EP3317498A1 - Verfahren zum ausgleich von toleranzen zwischen einem stator und einem rotor eines phasenstellers für eine verstellbare nockenwelle - Google Patents

Verfahren zum ausgleich von toleranzen zwischen einem stator und einem rotor eines phasenstellers für eine verstellbare nockenwelle

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EP3317498A1
EP3317498A1 EP16733061.2A EP16733061A EP3317498A1 EP 3317498 A1 EP3317498 A1 EP 3317498A1 EP 16733061 A EP16733061 A EP 16733061A EP 3317498 A1 EP3317498 A1 EP 3317498A1
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EP
European Patent Office
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stator
rotor
coating
sliding surface
camshaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16733061.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kunz
Jürgen MEUSEL
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ThyssenKrupp AG
Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta TecCenter AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3317498A1 publication Critical patent/EP3317498A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/02—Lubrication

Definitions

  • the invention relates to a method for compensating tolerances between a stator and a rotor of a phaser for an adjustable camshaft, wherein the stator is connected to an outer shaft and the rotor with an inner shaft of the adjustable camshaft, so that upon rotation of the rotor in the stator, the phase position of Inner shaft is adjusted relative to the phase angle of the outer shaft, and wherein a gap between at least one sliding surface on the stator and at least one sliding surface is formed on the rotor. Furthermore, the invention relates to a phase divider with a stator and with a rotor, in which a balance of tolerances was made with the inventive method.
  • DE 1 1 2012 001 009 T5 discloses a method for compensating tolerances between a stator and a rotor of a phaser, in which a torsion-drive mechanism is provided which allows the adjustment of the vertical position and axial alignment of the inner to the outer camshaft, while maintaining a torsionally rigid coupling between the camshaft actuator and the inner or outer camshaft of the concentric camshaft.
  • Torsion drive mechanism is formed of either a flexible shaft coupling, a split split driven wheel, a split toothed ring gear, a Quererstattveriereungsrad or a pin and slot combination drive.
  • the Torsionsantriebsmechanismus is complicated and requires additional space.
  • WO 201 1/133452 A2 proposes the use of a flexible coupling element between the phase divider and the camshaft, which is shown differently with different embodiments.
  • the coupling forms a flexible disc or a flexible ring, whereby alignment errors can be compensated.
  • the stator is usually executed pot-like and usually has a first lid member and a second lid member. Between the cover elements, the rotor is accommodated, which is rotatable relative to the stator. If the rotor is fastened to the inner shaft, for example with a fastening means such as a screw, and the stator is brought into contact with the outer shaft, misalignment of the inner shaft relative to the outer shaft is also transmitted to the position of the rotor within the stator of the phaser.
  • a fastening means such as a screw
  • the object of the invention is the development of a method for compensating for tolerances between a stator and a rotor of a phaser in Arrangement on an adjustable camshaft, which is simple and does not require any additional components. Furthermore, the object of the invention to provide a phaser with easily balanced tolerances between the stator and the rotor.
  • the invention includes the technical teaching that the method has at least the following steps: coating at least one of the sliding surfaces with an abradable coating; Assembling the phaser comprising attaching the rotor in the stator; Commissioning the phaser by rotating the rotor in the stator and adjusting the gap between the stator and the rotor by abrasion of at least a partial thickness of the coating.
  • the method according to the invention enables a simple compensation of tolerances between a stator and a rotor of a phase adjuster, whereby a backlash-free running between the rotor and the stator is made possible by the method according to the invention.
  • the residual thickness of the coating remaining after removal in the first time of commissioning the phase adjuster is such that the rotor in the stator just can not be blocked and can rotate freely.
  • the inventive method does not require that form and position deviations of the rotor are corrected in the stator in arrangement on the inner shaft and on the outer shaft, but the desired smallest possible gap is established by itself so that the phase divider after completion of setting the Gap allows the same functional effect as a phase divider with ideally dimensionally accurate rotor and stator.
  • the coating is at least partially or completely removed, at least in the presence of a tolerance deviation, in particular by a controlled evoked Wear.
  • a removal of at least the partial thickness of the coating is namely until an ideal gap is formed and until abrasion of the coating by the opposite sliding surface or coating on the opposite surface no longer takes place.
  • the coating is removed by an abrasion process by means of the sliding surface opposite the coating when the camshaft is put into operation.
  • the opposite surface may also be the surface of another coating.
  • the mechanically induced removal of the coating takes place superficially by an abrasion process and thus by a wear.
  • the coating has a lower and in particular significantly lower hardness than the components of the phaser, that is, for example, the material hardness of the rotor or of the stator.
  • the coating is formed of a bonded coating or of another coatable material.
  • the coating for example, the lubricating varnish, is applied over the entire surface of the sliding surface of the component, wherein advantageously the coating can be applied only limited to subregions, in particular locally limited to the sliding surface, which starts against the opposite sliding surface and the wear-based removal can be adjusted ,
  • the stator does not have to be fully internally coated and the rotor not completely outboard, and the coating is limited to portions which serve for later sliding movement on the opposite surface.
  • a plurality of subregions may be provided which are formed selectively or at least locally limited to segments of the, for example, circular sliding surface by the coating on the stator or the rotor.
  • the inventive method provides for the commissioning of the phaser by commissioning the camshaft to at least partially ablate the coating and to form the axial play, and the commissioning of the camshaft, for example, made only in arrangement on a cylinder head of an internal combustion engine, ie in the later operating environment.
  • the coating can be removed by an ordinary one Commissioning of the camshaft or a camshaft module in which the camshaft is received.
  • the phase divider will be put into operation even before the actual startup with the camshaft on an internal combustion engine on an inlet, especially if coating materials are used, which should not later get into the oil circuit of the internal combustion engine, and it is also conceivable, a coating material which may be present in the oil circuit without causing any damage.
  • the coating is formed by a substance which does no damage by the solid solution in the oil during operation of an internal combustion engine. The deposited components of the coating produced as the finest particles are then deposited, for example, via filter systems in the internal combustion engine.
  • the invention is further directed to a phase divider having a stator and a rotor for an adjustable camshaft, wherein the stator with an outer shaft and the rotor with an inner shaft of the adjustable camshaft is connectable, and wherein at least one gap between at least one sliding surface on the stator and at least one sliding surface is formed on the rotor, and according to the invention it is provided that at least one of the sliding surfaces has a coating which is at least partially abradable removable by commissioning the phaser, so that a gap corresponding to the function arises.
  • a gap corresponding to the function is produced in the sense of the present invention when a gap which is permanent and closeable, and which minimizes the oil requirement is formed with the gap formed after the abrasion.
  • the stator and the rotor are advantageously designed to be rotatable together about a longitudinal axis, wherein the longitudinal axis in particular forms the axis of rotation of the camshaft.
  • At least one of the sliding surfaces on the stator and / or one of the sliding surfaces on the rotor is designed in such a way that-at least in an idealized view and disregarding marginal angular errors-the longitudinal axis forms a surface normal on the sliding surface.
  • the surface normal forms in each case ideally a surface normal on the sliding surface, and, for example, if the rotor is seated on the inner shaft under an angle error, the longitudinal axis on this side, which is idealized in the sense of the arrangement of the sliding surface, likewise forms a surface normal.
  • the coating is formed with particular advantage by abrasion of the sliding surface abradable.
  • the abrasion process is advantageously designed so that this takes place only limited to a first operating time of the phaser, and adjusts the desired gap, in particular between the rotor and the Staot already after a first abrasion.
  • the stator has a first cover element, by means of which the stator can be connected to the outer shaft of the adjustable camshaft, wherein the coating is applied to the first cover element.
  • the coating is applied to the inside of the cover element, which points to the arrangement of the rotor.
  • the stator has a second cover element lying opposite the first cover element, and the rotor is arranged between the first cover element and the second cover element when the phase splitter is mounted.
  • the stator is at least partially closed towards an outer side, and the coating is applied on the second cover element, in particular on the inside.
  • the stator has two cover elements, of which at least one cover element has a coating surface provided with the coating, which is directed towards the rotor.
  • the rotor also has a side surface facing one of the lid members and on which the coating is applied.
  • FIGS. 1 is a schematic view of a phaser arranged on an adjustable camshaft with idealized positional and dimensional accuracy
  • Fig. 2 is a phase divider in arrangement on an adjustable
  • Fig. 3 is an inventively designed phase divider with a
  • Fig. 4 is a phase divider in arrangement on a camshaft according to
  • Fig. 3 wherein a coating is applied to the rotor of the phaser.
  • Figures 1 and 2 each show a phase divider 1 in arrangement on an adjustable camshaft 12 according to the prior art.
  • the phase divider 1 is shown with an idealized structure
  • Figure 2 shows the phase divider 1 with dimensional deviations of the components in position to each other, so that the inventive method to compensate for the occurring tolerances applies to the dimensional deviations shown and associated position errors for to correct the actual function, ie harmless, without the actual geometrical positional error e.g. between rotor and stator to correct.
  • the phase divider 1 and the adjustable camshaft 12 are shown schematically simplified, and the phase divider 1 has a stator 10 and a rotor 1 1 on.
  • the stator 10 is constructed by way of example with a first cover element 20 and a second cover element 21, and between the cover element 20 and 21 there is an intermediate element 22, which may also be integrally formed with the first cover element 20 or with the second cover element 21.
  • the adjustable camshaft 12 has an outer shaft 13 and an inner shaft 14, and the outer shaft 13 and the inner shaft 14 and the stator 10 and the rotor 1 1 are rotatable about a common longitudinal axis 18.
  • the arrangement of the stator 10 on the outer shaft 13 is shown in simplified form over the first cover element 20.
  • the connection between the rotor 1 1 and the inner shaft 14 has a fastening means 19, and the fastening means 19 is for example designed as a screw.
  • the stator 10 has inside sliding surfaces 15, and the rotor 1 1 has outside sliding surfaces 16.
  • the sliding surfaces 15 and 16 run in the operation of the phaser 1 from each other, and between the sliding surfaces 15 and 16, the gap 5 is required to allow under lubrication with oil sliding of the sliding surfaces 15 and 16 to each other. If the gap 5 does not exist, and the rotor 1 1 jams, for example, only at one point or at opposite points in the stator 10, the phase divider 1 blocks.
  • FIG 3 shows a first embodiment of the phase adjuster 1 according to the invention with a coating 17 on the inside sliding surfaces 15 on the stator 10.
  • the rotor is 1 1 in an arrangement on the inner shaft 14, fastened with the fastening means 19, wherein the rotor 1 1 a Has positional error.
  • the rotor 1 1 works when commissioning the phaser 1 in the coating 17 by the coating 17 is removed over at least a partial thickness abrasive by the movement of the rotor 1 1.
  • a gap 5 which has a minimum Slit air includes, so that despite the positional deviation of the rotor 1 1 in the stator 10, a trouble-free operation of the phaser 1 takes place.
  • the necessary removal of the partial thickness or the entire thickness of the coating 17 takes place automatically, since at startup, the removal of the coating 17 is carried out with exactly the partial thickness until the required gap 5 is formed.
  • the stator 10 has a first lid member 20 and a second lid member 21, and the coating 17 is exemplarily applied to the inner slide surface 15 of the two lid members 20 and 21, i. the stator 10 is mounted with an oversize which reduces the receiving space for the rotor 11.
  • Figure 4 shows, in contrast to Figure 3, an embodiment of the invention in which the coating 17 is applied to the sliding surfaces 16 of the rotor 1 1, i. the rotor 1 1 is mounted with an oversize.
  • the sliding surfaces 16 face the opposite inner surfaces of the stator 10, which are coated according to FIG.
  • the removed material of the coating 17 is removed in the oil of the phaser 1.
  • the removal of the abrasively removed coating 17 allows a subsequently functionally reliable operation of the phaser 1.
  • the coatings 17 shown on the sliding surface 15 on the stator 10 according to Figure 3 and on the sliding surface 16 of the rotor 1 1 according to Figure 4 are merely possible exemplary embodiments for applying a coating 17.
  • the intermediate element 22 of the stator 10 to be provided on the inside with a coating or the rotor 1 1 has an outside coating.
  • Such an abradable coating which compensates in particular for a radial run, is required, for example, in the case of a desaxed arrangement of the stator 10 on the outer shaft 13 or of the rotor 11 on the inner shaft 14.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned advantageous embodiments.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Spaltes (5) zwischen einem Stator (10) und einem Rotor (11) eines Phasenstellers (1) für eine verstellbare Nockenwelle (12), wobei der Stator (10) mit einer Außenwelle (13) und der Rotor (11) mit einer Innenwelle (14) der verstellbaren Nockenwelle (12) verbunden wird, sodass bei Verdrehung des Rotors (11) im Stator (10) die Phasenlage der Innenwelle (14) relativ zur Phasenlage der Außenwelle (13) verstellt wird, und wobei der Spalt (5) zwischen wenigstens einer Gleitfläche (15) am Stator (10) und wenigstens einer Gleitfläche (16) am Rotor (11) gebildet wird. Erfindungsgemäß weist das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte auf: Beschichten wenigstens einer der Gleitflächen (15, 16) mit einer abtragbaren Beschichtung (17); Zusammenbauen des Phasenstellers (1) umfassend das Fügen des Rotors (11) im Stator (10); Inbetriebnahme des Phasenstellers (1) mittels Verdrehen des Rotors (11) im Stator (10) und Einstellen des Spaltes (5) zwischen dem Stator (10) und dem Rotor (11) mittels Abrasion wenigstens einer Teildicke der Beschichtung (17). Weiterhin betrifft die Erfindung einen Phasensteller (1) mit einer solchen Beschichtung (17).

Description

Verfahren zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers für eine verstellbare Nockenwelle
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers für eine verstellbare Nockenwelle, wobei der Stator mit einer Außenwelle und der Rotor mit einer Innenwelle der verstellbaren Nockenwelle verbunden wird, sodass bei Verdrehung des Rotors im Stator die Phasenlage der Innenwelle relativ zur Phasenlage der Außenwelle verstellt wird, und wobei ein Spalt zwischen wenigstens einer Gleitfläche am Stator und wenigstens einer Gleitfläche am Rotor gebildet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Phasensteiler mit einem Stator und mit einem Rotor, bei dem ein Ausgleich von Toleranzen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen wurde.
STAND DER TECHNIK
Beispielsweise ist aus der DE 1 1 2012 001 009 T5 ein Verfahren zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers bekannt, bei dem ein Torsionsantriebsmechanismus vorgesehen ist, der das Justieren der lotrechten Stellung und axialen Flucht der inneren zur äußeren Nockenwelle erlaubt, während eine drehsteife Kupplung zwischen dem Nockenwellensteller und der inneren oder äußeren Nockenwelle der konzentrischen Nockenwelle aufrechterhalten wird. Der
Torsionsantriebsmechanismus ist entweder aus einer flexiblen Wellenkupplung, einem quergeteilten angetriebenen Rad, einem quergeteilten Zahnhohlrad, einem Querstiftverzahnungsrad oder einem Stift- und Schlitzkombinationsantrieb ausgebildet. Nachteilhafterweise ist der Torsionsantriebsmechanismus aufwendig ausgeführt und erfordert zusätzlichen Bauraum. Die WO 201 1/133452 A2 schlägt die Verwendung eines flexiblen Kupplungselementes zwischen dem Phasensteiler und der Nockenwelle vor, das mit verschiedenen Ausführungsbeispielen unterschiedlich dargestellt ist. beispielsweise bildet die Kupplung eine flexible Scheibe oder einen flexiblen Ring, wodurch Fluchtungsfehler ausgeglichen werden können. Nachteilhafterweise ist mit der flexiblen Kupplung ein weiteres Bauteil notwendig, und durch die flexible Verbindung zwischen dem Rotor oder Stator des Phasenstellers und der Innenwelle oder der Außenwelle können sich im Gesamtverband zwischen der Nockenwelle und dem Phasensteiler Schwingungen aufbauen.
Der Stator ist zumeist topfartig ausgeführt und weist zumeist ein erstes Deckelelement und ein zweites Deckelelement auf. Zwischen den Deckelelementen ist der Rotor aufgenommen, der relativ zum Stator verdrehbar ist. Wird der Rotor an der Innenwelle befestigt, beispielsweise mit einem Befestigungsmittel wie einer Schraube, und wird der Stator mit der Außenwelle in Verbindung gebracht, so übertragen sich Fluchtungsfehler der Innenwelle relativ zur Außenwelle auch auf die Lage des Rotors innerhalb des Stators des Phasenstellers. Eine Aufaddition mehrerer Toleranzen, die insbesondere gebildet sind durch die Verbindungsstellen zwischen Rotor und Innenwelle und zwischen Stator und Außenwelle, jedoch auch durch Form- und Lagetoleranzen der weiteren Bauteile des Phasenstellers zueinander, kann zu Funktionsstörungen bis hin zum Blockieren des Phasenstellers führen, sodass der Rotor im Stator nicht mehr frei drehbar ist. Wird der Spalt zwischen den Gleitflächen des Rotors und des Stators zu groß gewählt, so wird ein zu großer Leckagestrom des Öls hervorgerufen, mit dem der Phasensteiler betrieben wird. Insbesondere zwischen am Rotor ausgebildeten Flügeln und am Stator ausgebildeten Statoren sollten im Wesentlichen öldichte Druckräume gebildet werden können, um den Wirkungsgrad des Phasenstellers nicht negativ zu beeinflussen. Wird der Spalt zu groß gewählt, ist der Leckagestrom des Öls zwischen Rotor und Stator zu groß, wird der Spalt zu klein gewählt, entsteht verstärkt das vorstehend beschriebene Problem des Verklemmens oder des Blockierens des Rotors im Stator.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers in Anordnung an einer verstellbaren Nockenwelle, das einfach ausgeführt ist und möglichst keine zusätzlichen Bauteile erfordert. Weiterhin betrifft die Aufgabe der Erfindung die Bereitstellung eines Phasenstellers mit einfach ausgeglichenen Toleranzen zwischen dem Stator und dem Rotor.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß den bekannten Merkmalen des Anspruches 1 und ausgehend von einem Phasensteiler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Beschichten wenigstens einer der Gleitflächen mit einer abtragbaren Beschichtung; Zusammenbauen des Phasenstellers umfassend das Fügen des Rotors im Stator; Inbetriebnahme des Phasenstellers mittels Verdrehen des Rotors im Stator und Einstellen des Spaltes zwischen dem Stator und dem Rotor mittels Abrasion wenigstens einer Teildicke der Beschichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen einfachen Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers, wobei durch das erfindungsgemäße Verfahren ein spielfreier Lauf zwischen dem Rotor und dem Stator möglich wird. Bei Form- und Lageabweichungen zwischen dem Stator und dem Rotor stellt sich in der erste Zeit der Inbetriebnahme des Phasenstellers die nach dem Abtrag verbleibende Restdicke der Beschichtung so ein, dass der Rotor im Stator gerade eben nicht blockiert und frei rotieren kann. Dabei setzt das erfindungsgemäße Verfahren nicht voraus, dass Form- und Lageabweichungen des Rotors im Stator in Anordnung an der Innenwelle und an der Außenwelle korrigiert werden, sondern der gewünschte möglichst kleine Spalt stellt sich von alleine so ein, sodass der Phasensteiler nach Beendigung des Einstellens des Spaltes die gleiche Funktionswirkung ermöglicht wie ein Phasensteiler mit ideell maßgenauem Rotor und Stator.
Wird die Nockenwelle mit dem Phasensteiler in Betrieb genommen, so wird die Beschichtung zumindest bei Vorliegen einer Toleranzabweichung teilweise oder vollständig abgetragen, insbesondere durch einen kontrolliert hervorgerufenen Verschleiß. Ein Abtragen wenigstens der Teildicke der Beschichtung erfolgt nämlich solange, bis ein idealer Spalt gebildet ist und bis eine Abrasion der Beschichtung durch die gegenüberliegende Gleitfläche oder Beschichtung auf der gegenüberliegenden Fläche nicht mehr stattfindet.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Beschichtung durch einen Abrasionsvorgang mittels der der Beschichtung gegenüberliegenden Gleitfläche abgetragen wird, wenn die Nockenwelle in Betrieb genommen wird. Die gegenüberliegende Fläche kann auch die Fläche einer weiteren Beschichtung sein. Das mechanisch hervorgerufene Abtragen der Beschichtung erfolgt vordergründig durch einen Abrasionsprozess und damit durch einen Verschleiß. Dafür weist die Beschichtung eine geringere und insbesondere deutlich geringere Härte auf als die Bauteile des Phasenstellers, also beispielsweise die Materialhärte des Rotors oder des Stators.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beschichtung aus einem Gleitlack oder aus einem sonstigen auftragbaren Stoff gebildet. Die Beschichtung, beispielsweise der Gleitlack, ist dabei vollflächig auf die Gleitfläche der Komponente aufgetragen, wobei vorteilhafterweise die Beschichtung auch nur begrenzt auf Teilbereichen aufgetragen sein kann, insbesondere lokal begrenzt auf der Gleitfläche, die gegen die gegenüberliegende Gleitfläche anläuft und sich der verschleißbasierte Abtrag einstellen kann. Somit müssen der Stator nicht vollständig innenseitig und der Rotor nicht vollständig außenseitig beschichtet sein, und die Beschichtung ist auf Teilbereiche beschränkt, die zur späteren Gleitbewegung auf der gegenüberliegenden Fläche dient. Beispielsweise können mehrere Teilbereiche vorgesehen sein, die punktuell oder wenigstens lokal begrenzt auf Segmenten der beispielsweise kreisförmigen Gleitfläche durch die Beschichtung auf dem Stator oder dem Rotor gebildet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Inbetriebnahme des Phasenstellers durch Inbetriebnahme der Nockenwelle vor, um die Beschichtung wenigstens teilweise abzutragen und um das Axialspiel zu bilden, und die Inbetriebnahme der Nockenwelle wird beispielsweise erst in Anordnung an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorgenommen, also im späteren Betriebsumfeld. Beispielsweise kann die Beschichtung abgetragen werden durch eine gewöhnliche Inbetriebnahme der Nockenwelle oder eines Nockenwellenmoduls, in dem die Nockenwelle aufgenommen ist. Alternativ wird der Phasensteiler auch vor der eigentlichen Inbetriebnahme mit der Nockenwelle an einer Brennkraftmaschine auf einem Einlaufstand in Betrieb genommen werden, insbesondere dann, wenn Beschichtungsstoffe verwendet werden, die später nicht in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine gelangen sollen, wobei es auch denkbar ist, einen Beschichtungswerkstoff zu wählen, der im Ölkreislauf vorhanden sein kann, ohne dass dieser einen Schaden verursacht. Vorteilhafterweise ist die Beschichtung jedoch durch einen Stoff gebildet, der durch die feststoffliche Lösung im Öl im Betrieb einer Brennkraftmaschine keinen Schaden anrichtet. Die als feinste Partikel erzeugten abgetagenen Bestandteile der Beschichtung werden dann beispielsweise über Filtersysteme in der Brennkraftmaschine abgeschieden.
Die Erfindung richtet sich ferner auf einen Phasensteiler mit einem Stator und mit einem Rotor für eine verstellbare Nockenwelle, wobei der Stator mit einer Außenwelle und der Rotor mit einer Innenwelle der verstellbaren Nockenwelle verbindbar ist, und wobei zumindest ein Spalt zwischen wenigstens einer Gleitfläche am Stator und wenigstens einer Gleitfläche am Rotor gebildet ist, und erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Gleitflächen eine Beschichtung aufweist, die durch Inbetriebnahme des Phasenstellers zumindest teilweise abrasiv entfernbar ist, sodass ein der Funktion entsprechendes Spaltmaß entsteht.
Ein der Funktion entsprechendes Spaltmaß entsteht im Sinne der vorliegenden Erfindung dann, wenn mit dem nach der Abrasion gebildeten Spaltmaß ein dauerhafter und verschließminimaler, ölbedarfsminimaler Phasensteiler gebildet ist.
Der Stator und der Rotor sind vorteilhafterweise gemeinsam um eine Längsachse rotierbar ausgebildet, wobei die Längsachse insbesondere die Rotationsachse der Nockenwelle bildet. Dabei ist wenigstens eine der Gleitflächen am Stator und/oder eine der Gleitflächen am Rotor derart ausgebildet, dass -zumindest in einer idealisierten Betrachtung und unter Außerachtlassung von marginalen Winkelfehlern- die Längsachse auf der Gleitfläche eine Flächennormale bildet. Die Flächennormale bildet jeweils im Idealfall eine Flächennormale auf der Gleitfläche, und sitzt der Rotor beispielsweise unter einem Winkelfehler auf der Innenwelle auf, so bildet idealisiert betrachtet im Sinne der Anordnung der Gleitfläche die Längsachse auf dieser ebenfalls eine Flächennormale.
Die Beschichtung ist mit besonderem Vorteil durch Abrasion von der Gleitfläche abtragbar ausgebildet. Der Abrasionsvorgang ist dabei mit Vorteil so ausgebildet, dass dieser nur begrenzt auf eine erste Betriebszeit des Phasenstellers stattfindet, und sich bereits nach einer ersten Abrasion das gewünschte Spaltmaß insbesondere zwischen dem Rotor und dem Staot einstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Phasenstellers weist der Stator ein erstes Deckelelement auf, mittels dem der Stator mit der Außenwelle der verstellbaren Nockenwelle verbindbar ist, wobei die Beschichtung auf dem ersten Deckelelement aufgebracht ist. Insbesondere ist die Beschichtung auf der Innenseite des Deckelelementes aufgebracht, die zur Anordnung des Rotors weist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der Stator ein dem ersten Deckelelement gegenüberliegendes zweites Deckelement aufweist, und der Rotor befindet sich bei montiertem Phasensteiler in Anordnung zwischen dem ersten Deckelelement und dem zweiten Deckelelement. Mittels des zweiten Deckelelementes ist dabei der Stator zu einer Außenseite hin wenigstens teilweise abgeschlossen, und die Beschichtung ist auf dem zweiten Deckelelement insbesondere innenseitig aufgebracht. Somit weist der Stator zwei Deckelelemente auf, von denen wenigstens ein Deckelelement eine mit der Beschichtung versehene Gleitfläche aufweist, die zum Rotor hin gerichtet ist. Auf gleiche Weise weist der Rotor auch eine Seitenfläche auf, die zu einem der Deckelelemente weist, und auf der die Beschichtung aufgebracht ist. Insbesondere dadurch ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, Lage- und Winkelfehler der Anordnung des Stators und/oder des Rotors auf der Außenwelle bzw. auf der Innenwelle auszugleichen.
VORTEILHAFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Phasenstellers in Anordnung an einer verstellbaren Nockenwelle mit idealisierter Lage- und Maßgenauigkeit,
Fig. 2 ein Phasensteiler in Anordnung an einer verstellbaren
Nockenwelle mit einer Desaxierung des Rotors auf der Innenwelle,
Fig. 3 ein erfindungsgemäß ausgestalteter Phasensteiler mit einer
Beschichtung auf der Innenseite des Stators zur Ausführung des Verfahrens, und
Fig. 4 ein Phasensteiler in Anordnung an einer Nockenwelle gemäß
Fig. 3, wobei eine Beschichtung auf dem Rotor des Phasenstellers aufgebracht ist.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils einen Phasensteiler 1 in Anordnung an einer verstellbaren Nockenwelle 12 gemäß dem Stand der Technik. In Figur 1 ist der Phasensteiler 1 mit einem idealisierten Aufbau gezeigt, und Figur 2 zeigt den Phasensteiler 1 mit Maßabweichungen der Komponenten in der Lage zueinander, sodass das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausgleich der auftretenden Toleranzen Anwendung findet, um die gezeigten Maßabweichungen und damit einhergehenden Lagefehler für die eigentliche Funktion zu korrigieren, d.h. unschädlich zu machen, ohne den eigentlichen, geometrischen Lagefehler z.B. zwischen Rotor und Stator zu korrigieren.
Der Phasensteiler 1 und die verstellbare Nockenwelle 12 sind schematisiert vereinfacht dargestellt, und der Phasensteiler 1 weist einen Stator 10 und einen Rotor 1 1 auf. Der Stator 10 ist beispielhaft aufgebaut mit einem ersten Deckelelement 20 und einem zweiten Deckelelement 21 , und zwischen dem Deckelelement 20 und 21 befindet sich ein Zwischenelement 22, das auch einteilig ausgebildet sein kann mit dem ersten Deckelelement 20 oder mit dem zweiten Deckelelement 21. Die verstellbare Nockenwelle 12 weist eine Außenwelle 13 und eine Innenwelle 14 auf, und die Außenwelle 13 und die Innenwelle 14 sowie der Stator 10 und der Rotor 1 1 sind um eine gemeinsame Längsachse 18 rotierbar. Die Anordnung des Stators 10 an der Außenwelle 13 ist vereinfacht dargestellt über das erste Deckelelement 20. Die Verbindung zwischen dem Rotor 1 1 und der Innenwelle 14 weist ein Befestigungsmittel 19 auf, und das Befestigungsmittel 19 ist beispielsweise ausgebildet als Schraubelement.
Eine vergleichende Betrachtung der Figuren 1 und 2 des Standes der Technik zeigt auf, dass durch eine einfache Maßabweichung der Stirnfläche 23 der Innenwelle 14 bereits eine erhebliche Lageabweichung des Rotors 1 1 im Stator 10 die Folge ist. Wird der Phasensteiler 1 in Betrieb genommen, übt dieser entweder nur eingeschränkt die Funktion aus oder blockiert sogar vollständig. Die eingeschränkte Funktion liegt in der Abweichung des Spaltes 5, der in Figur 1 idealisiert dargestellt und damit überall gleich ist und in Figur 2 an gezeigter Stelle beispielsweise durch die Lageabweichung des Rotors 1 1 im Stator 10 zu einem Blockieren führen kann.
Der Stator 10 weist innenseitige Gleitflächen 15 auf, und der Rotor 1 1 weist außenseitige Gleitflächen 16 auf. Die Gleitflächen 15 und 16 laufen im Betrieb des Phasenstellers 1 aufeinander ab, und zwischen den Gleitflächen 15 und 16 ist der Spalt 5 erforderlich, um unter Schmierung mit Öl ein Abgleiten der Gleitflächen 15 und 16 aufeinander zu ermöglichen. Ist der Spalt 5 nicht vorhanden, und verklemmt der Rotor 1 1 beispielsweise nur an einer Stelle oder an sich gegenüberliegenden Stellen im Stator 10, so blockiert der Phasensteiler 1.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Phasenstellers 1 mit einer Beschichtung 17 auf den innenseitigen Gleitflächen 15 am Stator 10. Dabei befindet sich der Rotor 1 1 in einer Anordnung an der Innenwelle 14, befestigt mit dem Befestigungsmittel 19, wobei der Rotor 1 1 einen Lagefehler aufweist. Durch die angewendete Beschichtung 17 auf der innenseitigen Gleitfläche 15 des Stators 10 arbeitet sich der Rotor 1 1 bei Inbetriebnahme des Phasenstellers 1 in die Beschichtung 17 ein, indem die Beschichtung 17 über wenigstens eine Teildicke abrasiv durch die Bewegung des Rotors 1 1 entfernt wird. Im Ergebnis stellt sich ein Spalt 5 ein, der eine Minimal- Spaltluft umfasst, sodass trotz der Lageabweichung des Rotors 1 1 im Stator 10 ein störungsfreier Betrieb des Phasenstellers 1 erfolgt. Die notwendige Entfernung der Teildicke oder der gesamten Dicke der Beschichtung 17 erfolgt dabei automatisch, da bei Inbetriebnahme die Abtragung der Beschichtung 17 mit genau der Teildicke erfolgt, bis der erforderliche Spalt 5 entsteht.
Der Stator 10 weist ein erstes Deckelelement 20 und ein zweites Deckelelement 21 auf, und die Beschichtung 17 ist beispielhaft auf der inneren Gleitfläche 15 der beiden Deckelelemente 20 und 21 aufgebracht, d.h. dass der Stator 10 mit einem den Aufnahmeraum für den Rotor 1 1 verkleinernden Aufmaß montiert wird.
Figur 4 zeigt in Abwandlung zu Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Beschichtung 17 auf den Gleitflächen 16 des Rotors 1 1 aufgebracht ist, d.h. der Rotor 1 1 wird mit einem Aufmaß montiert. Die Gleitflächen 16 weisen zu den gegenüberliegenden Innenflächen des Stators 10, die gemäß Figur 3 beschichtet sind. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, in Kombination der Ausführungsbeispiele der Figuren 3 und 4 eine Beschichtung sowohl der Gleitflächen 15 am Stator 10 als auch der Gleitflächen 16 am Rotor 1 1 vorzusehen.
Das abgetragene Material der Beschichtung 17 wird im Öl des Phasenstellers 1 abtransportiert. Der Abtransport der abrasiv entfernten Beschichtung 17 ermöglicht einen nachfolgend funktionssicheren Betrieb des Phasenstellers 1 .
Die gezeigten Beschichtungen 17 auf der Gleitfläche 15 am Stator 10 gemäß Figur 3 und auf der Gleitfläche 16 des Rotors 1 1 gemäß Figur 4 sind lediglich mögliche beispielhafte Ausführungen zur Applikation einer Beschichtung 17. Im Rahmen der Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben, beispielsweise das Zwischenelement 22 des Stators 10 innenseitig mit einer Beschichtung zu versehen oder der Rotor 1 1 weist eine außenseitige Beschichtung auf. Eine derartige insbesondere einen radialen Lauf ausgleichende abtragbare Beschichtung ist beispielsweise erforderlich bei einer desaxierten Anordnung des Stators 10 an der Außenwelle 13 oder des Rotors 1 1 an der Innenwelle 14. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl verschiedener Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bez u g s ze i c h e n l i s te
Phasensteiler
Spalt
Stator
Rotor
verstellbare Nockenwelle
Außenwelle
Innenwelle
Gleitfläche (am Stator)
Gleitfläche (am Rotor)
Beschichtung
Längsachse
Befestigungsmittel
erstes Deckelelement
zweites Deckelelement
Zwischenelement
Stirnfläche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Verfahren zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator (10) und einem Rotor (1 1 ) eines Phasenstellers (1 ) für eine verstellbare Nockenwelle (12), wobei der Stator (10) mit einer Außenwelle (13) und der Rotor (1 1 ) mit einer Innenwelle (14) der verstellbaren Nockenwelle (12) verbunden wird, sodass bei Verdrehung des Rotors (1 1 ) im Stator (10) die Phasenlage der Innenwelle (14) relativ zur Phasenlage der Außenwelle (13) verstellt wird, und wobei ein Spalt (5) zwischen wenigstens einer Gleitfläche (15) am Stator (10) und wenigstens einer Gleitfläche (16) am Rotor (1 1 ) gebildet wird, und wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist:
Beschichten wenigstens einer der Gleitflächen (15, 16) mit einer abtragbaren Beschichtung (17),
Zusammenbauen des Phasenstellers (1 ) umfassend das Fügen des Rotors
(1 1 ) im Stator (10),
Inbetriebnahme des Phasenstellers (1 ) mittels Verdrehen des Rotors (1 1 ) im Stator (10) und
Einstellen des Spaltes (5) zwischen dem Stator (10) und dem Rotor (1 1 ) mittels Abrasion wenigstens einer Teildicke der Beschichtung (17).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (17) durch einen Abrasionsvorgang mittels der der Beschichtung (17) gegenüberliegenden Gleitfläche (15, 16) abgetragen wird, wenn die Nockenwelle
(12) in Betrieb genommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (17) aus einem auftragbaren Lack, insbesondere aus einem Gleitlack auf die Gleitfläche (15, 16) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (17) begrenzt auf einen Teilbereich des Stators (10) und/oder des Rotors (1 1 ), insbesondere lokal begrenzt auf wenigstens einer der Gleitflächen (15, 16) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inbetriebnahme des Phasenstellers (1 ) mit Inbetriebnahme der Nockenwelle (12) in Anordnung an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorgenommen wird.
6. Phasensteiler (1 ) mit einem Stator (10) und mit einem Rotor (1 1 ) für eine verstellbare Nockenwelle (12), wobei der Stator (10) mit einer Außenwelle (13) und der Rotor (1 1 ) mit einer Innenwelle der verstellbaren Nockenwelle (12) verbindbar ist, und wobei zumindest ein Spalt (5) zwischen wenigstens einer Gleitfläche (15) am Stator (10) und wenigstens einer Gleitfläche (16) am Rotor (1 1 ) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Gleitflächen (15, 16) eine Beschichtung (17) aufweist, die durch Inbetriebnahme des Phasenstellers (1 ) durch Abrasion soweit abtragbar ist, dass ein der Funktion entsprechendes Spaltmaß entsteht.
7. Phasensteiler (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) und der Rotor (1 1 ) um eine gemeinsame Längsachse (18) rotierbar ausgebildet sind, wobei die wenigstens eine Gleitfläche (15) am Stator (10) und/oder die wenigstens eine Gleitfläche (16) am Rotor (1 1 ) derart ausgebildet sind, dass die Längsachse (18) auf der Gleitfläche (15, 16) eine Flächennormale bildet.
8. Phasensteiler (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (17) durch Abrasion von der Gleitfläche (15, 16) abtragbar ausgebildet ist.
9. Phasensteiler (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) ein erstes Deckelelement (20) aufweist, mittels dem der Stator (10) mit der Außenwelle (13) der verstellbaren Nockenwelle (12) verbindbar ist, wobei die Beschichtung (17) auf dem ersten Deckelelement (20) aufgebracht ist.
10. Phasensteiler (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (10) ein dem ersten Deckelelement (20) gegenüberliegendes zweites Deckelelement (21 ) aufweist, mittels dem der Stator (10) zu einer Außenseite hin wenigstens teilweise abgeschlossen ist, und wobei die Beschichtung (17) auf dem zweiten Deckelelement (21 ) aufgebracht ist.
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