzen), wenn sie jeweils miteinander fluchten. Der Rotor 14, die Deckplatte 16 und der Verriegelungsdeckel 18 weisen vorzugsweise jeweils eine zentrale Öffnung 26 auf. Wie weiter unten beschrieben wird, weist der Verriegelungsdeckel 18 eine zweite Öffnung 28 auf zur Aufnahme eines Abschnitts der Verriegelungsbolzen-Einheit 20 auf.
Die Verriegelungsbolzen-Einheit 20 weist einen Bolzen 30, eine Feder 32, ein bewegbares Verriegelungsteil 36 und eine Hülse 38 auf. Vorzugsweise ist der Bolzen 30 an dem Rotor 14 befestigt und mit dem Rotor 14 bewegbar. Das bewegbare Verriegelungsteil 36 ist über einem Ende des Bolzens 30 positioniert, kann auf dem Bolzen 30 gleiten und ist durch die Feder 32 in eine ausgedehnte Lage vorgespannt. Unter bestimmten Umständen (z.B. hydraulischer Druck oberhalb oder unterhalb eines Schwellenniveaus) ist das bewegbare Verriegelungsteil 36 durch die Feder 32 in die Hülse 38 hinein vorgespannt, welche eine tassenförmige Form hat. Durch Aufnahme des bewegbaren Verriegelungsteils 36 in die Hülse 38 wird der Rotor 14 in einer bestimmten Lage relativ zur Stator 12 so lange verriegelt, bis die Verriegelungsbolzen-Einheit 20 durch eine Erhöhung des hydraulischen Drucks entriegelt wird.
In die 2A und 2B ist weiterhin der Verriegelungsdeckel 18 dargestellt. Der Verriegelungsdeckel 18 weist einen aus Blech geformten Körper 40 auf, der wiederrum eine erste axiale Seite 42 und eine zweite axiale Seite 44 aufweist. Die ersten Öffnungen 24 sind um den Körper herum positioniert und erstrecken sich von der ersten axialen Seite 42 zu der zweiten axialen Seite 44. Die zentrale Öffnung 26 des Verriegelungsdeckels 18 erstreckt sich durch einen Mittelpunkt des Körpers 40. Die zweite Öffnung 28 ist an einer geeigneten Stelle ausgebildet und erstreckt sich von der ersten axialen Seite 42 zu der zweiten axialen Seite 44, und nimmt die Hülse 38 auf.
Der Verriegelungsdeckel 18 ist aus Blech geformt und ist dünner als die Verriegelungsplatten des Stands der Technik wie zum Beispiel Verriegelungsdeckel 100 gemäß den 3A und 3B mit einem Stegabschnitt 46. Um der Verriegelungsplatte 100 zusätzliche Festigkeit und Steifheit zu verleihen, sind einige Bereiche des Körpers 40 dicker ausgebildet als ein Großteil der Verriegelungsplatte 100. Diese Bereiche sind hierin als Verstärkungsabschnitte bezeichnet. Zum Beispiel kann der Verriegelungsdeckel 18 einen Rand 48 aufweisen, der sich um einen Umfang des Körpers 40 herum erstreckt. Zusätzlich kann der Verriegelungsdeckel 18 runde Vorsprünge 50, 52 aufweisen, die die ersten Öffnungen 24 bzw. die zweite Öffnung 28 vorständig umgeben. Diese Verstärkungsabschnitte verleihen den Bereichen, die am meisten anfällig für Verformung oder Rissbildung sein können, erhöhte Steifheit (z.B. an Kanten)
In der gezeigten Ausbildung sind die Verstärkungsabschnitte nur auf einer Seite vorgesehen (z.B. an der ersten axialen Seite 42) des Verriegelungsdeckels 18. Auf diese Weise ist die zweite axiale Seite 44 über die gesamte Seite des Körpers 40 flach ausgebildet (d.h. plan), so dass der der Verriegelungsdeckel 18 flach gegen den Stator 12 und den Rotor 14 positioniert werden kann (siehe 1). In anderen Ausbildungen können die Verstärkungsabschnitte sowohl an der ersten axialen Seite 42 wie auch an der zweiten axialen Seiten 44 geformt sein, oder nur auf der zweiten axialen Seite 44.
Wie in den 1 und 2B gezeigt, kann eine Größe des Verriegelungsdeckels 18 und des runden Vorsprungs 52 an eine Größe der Hülse 38 angepasst sein. In anderen Worten, wenn die Hülse 38 sich in der zweiten Öffnung 28 befindet, ist ein offenes Ende der Hülse bündig mit dem Körper 40 an der zweiten axialen Seite 44, und ein geschlossenes End der Hülse ist bündig mit dem Körper 40 (z.B. ein Rand des rundes Vorsprungs 52) an der ersten axialen Seite 42.
Der beispielhaft offenbarte Verriegelungsdeckel 18 wird bevorzugt durch ein Tiefzieh- und/oder Stanzverfahren hergestellt. In einem beispielsweise offenbarten Verfahren wird ein Rohling aus dünnem Blech tiefgezogen, um die Verstärkungsabschnitte zu erschaffen (z.B. Rand 46 und runde Vorsprünge 50, 52). Es wird auch ein Ausstanzschritt durchgeführt, um die ersten Öffnungen 24, die zentrale Öffnung 26 und die zweite Öffnung 28 zu erschaffen. Durch dieses Verfahren wird der Verriegelungsdeckel 18 hergestellt, der wesentlich dünner ist als vorherige Verriegelungsdeckel 18 (z.B. Verriegelungsdeckel 100), weil gleichzeitig eine Festigkeit und Steifigkeit erhalten bleiben, die zum Widerstehen der mit dem Betrieb des Nockenwellenverstellers 10 in Verbindung stehenden Kräfte notwendig sind.
In einem weiteren Verfahren werden der Verriegelungsdeckel 18 und der Nockenwellenversteller 10 aneinander montiert. Dieses Verfahren kann eine Positionierung der Hülse 38 in der zweiten Öffnung 28 beinhalten sowie einen Schritt, in dem der Verriegelungsdeckel 18 in eine Fluchtlinie mit dem Rotor 14 gebracht wird, und auch eine Einsetzung der Befestigungselemente 22 durch die ersten Öffnungen 24. Während des Betriebs ist die Hülse 38 derart positioniert, dass das bewegbare Verriegelungsteil 36 in die Hülse 38 derart eingeführt werden kann, dass es den Rotor 14 mittels der Verriegelungsbolzen-Einheit selektiv verriegeln kann.
Somit stellt der offenbarte Verriegelungsdeckel 18 einen dünneren Bauteil zur Verfügung, der weniger Rohmaterial benötigt (Kostensenkung), eine kleinere Masse aufweist, einen kleineren Bauraum braucht und durch ein effizienteres Verfahren gefertigt werden kann als bekannte Verriegelungsdeckel.
Nach der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung der aktuell bevorzugten Ausführungen muss es verstanden werden und für den Fachmann klar und naheliegend sein, dass zahlreiche physische Änderungen, von denen nur einige in der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung beispielhaft angeführt sind, vorgenommen werden könnten, ohne die hierin verkörperten erfinderischen Ideen und Prinzipien zu verändern. Es muss auch verstanden werden, dass zahlreiche Ausführungen, welche nur Teile der bevorzugten Ausführung beinhalten, möglich sind, und, mit Bezug auf diese Teile die hierin verkörperten erfinderischen Ideen und Prinzipien der Erfindung nicht verändern. Aus diesem Grund sind die vorliegende Ausführung und optionale Ausbildungen der Erfindung in jeder Hinsicht als beispielhaft und/oder als erklärend und nicht als einschränkend zu verstehen, weil der Schutzbereich der Erfindung durch die angeführten Ansprüche angegeben wird und nicht durch die vorhergehende Beschreibung, so dass alle alternativen Ausführungen und an der vorliegenden Ausführung vorgenommenen Änderungen, welche im Sinne der Ansprüche zu verstehen sind und im Gleichwertigkeitsbereich der Ansprüche liegen, somit durch die Ansprüche abgedeckt sind.
Bezugszeichenliste

10: Nockenwellenversteller
12: Stator
14: Rotor
16: Deckplatte
18: Verriegelungsdeckel
20: Verriegelungsbolzen-Einheit
22: Befestigungselement
24: Erste Öffnung
26: Zentrale Öffnung
28: Zweite Öffnung
30: Bolzen
32: Feder
34: Lager
36: Bewegbarer Deckel
38: Hülse
40: Körper
42: Erste axiale Seite
44: Zweite axiale Seite
46: Stegabschnitt
48: Rand
50: Runder Vorsprung
52: Runder Vorsprung
100: Verriegelungsdeckel
102: Körper
104: Durchgehende Bohrung
106: Durchgehendes Loch
108: Zweites durchgehendes Loch
110: Hülse

Claims

Nockenwellenversteller (10) aufweisend: einen Stator (12), einen in dem Stator (12) positionierten Rotor (14), eine an einer ersten Seite des Stators (12) positionierte Deckplatte (16), einen an einer zweiten Seite des Stators (12) positionierten Verriegelungsdeckel (18), eine Verriegelungsbolzen-Einheit (20), die derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor (14) in einer Lage relativ zum Stator (12) selektiv verriegeln kann, eine Mehrzahl von miteinander fluchtenden ersten Öffnungen (24), die sich durch den Stator (12), durch die Deckplatte (16) und durch den Verriegelungsdeckel (18) erstrecken, und eine Mehrzahl von Befestigungselementen (22), die jeweils in die Mehrzahl von miteinander fluchtenden ersten Öffnungen (24) eingesetzt sind, und eine Mehrzahl von miteinander fluchtenden zentralen Öffnungen (26), die eine durchgehende Bohrung bilden, worin der Verriegelungsdeckel (18) einen aus Blech geformten Körper (40) aufweist, der seinerseits eine erste axiale Seite (42), eine zweite axiale Seite (44), eine Mehrzahl von ersten Öffnungen (24), die sich von der ersten axialen Seite (42) zu der zweiten axialen Seite (44) erstrecken, und eine zweite Öffnung (28), die sich von der ersten axialen Seite (42) zu der zweiten axialen Seite (44) erstreckt, aufweist, und worin der Körper (40) einen Stegabschnitt (46) und eine Mehrzahl von Verstärkungsabschnitten aufweist, die dicker sind als der Stegabschnitt (46).
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 1, worin die Verstärkungsabschnitte einen Rand (48) aufweisen, der sich um den Umfang des Körpers (40) herum erstreckt.
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 1, worin die Verstärkungsabschnitte eine Mehrzahl von runden Vorsprüngen (50, 52) aufweisen, die jeweils die Mehrzahl von ersten Öffnungen (24) in dem Verriegelungsdeckel (18) umgeben.
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 1, worin die Verstärkungsabschnitte einen runden Vorsprung (50, 52) aufweisen, der die zweite Öffnung (28) umgibt.
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 4, worin die Verriegelungsbolzen-Einheit (20) einen Bolzen (30), eine Feder (32), ein bewegbares Verriegelungsteil und eine Hülse (38) aufweist, wobei die Hülse (38) in der zweiten Öffnung (28) des Verriegelungsdeckels (18) positioniert ist.
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 5, worin die Hülse (38) ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, wobei das geschlossene Ende bündig mit dem Rand (48) des runden Vorsprungs (50, 52) an der ersten axialen Seite (42) verläuft und das offene Ende bündig mit dem Körper (40) an der zweiten axialen Seite (44) verläuft.
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 1, worin die erste axiale Seite (42) die Verstärkungsabschnitte aufweist, und die zweite axiale Seite (44) eben ausgebildet ist.
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 1, worin eine Dicke der Hülse (38) von einem offenen Ende zu einem geschlossenen Ende größer ist als eine Dicke des Stegabschnitts (46).
Nockenwellenversteller (10) gemäß Anspruch 8, worin die Dicke der Hülse (38) ist gleich groß wie eine Dicke des Verstärkungsabschnitts.
Verfahren zur Fertigung eines Nockenwellenverstellers (10) der einen Stator (12), einen Rotor (14), eine Deckplatte (16), einen Verriegelungsdeckel (18), eine Verriegelungsbolzen-Einheit (20), und eine Mehrzahl von Befestigungselementen (22) aufweist, wobei das Verfahren beinhaltet: Tiefziehen eines Blechrohlings, um den Verriegelungsdeckel (18) zu fertigen, der einen Körper (40) mit einem Stegabschnitt (46) und einer Mehrzahl von Verstärkungsabschnitten aufweist, die dicker sind als der Stegabschnitt (46), Stanzen des Rohlings, um eine Mehrzahl von ersten Öffnungen (24), eine zentrale Öffnung (26) und eine zweite Öffnung (28) herzustellen, und Zusammenbauen des Nockenwellenverstellers (10), mit den Schritten: Positionierung der Hülse (38) in der zweiten Öffnung (28), Positionierung des Verriegelungsdeckels (18) neben dem Stator (12) und Einsetzen der Mehrzahl von Befestigungselementen (22) durch die miteinander fluchtenden Öffnungen in die Deckplatte (16), den Stator (12) und den Verriegelungsdeckel (18), wobei die miteinander fluchtenden Öffnungen die Mehrzahl von ersten Öffnungen (24) aufweisen.