DE102008006198B4

DE102008006198B4 - Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE102008006198B4
Application number: DE102008006198.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas SCHULTE
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-26
Filing date: 2008-01-26
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2028-01-27
Also published as: DE102008006198A1

Abstract

Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (1) gegenüber einer Kurbelwelle, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad (2) und einem drehfest mit der Nockenwelle (1) verbundenen Abtriebsrad (3) aus Leichtmetall und einer Hülse (6) zur Befestigung des Abtriebsrades (3) an der Nockenwelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und die Nockenwelle (1) einen im wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei das Abtriebsrad (3) über die Hülse (6) direkt mit der Nockenwelle (1) verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad, einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Abtriebsrad aus Leichtmetall und einer Hülse zur Befestigung des Abtriebsrades an der Nockenwelle.
Aus der DE 101 34 320 A1 ist eine gattungsbildende Rotationskolbenverstelleinrichtung bekannt, bei der das Abtriebsrad aus Leichtmetall und die Nockenwelle aus Stahl gebildet sind. Das Abtriebsrad ist hier mittels einer Hülse und einer Zentralschraube mit der Nockenwelle verbunden. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass das aus Leichtmetall ausgebildete Antriebsrad und die aus Stahl ausgebildete Nockenwelle sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten unterschiedlich ausdehnen, so dass die Verbindung zwischen dem Abtriebsrad und der Nockenwelle bei wechselnden Temperaturen einer Wechselbeanspruchung unterliegt und sich lösen kann.
Die JP 2000 - 34 909 A zeigt einen Nockenwellenversteller mit einer Nockenwelle.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Rotationskolbenverstelleinrichtung zu schaffen, welche auch bei wechselnden Temperaturen auf Dauer einen sicheren Verbund zwischen Antriebsrad und Nockenwelle aufweisen soll.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Rotationskolbenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Hülse und die Nockenwelle einen im Wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, so dass ihr Ausdehnungsverhalten bei Erwärmung identisch ist und keine Spannungen zwischen beiden Teilen auftreten.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Abtriebsrad aus einem Sinterwerkstoff hergestellt ist und die Hülse durch Aufschmelzen der Oberflächen der Hülse und/oder des Sinterwerkstoffes mit dem Abtriebsrad verbindbar ist.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Abtriebsrad über die Hülse direkt mit der Nockenwelle verbunden ist, d.h. dass eine im Stand der Technik vorgesehene Zentralschraube entfällt. Damit vereinfacht sich der konstruktive Aufbau und Montage der Rotationskolbenverstelleinrichtung.
Als einfache und kostengünstige Arten der Verbindung von Hülse und Nockenwelle wird vorgeschlagen, beide Teile zu verschweißen, zu verpressen oder zu verschrauben.
Die Hülse kann vorzugsweise einen höheren Verformungswiderstand aufweisen als das Abtriebsrad, so dass die durch die Verbindung zwischen dem mit der Hülse versehenen Abtriebsrad und der Nockenwelle entstehenden Materialspannungen im wesentlichen von der Hülse aufgenommen werden und das aus Leichtmetall hergestellte Abtriebsrad nicht belastet wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier bevorzugten Ausführungsbeispiele näher beschrieben, wobei die Zeichnungen im Einzelnen zeigen:

1 Rotationskolbenverstelleinrichtung mit über eine Zentralschraube an der Nockenwelle befestigtem Abtriebsrad
2 Rotationskolbenverstelleinrichtung mit einem Abtriebsrad mit einer direkt auf der Nockenwelle befestigten Hülse

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein von einer Kurbelwelle angetriebenes Antriebsrad 2, und ein drehfest mit einer Nockenwelle 1 verbundenes Abtriebsrad 3 zu erkennen ist. Das Antriebsrad 2 überträgt die Drehbewegung auf das Abtriebsrad 3 über nicht dargestellte Druckräume. Durch die Steuerung des Druckes in den Druckräumen kann dann die Relativstellung zwischen dem Antriebsrad 2 und dem Abtriebsrad 3 verändert werden. Dieser Mechanismus ist hier nicht dargestellt, da er im Stand der Technik hinreichend bekannt ist und hier nicht zu der Erfindung gehört. Das Abtriebsrad 3 ist mit einer Hülse 6 verschweißt und über diese mit einer Zentralschraube 5 an der Nockenwelle 1 befestigt. Die Hülse 6 und die Nockenwelle 1 sind aus einem Werkstoff mit identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten hergestellt, so dass zwischen den beiden Teilen keine Spannungen bei Erwärmung entstehen können.
In 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der das Abtriebsrad 3 mit der Hülse 6 direkt auf der Nockenwelle 1 verschweißt, verpresst oder verschraubt ist. Die Hülse 6 ist radial innenseitig an der Bohrung, in die die Nockenwelle 1 einführbar ist, angeordnet und nimmt dadurch die beim Verpressen, Verschrauben, Verschweißen in das Bauteil eingeleiteten Radial- und Axialspannungen auf, und verhindert damit, dass das Antriebsrad 3 belastet wird. Die Hülse 6 liegt flächig an der Nockenwelle 1 an und besitzt erfindungsgemäß einen im Wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie die Nockenwelle 1. Bei Temperaturschwankungen erfahren beide Teile damit eine im Wesentlichen gleiche Längung bzw. Verkürzung, so dass keine Spannungen zwischen den Teilen entstehen können. Aufgrund der Verwendung der Hülse 6 kann nun in vorteilhafter Weise auf die Zentralschraube 5 verzichtet werden, obwohl das Abtriebsrad 3 und die Nockenwelle 1 aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind. Sofern das Abtriebsrad 3 aus einem Leichtmetall, z.B. Aluminium, in einem Sinterprozess hergestellt ist, bietet es sich an, die Hülse 6 bereits in dem Sinterprozess mit dem Abtriebsrad zu verbinden. Der Sinterprozess für Aluminium läuft im Wesentlichen in den folgenden Schritten ab, wobei selbstverständlich in Abweichung davon auch der ein oder andere Schritt entfallen oder zusätzliche Schritte vorgesehen sein können :- Pressen des Aluminium-Pulvers zu einem Grünling - Entwachsen - Sintern - Kalibrieren - Wärmebehandeln - Rissprüfung - Beschichten. Die Hülse 6 wird bereits in den Grünling eingelegt, so dass die Hülse 6 sich während des Sinterns durch lokales Aufschmelzen oder Diffusion mit dem Abtriebsrad 3 verbindet.

Claims

Rotationskolbenverstelleinrichtung zur Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle (1) gegenüber einer Kurbelwelle, mit einem von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsrad (2) und einem drehfest mit der Nockenwelle (1) verbundenen Abtriebsrad (3) aus Leichtmetall und einer Hülse (6) zur Befestigung des Abtriebsrades (3) an der Nockenwelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und die Nockenwelle (1) einen im wesentlichen identischen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei das Abtriebsrad (3) über die Hülse (6) direkt mit der Nockenwelle (1) verbunden ist.
Rotationskolbenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsrad (3) aus einem Sinterwerkstoff hergestellt ist, und die Hülse (6) durch Aufschmelzen der Oberflächen der Hülse (6) und/oder des Sinterwerkstoffes mit dem Abtriebsrad (3) verbindbar ist.
Rotationskolbenverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) mit der Nockenwelle (1) verschweißt, verpresst oder verschraubt ist.
Rotationskolbenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) einen höheren Verformungswiderstand aufweist als das Abtriebsrad (3).
Rotationskolbenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsrad (3) aus Aluminium ausgebildet ist.
Rotationskolbenverstelleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) und die Nockenwelle (1) aus einem identischen Stahl ausgebildet sind.