WO2015090296A1 - Aufbauprinzip eines geteilten rotors für einen hydraulischen nockenwellenversteller - Google Patents

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WO2015090296A1
WO2015090296A1 PCT/DE2014/200583 DE2014200583W WO2015090296A1 WO 2015090296 A1 WO2015090296 A1 WO 2015090296A1 DE 2014200583 W DE2014200583 W DE 2014200583W WO 2015090296 A1 WO2015090296 A1 WO 2015090296A1
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rotor
side member
main body
rotor side
pocket
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PCT/DE2014/200583
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Inventor
Jürgen Weber
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—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
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the invention relates to a multi-part rotor for a hydraulic camshaft adjuster with a rotor main body which is non-rotatably and axially fixedly connected to at least one first rotor side body, wherein the rotor side member at least partially or completely defines or determines a contour of a Hydraulikstoffleitkanals.
  • the rotor main body could also be referred to as a central body or pot body.
  • the Hydraulikstoffschleitich could also be referred to as an oil passage when hydraulic fluid pressure oil / oil is used.
  • Multi-part rotors for hydraulic camshaft adjusters of the vane type are already known from the prior art.
  • rotor halves are connected to pins and / or sintered. It is known to mount two rotor plastic parts on a steel beam and to additionally glue two rotor parts joined thereto. Rotor parts can also ensure a connection by nested geometries. Furthermore, it is possible to provide two rotor halves which seal oil passages by sintering facets. It is also known to design the rotor as a composite system, wherein a rotor core plus a cover forms oil passages. The use of form-fitting and press-fitting with oil chillers Nalen is basically also known.
  • DE 10 2009 031 934 A1 discloses a camshaft adjuster comprising a stator and a rotor arranged in the stator, which has vanes which are each arranged in a chamber formed between the stator and the rotor, the vanes having their respective chambers split into two sub-chambers and wherein each sub-chamber via oil passages pressure oil can be supplied and from each sub-chamber pressure oil is discharged, so that by the pressure oil, a torque on the rotor is exercised.
  • the rotor is rotatable by the above configuration and adjustable for camshaft adjustment, wherein the rotor is constructed of a metallic skeleton, which has axially adjacent a cladding made of plastic, in which at least one of the oil passages is formed.
  • a two-part rotor is also known, which has a main body forming a wing concentric sleeve part, wherein in the sleeve part formed as oil passages Hydraulikmittedleitka- channels are present.
  • Another hydraulic camshaft adjuster is also known from DE 10 2008 028 640 A1.
  • a hydraulic camshaft adjuster having a drivable outer body, which has at least one hydraulic chamber, and an inner body arranged on the inner body, which is firmly connected to a camshaft and has at least one pivoting wing which extends in the radial direction in the hydraulic chamber and thus dividing the hydraulic chamber into a first working chamber and a second one.
  • the inner body also has at least one oil inlet and one oil drain line, which extends from an inner shell side to a shell outside of the inner body up to one of the two working chambers.
  • the inner body is joined together at least with a first element and a second element, wherein the two elements on facing end faces each having such a geometry, which together with the other element, the ⁇ lzulauf- and Oil drain line of the inner part forms.
  • a multi-part, mated rotor for hydraulic camshaft adjuster with joining gaskets is also known from DE 10 201 1 1 17 856 A1.
  • the local camshaft adjusting device for internal combustion engines and a method for the production thereof relate to a stator wheel and a rotor wheel cooperating with the stator wheel.
  • the stator wheel is driven to rotate about an axis of rotation, the rotor wheel being connectable to a camshaft of the internal combustion engine, the stator wheel also having radially inwardly facing stator vanes, between which radially outwardly pointing rotor vanes arranged on the rotor wheel extend (define the vane cells ), so that between the stator and the rotor blades fluid chambers / working chambers A and B are formed, which can be acted upon by fluid passages with a pressurized fluid, wherein the rotor wheel has a first part body and a second part body, wherein a joining surface of the first part body and a joining surface of the second part body are joined together and wherein depressions are introduced in at least one of the two joining surfaces in order to form the fluid channels at least at intervals.
  • a camshaft adjuster which operates on the oscillating motor principle, that is, can move back and forth at a certain angle, usually comprises a stator and a rotor, as also required, for example, in EP 1 731 722 A1.
  • the rotor itself is created as a composite system of at least two components. One of the components is a cover. Another component of the composite system may be referred to as a rotor core. The cover is placed on the rotor. further hydraulic camshaft adjuster WO 2009/1252987 A1.
  • a rotor is pre-divided, in particular for a camshaft adjuster, comprising a rotor main body which has a hub part with a central oil feed.
  • a rotor main body which has a hub part with a central oil feed.
  • the hub part at least one radially arranged on the hub part of the wing as well as by the hub part on both sides of a wing running in the wing, provided fluidly connected to the central oil supply oil passage.
  • the preparation of the rotor body is greatly simplified by the rotor body is divided along a dividing plane, so that it is composed of two main body parts. Pins or pins are used to connect the two rotor halves together. The pins are formed on one of the two rotor halves and then engage in recesses of the other rotor half.
  • caulking is meant a non-positive and positive connection, which is achieved by plastic deformation, with about a portion of the one or the other connection partner or both connection partners is introduced into a designated contour of the other connection partner with interposition of a plastic deformation step. It is advantageous if a rolling is used as caulking.
  • the rotor main body is caulked with a second rotor side body or the two rotor side bodies are caulked together. It is of course also possible that both the rotor side bodies are caulked together, as well as with the Rotorsburgkorper. Corresponding caulking compounds are then available. The items are then connected to each other permanently and permanently. The quality of the connection is also easily verifiable, resulting in a low failure rate during operation. The load capacity of the rotor is therefore very predictable. The life of the hydraulic camshaft adjuster is therefore precisely predictable. Especially in the use of sintered materials for one or more of the rotor components, such as the Rotorhauptkorper and / or one or more of the rotor secondary body, cost potential can be eliminated.
  • Rotorhauptkorper and the two rotor side bodies are formed as mutually concentric components and preferably have a closed, substantially circular cross-section, with an approximately circular hub portion is recessed, so a particularly compact, multi-part rotor can be created.
  • a central screw can then engage body in a known manner in the rotor, in particular in the Rotorhauptkorper and the two rotor side, so from those in a central screw, which acts as a central valve, existing lateral fluid outputs A and B respectively hydraulic fluid channels A or B with hydraulic means, such as Oil can be supplied to selectively supply the working chambers A or B of a wing cell with the hydraulic fluid / oil.
  • Rotorhauptkorper body between the plate-like first rotor side and the plate-like second rotor side sandwiched, about axially nested / layered / arranged or the Rotorhauptkorper, the first rotor side member and the second rotor side body onion-like, approximately predominantly radially nested / layered, are arranged relative to each other.
  • Two- or three-piece rotors with a construction based on a sandwich principle or on an onion-shell principle can then be implemented. It can also form more than three parts of the rotor.
  • the items are connected to each other axially and radially by form, force and / or material connection.
  • axial caulking or rolling on the face of the rotor such as the rotor main body for internal parts, can be used.
  • segment shelves at one part can be connected to segment recesses in the further / adjacent / adjacent part.
  • the circumferential surfaces near lugs engage in the same or similarly geometrically shaped pockets the lugs are interrupted or circumferentially on the rotor main body and engage in a (interrupted or circumferential) pocket or more pockets of the first or second rotor side member.
  • the nose can also be formed on the respective rotor side member and engage in a corresponding pocket on the rotor main body.
  • the caulking connection can then be achieved by plastically deforming the ribs or lugs radially inwards and / or in the axial direction.
  • the caulking is followed by a calibration process, ie the combined rotor product is calibrated.
  • a porosity reduction, especially on the surface, is then the result.
  • the lugs which can also be referred to as shelves, have a partial cross section and the orientation of the partial cross sections have the same direction. In other words, this means that the alignment of the partial cross sections of the shelves is oriented in the same direction in the case of several parts in the package.
  • the ribs / noses are deformed in the same direction in a separate / common process step.
  • Calibration of the sintered parts is a local recompression of sintered sinter-porous surfaces, with the aim of compensating for the distortions in the sintered process, ie the dimensional accuracy and also the surface density, surface hardness, surface quality of the relevant functional surfaces or functional elements and to increase the strength of the component.
  • the sintered part is re-compressed in a calibration tool similar to the pressing tool.
  • the press allowance for the wall thicknesses of about 3 mm is usually several tenths of a millimeter (about 0.1 - 0.3 mm). So the local overpressing of the sintered surfaces up to max. 12% of the wall thickness.
  • the ribs / noses have a higher density and / or greater hardness than the material in the region of the pocket / recess into which the ribs are pressed in order to allow easier penetration of the ribs into the softer material but also a density / hardness difference can be present so that the shelves penetrate into the harder material. A reversal of the penetration principles is therefore possible.
  • the radial excess of the wedge-shaped ribs / lugs to the rotor (nominal) diameter is 0.01 mm to 1 mm prior to calibration.
  • the shelves can also be deformed radially below the rotor diameter be, that is, that the ribs are deformed radially further inward than predetermined by the rotor (nenn) outside diameter.
  • embossing can therefore be provided with an embossing, wherein the width of the embossing should be as minimal as possible in order to avoid a hydraulic short circuit between the channels A and B.
  • a force fit can be used, for example via a L Lucasspress- or screw Association.
  • An inner part concentrically arranged in the rotor main body, such as a rotor secondary body, such as the second rotor side member, can then be connected via a press connection, such as a heat-related press connection or a longitudinal compression bandage or a screw association with the respective counterpart.
  • screws it has proven to be advantageous to use at least three, four or five screws. These can be made in a variant of the same sintered material as the rotor main body or one of the rotor side member.
  • connection and / or the frictional connection it is also possible to use a material bond, for example one caused by laser, resistance or friction welding. Also, sintering is possible in a parting line between the individual components, in particular between the rotor layers after the assembly or joining process.
  • the individual parts of the package can be equipped with different density, hardness and / or pore size. It is advantageous if the rotor main body or a central part has a low density, as this is easier to calibrate and the cost can be reduced.
  • the outer parts, especially when using the sandwich principle, can then have a high density to provide more strength.
  • the individual parts can also be made of different materials, for example made of sintered steel plastic or preferably steel sintered steel.
  • the rotor main body which is arranged centrally between the two rotor side bodies, be made of sintered steel, to be easily calibrated and inexpensive to produce.
  • the rotor side bodies which also act as outer parts, can be formed as stamped or formed parts in order to provide greater strength.
  • An advantageous embodiment is also characterized in that the second rotor side body is formed as a ring, such as Auflagering or support ring. It comes in later use with the camshaft in abutment, such as in the frontal system and can then provide sufficient strength, such as in shocks available. The load capacity of the rotor and thus the hydraulic camshaft adjuster is increased.
  • the rotor main body, the first rotor side body and / or the second rotor side of the body of a metallic and / or ceramic sintered material, a steel alloy, a light metal alloy or a plastic is constructed. Also, mixtures of these materials are possible. A load-oriented design of the rotor is facilitated.
  • a nose which may also be referred to as a board
  • the contour of the pocket or recess being adapted to or different from the contour of the nose; so the assembly is facilitated.
  • ⁇ 90 °, or 90 ° ⁇ ⁇ 100 °, or ⁇ ⁇ 90 °.
  • ⁇ ⁇ 90 ° for example in a range of 89 ° to 80 °, a particularly good embodiment can be achieved.
  • An advantageous embodiment is also characterized in that the nose in the caulked state flush with a pocket radially outwardly bounding, extending in the axial direction outer peripheral surface, such as the rotor main body and / or one or both rotor side body, aligned. It is expedient if the nose is flattened without cutting by a calibration tool such that the surface of the component forming the nose is deviating from the inside with respect to the density, with less porosity / less porosity.
  • An advantageous embodiment is also characterized in that a plurality of Hydraulikkarschleitkanäle for filling of working chambers A and B are provided with oil, such as oil passages. It is also advantageous if all Hydraulikmitkarleitkanäle in a common plane, such as a plane perpendicular to the axial direction reference plane extending at least partially or run the Hydraulikmitmititichäle which are connected to the one working chamber in the first reference plane and the hydraulic medium, which run with the other working chamber are connected, extend in a first reference plane axially spaced and parallel second reference plane.
  • the reference planes are understood here in the application as transversal planes, and do not extend along a central axis and take them only selectively, namely where the central axis of the rotor perpendicularly intersects the reference plane.
  • the designed as a ring and disposed within the first rotor side body and the rotor main body second rotor side member may have a hydraulic raulikstoffleitkontur, preferably only on one side, for example Kind of a bulbous, curved or concave indentation to supply hydraulic fluid, such as oil, particularly efficient and unerring to the respective Hydraulikmit- telellekanal and thus the respective working chamber A or B.
  • hydraulic raulikstoffschleitkontur preferably only on one side, for example Kind of a bulbous, curved or concave indentation to supply hydraulic fluid, such as oil, particularly efficient and unerring to the respective Hydraulikmit- telellekanal and thus the respective working chamber A or B.
  • Figure 1 shows a rotor assembly according to the sandwich principle according to the
  • FIG. 2 is an exploded view of the rotor assembly of Figure 1
  • Figure 3 is a sectional perspective view (SD
  • FIG. 4 shows a detail IV in the region of nose / ribs / segment shelves, which engage in one or more pockets / recess (s) / segment recess (s), in an enlarged representation, FIG.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a second rotor embodiment according to an onion shell principle
  • FIG. 6 shows an exploded view of the rotor from FIG. 5
  • FIG. 7 is a sectional perspective view of the embodiment of FIGS. 5 and 6,
  • FIG. 8 shows the enlargement of the region VIII from FIG. 7 with an axial caulking formed as a threading an initial situation of the rotor of Figure 1 before assembly in a partially sectioned view, a geometric configuration of the nose / shelf of a component to be connected to another component and the recess / pocket / segment recess in the region of the other component in the engage the nose / the board / the segment projections, a variant of the geometry of the items from Figure 10, another variant of the geometric design of the individual components in the caulking, the use of a calibration tool for deforming the shelves and bodies of the rotor main body with the two rotor side wherein the rotor main body may have a higher density and / or hardness than the rotor side bodies, or vice versa, a partial sectional view through the joined rotor in the region of the rotor main body and the first or second rotor side member, wherein the pocket is an angle ⁇ of ⁇ 90 °, in particular defined 87 °,
  • FIG. 17 shows a cross section through the rotor from FIG. 15 when caulked with the two rotor halves and / or one
  • FIG. 18 Enlargement of the area XVIII from FIG. 17.
  • the figures are only of a schematic nature and serve only to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. Features of the individual embodiments can also be realized in other embodiments. So they are interchangeable.
  • FIG. 1 shows a multipart rotor 1 according to the invention, which can be installed as part of a hydraulic camshaft adjuster on a camshaft.
  • the invention relates not only to such a rotor 1 but also to a hydraulic camshaft adjuster of the vane type and to a method for producing such a rotor 1.
  • the rotor 1 of Figure 1 is a three-piece rotor. It has a rotor main body 2 which is non-rotatably and axially fixedly connected to at least one first rotor side member 3 and a second rotor side member 4.
  • the Rotor- main body 2 is the front side in a first parting plane / separation plane, which can also be referred to as the first reference plane and is understood here as a transverse plane, on the first rotor side body 3 at.
  • the rotor main body 2 is located with a rotor side of the body 3 facing away from the end face on the second rotor side body 4 in a first separation plane axially spaced second separation plane.
  • the second separation plane may also be referred to as a second reference plane or a second transversal plane / radial plane.
  • a hydraulic fluid passage 5 is formed in the manner of an oil passage that can supply the working chamber B with oil.
  • This Hydraulikmititeleitit 5 is referred to as channel B.
  • a Hydraulikkarkarkarleitkanal 5 is formed in the other parting plane between the rotor main body 2 and the second rotor side member 4 .
  • This is referred to as channel A, since it fills the working chamber A.
  • the work chambers A and B which are delimited by a radially inwardly projecting projection of a stator, not shown, jointly define a vane cell, which is present between two vanes 6.
  • the sealing elements such as sealing lips, can be inserted.
  • FIG. 2 clearly shows that the contour of the rotor main body 2 facing the first rotor side member 3 and the contour of the first rotor side member 3 facing the rotor main body 2 define the hydraulic medium side channels 5 acting as channels B together.
  • the contiguous contours of the rotor main body 2 and the second rotor side member 4 are designed to form the hydraulic medium passageways 5 functioning as channels A.
  • a hole 8 is held to receive a locking pin.
  • fixing holes 9 are also provided so that pins can be used, which are used for exclusive or additional fastening of the individual components, namely the rotor main body 2 on the first rotor side body 3 and the second rotor side member 4.
  • pins may serve pins that are shorter than the total rotor width of the rotor 1 or larger than the rotor width, in particular those pins that serve as Einitatistatte or support pins for mechanical return springs of the rotor.
  • a caulking 10 as shown in Figure 3 is well recognized, used to anchor the rotor main body between the two rotor side members 3 and 4 axially and rotationally fixed.
  • the first rotor side member 3 has a nose or a board / segment board which is divided into a cal / recess / Segmentausnehnnung 12 of the rotor main body 2 engages.
  • the caulking is created plastically and creates a form and force fit.
  • the rotor main body 2 is designed like a shell and receives a sleeve-like first rotor side member 3. Furthermore, a ring-like rotor side member 2 is inserted into the rotor side member 3.
  • the rotor main body 2 may also be referred to as a rotor shell, into which concentrically the first rotor hub body 3, which may be referred to as the inner rotor sleeve, is inserted, the second rotor side acting as a support ring Auflagering or both in the rotor main body 2 and in the first rotor side body 3 is used concentrically. All three components are concentric with each other and have a circular recess to receive a central valve or other cylindrical member such as a camshaft. However, the camshaft is based on the second rotor side member 4 from the front side, which is why the second rotor side body 4 is made of a steel alloy.
  • the first rotor side body 3 has material gaps 13 in such a way that connection channels 14 are created in order to connect the radial interior of the rotor 1 to holes 15 in the rotor main body 2.
  • the material gaps 13 / connection channels 14, have a different height (measured in the axial direction) to selectively connect the channel A or the channel B with the rotor interior.
  • a caulking 10 is used to the rotor main body 2 axially and rotationally fixed to the first rotor side body 3 to connect.
  • a nose / board / segment board 1 1 engages in a pocket / recess / segment recess 12.
  • FIG. 9 shows the state of the rotor from the first exemplary embodiment in a still undeformed state.
  • a nose / a board 1 1 runs around on the peripheral side of the first rotor side body 3, in particular completely, and projects radially.
  • the nose / the board 1 1 engages in a pocket / recess 12 of the rotor main body 2 a.
  • Axially offset thereto engages a nose 1 1 of the rotor main body 2 in a pocket 12 of the second rotor side member 4.
  • the geometries of the lugs 1 1 and 12 pockets on the rotor 1 may be the same or different.
  • FIGS. 10 to 12 can be combined or applied exclusively to the rotor 1.
  • an angle a which may be 90 °, or may be between 90 ° and 100 °, or may be less than 90 °.
  • ⁇ is less than 90 °.
  • an angle can be held ß, which can be between 60 ° and 88 °. Also values of 10 ° to 60 °, in particular 30 °, 33 °, 40 °, 45 ° and 57 ° are conceivable.
  • FIG. 13 shows the use of a calibration tool 16 which is introduced in the direction of the arrows 17 in order then to apply force, in particular pressure, at the points of FIG. 9 marked F and bring about a deformation, that is to realize the caulking 10.
  • the caulked solution can be seen in the detail in FIG. 14, wherein a further variant is shown in FIGS. 15 to 18, and in the region of FIG. ner single separation plane designed as ⁇ lleitring second rotor side member 4 (see Figures 16 to 18) is used.
  • the Rotorhauptkorper 2 has the same width as the first rotor side of the body 3.
  • the Rotorhauptkorper 2 and the first rotor side body 3 thereby form two rotor halves, the body 4 together with the second Rotornarben, ie the ⁇ lleitring, form the rotor 1 - where optional sealing lips and connecting pins can be used.
  • the second rotor side member 4 is fixed via a longitudinal compression bandage inside the rotor main body 2 and the first rotor side member 3. It is also possible to use caulking of the second rotor body 4 with the first rotor side member 3 and the rotor main body 2 in order to connect all three components at the same time undetachably.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Rotor (1) für einen hydraulischen Nockenwellenversteller, mit einem Rotorhauptkörper (2), der drehfest und axialfest mit wenigstens einem ersten Rotornebenkörper (3) verbunden ist, wobei der Rotornebenkörper (3) wenigstens abschnittsweise eine Kontur eines Hydraulikmittelleitkanals (5) festlegt, und wobei der Rotorhauptkörper (2) mit dem ersten Rotornebenkörper (3) verstemmt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung Aufbauprinzip eines geteilten Rotors für einen hydraulischen Nockenwellenversteller
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Rotor für einen hydraulischen No- ckenwellenversteller mit einem Rotorhauptkörper, der drehfest und axial fest mit wenigstens einem ersten Rotorneben körper verbunden ist, wobei der Rotornebenkörper wenigstens abschnittsweise oder vollständig eine Kontur eines Hydraulikmittelleitkanals festlegt oder bestimmt. Der Rotorhauptkörper könnte auch als Zentral körper oder Topf körper bezeichnet werden. Der Hydraulikmittelleitkanal könnte auch als Ölkanal bezeichnet werden, wenn als Hydraulikmittel Drucköl / Öl eingesetzt ist.
Aus dem Stand der Technik sind bereits mehrteilige Rotoren für hydraulische Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps bekannt. So werden beispielsweise Rotorhälften mit Stiften verbunden und/oder gesintert. Es ist bekannt, zwei Rotorkunststoffteile auf einem Stahlträger zu montieren und zwei Rotorteile, die daran gefügt werden, zusätzlich zu verkleben. Auch können Rotorteile durch aufeinander angepasste Geometrien ineinander verschachtelt eine Verbindung sicherstellen. Ferner ist es möglich, zwei Rotorhälften vorzusehen, die durch Sinterfacetten Ölkanäle abdichten. Es ist auch bekannt, den Rotor als ein Verbundsystem auszugestalten, wobei ein Rotorkern zuzüglich einer Abdeckung Ölkanäle ausbildet. Das Nutzen von Formschluss und Presspassung bei Ölka- nälen ist grundsätzlich ebenfalls bekannt.
So offenbart beispielsweise die DE 10 2009 031 934 A1 einen Nockenwellen- versteller, mit einem Stator und einen im Stator angeordneten Rotor, welcher Flügel aufweist, die jeweils in einer zwischen dem Stator und dem Rotor gebildeten Kammer angeordnet sind, wobei die Flügel ihre jeweilige Kammer in zwei Teilkammern aufteilen und wobei jeder Teilkammer über Ölkanäle Drucköl zuführbar und aus jeder Teilkammer Drucköl abführbar ist, sodass durch das Drucköl ein Drehmoment auf den Rotor ausübbar ist. Der Rotor ist durch die vorstehende Konfiguration drehbar und zur Nockenwellenverstellung einstellbar, wobei der Rotor aus einem metallischen Grundgerüst aufgebaut ist, welches axial benachbart eine Verkleidung aus Kunststoff aufweist, in der mindestens einer der Ölkanäle gebildet ist. Aus der WO 2010/128976 A1 ist auch ein zweiteiliger Rotor bekannt, der ein zu einem Flügel ausbildenden Hauptkörper konzentrisches Hülsenteil aufweist, wobei in dem Hülsenteil die als Ölkanäle ausgebildeten Hydraulikmittelleitka- näle vorhanden sind. Ein weiterer hydraulischer Nockenwellenversteller ist auch aus der DE 10 2008 028 640 A1 bekannt. Dort wird ein hydraulischer Nockenwellenversteller beschrieben, und zwar mit einem antreibbaren Außenkörper, der zumindest eine Hydraulikkammer aufweist, und einen innenliegend zum Außenkörper angeordneten Innenkörper, der mit einer Nockenwelle fest verbindbar ist und mindestens einen Schwenkflügel aufweist, der sich in radialer Richtung in die Hydraulikkammer erstreckt und damit die Hydraulikkammer in eine erste Arbeitskammer und eine zweite unterteilt. Der Innenkörper weist dabei ferner zumindest eine Ölzulauf- und eine Ölablaufleitung auf, die sich von einer Mantelinnenseite zu einer Mantelaußenseite des Innenkörpers bis zu einer der bei- den Arbeitskammern erstreckt. Der Innenkörper ist dabei zumindest mit einem ersten Element und einem zweiten Element zusammengefügt, wobei die beiden Elemente an einander zugewandten Stirnseiten jeweils eine solche Geometrie aufweisen, die zusammen mit dem jeweils anderen Element die Ölzulauf- und Ölablaufleitung des Innenteils bildet.
Ein mehrteiliger, gefügter Rotor für hydraulische Nockenwellenversteller mit Fügedichtprofilen ist auch aus der DE 10 201 1 1 17 856 A1 bekannt. Die dorti- ge Nockenwellenverstelleinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen und ein Verfahren zu deren Herstellung betrifft ein Statorrad und ein mit dem Statorrad zusammenwirkendes Rotorrad. Das Statorrad ist um eine Rotationsachse rotierend angetrieben, wobei das Rotorrad mit einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist, wobei ferner das Statorrad radial nach in- nen weisende Statorflügel aufweist, zwischen denen sich am Rotorrad angeordnete, radial nach außen weisende Rotorflügel erstrecken (die Flügelzellen definieren), sodass zwischen den Statorflügeln und den Rotorflügeln Fluid- kammern / Arbeitskammern A und B gebildet sind, die durch Fluidkanäle mit einem Druckfluid beaufschlagbar sind, wobei das Rotorrad einen ersten Teil- körper und einen zweiten Teilkörper aufweist, wobei eine Fügefläche des ersten Teilkörpers und eine Fügefläche des zweiten Teilkörpers miteinander gefügt sind und wobei in wenigstens einer der beiden Fügeflächen Vertiefungen eingebracht sind, um die Fluidkanäle zumindest abstandsweise zu bilden. Um eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Rotorrad zu schaffen, das aus zwei Teilkörpern gebildet ist und die miteinander verfügbar sind, ist in der besagten Druckschrift vorgesehen, dass die Fluidkanäle abgedichtet sind und dass eine definierte Anlage der aufeinander gebrachten Fügeflächen geschaffen ist. Ein Nockenwellenversteller, der nach dem Schwenkmotorprinzip arbeitet, das bedeutet, sich in einem gewissen Winkel vor- und zurückbewegen kann, um- fasst in der Regel einen Stator und einen Rotor, wie beispielsweise auch in der EP 1 731 722 A1 gefordert. Der Rotor selber ist dabei als Verbundsystem aus wenigstens zwei Komponenten geschaffen. Eine der Komponenten ist eine Abdeckung. Eine andere Komponente des Verbundsystems kann als Rotorkern bezeichnet werden. Die Abdeckung wird auf den Rotor gelegt. weiterer hydraulischer Nockenwellenversteller WO 2009/1252987 A1 bekannt.
Als besonders belastbarer Rotor, der einfach zu fertigen ist, hat sich auch der Rotor der DE 10 2009 053 600 A1 herausgestellt. Dort wird ein Rotor vorges- teilt, insbesondere für einen Nockenwellenversteller, umfassend einen Rotorgrundkörper, der ein Nabenteil mit einer zentralen Ölzuführung aufweist. Im Nabenteil ist zumindest ein am Nabenteil radial angeordneter Flügel so wie durch das Nabenteil beidseitig eines im Flügels verlaufender, mit der zentralen Ölzuführung strömungstechnisch verbundener Ölkanal vorgesehen. Die Hers- tellung des Rotorgrundkörpers wird wesentlich vereinfacht, indem der Rotorgrundkörper entlang einer Teilungsebene geteilt ist, sodass er aus zwei Grundkörperteilen zusammengesetzt ist. Es werden Zapfen oder Stifte eingesetzt, um die beiden Rotorhälften miteinander zu verbinden. Die Zapfen werden dabei an einem der beiden Rotorhälften ausgebildet und greifen dann in Aus- nehmungen der anderen Rotorhälfte.
Die bisherigen Lösungen haben jedoch Nachteile in puncto Kosten, etwa durch das zur Verfügung stellen von Verbindungsstiften oder die Notwendigkeit des Vorhaltens einer zusätzlichen oder ausschließlichen Verklebung. Auch sind häufig Gefahrenstoffe betroffen, die jedoch vermieden werden sollen. Auch stellt sich häufig heraus, dass die erhaltene Verbindung für Anforderungen des Kunden nicht robust genug ist. Ferner treten bei der Verwendung von bisher an bestimmten Stellen üblichen Längspressverbänden Bauteilinformationen auf, die aber vermieden werden sollen. Auch besteht immer ein Risiko der Klem- mung des Rotors im Stator. Die bisherigen Lösungen sind auch nicht ausreichend gegen Leckage gesichert. Ferner können Risse oder andere Bauteilschäden im Betrieb auftreten, die zu einem Ausfall des hydraulischen Nocken- wellenverstellers führen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgestellten Nachteile zu beseitigen oder zumindest zu mindern. Insbesondere soll eine kostengünstige und einfach zu fertigende Rotorvariante vorgestellt werden, die auch besonders langlebig ist. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Rotor erfindungsgemäß da- durch gelöst, dass der Rotorhauptkorper mit dem ersten Rotorneben körper verstemmt ist.
Unter einer Verstemmung wird eine kraft- und formschlüssige Verbindung verstanden, die durch plastisches Verformen erreicht ist, wobei etwa ein Abschnitt des einen oder des anderen Verbindungspartners oder beider Verbindungspartner in eine dafür vorgesehene Kontur des jeweils anderen Verbindungspartners unter Zwischenschalten eines plastischen Verformungsschrittes eingebracht ist. Es ist von Vorteil, wenn als Verstemmung eine Einwalzung verwendet ist.
Es wird also ein neuartiges Aufbauprinzip realisierbar, das einen vielseitigen Einsatz eines geteilten Rotors bei hydraulischen Nockenwellenverstellern ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn der Rotorhauptkorper mit einem zweiten Rotorne- benkörper verstemmt ist oder die beiden Rotorneben körper miteinander verstemmt sind. Dabei ist es natürlich auch möglich, dass sowohl die beiden Rotornebenkörper miteinander, als auch mit dem Rotorhauptkorper verstemmt werden. Entsprechende Verstemmungsverbindungen liegen dann vor. Die Einzelteile werden dann zueinander dauerhaft und unlösbar verbunden. Die Quali- tät der Verbindung ist auch einfach nachprüfbar, was zu einer geringen Ausfallrate im Betrieb führt. Die Belastbarkeit des Rotors ist daher sehr gut vorhersehbar. Die Lebensdauer des hydraulischen Nockenwellenverstellers ist daher präzise vorhersagbar. Gerade bei der Nutzung von Sintermaterialen für eines oder mehrere der Rotorbauteile, wie etwa den Rotorhauptkorper und/oder einen oder mehrere der Rotorneben körper, können Kostenpotenziale behoben werden.
Wenn der Rotorhauptkorper und die zwei Rotorneben körper als zueinander konzentrische Bauteile ausgebildet sind und vorzugsweise einen geschlossenen, im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei ein etwa kreisrunder Nabenbereich ausgespart ist, so kann ein besonders kompakter, mehrteiliger Rotor geschaffen werden. Eine Zentralschraube kann dann auch in bekannter Weise in den Rotor, insbesondere in den Rotorhauptkorper und die zwei Rotorneben körper eingreifen, sodass aus jenen in einer Zentralschraube, die als Zentralventil agiert, vorhandenen seitlichen Fluidausgängen A und B jeweils Hydraulikmittelkanäle A oder B mit Hydraulikmittel, wie Öl, ver- sorgt werden können, um selektiv die Arbeitskammern A oder B einer Flügelzelle mit dem Hydraulikmittel/Öl zu versorgen.
Es ist auch von Vorteil, wenn der Rotorhauptkorper zwischen dem plattenartig ausgebildeten ersten Rotorneben körper und dem plattenartig ausgebildeten zweiten Rotorneben körper sandwichartig, etwa axial geschachtelt/geschichtet/angeordnet ist oder der Rotorhauptkorper, der erste Rotornebenkörper und der zweite Rotorneben körper zwiebelschalenartig, etwa überwiegend radial geschachtelt/geschichtet, relativ zueinander angeordnet sind. Es lassen sich dann zwei- oder dreiteilige Rotoren mit einem Aufbau nach ei- nem Sandwichprinzip oder nach einem Zwiebelschalenprinzip realisieren. Es können auch mehr als drei Teile den Rotor bilden. Die Einzelteile sind miteinander axial und radial durch Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss verbunden.
Wenn der erste hülsenartig ausgebildete Rotornaben körper in eine Nut des schalenartig ausgebildeten Rotorhauptkörpers so eingesetzt ist, dass der erste Rotor im Nebenkörper an drei Seiten zumindest abschnittsweise an den Rotorhauptkorper angrenzt oder an ihm anliegt, so wird eine präzise Positionierung der Einzelteile zueinander möglich und auch bei hohen Drücken ein Verrücken der Einzelteile zueinander ausgeschlossen.
Beim Zwiebelschalenprinzip lassen sich axiale Verstemmungen oder Einwalzungen an der Stirnseite des Rotors, etwa des Rotorhauptkörpers für innenlie- gende Teile benutzen.
Beim Sandwichprinzip können Segmentborde an einem Teil mit Segmentaus- nehmungen im weiteren/angrenzenden/benachbarten Teil verbunden sein. So ist es möglich, dass den Umfangsflachen nahe Nasen in gegengleiche oder ähnlich geometrisch ausgestaltete Taschen greifen, wobei die Nasen unterbrochen oder umlaufend am Rotorhauptkörper vorhanden sind und in eine (unterbrochene oder umlaufende) Tasche oder mehrere Taschen des ersten oder zweiten Rotorneben körpers eingreifen. Die Nase kann auch am jeweiligen Rotornebenkörper ausgebildet sein und in eine entsprechende Tasche am Rotor- hauptkörper greifen.
Die Verstemmverbindung kann dann durch plastisches Verformen der Borde oder Nasen radial nach innen und/oder in Axialrichtung erreicht werden. Für eine besonders präzise Rotorausgestaltung ist es von Vorteil, wenn der Verstemmung ein Kalibrierprozess nachgelagert ist, also das kombinierte Rotorprodukt kalibriert ist. Eine Porositätsminderung, insbesondere an der Oberfläche, ist dann die Folge. Dabei können die Nasen, die auch als Borde bezeichnet werden können, einen Teilquerschnitt aufweisen und die Ausrichtung der Teilquerschnitte die gleiche Richtung haben. Mit anderen Worten heisst das, dass die Ausrichtung der Teilquerschnitte der Borde bei mehreren Teilen im Paket in gleicher Richtung orientiert ist.
Über ein Kalibrierwerkzeug werden die Borde/Nasen in einem eige- nen/gemeinsamen Prozessschritt in die gleiche Richtung verformt.
Kalibrieren der Sinterteile ist ein lokales Nachverdichten von gesinterten sinterporigen Oberflächen, mit dem Ziel, einen Ausgleich der Verzüge im Sinter- prozess, also die Maßgenauigkeit und auch die Oberflächendichte, Oberflächenhärte, Oberflächenqualität der relevanten Funktionsflächen oder Funkti- onselementen sowie die Festigkeit des Bauteils zu erhöhen. Das gesinterte Teil wird dabei in einem dem Presswerkzeug ähnlichen Kalibrierwerkzeug nachverdichtet. Das Pressaufmaß bei der Wanddicken von ca. 3 mm beträgt meist mehrere Zehntel von Millimeter (ca. 0,1 - 0,3 mm). Also kann das lokale Überpressen der Sinterflächen bis max. 12% von der Wanddicke betragen.
Je nach Dichte und Werkstoff der Teile können hierdurch Verbesserungen der Maßgenauigkeit um ca. zwei Toleranzklassen erzielt werden (z.B. von ISO/IT 8-9 auf ISO/IT 6-7). Bei hohen Dichten und Festigkeiten des Sintermaterials sind jedoch die erzielbaren Verbesserungen der Maßgenauigkeiten einge- schränkt.
Die Nachverdichtung kann je nach Porendichte und Porengröße im Ausgangsmaterial, Verdichtungsverfahren (Umformen im Presswerkzeug oder Rollieren) und Umformgrad bis max. 100% der möglichen Raumfüllung gesteigert werden. Dadurch werden die kalibrierten Flächen nahezu porenfrei und die Materialdichte im Oberflächenbereich nahezu vergleichbar mit der Dichte des festen Grundmaterials (z.B. bei Stahl mit ca. 7,8 g/cm3).
Es ist von Vorteil, wenn zumindest die Borde/Nasen eine höhere Dichte und/oder größere Härte als das Material im Bereich der Tasche/Ausnehmung aufweisen, in die die Borde hineinverstemmt werden, um ein leichteres Eindringen der Borde ins weichere Material zu ermöglichen, wobei aber auch ein Dichte-/Härteunterschied so vorliegen kann, dass die Borde ins härtere Material eindringen. Eine Umkehr der Eindringprinzipien ist daher möglich.
Es ist von Vorteil, wenn das Radialübermaß der keilartig ausgebildeten Borde/Nasen zum Rotor(nenn)durchmesser 0,01 mm bis 1 mm vor dem Kalibrieren beträgt. Die Borde können auch radial unter den Rotordurchmesser verformt werden, d. h., dass die Borde radial weiter nach innen als durch den Ro- tor(nenn)außendurchmesser vorgegeben verformt werden.
Es kann daher eine Prägung vorgehalten werden, wobei die Breite der Prägung möglichst minimal sein soll, um einen hydraulischen Kurzschluss zwischen den Kanälen A und B zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich zu dem Formschluss lässt sich ein Kraftschluss einsetzen, beispielsweise über einen Längspress- oder Schraubenverband. Ein im Rotorhauptkörper konzentrisch angeordnetes inneres Teil, etwa ein Rotorneben körper, wie der zweite Rotorneben körper, kann dann über eine Pressverbindung, etwa eine wärmebedingte Pressverbindung oder einen Längspressverband oder einen Schraubenverband mit dem jeweiligen Gegenstück verbunden werden. Bei der Verwendung von Schrauben hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenigstens drei, vier oder fünf Schrauben zu verwenden. Diese können in einer Variante aus dem gleichen Sintermaterial hergestellt werden wie der Rotorhauptkörper oder einer der Rotornebenkörper.
Zusätzlich oder alternativ zum Formschluss und/oder dem Kraftschluss lässt sich auch ein Stoffschluss einsetzen, etwa einer bewirkt durch Laser-, Wider- stand- oder Reibschweißen. Auch ist ein Sintern in einer Trennfuge zwischen den einzelnen Bauteilen, insbesondere zwischen den Rotorschichten nach dem Montage- oder Fügevorgang möglich.
Die einzelnen Teile des Pakets können mit unterschiedlicher Dichte, Härte und/oder Porengröße ausgestattet sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Rotorhauptkörper oder ein mittleres Teil eine kleine Dichte aufweist, da dieses dann leichter kalibrierbar ist und die Kosten gesenkt werden können. Die außenliegenden Teile, insbesondere bei Verwendung des Sandwichprinzips, können dann eine große Dichte aufweisen, um mehr Festigkeit zur Verfügung zu stellen.
Die einzelnen Teile können auch aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, zum Beispiel aus Sinterstahl-Kunststoff oder bevorzugt Stahl-Sinterstahl. Beim Sandwichprinzip kann der Rotorhauptkörper, der mittig zwischen den beiden Rotorneben körpern angeordnet ist, aus Sinterstahl gestaltet sein, um leicht kalibrierbar zu sein und kostengünstig herstellbar zu sein. Die Rotornebenkörper, die auch als Außenteile fungieren, können als Stanz- oder Umform- teile ausgebildet sein, um eine höhere Festigkeit zur Verfügung zu stellen.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rotorneben körper als Ring ausgebildet ist, etwa als Auflagering oder Abstützring. Er gerät im späteren Einsatz mit der Nockenwelle in Anlage, etwa in stirnseitige Anlage und kann dann eine ausreichende Festigkeit, etwa bei Stößen, zur Verfügung stellen. Die Belastbarkeit des Rotors und damit des hydraulischen Nockenwellenverstellers wird erhöht.
Wenn zwischen einem und den beiden anderen Bauteilen oder allen Bauteilen der Gruppe bestehend aus dem Rotorhauptkörper, dem ersten Rotorneben körper und/oder dem zweiten Rotorneben körper Werkstoffunterschiede und/oder Dichteunterschiede und/oder Härteunterschiede, etwa Oberflächenhärteunter- schiede, und/oder Porositätsunterschiede vorliegen, so kann der Rotor ge- wichts- und kostenmäßig weiter optimiert werden.
Es ist von Vorteil wenn der Rotorhauptkörper, der erste Rotorneben körper und/oder der zweite Rotorneben körper aus einem metallischen und/oder keramischen Sinterwerkstoff, einer Stahllegierung, einer Leichtmetalllegierung oder einem Kunststoff aufgebaut ist. Auch sind Mischungen dieser Werkstoffe mög- lieh. Ein belastungsgerechtes Auslegen des Rotors wird dadurch erleichtert.
Wenn die Verstemmung durch das Eingreifen einer Nase, die auch als Bord bezeichnet werden kann, eines ersten Bauteils in eine Tasche oder Ausnehmung eines zweiten Bauteils erreicht ist, wobei die Kontur der Tasche oder Ausnehmung auf die Kontur der Nase angepasst ist oder sich davon unterscheidet, so wird die Montage erleichtert.
Für die Bauteilfestigkeit ist es von Vorteil, wenn zwischen einer in Umfangsrich- tung umlaufenden Fläche und einer in radialer Richtung ausgerichteten Fläche der Tasche in einem radial inneren Bereich der Tasche ein Winkel α definiert ist, wobei α = 90°, oder 90° < α < 100°, oder α < 90° ist. Gerade wenn α < 90°, etwa in einem Bereich von 89° bis 80° liegt, kann eine besonders gute Ausfüh- rungsform erreicht werden.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Nase im verstemmten Zustand bündig mit einer die Tasche radial außen begrenzenden, in Axialrichtung verlaufenden Außenumfangsfläche, etwa des Rotorhauptkörpers und/oder einem oder beider Rotorneben körper, fluchtet. Zweckmäßig ist es, wenn die Nase durch ein Kalibrierwerkzeug derart spanlos eingeebnet ist, dass die Oberfläche des die Nase ausbildenden Bauteils von dessen Inneren bezüglich der Dichte abweichend, porositätenärmer/porositätsärmer ist.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hydraulikmittelleitkanäle zum Befüllen von Arbeitskammern A und B mit Öl, etwa als Ölkanäle, vorgesehen sind. Es ist auch von Vorteil, wenn alle Hydraulikmittelleitkanäle in einer gemeinsamen Ebene, etwa einer zur Axialrichtung senkrecht ausgerichteten Bezugsebene wenigstens abschnittsweise verlaufen oder die Hydraulikmittelleitkanäle, die mit der einen Arbeitskammer verbunden sind, in der ersten Bezugsebene verlaufen und die Hydraulikmittelleitkanäle, die mit der anderen Arbeitskammer verbunden sind, in einer zur ersten Bezugsebene axial beabstandeten und parallelen zweiten Bezugsebene verlaufen. Die Bezugsebenen werden hier in der Anmeldung als Transversalebenen verstanden, und erstrecken sich nicht entlang einer Mittelachse und nehmen diese nur punktuell auf, nämlich dort wo die Mittelachse des Rotors die Bezugsebene senkrecht schneidet.
Der als Ring ausgebildete und innerhalb des ersten Rotorneben körpers und des Rotorhauptkörpers angeordnete zweite Rotorneben körper kann eine Hyd- raulikmittelleitkontur, vorzugsweise nur auf einer Seite, aufweisen, etwa nach Art einer bauchigen, geschwungenen oder konkaven Einbuchtung, um Hydraulikmittel, wie Öl, besonders effizient und zielsicher dem jeweiligen Hydraulikmit- telleitkanal und somit der jeweiligen Arbeitskammer A oder B zuzuführen. Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der unterschiedliche Ausführungsbeispiele und Varianten dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Rotoraufbau nach dem Sandwichprinzip gemäß der
Erfindung in einer perspektivischen Darstellung (SD-
Ansicht),
Figur 2 eine Explosionsdarstellung des Rotoraufbaus aus Figur 1 , Figur 3 eine geschnittene perspektivische Ansicht (SD-
Querschnittsansicht) des Rotoraufbaus aus den Figuren 1 und 2
Figur 4 ein Detail IV im Bereich von Na- sen/Borden/Segmentborden, die in eine oder mehrere Ta- sche(n)/Ausnehmung(en)/Segmentausnehmung(en) eingreifen, in einer vergrößerten Darstellung,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Rotorausfüh- rungsbeispiels nach einem Zwiebelschalenprinzip,
Figur 6 eine Explosionsdarstellung des Rotors aus Figur 5,
Figur 7 eine geschnittene perspektivische Darstellung des Ausfüh- rungsbeispiels der Figuren 5 und 6,
Figur 8 die Vergrößerung des Bereichs VIII aus Figur 7 mit einer als Einwalzung ausgebildeten axialen Verstemmung eine Ausgangssituation des Rotors aus Figur 1 vor dem Zusammenbau in teilgeschnittener Ansicht, eine geometrische Konfiguration der Nasen/Borde des einen Bauteils, das mit einem anderen Bauteil verbunden werden soll und die Ausnehmung/Tasche/Segment- ausnehmung im Bereich des anderen Bauteils, in die die Nase/das Bord/die Segmentvorsprünge eingreifen, eine Variante der Geometrie der Einzelteile aus Figur 10, eine weitere Variante der geometrischen Ausgestaltung der Einzelbauteile im Bereich der Verstemmung, der Einsatz eines Kalibrierwerkzeugs zum Verformen der Borde und Verfügen des Rotorhauptkörpers mit den zwei Rotorneben körpern, wobei der Rotorhauptkörper eine höhere Dichte und/oder Härte als die Rotorneben körper aufweisen kann oder umgekehrt, die eine Teilsschnittansicht durch den gefügten Rotor im Bereich des Rotorhauptkörpers und des ersten oder zweiten Rotorneben körpers, wobei die Tasche einen Winkel α von < 90°, insbesondere 87° definiert, wobei α < 100° sein soll, eine perspektivische Darstellung eines weiteren Rotors nach dem Sandwichprinzip, wobei ein Längspressverband zum Positionieren eines Innenrings im Innendurchmesser des zwei gleichartige Hälften aufweisenden Rotors eingesetzt ist, Figur 16 eine Darstellung des dreiteiligen Rotors aus Figur 15 in einer Explosionsdarstellung,
Figur 17 einen Querschnitt durch den Rotor aus Figur 15 bei mit den beiden Rotorhälften verstemmtem und/oder einen
Längspressverband verbundenem Innenring, und
Figur 18 Vergrößerung des Bereichs XVIII aus Figur 17. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
In Figur 1 ist ein mehrteiliger Rotor 1 gemäß der Erfindung dargestellt, der als Teil eines hydraulischen Nockenwellenverstellers an einer Nockenwelle verbaubar ist. Die Erfindung betrifft neben einem solchen Rotor 1 auch einen hydraulischen Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Rotors 1 .
Der Rotor 1 aus Figur 1 ist ein dreiteiliger Rotor. Er weist einen Rotorhauptkörper 2 auf, der drehfest und axialfest mit wenigstens einem ersten Rotornebenkörper 3 und einem zweiten Rotorneben körper 4 verbunden ist. Der Rotor- hauptkorper 2 liegt stirnseitig in einer ersten Trennebene/Trennungsebene, die auch als erste Bezugsebene bezeichnet werden kann und hier als Transversalebene verstanden wird, am ersten Rotorneben körper 3 an. Der Rotorhauptkörper 2 liegt mit einer dem Rotorneben körper 3 abgewandten Stirnseite an dem zweiten Rotorneben körper 4 in einer zur ersten Trennungsebene axial beabstandeten zweiten Trennungsebene an. Die zweite Trennungsebene kann auch als zweite Bezugsebene oder zweite Transversalebene/Radialebene bezeichnet werden. In der ersten Trennungsebene wird ein Hydraulikmittelleitkanal 5 nach Art eines Ölkanals ausgebildet, der die Arbeitskammer B mit Öl versorgen kann. Dieser Hydraulikmittelleitkanal 5 wird als Kanal B bezeichnet. In der anderen Trennungsebene ist zwischen dem Rotorhauptkörper 2 und dem zweiten Rotorneben körper 4 ebenfalls ein Hydraulikmittelleitkanal 5 ausgebildet. Dieser wird als Kanal A bezeichnet, da er die Arbeitskammer A befüllt. Die Arbeiskammern A und B, die von einem radial nach innen abstehenden Vorsprung eines nicht dargestellten Stators begrenzt werden, definieren ge- meinsam eine Flügelzelle, die zwischen zwei Flügeln 6 vorhanden ist. An den radialen Enden der Flügel 6 sind Nuten 7 vorgesehen, in die Dichtelemente, wie Dichtlippen, einsteckbar sind.
In Figur 2 ist gut zu erkennen, dass die dem ersten Rotorneben körper 3 zuge- wandte Kontur des Rotorhauptkörpers 2 und die dem Rotorhauptkörper 2 zugewandte Kontur des ersten Rotorneben körpers 3, die als Kanäle B fungierenden Hydraulikmittelleitkanale 5 zusammen definieren. In vergleichbarer Weise sind die aufeinander zugerichteten Konturen des Rotorhauptkörpers 2 und des zweiten Rotorneben körpers 4 gestaltet, um die als Kanäle A fungierenden Hyd- raulikmittelleitkanäle 5 auszubilden. In einem Flügel 6 ist ein Loch 8 vorgehalten, um einen Verriegelungspin aufzunehmen. Es sind auch Fixierlöcher 9 vorgesehen, damit Stifte eingesetzt werden können, die zum ausschließlichen oder zusätzlichen Befestigen der Einzelbauteile, nämlich des Rotorhauptkörpers 2 am ersten Rotorneben körper 3 und am zweiten Rotorneben körper 4 eingesetzt sind. Als solche Stifte können Stifte dienen, die kürzer als die Gesamtrotorbreite des Rotors 1 sind oder aber größer als die Rotorbreite sind, insbesondere solche Stifte, die als Einhängestifte oder Abstützstifte für mechanische Rückstellfedern des Rotors dienen. Erfindungsgemäß wird jedoch eine Verstemmung 10, wie in Figur 3 gut zu erkennen, eingesetzt, um den Rotorhauptkörper zwischen den beiden Rotornebenkörpern 3 und 4 axial- und drehfest zu verankern. Der erste Rotornebenkörper 3 weist eine Nase bzw. einBord/Segmentbord auf, das in eine Ta- sche/Ausnehmung/Segmentausnehnnung 12 des Rotorhauptkörpers 2 eingreift. Die Verstemmung ist plastisch geschaffen und erzeugt einen Form- und Kraft- schluss. In den Figuren 5 bis 8 ist ein zweites, den Erfindungsgedanken umsetzendes Prinzip eines Rotors dargestellt, nämlich ein solcher Rotor 1 , der das Zwiebelschalenprinzip benutzt. Dabei ist der Rotorhauptkörper 2 schalenartig ausgestaltet und nimmt einen hülsenartigen ersten Rotornebenkörper 3 auf. Des Weiteren ist ein ringartiger Rotorneben körper 2 in den Rotorneben körper 3 einge- setzt.
Beim Zwiebelschalenprinzip kann der Rotorhauptkörper 2 auch als Rotorschale bezeichnet werden, in die konzentrisch der erste Rotornaben körper 3, der als innere Rotorhülse bezeichnet werden kann, eingesetzt ist, wobei der zweite Rotorneben körper als Abstützring oder Auflagering wirkend sowohl in den Rotorhauptkörper 2 als auch in den ersten Rotorneben körper 3 konzentrisch eingesetzt ist. Alle drei Bauteile sind konzentrisch zueinander angeordnet und haben eine kreisrunde Ausnehmung, um ein Zentralventil oder ein weiteres zylindrisches Bauteil, wie eine Nockenwelle, aufzunehmen. Die Nockenwelle stützt sich dabei jedoch am zweiten Rotornebenkörper 4 stirnseitig ab, weswegen der zweite Rotorneben körper 4 aus einer Stahllegierung geschaffen ist.
Wie in Figur 6 zu erkennen, weißt der erste Rotorneben körper 3 Materiallücken 13 derart auf, dass Verbindungskanäle 14 geschaffen werden, um das Radial- innere des Rotors 1 mit Löchern 15 im Rotorhauptkörper 2 zu verbinden. Die Materiallücken 13 / Verbindungskanäle 14, haben eine unterschiedliche Höhe (in axialer Richtung gemessen) um selektiv den Kanal A oder den Kanal B mit dem Rotorinneren zu verbinden. In Figur 7 ist wiederum eine Verstemmung 10 eingesetzt, um den Rotorhauptkörper 2 axial- und drehfest mit dem ersten Rotorneben körper 3 zu verbinden. Auch hier greift eine Nase / ein Bord / ein Segmentbord 1 1 in eine Tasche / eine Ausnehmung / eine Segmentausnehmung 12 ein. Dabei wird die Nase 1 1 durch den Rotorhauptkörper 2 gestellt und die Tasche durch den ersten Rotornebenkörper 3 gestellt. Zusätzlich oder alternativ kann in die Fixierlöcher 9 ein Stift, wie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bezogen, eingesetzt werden. In Figur 8 ist das Ineinandergreifen der durch eine plastische Verformung erreichten Verbindung gut zu erkennen.
In Figur 9 ist der Zustand des Rotors aus dem ersten Ausführungsbeispiel in einem noch unverformten Zustand gezeigt. Eine Nase / ein Bord 1 1 läuft dabei auf der Umfangseite des ersten Rotorneben körpers 3 um, insbesondere voll- ständig um, und steht radial ab. Die Nase / das Bord 1 1 greift dabei in eine Tasche / eine Ausnehmung 12 des Rotorhauptkörpers 2 ein. Axial versetzt dazu, greift eine Nase 1 1 des Rotorhauptkörpers 2 in eine Tasche 12 des zweiten Rotornebenkörpers 4. Die Geometrien der Nasen 1 1 und Taschen 12 am Rotor 1 können gleichartig oder verschieden sein.
Insbesondere können die in den Figuren 10 bis 12 dargestellten Geometrievarianten kombiniert werden oder ausschließlich am Rotor 1 angesetzt sein.
So zeigt sich an dem die Tasche 12 ausbildenden Bauteil ein Winkel a, der 90° betragen kann, oder zwischen 90° und 100° betragen kann oder aber kleiner als 90° sein kann. Insbesondere die Variante, in der α kleiner als 90° ist, ist bevorzugt. Um das radiale Abstehen der Nase / des Bords 1 1 zu gewährleisten, kann ein Winkel ß vorgehalten sein, der zwischen 60° und 88° betragen kann. Auch sind Werte von 10° bis 60°, insbesondere 30°, 33°, 40°, 45° und 57° denkbar.
Figur 13 zeigt den Einsatz eines Kalibrierwerkzeuges 16 das in Richtung der Pfeile 17 eingeführt wird um dann insbesondere an den mit F gekennzeichneten Stellen der Figur 9 Kraft, insbesondere Druck einzubringen und eine Ver- formung zu bewirken, also um die Verstemmung 10 zu realisieren.
Die verstemmte Lösung ist im Ausschnitt in Figur 14 zu erkennen, wobei in den Figuren 15 bis 18 eine weitere Variante dargestellt ist, und in dem Bereich ei- ner einzigen Trennungsebene ein als Ölleitring ausgebildeter zweiter Rotornebenkörper 4 (siehe Figuren 16 bis 18) eingesetzt ist. Der Rotorhauptkorper 2 hat dabei dieselbe Breite wie der erste Rotorneben körper 3. Der Rotorhauptkorper 2 und der erste Rotorneben körper 3 bilden dabei zwei Rotorhälften, die zusammen mit dem zweiten Rotornarben körper 4, also dem Ölleitring, den Rotor 1 ausbilden - wobei noch optionale Dichtlippen und Verbindungsstifte eingesetzt werden können. Der zweite Rotorneben körper 4 ist über einen Längs- pressverband im Inneren des Rotorhauptkörpers 2 und des ersten Rotornebenkörpers 3 befestigt. Auch kann eine Verstemmung des zweiten Rotorne- benkorpers 4 mit dem ersten Rotornebenkörper 3 und dem Rotorhauptkorper 2 eingesetzt werden, um gleichzeitig alle drei Bauteile unlösbar miteinander zu verbinden.
Bezugszeichenliste
1 Rotor
2 Rotorhauptkörper
3 Erster Rotorneben körper
4 Zweiter Rotorneben körper
5 Hydraulikmittelleitkanal
6 Flügel
7 Nut
8 Loch
9 Fixierloch
10 Verstemmung
1 1 Nase / Bord / Segmentbord
12 Tasche / Ausnehmung / Segmentausnehmung 13 Materiallücke
14 Verbindungskanal
15 Loch
16 Kalibrierwerkzeug

Claims

Patentansprüche
Mehrteiliger Rotor (1 ) für einen hydraulischen Nockenwellenversteller, mit einem Rotorhauptkörper (2), der drehfest und axialfest mit wenigstens einem ersten Rotorneben körper (3) verbunden ist, wobei der Rotornebenkörper (3) wenigstens abschnittsweise eine Kontur eines Hyd- raulikmittelleitkanals (5) festlegt, dadurch gekennzeichnet dass der Rotorhauptkörper (2) mit dem ersten Rotorneben körper (3) verstemmt ist.
Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass der Rotorhauptkörper (2) mit einem zweiten Rotorneben körper (4) verstemmt ist.
Rotor (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass der Rotorhauptkörper (2) und die zwei Rotorneben körper (3, 4) als zueinander konzentrische Bauteile ausgebildet sind.
Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass der Rotorhauptkörper (2) zwischen dem plattenartig ausgebildeten ersten Rotorneben körper (3) und dem plattenartig ausgebildeten zweiten Rotorneben körper (4) sandwichartig angeordnet ist, oder der Rotorhauptkörper (2), der erste Rotorneben körper (3) und der zweite Rotornebenkörper (4) zwiebelschalenartig relativ zueinander angeordnet sind.
Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass der erste hülsenartig ausgebildete Rotorneben körper (3) in eine Nut des schalenartig ausgebildeten Rotorhauptkörpers (2) so eingesetzt ist, dass der erste Rotorneben körper (3) an drei Seiten zumindest abschnittsweise an den Rotorhauptkörper (2) angrenzt oder an ihm anliegt.
6. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass der zweite Rotorneben körper (4) als Ring ausgebildet ist.
7. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass zwischen einem und den beiden anderen Bauteilen oder allen
Bauteilen der Gruppe bestehend aus dem Rotorhauptkörper (2), dem ersten Rotorneben körper (3) und dem zweiten Rotorneben körper (4) Werkstoffunterschiede und/oder Dichteunterschiede und/oder Härteunterschiede und/oder Porositätsunterschiede vorliegen.
8. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass der Rotorhauptkörper (2), der erste Rotorneben körper (3) und/oder der zweite Rotorneben körper (4) aus einem metallischen oder keramischen Sinterwerkstoff, einer Stahllegierung, einer Leichtmetalllegierung oder einem Kunststoff aufgebaut ist.
9. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass die Verstemmung (10) durch das Eingreifen einer Nase (1 1 ) eines ersten Bauteils in eine Tasche (12) oder Ausnehmung (12) eines zwei- ten Bauteils erreicht ist, wobei die Kontur der Tasche (12) oder Ausnehmung (12) auf die Kontur der Nase (1 1 ) angepasst ist.
10. Rotor (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet dass zwischen einer in Umfangsrichtung umlaufenden Fläche und einer in Radialrich- tung ausgerichteten Fläche der Tasche (12) in einem radialinneren Bereich der Tasche (12) ein Winkel α definiert ist, wobei α gleich 90°, oder 90° kleiner 100° oder α < 90° ist.
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