Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle, insbesondere für Kraftfahrzeug- motoren, mit einer Außenwelle und einer koaxial in der Außenwelle angeordneten Innenwelle, mit ersten an der Außenwelle fest angeordneten Funktionselementen, mit zweiten Funktionselementen, die drehbar an der Außen- welle angeordnet und drehfest an der Innenwelle befestigt sind und mit einem an die Außenwelle und Innenwelle angeschlossenen Phasensteiler zur Verdrehung der Innenwelle gegenüber der Außenwelle, wobei der Phasensteiler unter Aufbringung eines Drehmomentes an der Innenwelle befestigt ist. Eine gattungsgemäße Nockenwelle ist aus der DE 10 2010 036 145 A1 bekannt. Gegenüberliegend des Phasenstellers ist an einer Stirnseite der Innenwelle eine Einbuchtung vorgesehen, welche bei der Montage eine Zentrierung bzw. ein Festhalten ermöglicht. Zumindest ein Teil der ersten Funktionselemente sowie der zweiten Funktionselemente sind Nocken, welche den Einlass bzw. Auslass eines Verbrennungsmotors steuern können. Durch eine Verstellung der an der Innenwelle befestigten Nocken gegenüber den an der Außenwelle befestigten Nocken ist eine variable Steuerung der Ventile des Verbrennungsmotors möglich. So kann bei- spielsweise last- und drehzahlabhängig das Verhältnis von Einlasszeit und Auslasszeit verändert werden. Die Verdrehung von Innenwelle und Außenwelle erfolgt durch einen Phasensteiler, der auch als Phaser bezeichnet wird.

Der Phasensteiler umfasst üblicherweise einen mit der Außenwelle verbun- denen Stator sowie einen mit der Innenwelle verbundenen Rotor. Möglich ist jedoch auch, dass der Motor drehfest über der Innenwelle und der Rotor mit der Außenwelle verbunden ist. Neben kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Ver-

bindungen sind auch lösbare Verbindungen durch ein Verschrauben bekannt. Die Verschraubung erfolgt dabei üblicherweise mittels einer Zentralschraube, die im fixierten Zustand an einer Stirnseite des Phasenstellers anliegt und in eine Aufnahme der Innenwelle eingreift. Um den Rotor an der Innenwelle mittels der Zentralschraube mit einem vorgegebenen Anzugsmoment befestigen zu können, muss ein dem Anzugsmoment entgegengerichtetes Haltemoment aufgebracht werden. Da die Innenwelle innerhalb der Außenwelle angeordnet ist, wird diese bei dem Festziehen der Zentralschraube an dem gegenüberliegenden Wellenende festgehalten. Hierzu ist in der Praxis ein Mon- tagewerkzeug vorgesehen, welches in eine zugeordnete Aufnahme der Innenwelle eingreift. Es ergibt sich dabei der Nachteil, dass das Anzugsmoment über die gesamte Länge der Innenwelle übertragen wird, die entsprechend in einem erheblichen Maße tordiert wird. Je nach Länge der Innenwelle kann diese Torsion so stark sein, dass die dem Phasensteiler entfernt liegenden Nocken oder anderen Funktionselemente, welche an der Innenwelle befestigt sind, an einer Endposition anschlagen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die der Innenwelle zugeordneten Funktionselemente durch Verbindungselemente befestigt sind, welche sich durch Schlitze der Außenwelle hindurch erstrecken. Die Länge der Schlitze wird dabei von dem vorgesehenen Verstellweg zwischen Innenwelle und Außenwelle vorgegeben.

Grundsätzlich besteht das Problem, dass durch die Torsion der gesamten Innenwelle die Gefahr einer erhöhten Ungenauigkeit besteht. So kann Reibung oder ein Verklemmen dazu führen, dass nicht das gesamte aufgebrachte Drehmoment auch tatsächlich an der Schraubverbindung wirkt. Insbesondere hinsichtlich erhöhter Anforderungen an die Dokumentation des Produktionsprozesses sind die beschriebenen Unsicherheiten nachteilig. Zusätzlich führt die Torsion der gesamten Innenwelle auch zu einer Verlängerung des bei einem Festziehen zurückzulegenden Winkelbereichs.

Die JP 2004 044 445 A betrifft eine gattungsgemäße, nicht verstellbare Nockenwelle, bei der sämtliche Nocken fest auf einem massiven Stab angeordnet sind. Entsprechend umfasst die Nockenwelle auch keine zueinander beweglichen Teile oder einen Phasensteiler. Um die gesamte Welle bei der Montage fest- halten zu können, ist an einem separaten Endstück eine hexagonale Struktur unabhängig von den einzelnen Nocken angeordnet.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Befestigung des Phasenstellers an der Innenwelle durch das Aufbringen eines Drehmomentes die tordierte Länge der Innenwelle zu verringern und damit die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu erhöhen.

Ausgehend von einer Nockenwelle mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eines der drehfest mit der Innenwelle verbundenen zweiten Funktionselemente außerhalb einer Funktionsfläche mantelseitige Werkzeugaufnahmeflächen aufweist. Bei dem mit den Werkzeugaufnahmeflächen versehenen zweiten Funktionselement kann es sich um einen der mit der Innenwelle verbundenen Nocken, ein Sensorrad, ein Lagerelement oder ein Lagerring handeln. Grundsätzlich ist auch möglich, ein zusätzliches Teil vorzusehen, welches lediglich das Gegenhalten bei der Befestigung des Phasenstellers ermöglichen soll.

Zweckmäßigerweise wird ein zweites Funktionselement genutzt, welches nahe des Phasenstellers liegt, damit eine möglichst geringe toridale Länge erreicht wird. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, mehrere Funktionselemente mit Werkzeugaufnahmeflächen zu versehen. Wenn die Werkzeugaufnahmeflächen beispielsweise an einem Nocken gebildet sind, brauchen keine unterschiedlichen Nocken montiert werden, wenn alle mit Werkzeugaufnahmeflächen versehen sind.

Bei verstellbaren Nockenwellen mit einer Innenwelle und einer Außenwelle ist es bekannt, dass die mit der Innenwelle verbundenen Funktionselemente einerseits eine Funktionsfläche und andererseits einen axial dazu versetzten Ring- bund aufweisen, wobei an dem Ringbund auch die Befestigung der Funktionselemente mit der Innenwelle mittels eines Verbindungselementes, beispielsweise mit einem Stift, erfolgt. Die Werkzeugaufnahmeflächen können dann auf besonders einfache Weise an dem Ringbund erzeugt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Werkzeugaufnahmeflächen als Schlüsselflächen zur Aufnahme eines Werkzeugschlüssels ausgebildet. Beispielsweise können zwei an dem Umfang gegenüberliegende Flächen, ein Vieleck oder auch eine anders gestaltete Profilform mit Zähnen, oder Polygonform oder dergleichen vorgesehen sein. Bei der Befestigung des Phasenstellers an der Innenwelle wird ein entsprechendes Montagewerkzeug mit den Werkzeugaufnahmeflächen in Eingriff gebracht und dort fixiert. Die bei dem Festziehen auftretenden Drehmomente werden so von dem Montagewerkzeug aufgenommen. Insbesondere ist es möglich, dass bei dem Festhalten des mit den Werkzeugaufnahmeflächen versehenen Funktionselementes die auftretenden Drehmomente aufgenommen werden. Durch einen Vergleich mit den an dem Phasen- steller aufgebrachten Anzugsmomenten kann so sichergestellt werden, dass die Befestigung nicht durch ein Klemmen oder dergleichen beeinträchtigt ist.

Der Phasensteiler weist ein mit der Außenwelle verbundenes Bauteil und ein mit der Innenwelle verbundenes Bauteil auf, wobei die Verbindung mit der Innenwelle zweckmäßigerweise durch eine Zentralschraube erfolgt. Das mit der Innenwelle verbundene Bauteil ist bevorzugt der Rotor des Phasenstellers.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Funktionselement für eine Nockenwelle, insbesondere ein Nocken, mit einer Nabe, einer mantelseitigen Funktionsfläche und einem gegenüber der Funktionsfläche entlang der Achse der Nabe ver- setzten Ringbund, wobei an dem Ringbund die zuvor beschriebenen Werkzeugaufnahmeflächen gebildet sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen in einer schematischen Darstel- lung:

Fig. 1 eine verstellbare Nockenwelle, mit einem lösbar befestigten

Phasensteiler gemäß dem Stand der Techn ik in einem Längsschnitt, eine erfindungsgemäße Nockenwelle in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 3 einen Teilbereich der in Fig. 2 dargestellten Nockenwelle in einem Längsschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 2,

Fig. 4a und 4b ein mit einer Innenwelle verbundener Nocken in einer Detailansicht von der Seite bzw. in einer Perspektive, Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung eines mit der Innenwelle verbundenen Nockens,

Fig. 6 ein mit der Innenwelle verbundenes Sensorrad,

Fig. 7a und 7b einen Ausschnitt einer verstellbaren Nockenwelle mit einer alternativen Ausgestaltung eines mit der Innenwelle verbundenen Nockens in einer Perspektive bzw. einer Seitenansicht. Die Fig. 1 zeigt den aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau einer verstellbaren Nockenwelle eines Verbrennungsmotors mit einer Außenwelle 1 und eine koaxial in der Außenwelle 1 angeordneten Innenwelle 2. An der Außenwelle 1 sind erste Funktionselemente 3 in Form von Nocken befestigt. An der Innenwelle 2 sind drehfest zweite Funktionselemente 4a, 4b in Form von Nocken sowie in Form eines Sensorrades befestigt. Um die ersten Funktionselemente 3 gegenüber den zweiten Funktionselementen 4a, 4b zu verdrehen, ist stirnseitig ein Phasensteiler 5 angeordnet.

Der Phasensteiler 5, der auch als Phaser bezeichnet wird, weist einen mit der Außenwelle 1 verbundenen Stator 6 sowie einen mit der Innenwelle 2 verbundenen Rotor 7 auf. Eine Verdrehung zwischen Stator 6 und Rotor 7 kann beispielsweise hydraulisch erfolgen, so dass durch eine entsprechende Ansteu- erung eine kontrollierte Verstellung der Innenwelle 2 gegenüber der Außenwelle 1 möglich ist.

Der Rotor 7 ist mit einer Zentralschraube 8 unter Aufbringung eines Anzugsmomentes an der Innenwelle 1 befestigt. Die Befestigung der zweiten Funktionselemente 4a, 4b an der Innenwelle erfolgt in dem Ausführungsbeispiel durch Verbindungselemente 9 wie beispielsweise Stifte, die bei der Montage eingepresst werden und durch in den Figuren nicht dargestellte Längsschlitze der Außenwelle 1 hindurchgeführt sind. Um den Rotor 7 mittels der Zentralschraube 8 an der Innenwelle 2 befestigen zu können, muss die Innenwelle 2 bei dem Anziehen der Zentralschraube 8 festgehalten werden. Gemäß den aus

dem Stand der Technik bekannten Ausführungen ist dazu an dem gegenüberliegenden Ende der Innenwelle 2 eine Werkzeugaufnahme 10 vorgesehen.

Dabei ergibt sich der Nachteil, dass bei dem Festziehen die gesamte Innen- welle 2 tordiert wird. Auch wenn die Innenwelle 2 an sich den Beanspruchungen standhalten kann, führt der geringe Durchmesser zu einer erhöhten Torsionsempfindlichkeit.

Ausgehend von der bekannten Ausgestaltung gemäß der Fig. 1 ist erfindungs- gemäß vorgesehen, dass die zur Übertragung notwendige Länge der Innenwelle 2 dadurch verringert wird, dass an einem der zweiten Funktionselemente 4a, 4b bei dem Festziehen gegengehalten werden kann. So zeigt die Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung, bei der von den zweiten, mit der Innenwelle 2 verbundenen Funktionselementen 4a, 4b das erste Funktionselement 4a in Form eines Nockens mit mantelseitigen Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 versehen ist. Diese Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 befinden sich an einem Ringbund 13 außerhalb der eigentlichen Funktionsfläche 12a, welche die zur Steuerung der Ventile vorgesehene Nockenform aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ausgehend von dem Phasensteiler 5 bereits das erste der zweiten Funktionselemente 4a, 4b mit Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 ausgerüstet ist.

Der Fig. 2 ist des Weiteren zu entnehmen, dass nicht nur ein Nocken, sondern auch ein anderes zweites Funktionselement 4b in Form eines Sensorrades mit Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 versehen werden kann, wobei auch hier die Anordnung der Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 außerhalb der Funktionsfläche 12b des Sensorrades an einem Ringbund 13 erfolgt.

In der Fig. 2 sind lediglich zur Verdeutlichung zwei der zweiten Funktionselemente 4a, 4b mit Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 ausgerüstet. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn lediglich eines der zweiten Funktionselemente 4a, 4b entsprechende Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 aufweist.

Die Details des in der Fig. 2 dargestellten zweiten Funktionselementes 4a in Form eines Nockens sind in den Fig. 3, 4a und 4b dargestellt. In der Fig. 3 ist zu erkennen, dass der Ringbund 13 durch die Einbringung der Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 in einem gewissen Maße geschwächt ist. Vor diesem Hinter- grund ist es zweckmäßig, wenn gemäß dem Ausführungsbeispiel die Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 gegenüber dem Stift an dem Umfang des Ringbundes 13 um 90° versetzt angeordnet sind.

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der anstelle von zwei genau gegenüberliegenden Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 die Form eines Vielecks realisiert ist. Es ergibt sich der Vorteil, dass ein Werkzeug zum Gegenhalten in verschiedenen Ausrichtungen angesetzt werden kann.

Schließlich zeigt die Fig. 6 eine Ausgestaltung, bei der zwei gegenüberliegende Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 an dem zweiten Funktionselement 4b in Form eines Sensorrades angeordnet sind.

Durch die beschriebene Ausgestaltung der Nockenwelle können die Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Befestigung des Phasenstellers 5 an der Innen- welle 2 mittels der Zentralschraube 8 erhöht werden. Darüber hinaus können die Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 aber auch noch anderweitig genutzt werden, um die zugeordneten zweiten Funktionselemente 4a, 4b festzuhalten, beispielsweise wenn die zweiten Funktionselemente 4a in Form von Nocken vor oder nach der Montage auf Maß geschliffen werden.

Die Fig. 7a und 7b zeigen den Ausschnitt einer Nockenwelle mit einer alternativen Ausgestaltung der zweiten, mit der Innenwelle 2 verbundenen Funktionselemente 4a in Form von Nocken. Im Gegensatz zu den zuvor beschrie- benen Ausführungsformen weist der Nocken keinen Ringbund 13 auf. Statt dessen ist an einem Teil der Mantelfläche des Nockens die Funktionsfläche 12a durch eine Aussparung 14 unterbrochen, wobei in der Aussparung einerseits das Verbindungselement 9 in Form eines Stiftes angeordnet ist und die Werkzeugaufnahmeflächen 1 1 vorgesehen sind. Die beschriebene alternative Aus- gestaltung der zweiten Fun ktionselemente 4a führt zu einem geringeren Material- und Platzbedarf.