NockenwellensteilVorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 198 17 319 C2 ist eine gattungsbildende Nockenwellenstellvorrichtung bekannt, die ein mit einer Nockenwelle gekoppeltes Stellmittel mit einem integrierten Zentralventil aufweist. Das Stellmittel wird von einem Innenkörper gebildet, der radial nach außen weisende Flügel aufweist, die mit radial nach innen weisenden Flügeln eines Außenkörpers in Wirkverbindung stehen. Der Innenkörper ist von einer zentralen Spannschraube durchsetzt und ist über diese axial gegen die Nockenwelle verspannt. Ferner umfasst die Nockenwellenstellvorrichtung einen Ventilschieber, der in die ein Ventilgehäuse bildende Spannschraube integriert ist.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwellenstellvorrichtung mit geringen Herstellkosten und einer hohen Funktionssicherheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Nockenwellenstellvorrichtung, die wenigstens ein zur Kopplung mit einer Nockenwelle

vorgesehenes Stellmittel, insbesondere ein Flügelzellenstel- lerbauteil, mit einem Zentralventil aufweist, mit einem Zentralspannmittel .

Es wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenstellvorrichtung wenigstens ein Zusatzfixiermittel umfasst, das zumindest zur Unterstützung einer drehfesten Kopplung des Stellmittels mit der Nockenwelle vorgesehen ist. Dabei soll unter einem "Zusatzfixiermittel" insbesondere ein Mittel verstanden werden, mittels dessen eine erforderliche Spannkraft bzw. Normalkraft gegenüber einer Vorrichtung ohne Zusatzfixiermittel reduziert werden kann. Das Zusatzfixiermittel kann dabei zusätzlich zu einem allein durch das Spannmittel hervorgerufenen Kraft- schluss einen Formschluss bewirken, beispielsweise indem das Zusatzfixiermittel von angeformten Verzahnungen, wie von Polygonverzahnungen, einer oder mehreren aufgerauten Oberflächen usw., gebildet ist, und/oder das Zusatzfixiermittel kann einen Stoffschluss bewirken, beispielsweise indem das Zusatzfixiermittel von einem Klebstoff gebildet ist, der zwischen dem Stellmittel und der Nockenwelle angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch zumindest ein Zusatzfixiermittel von einem reibkrafterhöhenden Mittel, wie von einer oder mehreren reibkrafterhöhenden Beschichtungen, einer reibkrafterhöhenden Scheibe und/oder vorteilhaft von einer reibkrafterhöhenden Folie, gebildet, wodurch das Zusatzfixiermittel besonders konstruktiv einfach und kostengünstig realisierbar ist. Das reibkrafterhöhende Mittel kann vorzugsweise dazu vorgesehen sein, eine Mikroverzahnung zu erreichen, beispielsweise indem dasselbe Splitter aufweist, die aus einem härteren Material sind als das Stellmittel und die Nockenwelle und die sich in dieselben eingraben. Als Splitter können vorzugsweise Diamantsplitter oder auch sonstige, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende metallische und/oder nichtmetallische Splitter verwendet werden. Unter "vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere speziell "ausgestattet" und/oder speziell

"ausgelegt" verstanden werden. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einem "Zentralventil" insbesondere ein Ventil verstanden werden, welches innerhalb des Stellmittels angeordnet ist und insbesondere zumindest einen bewegbar gelagerten Ventilkörper, wie einen Ventilschieber und/oder eine Ventilkugel, umfasst.

Durch eine entsprechende erfindungsgemäße Ausgestaltung können von dem Zentralspannmittel aufzubringende Spannkräfte reduziert, unerwünschte Verformungen, die insbesondere Einfluss auf eine Bewegung des Zentralventils bzw. auf einen Ventilschieber aufweisen könnten, können sicher vermieden und insbesondere können für das Stellmittel und/oder das Zentralspannmittel kostengünstig verarbeitbare Materialien, insbesondere mit relativ geringen Zugfestigkeitswerten, eingesetzt werden. Vorzugsweise kann wenigstens das Zentralspannmittel zumindest teilweise aus einem Material mit einer Zugfestigkeit kleiner oder gleich 800 MPa gebildet sein, und/oder wenigstens das Stellmittel kann sogar zumindest teilweise aus einem Material mit einer Zugfestigkeit kleiner oder gleich 250 MPa gebildet sein. Alternativ könnten das Stellmittel und/oder das Zentralspannmittel aus Materialien mit höheren Zugfestigkeiten und mit geringeren Materialstärken ausgeführt werden. Eine günstige Herstellung kann insbesondere erreicht werden, wenn wenigstens das Zentralspannmittel und/oder wenigstens das Stellmittel zumindest teilweise aus einer Leichtmetalllegierung und/oder aus einem Kunststoff gebildet sind. Dabei können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Legierungen eingesetzt werden, wie vorzugsweise Aluminiumlegierungen und/oder Magnesiumlegierungen, wodurch besonders leichte Bauteile erreicht werden können, die kostengünstig herstellbar sind. Vorzugsweise können für das Zentralspannmittel und/oder das Stellmittel Automatenstähle eingesetzt werden, die für ein Zerspanen auf automatisierten

Werkzeugmaschinen optimiert sind, und/oder Materialien, die vorteilhaft strangpressbar sind.

Ferner können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kunststoffe eingesetzt werden, jedoch vorteilhaft faser- und/oder partikelverstärkte Kunststoffe, wobei vorzugsweise als Basiskunststoff ein Duroplast auf Phenolharzbasis eingesetzt wird.

Sind das Stellmittel und das Zentralspannmittel zumindest teilweise aus dem gleichen Material gebildet, können unterschiedliche Wärmedehnungen im Betrieb und durch unterschiedliche Materialien bedingte unerwünschte Entspannungen und/oder Verspannungen vermieden werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Zentralspannmittel, im Einbauzustand betrachtet, unmittelbar am Stellmittel anliegt, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können.

Weist die Nockenwellenstellvorrichtung ein Sicherungsmittel auf, das dazu vorgesehen ist, das Zusatzfixiermittel an dessen Trägerbauteil verliersicher zu halten, kann das Trägerbauteil, wie insbesondere die Nockenwelle und/oder besonders bevorzugt das Stellmittel selbst, gemeinsam mit dem Zusatzfixiermittel als Baueinheit angeliefert und/oder montiert werden.

Das Sicherungsmittel kann dabei von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Mitteln gebildet sein, wie von Rast-, Klemm-, StoffSchluss- und/oder Formschlussmitteln. Besonders vorteilhaft ist das Sicherungsmittel jedoch durch ein Anspritzverfahren oder ein anderes Beschichtungsverfahren hergestellt, und zwar wird vorzugsweise bei der Herstellung des Stellmittels das Zusatzfixiermittel umspritzt, wodurch

zusätzliche Bauteile für das Sicherungsmittel vermieden werden können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Nockenwellenstellvorrichtung, montiert an einer Nockenwelle, und

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer alternativen Nockenwellenstellvorrichtung mit aus Kunststoff hergestellten Bauteilen.

Figur 1 zeigt eine Nockenwellenstellvorrichtung, die ein mit einer Nockenwelle 10a gekoppeltes, von einem Flügelkolben gebildetes Stellmittel IIa und ein Zentralventil 22a mit einem in axialer Richtung beweglich gelagerten Ventilschieber 12a aufweist. Ferner umfasst die Nockenwellenstellvorrichtung ein als Spannschraube ausgebildetes Zentralspannmittel 13a, das zugleich das Ventilgehäuse des Zentralventils 22a bildet und das das Stellmittel IIa durchsetzt und das mit einem Außengewinde 18a in ein Innengewinde 16a der Nockenwelle 10a eingeschraubt ist und mittels dessen das Stellmittel IIa in axialer Richtung gegen die Nockenwelle 10a gedrückt ist. Das Zentralspannmittel 13a liegt dabei mit einem angeformten, schraubenkopfartigen Radialflansch 19a unmittelbar am Stellmittel IIa an. Zwischen dem Stellmittel IIa und der Nockenwelle 10a, und zwar zwischen Stirnseiten derselben, ist ein von einer reibkrafterhöhenden Folie gebildetes Zusatzfixier-

mittel 14a angeordnet, das zur Unterstützung einer drehfesten

Kopplung des Stellmittels IIa mit der Nockenwelle 10a vorgesehen ist. Das Zusatzfixiermittel 14a weist zur Herstellung einer Mikroverzahnung Diamantsplitter auf.

Das Zentralspannmittel 13a ist konzentrisch zum Stellmittel IIa und koaxial zur Nockenwelle 10a angeordnet und dient als Ventilgehäuse für das Zentralventil 22a. In dem im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Zentralspannmittel 13a ist der Ventilschieber 12a in axialer Richtung verschiebbar gelagert und kann mittels eines nicht näher dargestellten elektromagnetischen Aktuators in axialer Richtung betätigt werden.

Das innerhalb eines Flügelzellenstellergehäuses 17a angeordnete Stellmittel IIa ist aus einer Leichtmetalllegierung, und zwar aus einer Magnesiumlegierung, mit einer Zugfestigkeit kleiner als 250 MPa gebildet, und das Zentralspannmittel 13a ist aus einer Aluminiumlegierung mit einer Zugfestigkeit kleiner als 800 MPa gebildet. Das Stellmittel IIa und/oder insbesondere das Zentralspannmittel 13a könnten jedoch auch aus einem Automatenstahl gebildet sein.

Das Flügelzellenstellergehäuse 17a ist drehfest mit einem Kettenrad 20a gekoppelt, das wiederum über eine nicht näher dargestellte Kette mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle gekoppelt ist. Das Kettenrad 20a schließt das Stellmittel IIa und das Flügelzellenstellergehäuse 17a in Richtung Nockenwelle 10a ab, während ein Deckel 21a das Stellmittel IIa und das Flügelzellenstellergehäuse 17a in die von der Nockenwelle 10a abgewandte Richtung abschließt.

Im Betrieb wird von der Kurbelwelle über die Kette das Kettenrad 20a und mit dem Kettenrad 20a das Flügelzellenstellergehäuse 17a angetrieben. Von dem Flügelzellenstellergehäuse 17a wird über ein mittels des Ventilschiebers 12a steuerbares

ölvolumen das Stellmittel IIa und über das Stellmittel IIa die Nockenwelle 10a angetrieben. Das Stellmittel IIa ist relativ zum Flügelzellenstellergehäuse 17a drehbar gelagert, und mittels des Ventilschiebers 12a kann die relative Drehstellung des Stellmittels IIa zum Flügelzellenstellergehäuse 17a und damit die relative Drehstellung der Kurbelwelle zur Nockenwelle 10a verstellt werden.

In Figur 2 ist ein Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer alternativen Nockenwellenstellvorrichtung dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele den Bezugszeichen die Buchstaben a und b hinzugefügt sind. Ferner kann bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Figur 1 verwiesen werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in Figur 1.

Die Nockenwellenstellvorrichtung weist ein Stellmittel IIb und ein Zentralspannmittel 13b auf, die beide aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sind.

Das Stellmittel IIb ist in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei bei der Herstellung des Stellmittels IIb ein von einer reibkrafterhöhenden Folie gebildetes Zusatzfixiermittel 14b umspritzt wird, so dass Sicherungsmittel 15b ausgebildet werden, mittels derer das Zusatzfixiermittel 14b verliersicher an dem Stellmittel IIb gehalten ist, und so dass das Stellmittel IIb und das Zusatzfixiermittel 14b als eine Baugruppe gemeinsam montiert werden können.

Bezugszeichen

10 Nockenwelle

11 Stellmittel

12 VentilSchieber

13 Zentralspannmittel

14 Zusatzfixiermittel

15 Sicherungsmittel

16 Innengewinde

17 Flügelzellenstellerge häuse

18 Außengewinde

19 Radialflansch

20 Kettenrad

21 Deckel

22 Zentralventil