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Title:
ATTACHMENT OF A CAMSHAFT ADJUSTER TO THE CAMSHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/045669
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a camshaft adjustment device (1) of an internal combustion engine, composed of a hydraulic camshaft adjuster (3), which is designed as a vane-type adjuster, and of a camshaft (2). The camshaft adjuster (1) comprises a stator (4), which is connectable to a crankshaft of the internal combustion engine, and a rotor (6) which is rotatably mounted in the stator (4) and which is assigned to the camshaft (2). Between two components of the camshaft adjustment device (1), there is provided a screw union or a screw connection (7) which provides a non-positively locking face press connection (13) involving two contact surfaces (14, 15). Here, in each case one of the contact surfaces (14 or 15) is compacted or hardened and strengthened and is provided with a layered structure comprising bulges (20), which layered structure interacts with the further untreated contact surface (14 or 15).

Inventors:
WEBER JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2015/200379
Publication Date:
March 31, 2016
Filing Date:
June 18, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F01L1/344; F01L1/047; F16B2/00
Domestic Patent References:
WO2011098321A12011-08-18
Foreign References:
DE102006036034A12008-02-21
DE102011005408A12012-09-13
EP1865158A22007-12-12
DE1816854A11969-12-11
DE102012218318A12013-04-18
DE102009010371A12010-09-02
DE10325910A12004-02-26
DE102005062522A12007-06-21
DE102009010371A12010-09-02
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Claims:
Patentansprüche

Nockenwellenverstelleinrichtung einer Brenn kraftmasch ine, bestehend aus einem hydraulischen, als Flügelzellenversteller ausgebildeten Nockenwellenversteller (3) und einer Nockenwelle (2), wobei der Nockenwellenversteller (1 ) einen mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Stator (4) sowie einen in dem Stator (4) drehbar gelagerten, der Nockenwelle (2) zugeordneten Rotor (6) umfasst, wobei ein Schraubenverband bzw. eine Verschraubung (7) mit einer kraftschlüssigen, zwei Kontaktflächen (14,15) einschließenden Stirnpressverbindung (13) zwischen zwei Bauteilen der Nockenwellenverstelleinrich- tung (1 ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest eine verdichtete oder eine hartverfestigte Kontaktfläche (14 oder 15) der Stirnpressverbindung (13) eine Aufwürfe (20) einschließende Schichtstruktur eingebracht ist, die mit einer unbehandelten Kontaktfläche (14 oder 15) der Stirnpressverbindung (13) zusammenwirkt.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (15) des aus einem Sinterwerkstoff hergestellten Bauteils, wie Stator (4) oder Rotor (6), mittels einer Kalibrierung verdichtet oder hartverfestigt ist, bevor eine Strukturierung der Kontaktfläche (15) erfolgt.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (14) der Nockenwelle (2) oder des Deckelelementes (1 1 ) gezielt behandelt, gehärtet oder strukturiert ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete bzw. hartverfestigte Kontaktfläche (14 oder 15) eine Härte nach Brinell > 80 HB und die Schichtstruktur hervortretende Aufwürfe (20) von > 5 μιτι bis < 500 μιτι aufweist.

5. Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtstruktur mittels Laser jeweils in eine Kontaktfläche (14 oder 15) der Stirnpressverbindung (13) eingebracht ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte zumindest einer Kontaktfläche (14 oder 15) der Stirnpressverbindung (13) durch eine Wärmebehandlung reduzierbar ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine geeignete Werkstoffauswahl oder Werkstoffkombination der Kontaktpartner das Reibmoment der Stirnpressverbindung (13) beeinflussbar ist.

Nockenwellenverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Rotor (6) als Werkstoff Sinterstahl oder Sinteraluminium vorgesehen ist.

Verfahren zur Herstellung einer Kontaktfläche (14,15) von einer Stirnpressverbindung (13) zwischen zwei Bauteilen der Nockenwellenverstelleinrichtung (1 ) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Nockenwelle (2) und einer No- ckenwellenverstelleinrichtung (1 ), die einen mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbindbaren Stator (4) sowie einen in dem Stator (4) drehbar gelagerten, mit der Nockenwelle (2) verbundenen Rotor (6) umfasst, wobei die Stirnpressverbindung (13) zwei kraftschlüssig gegeneinander abgestützte Kontaktflächen (14,15) einschließt, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer hartverfestigten und/oder gehärteten Schichtstruktur der Kontaktfläche (15) folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind,

- Herstellen der Urform des die Kontaktfläche (15) einschließenden Bauteils durch Sintern, Gießen, Schmieden oder Umschmelzen; - Umformen des Bauteils durch ein Hämmern, Strahlen oder Prägen;

- Schaffung einer hartverfestigten bzw. verdichteten Basis der Kontaktfläche (15) mittels eines Kalibriervorgangs;

- Herstellung einer Schichtstruktur mittels eines Lasers auf der hartverfestigten Basis der Kontaktfläche (15).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung eines Martensitanteils in kohlenstoffarmen Zonen der Kontaktfläche (15) des als Sinterbauteil gestalteten Rotors (6) durch wenigstens eine der folgenden Maß- nahmen erreichbar ist,

- Beimischung von kohlenstoffhaltigem Sinterpulver in eine Pressmatrize;

- Einlegen eines vorgefertigten Einlegeteils in ein Presswerkzeug;

- Kohlenstoffanreicherung in der Gasatmosphäre;

- gezieltes Verbrennen/Glühen von Sinteröl in einem Glühofen oder mittels ei- nes Laserstrahls.

Description:
Anbindung eines Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung einer Brenn kraftmasch ine, bestehend aus einem hydraulischen, als Flügelzellenversteller ausgebildeten No- ckenwellenversteller und einer Nockenwelle, die einen hydraulischen Flügelzellenversteller einschließt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer eine Schichtkontur aufweisenden Kontaktfläche in einer Nockenwellenverstelleinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.

Aufgrund steigender Wechselmomente bzw. Reduzierung der Vorspannkraft im

Schraubenverband des Zentralventils und der Nockenwelle durch Leichtbaudesign im Nockenwellenantrieb ist eine Anpassung einer Schnittstelle innerhalb der Nockenwel- lenverstelleinrichtung, insbesondere zwischen dem Rotor und der Nockenwelle, erforderlich. Das Wechselmoment wird dabei über eine reibschlüssige, insbesondere als eine Verschraubung ausgeführte Stirnpressverbindung übertragen. Die Kraftübertragung bzw. Drehmomentübertragung von reibschlüssigen Verbindungen ist im Wesentlichen abhängig von der Flächenpressung und der Reibung zwischen den einzelnen zusammengefügten Bauteilen. Insbesondere bei schwankenden bzw. wechselnden Belastungen bieten derartige Reibschlussverbindungen vielfach keine vollständige Spielfreiheit bzw. Drehfestigkeit. Für den Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine sind jedoch selbst geringfügige Relativbewegungen zwischen dem Antriebsrad und der Nockenwelle nicht tolerierbar, da diese zu einer Verstellung der Ventilsteuerzeiten führen und sich folglich ein Schaden der Brennkraftmaschine einstellen kann. Aus diesem Grund ist es bekannt, für derartige Verschraubungen bzw. Stirnpressver- bindungen reibungserhöhende Maßnahmen vorzusehen.

Die DE 103 25 910 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit dem bzw. mit der die Oberflächen von Anlageflächen zweier reibschlüssig miteinander verbundener Bauteile mittels eines Lasers strukturiert sind. Hierbei werden bestimmte Strukturen, beispielsweise in Form von linienartigen Vertiefungen, in die Anlageflächen der zwei kraftschlüssig miteinander verbundenen Bauteile eingebracht. Aus der DE 10 2005 062 522 A1 ist ein weiteres Verfahren bekannt, um die Drehmomentüber- tragung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Stirnflächen zweier Maschinebauteile zur steigern. Dazu werden wird mittels einer Laserstrahlbehandlung Vertiefungen in die Stirnflächen der zusammengefügten Bauteile eingebracht.

Die DE 10 2009 010 371 A1 offenbart eine Dichtungsfunktion zwischen einem pulvermetallurgischen, vorzugsweise aus Sintereisen oder Sinterstahl hergestellten Maschinenbauteil, und einem Dichtungselement. Zur Verbesserung der Dichtfunktion ist eine für das Dichtungselement bestimmte Anlagefläche des Maschinenbauteils nachverdichtet. Dadurch ergibt sich eine geringere mittlere Porosität und folglich höhere Materialdichte des pulvermetallurgischen Materials im Bereich der für das Dichtungselement bestimmten Anlagefläche.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, für eine als Stirnpressverbindung ausgeführte Verschraubung einer Nockenwellenverstelleinrichtung ein erhöhtes Reibmoment durch einfach umsetzbare Mittel zu realisieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange- geben, die auf die unabhängigen Ansprüche 1 oder 9 rückbezogen sind.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass in eine zunächst hartverfestigte bzw. verdichtete oder gehärtete Kontaktfläche der Stirnpressverbindung eine Schichtstruktur einzubringen. Nach der Behandlung der Kontaktfläche ergibt sich eine strukturierte, aufgeraute Oberfläche, die Erhebungen aufweist, die sich im Einbauzustand der No- ckenwellenverstelleinrichtung an einer zugehörigen weiteren unbehandelten Kontaktfläche der Stirnpressverbindung kraft- und formschlüssig abstützen. Diese behandelte Kontaktfläche steht mit einer weiteren unbehandelten Kontaktfläche der Stirnpressverbindung in Wirkverbindung. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen zur Übertragung der Drehmomente oder Querkräfte, insbesondere zwischen Bauteilen einer Nockenwellenverstelleinrichtung, zu verbessern. Zur Erreichung eines hohen Reibwertes bzw. einer maximalen Reibung wird eine Kon- taktfläche der Stirnpressverbindung mit der Härte, Dichte bzw. Grundfestigkeit strukturiert oder bearbeitet, die einer weiteren Kontaktfläche mit reduzierter Härte gegenübersteht. Durch einen größtmöglichen Härteunterschied stellt sich im Einbauzustand der Stirnpressverbindung ein gewünschter maximaler Verzahnungseffekt zwischen den abgestützten Kontaktflächen ein. Diese erfindungsgemäße Maßnahme schafft ei- ne drehfeste und schlupffreie Verbindung, bei der sich vorteilhaft die Reibung zwischen den zwei gegeneinander abgestützten Kontaktflächen der Stirnpressverbindung erhöht. Das damit verbundene gesteigerte Reibmoment bewirkt vorteilhaft eine erhöhte Kraftübertragung bzw. ein vergrößertes übertragbares Drehmoment.

Die zur Erreichung eines maximalen Reibungseffektes vorgesehene Behandlung der Kontaktfläche zur Erzielung einer Verdichtung bzw. Härtung sowie die anschließende Schichtstrukturierung kann vorteilhaft mit geringem Aufwand durch eine einfache Bearbeitung und/oder Behandlung kostengünstig in kurzer Zeit erfolgen. Vorteilhaft nimmt die verbesserte kraft- und/oder reibschlüssige erfindungsgemäße Stirnpress- Verbindung weiterhin keinen nachteiligen Einfluss auf die Montage bzw. die Demontage der über die Stirnpressverbindung verbundenen Bauteile.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die reibungs- erhöhenden Maßnahmen an der dem Rotor zugeordneten Kontaktfläche vorzusehen, die im Einbauzustand mit der Nockenwellenkontaktfläche zusammenwirkt. Die Kontaktfläche des aus einem Sinterwerkstoff hergestellten Bauteils, des Rotors oder des Stators wird dazu zunächst zur Erzielung einer optimalen Maßgenauigkeit mittels eines Kalibriervorgangs hartverfestigt oder verdichtet, bevor die Kontaktfläche eine Schichtstruktur erhält. Bei einem Sinterteil ist die Kernhärte grundsätzlich geringer als die Oberflächenhärte, da die Oberschicht mehr verschlossene Sinterporen als der Kernbereich aufweist. Sinter-Formteile können durch eine auch als Nachpressen zu bezeichnende Kalibrierung kaltverfestigt werden, um die Qualität der Oberfläche, die Maßgenauigkeit zu verbessern. Durch die Kalibrierung der Kontaktfläche des Rotors kann deren Dichte und Festigkeit gegenüber dem weicheren Sinterkern entscheidend erhöht werden.

Bisher erfolgte die Bearbeitung der Kontaktfläche eines aus einem Sinterwerkstoff hergestellten Rotors mittels einer spanenden Bearbeitung, insbesondere durch einen Drehprozess. Diese Maßnahme entfernt eine verdichtete Oberschicht des Sintermaterials, wodurch sich geöffnete Sinterporen einstellen. Mittels der anschließend in die relativ weiche Kontaktfläche eingebrachten Strukturierung konnte keine gewünschte Reibungserhöhung erzielt werden, da sich die Struktur unter Belastung begrenzt verschiebt bzw. am porösen Untergrund schwimmt.

Abweichend dazu sieht die Erfindung keine spanende Bearbeitung, sondern ein Verdichten bzw. ein Kalibrieren der Kontaktfläche vor, bei der durch Pressdruck insbesondere mit einem Stempel, sich lokale vorgefertigte Materialerhebungen plastisch soweit verformen, bis diese mit der restlichen Oberfläche übereinstimmen bzw. plan sind. Dadurch werden die Sinterporen in der Tiefe von mehreren Millimetern unter der Oberfläche wenigstens teilweise oder vollständig verschlossen, verbunden mit einer Steigerung der Materialdichte, der Schichtdicke, der Schichthärte und somit der Schichtfestigkeit. Zur Schaffung einer gehärteten Kontaktfläche kann alternativ ein Induktivhärten, Laserhärten oder ein Kugelstrahlen eingesetzt werden. Mit steigender Tiefe nimmt der Grad des Porenverschließens innerhalb des Sinter-Rotors ab. An der Oberfläche sind die Sinterporen jedoch weitestgehend verschlossen, wodurch sich ein fester Untergrund für die Strukturierung einstellt, so dass ein von der Struktur der Kontaktfläche aufgenommenes Reibmoment über die Basis, den festen Untergrund, zum zugehörigen Bauteil, dem Rotor übertragen wird.

Alternativ zu einer behandelten Kontaktfläche des Rotors, als Maßnahme, um ein erhöhtes Reibungsmoment zu generieren, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die Kontaktfläche der Nockenwelle gezielt zu bearbeiten oder zu behandeln zur Erzielung einer gewünschten oder erforderlichen Härte und Gestaltung einer Schichtstruktur. Über die partiell, bevorzugt jedoch ganzflächig aufgeraute, insbesondere Aufwürfe einschließende Kontaktfläche der insbesondere aus Stahl hergestellten Nockenwellen, stellt sich bei der kraftschlüssigen Anlage an der zugehörigen Rotor-Kontaktfläche ebenfalls ein gewollter Verzahnungseffekt ein. Dieser Effekt wird durch die in der harten Stahlkontaktfläche der Nockenwelle eingebrachte Schichtstruktur verbessert, die sich optimal in die Sinterkontaktfläche eingräbt, was sich positiv auf das übertragbare Drehmoment auswirkt.

Erfindungsgemäß ausgeführte Kontaktflächen können außerdem in weiteren, als Ver- schraubung ausgebildeten Stirnpressverbindungen der Nockenwellenverstelleinrich- tung vorgesehen werden. Beispielsweise an der Kontaktfläche eines Deckelelementes des Nockenwellenverstellers, das mit einer nicht behandelten Kontaktfläche geringerer Oberflächenhärte des Stators bzw. eines beispielsweise ein Kettenrad oder eine Außenverzahnung einschließenden Bauteils zusammenwirkt.

Gemäß einer bevorzugten Auslegung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäß behandelte Kontaktfläche der Stirnpressverbindung eine Härte nach Brinell > 80 HB und die Schichtstruktur hervortretende V-förmige Aufwürfe eine Rautiefe von > 5 μιτι bis < 500 μιτι aufweist.

Zur Schaffung einer aufgerauten, strukturierten und Aufwürfe einschließenden Kontaktfläche sieht das erfindungsgemäße Konzept vorzugsweise die Anwendung eines Lasers vor. Eine derartig strukturierte, insbesondere V-förmige Aufwürfe bzw. Aufrauhungen einschließende Kontaktfläche, verbessert entscheidend das übertragbare Drehmoment der Stirnpressverbindung. Die wie Widerhaken wirkenden Aufwürfe ver- krallen sich oder graben sich in dem Material der gegenüberliegenden weicheren Kontaktfläche der Stirnpressverbindung ein. Dieser Verzahnungseffekt verbessert sich mit zunehmendem Härteunterschied der zusammenwirkenden Kontaktflächen. Mit dem Laser kann beispielsweise die Kontaktfläche mit einer Struktur versehen werden, die eine aus einzelnen Laserpunkten bestehende Spur in unterschiedlichen geometri- sehen Formen umfasst. Weiterhin bietet es sich an, eine Porenverteilung aus einer regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Anordnung von gleichförmigen Aufwürfen, Aufrauhungen bzw. Vertiefungen und/oder Erhebungen zu schaffen. Durch die erfin- dungsgemäß mittels Laser aufgeraute Kontaktfläche ist der Aufwand für den

Aufrauprozess und damit die Taktzeit deutlich reduzierbar, wodurch die Montage der Nockenwellenverstelleinrichtung gestrafft bzw. beschleunigt werden kann. Alternativ zu einer Laseranwendung bietet es sich an, die Aufrauhung oder die Oberflächen- strukturierung einer Kontaktfläche durch eine Elektronenstrahlbehandlung vorzunehmen.

Um das zu übertragende Antriebsmoment zu erhöhen und andererseits eine Schraubenvorspann kraft der Stirnpressverbindung zu reduzieren, kann gemäß der Erfindung zur Erreichung eines Härteunterschieds der zusammenwirkenden Kontaktflächen der Stirnpressverbindung die Härte einer Kontaktfläche mittels einer Wärmebehandlung, insbesondere durch ein Anlassen oder Glühen, gezielt beeinflusst, insbesondere reduziert werden. Weiterhin bietet es sich an, durch eine geeignete Werkstoff- bzw. Materialauswahl oder Werkstoffkombination der Kontaktpartner der Stirnpressverbindung das Reibmoment der Stirnpressverbindung zu beeinflussen. Eine ergänzende oder alternative Maßnahme sieht vor, die gewünschte Oberflächen- oder Schichtkontur der Kontaktfläche durch Sandstrahlen und/oder durch Beschichten herzustellen oder zu verbessern, um eine Verzahnung der Schichtstruktur der ersten Kontaktfläche mit der weiteren Kontaktfläche der Stirnpressverbindung zu optimieren.

Für den als Sinterbauteil ausgeführten Rotor des Nockenwellenverstellers ist vorteilhaft Sinterstahl oder Sinteraluminium vorgesehen. Eine aus diesem Material hergestellte, zunächst verdichtete oder hartverfestigte und anschließend mit einer Schichtstruktur versehene Rotor-Kontaktfläche kann vorteilhaft mit einer unbehandelten No- ckenwellen-Kontaktfläche aus Stahl kombiniert werden. Als Werkstoff eignet sich beispielsweise dazu Sint-D10; Sint-D1 1 ; Sint-C10 oder Sint-C1 1 .

Gemäß der Erfindung ist nach Anspruch 9 ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktfläche in einer Stirnpressverbindung zwischen zwei Bauteilen der Nockenwellen- verstelleinrichtung einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Stirnpressverbindung umfasst zwei kraftschlüssig gegeneinander abgestützte Kontaktflächen unterschiedlicher Härte. Die Nockenwellenverstelleinrichtung schließt eine Nockenwelle sowie ei- nen Nockenwellenversteller ein, der einen mit einer Kurbelwelle der Brennkraftma- schine verbindbaren Stator sowie einen in dem Stator drehbar gelagerten, mit der Nockenwelle verbundenen Rotor umfasst. Die Stirnpressverbindung schließt zwei kraftschlüssig gegeneinander abgestützte Kontaktflächen ein, wobei zur Schaffung einer hartverfestigten und/oder gehärteten Schichtstruktur der Kontaktfläche folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind. Zunächst wird die Urform des die Kontaktfläche bildenden Bauteils hergestellt, wozu sich insbesondere ein Umformprozess wie Sintern, Schmieden, Prägen, Ziehen eignet. Anschließend erfolgt ein Umformen des Bauteils durch ein Hämmern, Strahlen oder Prägen. Danach wird die Kontaktfläche mittels ei- nes Kalibriervorgangs hartverfestigt bzw. verdichtet. Alternativ dazu kann die Kontaktfläche durch ein Überpressen mittels Präge- bzw. Kaltpressung oder Kugelstrahlen verdichtet werden. Abschließend wird die Kontaktfläche mit einer Schichtstruktur versehen, die mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahls auf der gehärteten Kontaktfläche hergestellt wird.

Als Maßnahme, um in einer zu härtenden kohlenstoffarmen Kontaktfläche den

Martensitanteil und folglich die Härte zu erhöhen gegenüber der zugehörigen weiteren Kontaktfläche, sind gemäß der Erfindung folgende Verfahren einsetzbar. Ein erstes Verfahren sieht die Beimischung eines kohlenstoffhaltigen Sinterpulvers vor, welches in eine Pressmatrize eingebracht wird, die zur Herstellung des aus einem pulvermetallurgisch hergestellten Rotors verwendet wird. Bei dem Verfahren wird durch Verdichten eines Metallpulvers in einer Form und durch anschließendes Sintern das Bauteil maßhaltig hergestellt. Dabei ergeben sich Möglichkeiten, gleichzeitig die Schichtstruktur gemäß der Erfindung an der Kontaktfläche vorzusehen. Diese Fertigung ist kos- tengünstig, weil durch die Herstellung von Sinterbauteilen gegenüber herkömmlichen Stahlbauteilen zeitintensive Arbeitsvorgänge bei der Fertigung entfallen. Weiterhin kann ein teilweise vorgefertigtes Einlegeteil in das Presswerkzeug eingepasst werden, mit dem das die Kontaktfläche einschließende Bauteil hergestellt wird. Eine Kohlenstoffanreicherung in der Gasatmosphäre kann außerdem durch ein gezieltes Verbren- nen oder Glühen von Sinteröl in einem Glühofen oder mittels eines Laserstrahls erfolgen. Zur Steigerung der Festigkeit einer Kontaktfläche der Nockenwelle bietet es sich weiterhin an, den Kohlenstoffgehalt der Kontaktfläche durch ein Aufkohlen zu erhöhen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Dazu zeigen:

Fig. 1 : einen Ausschnitt einer Nockenwellenverstelleinrichtung, die eine Lage von einer erfindungsgemäßen Stirnpressverbindung verdeutlicht;

Fig. 2: eine aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Rotors eines No- ckenwellenverstellers, der eine erfindungsgemäße Kontaktfläche einschließt;

Fig. 3: in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt mit einem Aufwurf einer Schichtstruktur von einer erfindungsgemäß gestalteten Kontaktflä- che;

Fig. 4: die Schichtstruktur gemäß Fig. 3 im Einbauzustand; und

Fig. 5: im Querschnitt eine V-förmige Schicht- oder Laserstruktur in einer ver- größerten Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt eine Nockenwellenverstelleinrichtung 1 , bestehend aus einer Nockenwelle 2 sowie einem hydraulischen Nockenwellenversteller 3. Der als ein bekannter Flügelzellentyp aufgebaute Nockenwellenversteller 3 wird dabei von einem Hydrau- likmittel, bevorzugt dem Schmieröl einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt), beaufschlagt. Der Nockenwellenversteller 3 umfasst einen von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über einen bevorzugt als Kettentrieb ausgelegten Zugmitteltrieb (nicht gezeigt) antreibbaren Stator 4, der dazu eine Außenverzahnung 5 einschließt. In dem Stator 4 ist ein begrenzt drehbarer Rotor 6 integriert, der durch eine Verschraubung 7 drehfest an der Nockenwelle 2 fixiert ist. Der Stator 4 weist weiterhin ein ringförmiges Außenteil 8 auf, von dem ausgehend mehrere Trennelemente 9 radial nach innen gerichtet sind, von denen in Fig. 1 nur eines gezeigt ist. Die Trennelemente 9 werden axial von Schrauben einer Verschraubung 10 durchdrungen, die zur Befestigung eines Deckelelementes 1 1 sowie eines gegenseitigen Stirndeckels 12 vorgesehen sind, die gemeinsam mit dem Außenteil 8 einen Innenraum verschließen.

Entsprechend einem bekannten Aufbau nach dem Flügelzellenprinzip umfasst der Rotor 6 des Nockenwellenverstellers 3 mehrere radial ausgerichtete Flügel 19, die in Umfangsrichtung des Nockenwellenverstellers 3 gesehen zwischen die Trennelemen- te 9 des Stators 4 eingreifen und diese in, in Fig. 1 nicht gezeigte, Druckkammern unterteilen. Durch eine Druckbeaufschlagung der Druckkammern mit einem Hydraulikmittel kann eine Verstellung des Rotors 6 gegenüber dem Stator 4 erfolgen. Die Verschraubung 7 zwischen dem Rotor 6 und der Nockenwelle 2 bildet eine als Stirnpressverbindung 13 ausgeführte Verschraubung, bei der eine stirnseitige Kontaktflä- che 14 der Nockenwelle 2 kraftschlüssig an einer weiteren Kontaktfläche 15 des Rotors 6 abgestützt ist. Als Maßnahme zur Erzielung einer optimierten reibschlüssigen Stirnpressverbindung 13 ist die Kontaktfläche 14 oder 15 gezielt gehärtet und mit einer Schichtstruktur, einer gezielt aufgerauten, Aufwürfe 20 bildenden Oberfläche versehen, die im Einbauzustand mit einer gezielt weicheren Kontaktfläche 14 oder 15 zu- sammenwirkt. Details dieser Stirnpressverbindung 13 zeigen die Fig. 2 bis Fig. 4. Die zur Befestigung des Deckelelementes 1 1 und des Stirndeckels 12 mit dem Stator 4 vorgesehene Verschraubung 10 bildet eine weitere Stirnpressverbindung 16. Dabei ist die Kontaktfläche 18 des Stirndeckels 12 kraftschlüssig an der Kontaktfläche 17 von dem Außenteil 8 des Stators 4 abgestützt. Vergleichbar mit der zuvor beschriebenen Stirnpressverbindung 13 ist ebenfalls eine der Kontaktflächen 17 oder 18 gehärtet und aufgeraut und an einer gezielt weich ausgeführten zugehörigen Kontaktfläche 14 oder 15 abgestützt.

Die Fig. 2 zeigt in einer aufgebrochenen, perspektivischen Ansicht den aus einem Sintermaterial hergestellten Rotor 6 und verdeutlicht die Lage und Größe der aufgerauten, gehärteten Kontaktfläche 15, die gemeinsam mit der Kontaktfläche 14 der Nockenwelle 2 die Stirnpressverbindung 13 bildet. Die grau markierte Kontaktfläche 15 ist als Schichtkontur ausgeführt, deren Porenverteilung über die gesamte Fläche verteilte Erhebungen aufweist, die insbesondere in Form von V-förmigen, in Fig. 3 gezeigten Aufwürfen 20 gestaltet sind. Im Einbauzustand der Stirnpressverbindung 13 verrasten die Aufwürfe 20 kraft- und/oder formschlüssig an der weichen, eine Gegen- fläche bildenden Kontaktfläche 14. Bedingt durch den Härteunterschied können sich die Erhebungen bildenden Aufwürfe 20 der gehärteten Kontaktfläche 15 in der weichen Kontaktfläche 14 verkrallen oder eingraben, wodurch sich das übertragbare Drehmoment der Stirnpressverbindung 13 vergrößert.

In den Fig. 3 und Fig. 4 ist in einem vergrößerten Maßstab ein Ausschnitt der Stirnpressverbindung 13 in einem Vormontagezustand gezeigt. Die Fig. 3 verdeutlicht die Form und Lage von dem Aufwurf 20 der Schichtkontur der Kontaktfläche 15 des Rotors 6. In Fig. 4 sind die Kontaktflächen 14 und 15 durch Aufbringen einer in Pfeilrichtung wirkenden Presskraft flächig kraftschlüssig aneinander abgestützt. Dabei stellt sich ein Umformen von dem Aufwurf 20 der Schichtkontur ein, verbunden mit einer formschlüssigen Verzahnung zwischen den Kontaktflächen 14 und 15.

Die Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt des V-förmigen Aufwurfs 20 im Querschnitt, der mit einer Höhe h aus der verdichteten Kontaktfläche 15 des Rotors 6 hervortritt. Eine Wandstärke t des Aufwurfs 20 nimmt dabei von dem Rotor 6 ausgehend bis zu freien gerundeten Ende kontinuierlich zu.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwellenverstelleinnchtung

Nockenwelle

Nockenwellenversteller

Stator

Außenverzahnung

6 Rotor

7 Verschraubung

8 Außenteil

9 Trennelement

10 Verschraubung

1 1 Deckelelement

12 Stirndeckel

13 Stirnpressverbindung

14 Kontaktfläche

15 Kontaktfläche

16 Stirnpressverbindung

17 Kontaktfläche

18 Kontaktfläche

19 Flügel

20 Aufwurf

h Höhe des Aufwurfs

t Wandstärke des Aufwurfs