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Gebiet der Technik
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Diese Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller und betrifft genauer einen Nockenwellenversteller mit einem Deckelelement.
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Stand der Technik
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In Nockenwellenverstellern werden ein vorderer Deckel und ein hinterer Deckel zum Abdichten verwendet, wobei das Zusammenwirken der an des vorderen Deckelplatte des vorderen Deckels und der hinteren Deckelplatte des hinteren Deckels vorragenden Wellenlagerteils mit der schwimmenden Öldichtung das radiale Abdichten realisieren und ein Auslaufen von Öl verhindern kann.
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Bereits bekannt ist die USA-Patentoffenlegung
US2016222835A1 . In dieser Patentoffenlegung umfasst, wie
1A und
1B (
9A und
9B in dieser Patentoffenlegung) zeigen, der vordere Deckel
100 ein Plattenbauteil
101 und ein Zylinderbauteil
102, ist das Zylinderbauteil
102 bündig am Öffnungsrand
103 des Plattenbauteils
101 montiert und werden unter Verwendung von Reibschweißen das Plattenbauteil
101 und das Zylinderbauteil
102 miteinander verschweißt, wobei das Reibschweißen einen gewellten Teil
104 bilden kann.
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Dieses Konzept wird für Versteller mit Kettenantrieb verwendet, wobei es nicht erforderlich ist, das Öl vollständig abzudichten. Zum Nachteil dieses Konzepts gehört es, dass beim Schweißen ein effektives Positionieren zwischen dem Plattenbauteil 101 und dem Zylinderbauteil 102 kaum möglich ist. Gleichzeitig erfolgt das Schweißen beim Reibungsschweißen durch Pressen und Reiben, wodurch leicht ein Verformen der Teile hervorgerufen wird. Des Weiteren sind die Anforderungen des Reibungsschweißens an die Ausrüstung hoch und die konstruktive Flexibilität mangelhaft. Die vorstehenden Nachteile schränken das Verwenden dieses Konzepts auf Wellenschenkel mit trockenem Riemen, die hohe Anforderungen an die Genauigkeit aufweisen, ein.
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Weiterhin bekannt ist die deutsche Patentoffenlegung
DE102015205242A1 . Wie
2 (
1 in dieser Patentoffenlegung) zeigt, ist in dieser Patentoffenlegung der erste Deckel
202 annähernd ringförmig und umfasst einen Stator
201 und ist der erste Deckel
202 an den Stator
201 angeschweißt, so dass der erste Deckel
202 und der Stator
201 sich nicht relativ zueinander drehen können. Der zweite Deckel
205 ist dem ersten Deckel
202 gegenüber angeordnet und an den ersten Deckel
202 angeschweißt. Ein Antriebsrad
204 ist an den ersten Deckel
202 angeschweißt, und eine Flanschscheibe
203 an der Seite des Antriebsrads
204 ist an den ersten Deckel
202 angeschweißt.
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Bei der Anwendung dieses Konzepts auf einen trockenen Riemen mit Zentralbolzen wird durch Verschweißen einer dünnen Platte das Abdichten des Öls realisiert. Zum Nachteil dieses Konzepts gehört es, dass die Struktur der dünnen Platte des ersten Deckels 202 und des zweiten Deckels 205 kompliziert, die Umformpräzision mangelhaft und die Steifigkeit niedrig sind, beim Schweißen leicht Verformungen auftreten, im Prozess der mechanischen Bearbeitung beim Einspannen und Bearbeiten Verformungen auftreten, was alles dazu führt, dass die Anwendung dieses Konzepts in Verstellern mit zentralem Regelventil und trockenem Riemen eingeschränkt ist.
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Wie 3 zeigt, umfassen jetzige Nockenwellenversteller einen Stator 302 und einen Rotor 305, werden mittels der Bolzen 303 an beiden axialen Seiten des Stators 302 ein vorderer Deckel 301 und ein hinterer Deckel 304 befestigt, ist zwischen dem Stator 302 sowie dem vorderen Deckel 301 und dem hinteren Deckel 304 ein Dichtungsring 306 angeordnet. Der vordere Deckel 301 umfasst einen Plattenteil 307 und einen Wellenlagerteil 308, der vom Plattenteil 307 vorragt und dem Bilden einer Abdichtung mit der schwimmenden Öldichtung dient. Um die Verschleißfestigkeit des Wellenlagerteils 308 und der schwimmenden Öldichtung zu gewährleisten, muss der Wellenlagerteil 308 einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die Härte zu erhöhen.
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Zum Nachteil dieses Konzepts gehört, dass das Verfahren der partiellen Wärmebehandlung des Wellenlagerteils 308 nicht leicht zu realisieren ist und die Kosten für die gesamte Wärmebehandlung des vorderen Deckels 301 hoch sind. Für den vorderen Deckel 301 wird die mechanische Bearbeitung zum Umformen verwendet, die Materialausnutzung ist niedrig. Da das Verhältnis von Länge zu Durchmesser (axiale Länge/ Durchmesser) des Wellenlagerteils groß ist, sind die Schwierigkeiten bei der Bearbeitung groß, ist die Arbeitseffizienz niedrig und sind die Kosten hoch.
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Gegenstand der Erfindung
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Um das Problem der Bearbeitung und der Wärmebehandlung von Deckelelementen von Nockenwellenverstellern zu lösen, wird diese Erfindung vorgelegt.
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Diese Erfindung stellt ein Deckelelement für einen Nockenwellenversteller bereit, wobei das Deckelelement ein Wellenlager und eine Deckelplatte umfasst, das Wellenlager dazu dient, mit der schwimmenden Öldichtung einen Dichtsitz zu bilden, und das Wellenlager und die Deckelplatte mittels Schweißen verbunden werden, wobei die Oberfläche der Deckelplatte mit einem Positionierteil für das Positionieren des Wellenlagers ausgebildet ist.
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In zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Deckelelement um einen vorderen Deckel eines Nockenwellenverstellers.
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In zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Positionierteil um eine Stufe, die an der Oberfläche der Deckelplatte ausgebildet ist, und ist die axiale Dicke der Deckelplatte an der Stelle der Stufe größer als die axiale Dicke der sonstigen Teile der Deckelplatte.
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In zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Stufe an der radialen Innenseite und/ oder der radialen Außenseite des Wellenlagers.
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In zumindest einer Ausführungsform ist die Stufe ringförmig,
ist der Außendurchmesser der Stufe mit dem Innendurchmesser des Wellenlagers im Wesentlichen identisch oder ist der Innendurchmesser der Stufe mit dem Außendurchmesser des Wellenlagers im Wesentlichen identisch.
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In zumindest einer Ausführungsform werden das Wellenlager und die Deckelplatte durch eines der Verfahren aus Laserstrahlschweißen, Widerstandsschweißen, Lichtbogenschweißen und Löten verschweißt.
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In zumindest einer Ausführungsform wird das Wellenlager vor dem Anschweißen an die Deckelplatte wärmebehandelt.
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In zumindest einer Ausführungsform wird die Deckelplatte aus Metallblech mittels Stanzen, Zerspanen und/ oder mechanischer Bearbeitung hergestellt.
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In zumindest einer Ausführungsform wird das Wellenlager aus nahtlosen Rohrprofilen hergestellt, und/ oder
wird das Wellenlager mittels eines oder einer Vielzahl von Verfahren aus Pressen, Drücken, Drückwalzen und mechanischer Bearbeitung hergestellt.
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Diese Erfindung stellt außerdem einen Nockenwellenversteller bereit, der einen Stator, einen Rotor, einen vorderen Deckel und einen hinteren Deckel umfasst, wobei durch Bolzen eine feste Verbindung des hinteren Deckels, des Stators und des vorderen Deckels bewirkt wird und der Rotor sich an der radialen Innenseite des Stators befindet,
wobei es sich bei dem vorderen Deckel und/ oder dem hinteren Deckel um ein Deckelelement gemäß dieser Erfindung handelt.
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Es sollte klar sein, dass in dieser Anmeldung das „Deckelelement“ sich auf „vorderer Deckel“ und „hinterer Deckel“ beziehen kann und sich die „Deckelplatte“ auf „vordere Deckelplatte“ und „hintere Deckelplatte“ beziehen kann.
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In dieser Erfindung werden dadurch, dass die Deckelplatte und das Wellenlager, die separat bearbeitet werden, mittels Schweißen verbunden werden und ein Deckelelement bilden, unterschiedliche Bearbeitungen des Deckelelements und des Wellenlagers erleichtert. Die Oberfläche der Deckelplatte ist mit einem Positionierteil für das Positionieren des Wellenlagers ausgebildet, so dass im Schweißprozess das Positionieren des Wellenlagers unkompliziert erfolgt, was bewirkt, dass das Wellenlager und die Deckelplatte in einfacher Weise miteinander verschweißt werden können und kein kompliziertes Einspannen erforderlich ist. Auf diese Weise werden die Arbeitseffizienz gesteigert, die Bearbeitungsverfahren vereinfacht und die Produktionskosten gesenkt.
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Figurenliste
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- 1A und 1B zeigen die Struktur eines vorderen Deckels eines Nockenwellenverstellers nach dem Stand der Technik.
- 2 zeigt die Struktur eines weiteren Nockenwellenverstellers nach dem Stand der Technik.
- 3 zeigt eine axiale Schnittdarstellung noch eines weiteren Nockenwellenverstellers nach dem Stand der Technik.
- 4 zeigt eine axiale Schnittdarstellung eines Nockenwellenverstellers einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
- 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Wellenlagers eines vorderen Deckels eines Nockenwellenverstellers in 4.
- 6 zeigt eine schematische Darstellung einer vorderen Deckelplatte eines Nockenwellenverstellers in 4.
- 7 zeigt eine schematische Darstellung eines vorderen Deckels, der aus einem Wellenlager einer vorderen Deckelplatte in 5 und einer vorderen Deckelplatte in 6 besteht.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- vordere Deckel,
- 101
- Plattenbauteil,
- 102
- Zylinderbauteil,
- 103
- Öffnungsrand,
- 104
- gewellter Teil,
- 201
- Stator,
- 202
- erster Deckel,
- 203
- Flanschscheibe,
- 204
- Antriebsrad,
- 205
- zweiter Deckel,
- 301
- vorderer Deckel,
- 302
- Stator,
- 303
- Bolzen,
- 304
- hinterer Deckel,
- 305
- Rotor,
- 306
- Dichtungsring,
- 307
- Plattenteil,
- 308
- Wellenlagerteil,
- 1
- Wellenlager des vorderen Deckels,
- 2
- vordere Deckelplatte,
- 21
- Mittelloch,
- 22
- Stufe,
- 23
- Gewindebohrung,
- 3
- Dichtungsring,
- 4
- Rotor,
- 5
- hinterer Deckel,
- 51
- Wellenlager des hinteren Deckels,
- 52
- hintere Deckelplatte,
- 6
- Bolzen,
- 7
- Stator,
- 8
- vorderer Deckel.
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Konkrete Ausführungsformen
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Nachstehend werden mit Bezug auf die Zeichnungen exemplarische Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben. Es sollte klar sein, dass diese konkreten Beschreibungen lediglich dazu dienen, Fachleuten dieses Gebiets zu vermitteln, wie diese Erfindung ausgeführt wird, und nicht dazu dienen, alle durchführbaren Formen dieser Erfindung auszuschöpfen, und auch nicht dazu dienen, den Umfang dieser Erfindung einzuschränken.
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Zuerst wird mit Verweis auf 4 die gesamte Struktur des Nockenwellenverstellers dieser Erfindung beschrieben.
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Ein Nockenwellenversteller dieser Erfindung umfasst einen Stator 7, einen Rotor 4, einen vorderen Deckel 8 und einen hinteren Deckel 5. Dadurch, dass die Bolzen 6 nacheinander durch den hinteren Deckel 5, den Stator 7 und den vorderen Deckel 8 hindurchgehen, werden diese drei Teile fest verbunden. Der Rotor 4 befindet sich an der radialen Innenseite des Stators 7. Der hintere Deckel 5 umfasst ein Wellenlager des hinteren Deckels 51 und eine hintere Deckelplatte 52, die integriert gebildet sind, wobei die hintere Deckelplatte 52 ringförmig ist, das Wellenlager des hinteren Deckels 51 zylinderförmig ist und das Wellenlager des hinteren Deckels 51 von der Oberfläche der hinteren Deckelplatte 52 vorsteht.
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Um das Abdichten zwischen dem Stator 7 sowie dem vorderen Deckel 8 und dem hinteren Deckel 5 zu realisieren, ist zwischen dem Stator 7 und dem vorderen Deckel 8 sowie zwischen dem Stator 7 und dem hinteren Deckel 5 ein Dichtungsring 3 angeordnet. Der Stator 7 kann eine entsprechende Nut für das Aufnehmen des Dichtungsrings 3 ausbilden.
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Nachfolgend wird mit Verweis auf 4 bis 7 die Struktur des vorderen Deckels 8 des Nockenwellenverstellers dieser Erfindung weitergehend beschrieben.
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Der vordere Deckel 8 umfasst eine vordere Deckelplatte 2 und ein Wellenlager des vorderen Deckels 1. Das Wellenlager des vorderen Deckels 1 ist zylinderförmig, die vordere Deckelplatte 2 ist ringförmig und umfasst ein Mittelloch 21. Das Wellenlager des vorderen Deckels 1 ist mit der vorderen Deckelplatte 2 koaxial, das Wellenlager des vorderen Deckels 1 und die vordere Deckelplatte 2 können mittels Schweißen verbunden werden. Das Schweißverfahren umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, Laserstrahlschweißen, Widerstandsschweißen, Lichtbogenschweißen und Löten. In Umfangsrichtung der vorderen Deckelplatte 2 sind Gewindebohrungen 23 für die Bolzen 6 verteilt.
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Der Durchmesser des Mittellochs 21 ist kleiner als der Innendurchmesser des Wellenlagers des vorderen Deckels 1, so dass der periphere Teil des Mittellochs 21 der vorderen Deckelplatte 2 in der radialen inneren seitlichen Zone des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 liegt. Der Teil der vorderen Deckelplatte 2, der sich an der radialen Innenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befindet, kann eine Dichtungswirkung ausüben und kann das Auftreten von axialem Ölaustritt verhindern.
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An der Oberfläche einer Seite der vorderen Deckelplatte 2, und zwar an der dem Wellenlager des vorderen Deckels 1 zugewandten Oberfläche, ist eine Stufe 22 ausgebildet, wodurch bewirkt wird, dass die axiale Dicke der vorderen Deckelplatte 2 an der Stelle der Stufe 22 größer als die axiale Dicke der sonstigen Teile ist. Mit anderen Worten, die vordere Deckelplatte 2 umfasst einen dicken Teil, der sich an der radialen Innenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befindet, und einen dünnen Teil, der sich an der radialen Außenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befindet. Die Stufe 22 ist ringförmig ausgebildet, der Außendurchmesser der Stufe 22 ist mit dem Innendurchmesser des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 im Wesentlichen identisch, so dass das Wellenlager des vorderen Deckels 1 am äußeren Umfangsrand der Stufe 22 positioniert werden kann, wodurch es möglich ist, zwischen dem Wellenlager des vorderen Deckels 1 und der vorderen Deckelplatte 2 eine effektive Positionierung vorzunehmen. Die Oberfläche der anderen Seite der vorderen Deckelplatte 2, und zwar die dem Stator 7 zugewandte Oberfläche, kann als Ebene ausgebildet sein. In dem Fall, dass sich die Stufe 22 an der radialen Innenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befindet, kann gleichzeitig mit einer Gewährleistung der Festigkeit bewirkt werden, dass der Materialverbrauch für die vordere Deckelplatte 2 möglichst gering ist.
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Die Stufe kann sich nicht nur an der radialen Innenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befinden, sondern kann sich außerdem an der radialen Außenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befinden. Wenn sich die Stufe an der radialen Innenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befindet, ist der Innendurchmesser der Stufe mit dem Außendurchmesser des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 im Wesentlichen identisch, wodurch das Positionieren des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 gegenüber der vorderen Deckelplatte 2 vereinfacht wird.
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Die vordere Deckelplatte 2 kann aus Metallblech gefertigt sein. Die vordere Deckelplatte 2 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, mittels einer Vielzahl von Technologien, wie Stanzen (besonders Feinschneiden), Zerspanen und/ oder mechanischer Bearbeitung, hergestellt werden.
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Für das Wellenlager des vorderen Deckels 1 können herkömmliche nahtlose Rohrprofile verwendet werden. Diese Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So können zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, ein oder eine Vielzahl von Verfahren aus Pressen, Drücken, Drückwalzen und mechanischer Bearbeitung für die Herstellung des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 verwendet werden.
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Um die Verschleißfestigkeit des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 und der schwimmenden Öldichtung zu gewährleisten, kann vor dem Verbinden des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 mit der vorderen Deckelplatte 2 mittels Schweißen das Wellenlager des vorderen Deckels 1 einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
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Zwar werden in den vorstehenden konkreten Ausführungsformen die konkreten technischen Lösungen dieser Erfindung detailliert beschrieben, jedoch muss noch Folgendes erläutert werden:
- (1) In den vorstehenden Ausführungsformen gehen die Bolzen 6 nacheinander durch den hinteren Deckel 5, den Stator 7 und den vorderen Deckel 8 hindurch, um diese drei Teile fest zu verbinden, und am vorderen Deckel 8 werden Gewindebohrungen 23 gebildet, die mit den Bolzen 6 beim Verbinden zusammenwirken. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Gewindebohrungen 23 am vorderen Deckel 8 können auch Durchgangslöcher sein. In diesem Fall können Muttern verwendet werden, die mit den Bolzen 6 zusammenwirken, so dass der hintere Deckel 5, der Stator 7 und der vordere Deckel 8 verbunden werden.
- (2) In den vorstehenden Ausführungsformen befindet sich die an der Oberfläche der vorderen Deckelplatte 2 gebildete Stufe 22 an der radialen Innenseite oder der radialen Außenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Stufe kann sich gleichzeitig an der radialen Innenseite und der radialen Außenseite des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 befinden, wobei zwischen den beiden Stufen eine Rille für die Aufnahme des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 gebildet wird, das Wellenlager des vorderen Deckels 1 in der Rille positioniert wird und nach wie vor zwischen dem Wellenlager des vorderen Deckels 1 und der vorderen Deckelplatte 2 eine effektive Positionierung vorgenommen werden kann. Zum Beispiel kann durch Stanzen der gleichmäßig dicken vorderen Deckelplatte 2 diese Rille gebildet werden.
- (3) In den vorstehenden Ausführungsformen umfasst der hintere Deckel 5 ein Wellenlager des hinteren Deckels 51 und eine hintere Deckelplatte 52, die integriert gebildet sind. Jedoch ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt. Es kann außerdem so sein, dass für den hinteren Deckel 5 eine ähnlichen Struktur wie für den vorderen Deckel 8 verwendet wird, das heißt, dass das Wellenlager des hinteren Deckels 51 und die hintere Deckelplatte 52 getrennt sind und mittels Schweißen verbunden werden und dass die Oberfläche der hinteren Deckelplatte 52 eine Stufe aufweisen kann, so dass das Wellenlager des hinteren Deckels 51 durch die Stufe positioniert wird.
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Nachstehend werden die vorteilhaften Wirkungen der vorstehenden Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben.
- (1) Das Verbinden des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 mit der vorderen Deckelplatte 2 mittels des Verfahrens des Schweißens verringert den Arbeitsaufwand für die mechanische Bearbeitung, erhöht die Rate der Materialausnutzung und die Arbeitseffizienz und senkt die Kosten. Insbesondere dann, wenn das Verhältnis von axialer Länge des mit der Öldichtung zusammenwirkenden Wellenlagers des vorderen Deckels 1 und Durchmesser relativ groß ist, werden die vorstehenden Vorzüge umso deutlicher.
- (2) Es ist möglich, das Wellenlager des vorderen Deckels 1 separat einer Wärmebehandlung zu unterziehen, das Verfahren der Wärmebehandlung kann vereinfacht und die Kosten gesenkt werden.
- (3) Durch das Bilden der Stufe 22 an der Oberfläche der vorderen Deckelplatte 2 wird bewirkt, dass die Stufe 22 das Wellenlager des vorderen Deckels 1 radial begrenzt und es möglich ist, zwischen dem Wellenlager des vorderen Deckels 1 und der vorderen Deckelplatte 2 eine effektive Positionierung vorzunehmen. Überdies wird durch die Stufe 22 die vordere Deckelplatte 2 verdickt, und die Steifigkeit der vorderen Deckelplatte 2 kann erhöht werden. Wenn mittels Schweißen das Wellenlagers des vorderen Deckels 1 mit der vorderen Deckelplatte 2 verbunden wird, kann die Verformung des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 der vorderen Deckelplatte 2 beim Schweißen verringert werden, was den Anforderungen an eine hohe Präzision des Zusammenwirkens des Wellenlagers des vorderen Deckels 1 mit der Öldichtung zum Abdichten entgegenkommt.
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Natürlich ist diese Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern Fachleute dieses Gebiets können unter der Anleitung durch diese Erfindung an den vorstehenden Ausführungsformen dieser Erfindung Veränderungen und Modifizierungen vornehmen, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016222835 A1 [0003]
- DE 102015205242 A1 [0005]
