WO2007131865A1 - Verfahren zur verbindung einer nockenwelle mit einem nockenwellenversteller - Google Patents

Verfahren zur verbindung einer nockenwelle mit einem nockenwellenversteller Download PDF

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WO2007131865A1
WO2007131865A1 PCT/EP2007/054055 EP2007054055W WO2007131865A1 WO 2007131865 A1 WO2007131865 A1 WO 2007131865A1 EP 2007054055 W EP2007054055 W EP 2007054055W WO 2007131865 A1 WO2007131865 A1 WO 2007131865A1
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WO
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camshaft
region
adjuster
camshaft adjuster
connecting region
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PCT/EP2007/054055
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Inventor
Eduard Golovatai-Schmidt
Original Assignee
Schaeffler Kg
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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
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    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
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    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0475—Hollow camshafts

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a camshaft with a camshaft adjuster.
  • a camshaft adjuster which is a drive element has, which is driven by a traction means such as a chain or a belt of the crankshaft.
  • a traction means such as a chain or a belt of the crankshaft.
  • the drive element is relatively movable in accordance with a control movement, an output element which is rotatably connected in a connecting region, for example in the region of a hub with the camshaft.
  • a central, end-side screw connection is used, via which a connecting region of the camshaft adjuster is clamped to the camshaft.
  • DE 199 58 629 A1 also discloses the use of a central screw for fastening a connection region of the camshaft adjuster to a camshaft. Furthermore, it is known, for example, to save axial space and / or to create a material connection between the connecting region of the camshaft adjuster and the camshaft, to weld the connecting region of the camshaft adjuster to the camshaft.
  • GB 2 050 207 discloses the production of a camshaft, which is designed as a hollow shaft and is connected by mechanical expansion with the outer shell of the camshaft surrounding components. For such an expansion, a mandrel moves axially through a through bore of the camshaft.
  • DE 101 25 498 A1 discloses a built camshaft.
  • a central shaft of a camshaft adjuster is shrunk onto the camshaft.
  • the camshaft is pressed into the central shaft of the camshaft adjuster.
  • Oil passages for the supply of the camshaft adjuster are formed by longitudinal grooves in the central shaft or on the camshaft.
  • DE 103 33 850 B4 discloses a non-positive fastening of an oil distributor sleeve on a built-up camshaft on a plastically expanded section of the camshaft, with hydraulic pressure being applied to an internal bore of the camshaft to produce the widening.
  • DE 39 21 923 C2 and DE 39 43 427 C1 also relate to built camshafts, in DE 39 21 923 C2 a connection of a camshaft adjuster is addressed in a known per se.
  • the invention has for its object to propose an alternative method for fastening a camshaft adjuster to a camshaft.
  • a camshaft adjuster to a camshaft.
  • the camshaft adjuster is a camshaft adjuster in a vane-type construction, vane-type construction, as a camshaft adjuster with a superposition gearbox, such as a single or multi-stage 3-shaft gearbox, with a multi-joint or coupling gear, for example in the form of a swashplate gear, an eccentric gear, a planetary gear, a corrugated transmission, a cam disk pulley, a multi-joint transmission, a linkage, or designed as a combination of the aforementioned designs in a multi-stage training.
  • a superposition gearbox such as a single or multi-stage 3-shaft gearbox
  • a multi-joint or coupling gear for example in the form of a swashplate gear, an eccentric gear, a planetary gear, a corrugated transmission, a cam disk pulley, a multi-joint transmission, a linkage, or designed as a combination of the aforementioned designs in a multi-stage training.
  • connection takes place in a region of the camshaft accessible to a drive means of the control drive, which is referred to below as the "end region".
  • a production of a bore of a connecting region, for example a hub or a rotor, of the camshaft adjuster is carried out, whereby such a bore is removed, for example by subsequent introduction of the same through a material.
  • a connecting region for example a hub or a rotor
  • the camshaft is manufactured with an outer circumferential surface in the region of the end region.
  • the lateral surface of the connecting region and the outer surface of the camshaft are adapted to one another in terms of their dimensions or diameter such that joining of the connecting region of the camshaft adjuster to the camshaft is possible.
  • a fit is used, which is designed as a clearance fit or transition fit. Also conceivable is the formation of the fit in such a way that joining can take place under modified temperature.
  • the camshaft can be additionally manufactured with an axial end-side recess, wherein the recess may be formed, for example, as a blind hole or as a through hole of the camshaft, s. the initially mentioned prior art.
  • the production of the recess can take place here before or after the execution of the aforementioned method steps or simultaneously with these.
  • joining of the connecting region of the camshaft adjuster and the camshaft is effected, whereby a fitting "overlapping" of the connecting region of the camshaft adjuster via the camshaft is ensured by the fitting that permits the fitting, whereby a sensitive adjustment of the axial position of the connecting region is also relatively easy to the camshaft and the angular orientation of the connection area with respect to the camshaft is possible.
  • the aforementioned WälzKey the Rolliervons takes place in the region of an inner circumferential surface in the region of an end-side recess of the camshaft.
  • the rolling process there is a change in the diameter of the outer circumferential surface of the camshaft, which is thus pressed against the lateral surface of the connecting portion of the camshaft adjuster to produce a solid connection.
  • the rolling method is used exclusively or also in order to use the rolling method away from the contact surface against which the rolling elements abut. namely radially inward or outboard, to cause deformation.
  • the front side of the camshaft free of a central screw, so that here a connection with other components can be made, for example, with a driven via the camshaft unit such as a pump o. ⁇ .
  • the contact surfaces used to make the fixed connection are moved relative to each other, which can result in abrasion, which can undesirably deposit in the contact region and can also lead to a removal of roughness peaks.
  • the contact points between the components to be connected Menten primarily generated by radial expansion. This has the consequence that with the production of the compound plastically deformed material in the micro-range can occur in roughness of the component to be connected, so that a "toothing" is formed, which increases the bond, whereby a particularly durable connection is ensured.
  • a tendency to form abrasive particles is at least reduced.
  • Another advantage of a rolling process is that several rolling elements can be used evenly distributed over the circumference. As a result, contact forces generated in the region of the rolling elements, which must be relatively large in order to produce the desired local plastic deformations, cancel each other altogether, so that no resultant force is exerted on the components to be connected. This can be particularly advantageous both for producing the connection for a separate connection of the camshaft adjuster to the camshaft and for establishing the connection between the camshaft adjuster and camshaft in the event that the camshaft is already mounted in the internal combustion engine.
  • a connection between camshaft adjuster and camshaft via a weld is completely impossible in the event that the camshaft is already mounted with the engine at the time of making the connection.
  • the roller burnishing method according to the invention can be used without problems.
  • DE 10 2004 009 074 B3 already discloses the use of a rolling method in connection with the production of a multiple cam for a camshaft. I know. However, in this case with the Rollier Kunststoffe in disassembled state of the cam elements to be connected, an increase in diameter in the area of the camshaft generated on the then the cam elements must be pressed under application of high axial forces. In addition, a weld should be made.
  • DE 43 07 994 A1 also discloses the use of a rolling process, however, for the connection of a shaft with a crank lever of a mixing plant of a motor vehicle. Here, the shaft has a circumferential annular groove, in which a hub of the crank lever is arranged.
  • the present invention proposes for the first time the use of the rolling method for establishing a connection between a camshaft adjuster and a camshaft.
  • the directly processed with the Rollier Kunststoffe lateral surface is used as a functional surface for another device.
  • Such an improved surface can advantageously be used as a functional surface for further components, such as a control valve, by sliding a control piston against such a functional surface or by mounting and sealing a housing of the control valve, which has to be sealed, on such a functional surface.
  • the production of the solid compound by the Rollier compiler takes place in a defined angular position between the connection region of the camshaft adjuster and the camshaft, which can thus be adapted to the use in the internal combustion engine.
  • the said choice of fit allows alignment between the connection area and the camshaft.
  • Such a defined angular position can be predetermined a priori, so that a connection between the camshaft and the camshaft adjuster can take place as one structural unit.
  • the joining and production of the fixed connection takes place by the rolling method in the assembly area of the camshaft and of the camshaft adjuster on an internal combustion engine.
  • This refinement is based on the finding that, for assembly already made between the camshaft and the camshaft adjuster independently of the internal combustion engine, the manufacturing tolerances can lead to changes in the control times of up to 4-5 ° being possible for different internal combustion engines, which is an unfavorable design in terms of performance , Consumption and emissions can result.
  • Such tolerances can only be compensated for by balancing with steps corresponding to the size of the tooth spacings of a drive wheel for a traction mechanism between crankshaft and camshaft adjuster.
  • a substantially finer adjustment is made possible: for a camshaft already mounted with the internal combustion engine, a defined angular position between the camshaft and the crankshaft, for example a dead center, can be selected.
  • the control drive is completed for a likewise defined adjustment angle of the camshaft adjuster, that the connecting region of the camshaft adjuster is joined to the camshaft and brought the traction means in defined positions in operative connection both with a drive wheel of the crankshaft and with a drive element of the camshaft adjuster becomes.
  • the lateral surfaces connected to one another via the roller burnishing method are manufactured with a roughness R A in the range of 2-3 ⁇ m. It has been found that such a roughness R A represents a good compromise on the one hand with regard to the manufacturing requirements and on the other hand with regard to the good connection and the aforementioned toothing of the areas to be joined.
  • connection method in the event that pressure medium channels are arranged in the connection region of the region of the camshaft.
  • a widening according to the prior art via hydraulic means is not possible because a hydraulic pressure could escape via the pressure medium channels.
  • the invention can also be used for such embodiments, wherein rolling elements which are used in the roller burnishing tool can "roll over" openings of the pressure medium channels. It has been found that it is advantageous if the extent of the rolling elements of the roller burnishing tool in its axial direction is more than twice as large as the extent of the openings in this direction, since care is taken for such a dimensioning that the rolling elements at least Apply over half their length a contact force on a machined with the Rollierbacter shell surface.
  • a simplified implementation of the method according to the invention may result if the camshaft and / or the connecting region has at least one axial stop.
  • a stop on the one hand during the joining of the connecting portion with the camshaft limit an axial movement and thus specify an end position. It is also possible that a stop limits an axial movement of a roller burnishing tool in order to avoid excessive stress on the material processed by the roller burnishing method.
  • the materials affected by the rolling method, the geometries of the components and a surface fine structure must be taken into account.
  • influencing the forces to be applied during the roller burnishing process and the resulting deformations and, on the other hand, the forces required for loosening the connection produced can be achieved by deliberately weakening the cross-sections treated with the roller burnishing method in the area of the connection to be produced.
  • weakenings may, for example, be grooves, recesses or cuts, in particular in the axial direction.
  • the above-mentioned weakenings may influence the material flow during the rolling process in the desired manner.
  • Figure 1 shows an end portion of a camshaft with a camshaft adjuster arranged thereon in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a roller burnishing tool in a schematic side view
  • FIG. 3 shows the camshaft adjuster with camshaft according to FIG. 1 with a rolling tool arranged in a recess of the camshaft in a cross section W-III;
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an alternative embodiment of a connection of a connecting region of a camshaft adjuster with a camshaft via a rolling method in a longitudinal section
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an alternative embodiment of a connection of a connection region of a camshaft. lenverstellers with a camshaft via a rolling process in a longitudinal section.
  • FIG. 1 shows an end region 1 of a camshaft 2.
  • the camshaft 2 has an end-side recess 3 which, in the exemplary embodiment shown in FIG. 1, is designed as a through-bore.
  • a camshaft adjuster 5 is arranged in the end region 1, with a camshaft adjuster 5 having a vane-type construction being selected by way of example only for illustrative purposes.
  • the camshaft adjuster 5 is formed in a manner known per se with a stator 6 driven by a traction mechanism of the control drive and a rotor 7 that is rotatable relative to the stator 6 about the longitudinal axis 4-4, wherein the rotor 7, here formed in one piece, has a connection area 8.
  • a relative rotation of the rotor 7 relative to the stator 6 takes place in a manner known per se via hydraulic pressure chambers, which are limited in the circumferential direction of wings.
  • the camshaft 2 In the mounting region for the camshaft adjuster 5, the camshaft 2 has an outer, cylindrical lateral surface 10.
  • the lateral surfaces 9 and 10 form a fit, in particular a clearance before a rolling process has found use.
  • Both the camshaft 2 and the rotor 7 have each other in fluid communication standing radially oriented holes 1 1, 12 and 13, 14, wherein the holes 1 1, 12 and 13, 14 are arranged in axially offset transverse planes and opposite chambers of the camshaft adjuster 5 in Vane structure are assigned.
  • FIG. 2 schematically shows a roller burnishing tool 15.
  • the roller burnishing tool 15 has a cone-shaped end region 16 in order to be circumferentially identical.
  • a plurality of rolling elements for example, three rolling elements 17, are distributed, which are conically formed here with an opening of the conical shape such that the outer surfaces of the rolling elements 17 are oriented parallel to each other.
  • Via an actuating element 18, the end region 16 can be displaced to the left or to the right via a suitable actuator, the rolling elements 17 being held in their previous axial position as a result of a retaining element 19 for a movement to the left.
  • Such a movement is accompanied by an exertion of a radial force to the outside and a tendency of the rolling elements 17 with respect to a movement radially outwards.
  • the aforementioned radial force can be reduced and the rolling elements 17 can be displaced radially inwards.
  • FIG. 3 shows a cross section with a roller burnishing tool 15 inserted into the recess 3 of the camshaft 2.
  • FIGS. 4 and 5 further embodiments of the method according to the invention are shown in FIGS. 4 and 5:
  • the roller burnishing tool 15 acts radially on the inside of rolling elements on an outer lateral surface 22 of a connecting region 23, so that deviating from the previously explained embodiment no expansion of a cross section occurs as a result of roaming, but rather the connecting region 23 is radially compressed and on the camshaft 2a is pressed.
  • the connecting portion 8 of the camshaft adjuster 5 is formed as a pin 24 which extends into the recess 3b of the camshaft 2b.
  • the roller burnishing tool in this case generates radial forces 21 b, which act on the outer surface 10 b of the camshaft 2 b to bring about a reduction in the inner diameter of the camshaft 2 b in such a way that it is pressed onto the journal 24 to establish a firm connection.
  • a self-feeding of the roller burnishing tool 15 can be generated with a purely rotoric drive movement.
  • speeds that can be used in a roller burnishing process are in the range of 60-150 m / min. However, it is also possible to exceed or undercut such speeds.
  • a low-viscosity oil or a fat emulsion can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung einer Nockenwelle (2) mit einem Verbindungsbereich (8) eines Nockenwellenverstellers. Erfindungsgemäß wird der Verbindungsbereich (8) im Bereich einer innenliegenden Mantelfläche (9) mit einer Spielpassung gegenüber einer außenliegenden Mantelfläche (10) der Nockenwelle (2) über die Nockenwelle geschoben. Ein Rollierwerkzeug (15) wird in eine Ausnehmung der Nockenwelle (2) eingeführt und weitet die Nockenwelle (2) radial nach außen derart auf, dass die Nockenwelle (2) mit der Mantelfläche (10) zur Anlage an die Mantelfläche (9) des Verbindungsbereichs (8) kommt und eine feste Verbindung ausbildet.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren zur Verbindung einer Nockenwelle mit einem Nockenwellenversteller
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Nockenwelle mit ei- nem Nockenwellenversteller.
Hintergrund der Erfindung
Für den Fall, dass im Betrieb einer Brennkraftmaschine eine Verstellung der Steuerzeiten, beispielsweise zur Beeinflussung des Leistungskennfeldes der Brennkraftmaschine, der Abgaswerte und/oder des Verbrauchs, erwünscht ist, ist in dem Steuertrieb zwischen Kurbelwelle und mindestens einer Nockenwelle ein Nockenwellenversteller angeordnet, der ein Antriebselement besitzt, welches über ein Zugmittel wie eine Kette oder einen Riemen von der Kurbelwelle angetrieben ist. Gegenüber dem Antriebselement ist relativ nach Maßgabe einer Steuerbewegung ein Abtriebselement beweglich, welches in einem Verbindungsbereich, beispielsweise im Bereich einer Nabe, drehfest mit der Nockenwelle verbunden ist. Zur Gewährleistung einer derartigen drehfesten Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich und der Nockenwelle findet, bei- spielsweise gemäß DE 199 55 507 C2 oder DE 199 62 981 A1 , eine zentrale, stirnseitige Schraubverbindung Einsatz, über die ein Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers mit der Nockenwelle verspannt ist. Auch DE 199 58 629 A1 offenbart den Einsatz einer Zentralschraube zur Befestigung eines Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers an einer Nockenwelle. Weiterhin ist es, beispielsweise zur Einsparung von axialem Bauraum und/oder zur Schaffung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers und der Nockenwelle, bekannt, den Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers mit der Nockenwelle zu verschweißen. GB 2 050 207 offenbart die Herstellung einer Nockenwelle, die als Hohlwelle ausgebildet ist und durch mechanisches Aufweiten mit den Außenmantel der Nockenwelle umgebenden Bauteilen verbunden wird. Für ein derartiges Aufwei- ten bewegt sich ein Dorn axial durch eine Durchgangsbohrung der Nockenwelle.
Insbesondere für so genannte "gebaute Nockenwellen" haben sich ein axiales Aufschieben von Nocken auf erhabene Abschnitte einer Hohlwelle, beispiels- weise entsprechend DE 41 21 951 C1 , sowie ein hydraulisches Aufweiten entsprechend US 3,977,068 als wirtschaftliche Verfahren durchgesetzt. Weiterhin ist es bekannt, endseitige Anbauteile, wie Zahnräder oder Kettenräder bei Nockenwellen, mittels des jeweils angewendeten Aufweitverfahrens, sei es ein hydraulisches Aufweitverfahren oder ein mechanisches Aufweitverfahren, bei der Herstellung der Nockenwelle in einem Arbeitsgang mit zu befestigen.
Druckschrift DE 101 60 246 C1 hat erkannt, dass es vielfach erforderlich sein kann, dass endseitige Anbauteile, wie Kettenräder, Zahnräder oder Nockenwellen-Verstelleinrichtungen erst mit der Nockenwelle verbunden werden können, wenn diese bereits im Motorblock eingebaut ist. In derartigen Fällen findet ein Verschrauben und/oder ein Verkeilen des Anbauteils mit der Nockenwelle statt, s. bspw. DE 19 28 283 U1. Als nachteilig kann sich dabei herausstellen, dass sehr aufwändige Befestigungseinrichtungen dann eingesetzt werden müssen, wenn die Anbauteile, beispielsweise ein Nockenwellenversteller, noch mit hyd- raulischen Anschlüssen durch die Nockenwelle versehen werden müssen. Weiterhin ist nachteilig, dass nur wenig Raum für Hydraulikkanäle verbleibt sowie eine meistens verwendete zentrale Befestigungsschraube hochgradig belastet ist. Beim Verspannen von außen besteht des Weiteren die Gefahr, dass das endseitig angebrachte Anbauteil nur einseitig verspannt wird, wodurch örtlich überhöhte Druckspannungen auftreten und sich das Anbauteil nach einer kurzen Laufzeit lockern kann.
Aus GB 1 1 17 816 ist es bekannt, bei auf Hohlwellen aufgebrachten Bauteilen vor dem Zusammenpressen der vorgenannten Elemente den Mantel der Hohlwelle oder die Bohrung der Hohlwelle in verschiedenster Weise zu profilieren. Diese Profilierungen müssen allerdings sehr stark ausgebildet werden, da nach dem genannten Stand der Technik eine plastische Verformung der Oberfläche erfolgt. Bei dem Anbringen von Bauteilen entsprechend DE 19 28 283 U1 ist eine derartige Vorbereitung der Oberflächen nicht üblich.
Aus DE 38 33 326 ist es weiterhin bekannt, einen "Formstopfen" als Aufweitwerkzeug für eine mechanische Verformung eines Rohrs zu verwenden und dieses anschließend als verlorenes Werkzeug in dem Rohr zu belassen.
DE 101 25 498 A1 offenbart eine gebaute Nockenwelle. Eine Zentralwelle eines Nockenwellenverstellers ist auf die Nockenwelle aufgeschrumpft. Alternativ ist es möglich, dass die Nockenwelle in die Zentralwelle des Nockenwellenverstel- lers eingepresst ist. Ölkanäle zur Versorgung des Nockenwellenverstellers werden durch Längsnuten in der Zentralwelle oder auf der Nockenwelle gebildet.
DE 103 33 850 B4 offenbart eine kraftschlüssige Befestigung einer Ölverteiler- hülse auf einer gebauten Nockenwelle auf einem plastisch aufgeweiteten Ab- schnitt der Nockenwelle, wobei zur Erzeugung der Aufweitung eine hydraulische Druckbeaufschlagung einer Innenbohrung der Nockenwelle erfolgt.
DE 39 21 923 C2 sowie DE 39 43 427 C1 betreffen ebenfalls gebaute Nockenwellen, wobei in DE 39 21 923 C2 eine Anbindung eines Nockenwellenverstel- lers auf an sich bekannte Weise angesprochen ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Befes- tigung eines Nockenwellenverstellers an einer Nockenwelle vorzuschlagen. Hierbei sind insbesondere
der Verfahrensaufwand für die Herstellung der Verbindung, eine erzielbare Montagegenauigkeit für die Lage und Orientierung des Nockenwellenverstellers gegenüber der Nockenwelle, eine Dauerfestigkeit der erzielten Verbindung und/oder die Einbauverhältnisse
zu berücksichtigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich entsprechend den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Verbindung eines Nockenwellenverstellers beliebiger Bauart mit einer Nockenwelle. Beispielsweise ist der Nockenwellenverstel- ler als Nockenwellenversteller in Drehflügel-Bauweise, Flügelzellen-Bauweise, als Nockenwellenversteller mit einem Überlagerungsgetriebe, wie beispielsweise einem ein- oder mehrstufigen 3-Wellengetriebe, mit einem Mehrgelenk- oder Koppelgetriebe, beispielsweise in Form eines Taumelscheibengetriebes, eines Exzentergetriebes, eines Planetengetriebes, eines Wellgetriebes, eines Kur- venscheibengethebes, eines Mehrgelenkgetriebes, eines Koppelgetriebes, oder als eine Kombination der vorgenannten Bauformen bei einer mehrstufigen Ausbildung ausgestaltet.
Die Verbindung erfolgt in einem für ein Antriebsmittel des Steuertriebs zugänglichen Bereich der Nockenwelle, der im Folgenden als "Endbereich" bezeichnet wird.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird zunächst eine Fertigung einer Bohrung eines Verbindungsbereichs, beispielsweise eine Nabe oder ein Rotor, des Nockenwellenverstellers durchgeführt, wobei eine derartige Bohrung beispielsweise durch nachträgliches Einbringen derselben durch ein Material abtragen- des Verfahren gefertigt werden kann oder unmittelbar mit Herstellung zumindest des Verbindungsbereichs, beispielsweise in einem Umformprozess. Weiterhin wird die Nockenwelle mit einer äußeren Mantelfläche im Bereich des Endbereichs gefertigt. Die Mantelfläche des Verbindungsbereichs und die Man- telfläche der Nockenwelle sind hinsichtlich ihrer Abmessungen oder Durchmesser derart aneinander angepasst, dass ein Fügen des Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers auf die Nockenwelle möglich ist. Hierzu kommt beispielsweise eine Passung zum Einsatz, die als Spielpassung oder Übergangspassung ausgebildet ist. Denkbar ist weiterhin auch die Ausbildung der Passung derart, dass ein Fügen unter veränderter Temperatur erfolgen kann.
Die Nockenwelle kann zusätzlich mit einer axialen stirnseitigen Ausnehmung gefertigt werden, wobei die Ausnehmung beispielsweise als Sacklochbohrung ausgebildet sein kann oder aber als Durchgangsbohrung der Nockenwelle, s. den eingangs genannten Stand der Technik. Die Fertigung der Ausnehmung kann hierbei vor oder nach der Durchführung der zuvor genannten Verfahrensschritte erfolgen oder gleichzeitig mit diesen.
Nach Durchführung der zuvor erläuterten Fertigungsschritte erfolgt ein Fügen des Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers und der Nockenwelle, wobei durch die das Fügen ermöglichende Passung ein einfaches "Überstreifen" des Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers über die Nockenwelle gewährleistet ist, wobei auch eine feinfühlige Anpassung der axialen Lage des Verbindungsbereichs relativ zu der Nockenwelle sowie der Winkelorientie- rung des Verbindungsbereichs gegenüber der Nockenwelle möglich ist.
Nach dem Fügen wird zwischen dem Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers und dem Endbereich der Nockenwelle eine feste, dauerhafte Verbindung hergestellt. Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung einer derartigen fes- ten Verbindung mit einem Aufweiten des Endbereichs der Nockenwelle unter Einsatz eines "Rollierverfahrens".
Unter einem Rollierverfahren wird hierbei ein Fertigungsverfahren verstanden, bei dem unter Ausbildung einer radialen Anpresskraft mindestens ein Wälzkörper zur Anlage an eine der Mantelflächen gebracht wird und in Rotation um die Längsachse der Mantelfläche versetzt wird. Hierbei tritt unter Wirkung der Radialkraft eine wälzende Bewegung auf, die zu einer Durchmesserveränderung der Mantelfläche führt. Vereinfacht gesprochen kann das erfindungsgemäße Rollieren des Materials mit dem Rollen eines Pizzateigs verglichen werden, mit dem eine Längung des Materials erfolgt. Für die hier vorliegenden Körper mit kreisringförmigem Querschnitt bedeutet eine derartige Längung eine Vergrößerung der Umfangserstreckung, was mit einer Vergrößerung des Durchmessers korreliert.
Für einige dargestellte Ausführungsbeispiele erfolgt der zuvor erwähnte Wälzkontakt des Rollierverfahrens im Bereich einer inneren Mantelfläche im Bereich einer stirnseitigen Ausnehmung der Nockenwelle. Infolge des Rollierverfahrens kommt es zu einer Veränderung des Durchmessers der äußeren Mantelfläche der Nockenwelle, welcher damit an die Mantelfläche des Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers gepresst wird zur Herstellung einer festen Verbindung. Es ist allerdings ebenfalls möglich, dass mit dem Rollierverfahren eine äußere Mantelfläche der Nockenwelle bearbeitet wird, was eine Verringerung einer inneren Mantelfläche im Bereich einer Ausnehmung der Nockenwelle zur Folge hat, die damit an einen von beispielsweise einem Zapfen gebildeten Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers, der sich im Inneren der Ausnehmung erstreckt, angepresst werden kann, ohne dass hierdurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Weiterhin möglich ist ein Zusam- menpressen eines buchsenförmigen Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers über ein Rollierverfahren auf einer äußeren Mantelfläche der Nockenwelle.
Während übliche, an sich bekannte Rollierverfahren eine Behandlung der un- mittelbar mit den Wälzkörpern eines Rollierkopfs in Wirkverbindung tretenden Flächen zum Gegenstand haben, wird erfindungsgemäß das Rollierverfahren ausschließlich oder auch eingesetzt, um über das Rollierverfahren abseits von der Kontaktfläche, an der die Wälzkörper anliegen, nämlich radial innenliegend oder außenliegend, eine Verformung herbeizuführen. Vereinfacht gesagt bedeutet dies, dass das mit dem Rollierverfahren unmittelbar bearbeitete Bauelement gegen das hieran anzubindende Bauelement gepresst wird, zwischen Wälzkörper und diesem anzubindenden Bauelement verspannt wird und "kom- paktiert" wird, wobei das anzubindende Bauelement als "Widerlager" dient.
Der Einsatz eines Rollierverfahrens führt zu folgenden alternativen oder kumulativen Vorteilen:
- Im Gegensatz zu der Befestigung des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle über eine Zentralschraube kann axialer Bauraum eingespart werden.
Weiterhin bleibt u. U. durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Stirnseite der Nockenwelle frei von einer Zentralschraube, so dass hier eine Verbindung mit weiteren Bauelementen erfolgen kann, beispielsweise mit einem über die Nockenwelle angetriebenen Aggregat wie eine Pumpe o. ä.
- Im Gegensatz zu einem Verschweißen zwischen dem Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers und der Nockenwelle müssen erfindungsgemäß keine hohen Temperaturen auf die zu verbindenden Bauelemente aufgebracht werden, die Gefügeveränderungen, einen Materialverzug u. ä. zur Folge haben und sich auf unerwünschte Weise in be- nachbarte Bereiche, beispielsweise in den Bereich von Lagern, fortpflanzen können.
Für eine Aufweitung mit einem Dorn werden die zur Herstellung der festen Verbindung eingesetzten Kontaktflächen relativ zueinander bewegt, woraus sich Abrieb ergeben kann, der sich unerwünscht in dem Kontaktbereich ablagern kann und auch zu einem Abtrag von Rauhigkeitsspitzen führen kann. Abweichend hierzu werden für das erfindungsgemäße Rollierverfahren die Kontaktpunkte zwischen den zu verbindenden Bauele- menten vorrangig durch radiale Aufweitung erzeugt. Dies hat zur Folge, dass mit der Herstellung der Verbindung plastisch verformtes Material im Mikro-Bereich in Rauhigkeiten des anzubindenden Bauelements eintreten kann, so dass eine "Verzahnung" gebildet ist, die den Verbund er- höht, wodurch eine besonders dauerfeste Verbindung gewährleistet ist.
Eine Neigung zur Ausbildung von Abriebpartikeln ist zumindest vermindert.
Durch den Einsatz des Rollierverfahrens können u. U. bestehende Ferti- gungstoleranzen hinsichtlich Lage und Orientierung der zu verbindenden
Bauelemente auf einfache Weise ausgeglichen werden.
Ein weiterer Vorteil eines Rollierverfahrens ist, dass mehrere Wälzkörper gleichmäßig über den Umfang verteilt zum Einsatz kommen können. Dies hat zur Folge, dass sich im Bereich der Wälzkörper erzeugte Kontaktkräfte, die zur Erzeugung der gewünschten lokalen plastischen Verformungen verhältnismäßig groß sein müssen, insgesamt gegenseitig aufheben, so dass auf die zu verbindenden Bauelemente keine resultierende Kraft ausgeübt wird. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein so- wohl für eine Herstellung der Verbindung für eine separate Anbindung des Nockenwellenverstellers an die Nockenwelle als auch für eine Herstellung der Verbindung zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle für den Fall, dass die Nockenwelle bereits in der Brennkraftmaschine montiert ist.
Eine Verbindung zwischen Nockenwellenversteller und Nockenwelle über eine Verschweißung ist gänzlich unmöglich für den Fall, dass die Nockenwelle bereits mit der Brennkraftmaschine montiert ist zum Zeitpunkt der Herstellung der Verbindung. In diesem Fall kann jedoch prob- lemlos das erfindungsgemäße Rollierverfahren eingesetzt werden.
Aus DE 10 2004 009 074 B3 ist bereits der Einsatz eines Rollierverfahrens im Zusammenhang mit der Fertigung eines Mehrfach nockens für eine Nockenwel- Ie bekannt. Allerdings wird hierbei mit dem Rollierverfahren in demontiertem Zustand der zu verbindenden Nockenelemente eine Durchmessererweiterung im Bereich der Nockenwelle erzeugt, auf die dann die Nockenelemente unter Aufbringung hoher Axialkräfte aufgepresst werden müssen. Zusätzlich soll eine Verschweißung erfolgen. DE 43 07 994 A1 offenbart ebenfalls den Einsatz eines Rollierverfahrens, allerdings für die Verbindung einer Welle mit einem Kurbelhebel einer Mischanlage eines Kraftfahrzeugs. Hierbei besitzt die Welle eine umlaufende Ringnut, im Bereich welcher eine Nabe des Kurbelhebels angeordnet ist. Mit dem Rollierverfahren wird für diesen Stand der Technik Material der Nabe in die Ringnut der Welle gepresst, so dass eine formschlüssige Verbindung entsteht. Die vorliegende Erfindung schlägt erstmals den Einsatz des Rollierverfahrens für die Herstellung einer Verbindung zwischen einem Nockenwel- lenversteller und einer Nockenwelle vor.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die mit dem Rollierverfahren unmittelbar bearbeitete Mantelfläche als Funktionsfläche für ein weiteres Bauelement verwendet. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem Rollierverfahren eine gute verdichtete Oberfläche, insbesondere eine geglättete Oberfläche und eine harte Oberfläche, beispielsweise mit einem hohen Verschleißschutz, hergestellt wird. Es hat sich gezeigt, dass im Bereich einer mittels Rollieren bearbeiteten Oberfläche eine Veränderung der Oberflächenstruktur und eine Verdichtung mit einer veränderten Abbott-Kurve erstellt wird, was zu einer glänzenden und äußert glatten Oberfläche führen kann. Hierbei sind unter normalen Bedingungen insbesondere Rauhtiefen im Bereich von Rmax 1 ,6 erreichbar, wobei in Ausnahmefällen auch Werte von Rz = 0,8 erzielt werden können. Eine derart verbesserte Oberfläche kann vorteilhaft als Funktionsfläche für weitere Bauelemente wie beispielsweise ein Steuerventil genutzt werden, indem gegenüber einer derartigen Funktionsfläche ein Steuerkolben gleitet oder ein Gehäuse des Steuerventils, welches abgedichtet werden muss, an einer derartigen Funktionsfläche gelagert und abgedichtet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Herstellung der festen Verbindung durch das Rollierverfahren in einer definierten Winkellage zwischen dem Verbindungsbereich des Nockenwellenverstellers und der Nockenwelle, die damit dem Einsatz in der Brennkraftmaschine angepasst werden kann. Hierbei ermöglicht die genannte Wahl der Passung eine Ausrichtung zwischen Verbindungsbereich und Nockenwelle. Eine derartige definierte Winkel- läge kann a priori vorgegeben werden, so dass eine Verbindung zwischen Nockenwelle und Nockenwellenversteller als eine Baueinheit erfolgen kann.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung erfolgt das Fügen und Herstellen der festen Verbindung durch das Rollierverfahren im Montagebereich der Nocken- welle und des Nockenwellenverstellers an einer Brennkraftmaschine. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für bereits erfolgte Montage zwischen Nockenwelle und Nockenwellenversteller unabhängig von der Brennkraftmaschine die Fertigungstoleranzen dazu führen können, dass sich für unterschiedliche Brennkraftmaschinen Veränderungen der Steuerzeiten von bis zu 4-5° ergeben können, was eine ungünstige Auslegung hinsichtlich Leistung, Verbrauch und Abgaswerten zur Folge haben kann. Derartige Toleranzen können lediglich dadurch ausgeglichen werden, dass ein Ausgleich mit Schritten entsprechend der Größe der Zahnabstände eines Antriebsrads für ein Zugmittel zwischen Kurbelwelle und Nockenwellenversteller erfolgen. Erfindungsgemäß ist eine wesentlich feinere Einstellung ermöglicht: für bereits mit der Brennkraftmaschine montierte Nockenwelle kann eine definierte Winkellage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle, beispielsweise ein Totpunkt, gewählt werden. Für diesen Zustand wird für einen ebenfalls definierten Stellwinkel des Nockenwellenverstellers der Steuertrieb vervollständigt dadurch, dass der Verbindungsbe- reich des Nockenwellenverstellers mit der Nockenwelle gefügt wird und das Zugmittel in definierten Positionen in Wirkverbindung sowohl mit einem Antriebsrad der Kurbelwelle als auch mit einem Antriebselement des Nockenwellenverstellers gebracht wird. In dieser definierten Winkellage kann dann ohne Vorgabe einer "Stufung" für eine Verbindungsmöglichkeit eine exakte Befesti- gung des Verbindungsbereichs des Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle über das Rollierverfahren erfolgen. Hierdurch kann auf einfache Weise beispielsweise eine Minimierung von Winkelfehlern von ± 5° auf weniger als ± 1 ° herbeigeführt werden, was insbesondere für Hochleistungsmotoren von Vorteil sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die über das Rollier- verfahren miteinander verbundenen Mantelflächen mit einer Rauhigkeit RA im Bereich von 2-3 μm gefertigt. Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Rauhigkeit RA einen guten Kompromiss einerseits hinsichtlich der Fertigungsanforderungen und andererseits hinsichtlich der guten Verbindung und der zuvor erwähnten Verzahnung der zu verbindenden Bereiche darstellt.
Weiterhin haben Untersuchungen im Zusammenhang mit der Erfindung gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Rollierverfahren Passungen mit Abmaßen von 5Λιoo-stel Millimetern überbrückt werden können und eine gute, feste und dauerhafte Verbindung hergestellt werden kann.
Besondere Anforderungen werden an das Verbindungsverfahren gestellt für den Fall, dass in dem Verbindungsbereich von dem Bereich der Nockenwelle Druckmittelkanäle angeordnet sind. Für derartige Ausgestaltungen ist beispielsweise eine Aufweitung entsprechend dem Stand der Technik über Hydraulikmittel nicht möglich, da ein Hydraulikdruck über die Druckmittelkanäle entweichen könnte. Die Erfindung ist auch für derartige Ausgestaltungen einsetzbar, wobei Wälzkörper, die in dem Rollierwerkzeug eingesetzt sind, Öffnungen der Druckmittelkanäle "überrollen" können. Hierbei hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Erstreckung der Wälzkörper des Rollierwerkzeugs in deren axialer Richtung mehr als doppelt so groß ist wie die Erstreckung der Öffnungen in diese Richtung, da für eine derartige Bemessung Sorge dafür getragen ist, dass die Wälzkörper zumindest noch über ihre halbe Länge eine Kontaktkraft auf eine mit dem Rollierverfahren bearbeitete Mantelfläche aufbringen.
Für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Verbindung der zuvor erläuterten Maßnahmen mit den aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannten Ausführungsformen dahingehend, dass über das Rollierverfahren nicht lediglich der Nockenwellenversteller an eine Nockenwelle angebunden wird, sondern in anderen axialen Bereichen der Nockenwelle auch weitere Bauelemente, wie beispielsweise Nocken oder weitere Aggregate, fest mit der Nockenwelle verbunden werden.
Eine vereinfachte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich ergeben, wenn die Nockenwelle und/oder der Verbindungsbereich zumindest einen axialen Anschlag aufweist. Ein derartiger Anschlag kann einerseits während des Fügens des Verbindungsbereichs mit der Nockenwelle eine axiale Bewegung begrenzen und somit eine Endposition vorgeben. Ebenfalls möglich ist, dass ein Anschlag eine axiale Bewegung eines Rollierwerkzeugs begrenzt, um eine Beanspruchung des mit dem Rollierverfahren bearbeiteten Materials über Gebühr zu vermeiden.
Für eine Dimensionierung der von dem Rollierwerkzeug aufzubringenden Kräfte und die herbeiführbaren Verformungen infolge des Rollierverfahrens sind die von dem Rollierverfahren betroffenen Werkstoffe, die Geometrien der Bauelemente sowie eine Oberflächenfeinstruktur zu berücksichtigen. Zusätzlich kann eine Beeinflussung einerseits der während des Rollierverfahrens aufzubringenden Kräfte und der resultierenden Verformungen und andererseits der für ein Lösen der hergestellten Verbindung erforderlichen Kräfte dadurch erfolgen, dass im Bereich der herzustellenden Verbindung gezielt Schwächungen der mit dem Rollierverfahren behandelten Querschnitte vorgesehen werden. Bei derartigen Schwächungen kann es sich beispielsweise um Nuten, Ausnehmungen oder Einschnitte, insbesondere in axialer Richtung, handeln. Alternativ oder kumulativ kann über die vorgenannten Schwächungen der Matehalfluss während des Rollierverfahrens in gewünschter Weise beeinflusst werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschrei- bungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft, ohne dass diese zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Endbereich einer Nockenwelle mit einem darauf angeordneten Nockenwellenversteller in einem Längsschnitt;
Figur 2 ein Rollierwerkzeug in einer schematischen Seitenansicht;
Figur 3 den Nockenwellenversteller mit Nockenwelle gemäß Figur 1 mit in einer Ausnehmung der Nockenwelle angeordnetem Rollierwerk- zeug in einem Querschnitt W-III;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer Verbindung eines Verbindungsbereichs eines Nockenwel- lenverstellers mit einer Nockenwelle über ein Rollierverfahren in einem Längsschnitt und
Figur 5 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer Verbindung eines Verbindungsbereichs eines Nockenwel- lenverstellers mit einer Nockenwelle über ein Rollierverfahren in einem Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Endbereich 1 einer Nockenwelle 2. Die Nockenwelle 2 besitzt eine stirnseitige Ausnehmung 3, die in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Koaxial zu einer Längsachse 4-4 der Nockenwelle 2 ist in dem Endbereich 1 ein Nockenwellenverstel- ler 5 angeordnet, wobei lediglich beispielhaft zu Illustrationszwecken ein No- ckenwellenversteller 5 in Flügelzellenbauweise ausgewählt ist. Der Nockenwel- lenversteller 5 ist in an sich bekannter Weise mit einem von einem Zugmittel des Steuertriebs angetriebenen Stator 6 und einem relativ gegenüber dem Stator 6 um die Längsachse 4-4 verdrehbaren Rotor 7 ausgebildet, wobei der Ro- tor 7, hier einstückig ausgebildet, einen Verbindungsbereich 8 besitzt. Eine relative Verdrehung des Rotors 7 gegenüber dem Stator 6 erfolgt in ebenfalls an sich bekannter Weise über hydraulische Druckräume, die in Umfangshchtung von Flügeln begrenzt sind.
Der Verbindungsbereich 8 besitzt eine radial innenliegende, hohlzylinderförmige Mantelfläche 9. In dem Befestigungsbereich für den Nockenwellenversteller 5 besitzt die Nockenwelle 2 eine außenliegende, zylinderförmige Mantelfläche 10. Die Mantelflächen 9 und 10 bilden eine Passung, insbesondere eine Spielpassung, bevor ein Rollierverfahren Einsatz gefunden hat. Sowohl die Nockenwelle 2 als auch der Rotor 7 besitzen miteinander in Druckmittelverbindung stehende radial orientierte Bohrungen 1 1 , 12 sowie 13, 14, wobei die Bohrungen 1 1 , 12 sowie 13, 14 in axial versetzten Querebenen angeordnet sind und gegenüberliegenden Kammern des Nockenwellenverstellers 5 in Flügelzellenbauweise zugeordnet sind.
Figur 2 zeigt schematisch ein Rollierwerkzeug 15. Das Rollierwerkzeug 15 besitzt einen konusförmigen Endbereich 16, um den in Umfangsrichtung gleich- mäßig mehrere Wälzkörper, beispielsweise drei Wälzkörper 17, verteilt sind, die hier kegelförmig ausgebildet sind mit einer Öffnung der Kegelform derart, dass die Außenflächen der Wälzkörper 17 parallel zueinander orientiert sind. Über ein Betätigungselement 18 kann über einen geeigneten Aktuator der Endbe- reich 16 nach links oder nach rechts verlagert werden, wobei für eine Bewegung nach links die Wälzkörper 17 infolge eines Rückhalteelements 19 in ihrer vorherigen axialen Position gehalten werden. Eine derartige Bewegung geht mit einer Ausübung einer Radialkraft nach außen und einem Bestreben der Wälzkörper 17 hinsichtlich einer Bewegung radial nach außen einher. Für eine Be- wegung in Figur 2 nach rechts kann die zuvor erwähnte Radialkraft verringert werden und können die Wälzkörper 17 radial nach innen verlagert werden.
Für eine Verbindung des Nockenwellenverstellers 5 mit der Nockenwelle 2 wird zunächst der Verbindungsbereich 8, beispielsweise lediglich der Rotor 7 oder der gesamte Nockenwellenversteller 5, auf die Nockenwelle 2 aufgeschoben, was durch die Spielpassung zwischen den Mantelflächen 9 und 10 ermöglicht ist. Bei einem derartigen Fügen wird dafür Sorge getragen, dass sowohl eine vorbestimmte Axialposition des Verbindungsbereichs 8 gegenüber der Nockenwelle 2 als auch ein definierter Drehwinkel des Nockenwellenverstellers gegen- über der Nockenwelle 2 mit ihren Nocken erreicht wird. Ist eine gewünschte Zielstellung erreicht, kann eine Vorfixierung erfolgen, beispielsweise durch zusätzliche temporäres oder permanentes Befestigungselement zwischen Verbindungsbereich 8 und Nockenwelle 2, ein Verklemmen o. ä. Anschließend wird das Rollierwerkzeug 15 in die Ausnehmung 3 der Nockenwelle 2 eingeführt. Unter Rotation des Rollierwerkzeugs 15 um die Längsachse 4-4 wird der Endbereich 16 des Rollierwerkzeugs 15 nach links bewegt, so dass die Wälzkörper 17 radial außenliegend zur Anlage kommen an die die Ausnehmung 3 begrenzende Mantelfläche 20 der Nockenwelle 2. Mit zunehmender Beaufschlagung des Endstücks 16 nach links werden Radialkräfte 21 (vgl. Figur 1 ) auf die Man- telfläche 20 aufgebracht, die zu einer Verformung des Endbereichs 1 der Nockenwelle 2 radial nach außen führen, bis die Mantelfläche 10 eine feste Verbindung mit der Mantelfläche 9 eingeht und damit der Verbindungsbereich 8 an der Nockenwelle 2 befestigt ist. Figur 3 zeigt einen Querschnitt mit in die Ausnehmung 3 der Nockenwelle 2 eingesetztem Rollierwerkzeug 15.
Lediglich beispielhaft sind in den Figuren 4 und 5 weitere Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt:
Gemäß Figur 4 wirkt das Rollierwerkzeug 15 radial innenliegend von Wälzkörpern auf eine äußere Mantelfläche 22 eines Verbindungsbereichs 23 ein, so dass abweichend zu der zuvor erläuterten Ausführungsform infolge des RoIMe- rens keine Aufweitung eines Querschnitts erfolgt, sondern vielmehr der Verbindungsbereich 23 radial zusammengepresst wird und auf die Nockenwelle 2a gepresst wird.
Für die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform ist der Verbindungsbereich 8 des Nockenwellenverstellers 5 als ein Zapfen 24 ausgebildet, der sich in die Ausnehmung 3b der Nockenwelle 2b erstreckt. Das Rollierwerkzeug erzeugt in diesem Fall Radialkräfte 21 b, die auf die außenliegende Mantelfläche 10b der Nockenwelle 2b wirken zur Herbeiführung einer Verringerung des Innendurch- messers der Nockenwelle 2b derart, dass diese zur Herstellung einer festen Verbindung auf den Zapfen 24 gepresst wird.
Für eine verschränkte Anordnung der Wälzkörper gegenüber dem Endbereich 16 kann mit einer rein rotorischen Antriebsbewegung ein Eigenvorschub des Rollierwerkzeugs 15 erzeugt werden. Bei einem Rollierverfahren einsetzbare Geschwindigkeiten liegen beispielsweise im Bereich von 60-150 m/min. Es ist allerdings auch eine Über- oder Unterschreitung derartiger Geschwindigkeiten möglich. Zur Schmierung während des Rollierverfahrens kann ein dünnflüssiges Öl oder eine fette Emulsion eingesetzt werden. Bezugszeichenliste
1 Endbereich
2 Nockenwelle
3 Ausnehmung
4 Längsachse
5 Nockenwellenversteller
6 Stator
7 Rotor
8 Verbindungsbereich
9 Mantelfläche
10 Mantelfläche
11 Bohrung
12 Bohrung
13 Bohrung
14 Bohrung
15 Rollierwerkzeug
16 Endbereich
17 Wälzkörper
18 Betätigungselement
19 Rückhalteelement
20 Mantelfläche
21 Radialkraft
22 Mantelfläche
23 Verbindungsbereich
24 Zapfen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbindung einer Nockenwelle (2) mit einem Nockenwellen- versteller (5) in einem Endbereich (1 ) der Nockenwelle (2) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Fertigen eines Mantelfläche (9) eines Verbindungsbereichs (8) des Nockenwellenverstellers (5) und einer Mantelfläche (10) der Nockenwelle (2) mit einer ein Fügen ermöglichenden Passung, b) Fügen des Verbindungsbereichs (8) des Nockenwellenverstellers (5) und der Nockenwelle (2), c) Herstellen einer festen Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich (8) des Nockenwellenverstellers (5) und dem Endbereich (1 ) der Nockenwelle (2) mit einer Veränderung eines Durchmessers einer Mantelfläche (9, 10) unter Einsatz eines Rollierverfahrens.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem
Rollierverfahren unmittelbar bearbeitete Mantelfläche (20; 22; 10b) als Funktionsfläche für ein weiteres Bauelement verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen und Herstellen der festen Verbindung durch das Rollierverfahren in einer definierten Winkellage zwischen dem Verbindungsbereich (8) und der Nockenwelle (2) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen und Herstellen der festen Verbindung durch das Rollierverfahren im Bereich der Montage der Nockenwelle (2) und des Nockenwellenverstellers (5) mit einer Brennkraftmaschine erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über das Rollierverfahren miteinander verbundenen Mantelflächen (9, 10) mit einer Rauhigkeit RA im Bereich von 2-3 μm gefer- tigt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Fügen ermöglichende Passung zwischen den über das Rollierverfahren miteinander verbundenen Mantelflächen (9, 10) kleiner ist als 5Λιoo Millimeter.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) und der Verbindungsbereich (8) des Nockenwellenverstellers (5) radial orientierte Bohrungen (1 1 , 12; 13, 14) für
Druckmittelkanäle aufweisen mit einer Öffnung im Bereich der von dem Rollierverfahren bearbeiteten Mantelfläche (20; 22; 10b), wobei eine axiale Erstreckung von Wälzkörpern (17) eines Rollierwerkzeugs (15) mehr als doppelt so groß ist wie eine axiale Erstreckung der Öffnungen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Nockenwellenversteller (5) weitere Bauelemente über ein Rollierverfahren fest mit der Nockenwelle (2) verbunden werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) und/oder der Verbindungsbereich (8) zumindest einen axialen Anschlag aufweist/aufweisen, durch den während des Fügens eine axiale Bewegung begrenzt wird und/oder eine axiale Be- wegung eines Rollierwerkzeugs begrenzt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) und/oder der Verbindungsbereich (8) im Bereich der mit dem Rollierverfahren bearbeiteten Mantelfläche(n) eine Schwächung aufweist.
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