B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers für eine verstellbare Nockenwelle, wobei der Stator mit einer Außenwelle und der Rotor mit einer Innenwelle der verstellbaren Nockenwelle verbunden wird, sodass bei Verdrehung des Rotors im Stator die Phasenlage der Innenwelle relativ zur Phasenlage der Außenwelle verstellt wird, und wobei ein Spalt zwischen wenigstens einer Gleitfläche am Stator und wenigstens einer Gleitfläche am Rotor gebildet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Phasensteiler mit einem Stator und mit einem Rotor, bei dem ein Ausgleich von Toleranzen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen wurde.

STAND DER TECHNIK

Beispielsweise ist aus der DE 1 1 2012 001 009 T5 ein Verfahren zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers bekannt, bei dem ein Torsionsantriebsmechanismus vorgesehen ist, der das Justieren der lotrechten Stellung und axialen Flucht der inneren zur äußeren Nockenwelle erlaubt, während eine drehsteife Kupplung zwischen dem Nockenwellensteller und der inneren oder äußeren Nockenwelle der konzentrischen Nockenwelle aufrechterhalten wird. Der

Torsionsantriebsmechanismus ist entweder aus einer flexiblen Wellenkupplung, einem quergeteilten angetriebenen Rad, einem quergeteilten Zahnhohlrad, einem Querstiftverzahnungsrad oder einem Stift- und Schlitzkombinationsantrieb ausgebildet. Nachteilhafterweise ist der Torsionsantriebsmechanismus aufwendig ausgeführt und erfordert zusätzlichen Bauraum. Die WO 201 1/133452 A2 schlägt die Verwendung eines flexiblen Kupplungselementes zwischen dem Phasensteiler und der Nockenwelle vor, das mit verschiedenen Ausführungsbeispielen unterschiedlich dargestellt ist. beispielsweise bildet die Kupplung eine flexible Scheibe oder einen flexiblen Ring, wodurch Fluchtungsfehler ausgeglichen werden können. Nachteilhafterweise ist mit der flexiblen Kupplung ein weiteres Bauteil notwendig, und durch die flexible Verbindung zwischen dem Rotor oder Stator des Phasenstellers und der Innenwelle oder der Außenwelle können sich im Gesamtverband zwischen der Nockenwelle und dem Phasensteiler Schwingungen aufbauen.

Der Stator ist zumeist topfartig ausgeführt und weist zumeist ein erstes Deckelelement und ein zweites Deckelelement auf. Zwischen den Deckelelementen ist der Rotor aufgenommen, der relativ zum Stator verdrehbar ist. Wird der Rotor an der Innenwelle befestigt, beispielsweise mit einem Befestigungsmittel wie einer Schraube, und wird der Stator mit der Außenwelle in Verbindung gebracht, so übertragen sich Fluchtungsfehler der Innenwelle relativ zur Außenwelle auch auf die Lage des Rotors innerhalb des Stators des Phasenstellers. Eine Aufaddition mehrerer Toleranzen, die insbesondere gebildet sind durch die Verbindungsstellen zwischen Rotor und Innenwelle und zwischen Stator und Außenwelle, jedoch auch durch Form- und Lagetoleranzen der weiteren Bauteile des Phasenstellers zueinander, kann zu Funktionsstörungen bis hin zum Blockieren des Phasenstellers führen, sodass der Rotor im Stator nicht mehr frei drehbar ist. Wird der Spalt zwischen den Gleitflächen des Rotors und des Stators zu groß gewählt, so wird ein zu großer Leckagestrom des Öls hervorgerufen, mit dem der Phasensteiler betrieben wird. Insbesondere zwischen am Rotor ausgebildeten Flügeln und am Stator ausgebildeten Statoren sollten im Wesentlichen öldichte Druckräume gebildet werden können, um den Wirkungsgrad des Phasenstellers nicht negativ zu beeinflussen. Wird der Spalt zu groß gewählt, ist der Leckagestrom des Öls zwischen Rotor und Stator zu groß, wird der Spalt zu klein gewählt, entsteht verstärkt das vorstehend beschriebene Problem des Verklemmens oder des Blockierens des Rotors im Stator.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zum Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers in Anordnung an einer verstellbaren Nockenwelle, das einfach ausgeführt ist und möglichst keine zusätzlichen Bauteile erfordert. Weiterhin betrifft die Aufgabe der Erfindung die Bereitstellung eines Phasenstellers mit einfach ausgeglichenen Toleranzen zwischen dem Stator und dem Rotor.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß den bekannten Merkmalen des Anspruches 1 und ausgehend von einem Phasensteiler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Beschichten wenigstens einer der Gleitflächen mit einer abtragbaren Beschichtung; Zusammenbauen des Phasenstellers umfassend das Fügen des Rotors im Stator; Inbetriebnahme des Phasenstellers mittels Verdrehen des Rotors im Stator und Einstellen des Spaltes zwischen dem Stator und dem Rotor mittels Abrasion wenigstens einer Teildicke der Beschichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen einfachen Ausgleich von Toleranzen zwischen einem Stator und einem Rotor eines Phasenstellers, wobei durch das erfindungsgemäße Verfahren ein spielfreier Lauf zwischen dem Rotor und dem Stator möglich wird. Bei Form- und Lageabweichungen zwischen dem Stator und dem Rotor stellt sich in der erste Zeit der Inbetriebnahme des Phasenstellers die nach dem Abtrag verbleibende Restdicke der Beschichtung so ein, dass der Rotor im Stator gerade eben nicht blockiert und frei rotieren kann. Dabei setzt das erfindungsgemäße Verfahren nicht voraus, dass Form- und Lageabweichungen des Rotors im Stator in Anordnung an der Innenwelle und an der Außenwelle korrigiert werden, sondern der gewünschte möglichst kleine Spalt stellt sich von alleine so ein, sodass der Phasensteiler nach Beendigung des Einstellens des Spaltes die gleiche Funktionswirkung ermöglicht wie ein Phasensteiler mit ideell maßgenauem Rotor und Stator.

Wird die Nockenwelle mit dem Phasensteiler in Betrieb genommen, so wird die Beschichtung zumindest bei Vorliegen einer Toleranzabweichung teilweise oder vollständig abgetragen, insbesondere durch einen kontrolliert hervorgerufenen Verschleiß. Ein Abtragen wenigstens der Teildicke der Beschichtung erfolgt nämlich solange, bis ein idealer Spalt gebildet ist und bis eine Abrasion der Beschichtung durch die gegenüberliegende Gleitfläche oder Beschichtung auf der gegenüberliegenden Fläche nicht mehr stattfindet.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Beschichtung durch einen Abrasionsvorgang mittels der der Beschichtung gegenüberliegenden Gleitfläche abgetragen wird, wenn die Nockenwelle in Betrieb genommen wird. Die gegenüberliegende Fläche kann auch die Fläche einer weiteren Beschichtung sein. Das mechanisch hervorgerufene Abtragen der Beschichtung erfolgt vordergründig durch einen Abrasionsprozess und damit durch einen Verschleiß. Dafür weist die Beschichtung eine geringere und insbesondere deutlich geringere Härte auf als die Bauteile des Phasenstellers, also beispielsweise die Materialhärte des Rotors oder des Stators.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beschichtung aus einem Gleitlack oder aus einem sonstigen auftragbaren Stoff gebildet. Die Beschichtung, beispielsweise der Gleitlack, ist dabei vollflächig auf die Gleitfläche der Komponente aufgetragen, wobei vorteilhafterweise die Beschichtung auch nur begrenzt auf Teilbereichen aufgetragen sein kann, insbesondere lokal begrenzt auf der Gleitfläche, die gegen die gegenüberliegende Gleitfläche anläuft und sich der verschleißbasierte Abtrag einstellen kann. Somit müssen der Stator nicht vollständig innenseitig und der Rotor nicht vollständig außenseitig beschichtet sein, und die Beschichtung ist auf Teilbereiche beschränkt, die zur späteren Gleitbewegung auf der gegenüberliegenden Fläche dient. Beispielsweise können mehrere Teilbereiche vorgesehen sein, die punktuell oder wenigstens lokal begrenzt auf Segmenten der beispielsweise kreisförmigen Gleitfläche durch die Beschichtung auf dem Stator oder dem Rotor gebildet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Inbetriebnahme des Phasenstellers durch Inbetriebnahme der Nockenwelle vor, um die Beschichtung wenigstens teilweise abzutragen und um das Axialspiel zu bilden, und die Inbetriebnahme der Nockenwelle wird beispielsweise erst in Anordnung an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorgenommen, also im späteren Betriebsumfeld. Beispielsweise kann die Beschichtung abgetragen werden durch eine gewöhnliche Inbetriebnahme der Nockenwelle oder eines Nockenwellenmoduls, in dem die Nockenwelle aufgenommen ist. Alternativ wird der Phasensteiler auch vor der eigentlichen Inbetriebnahme mit der Nockenwelle an einer Brennkraftmaschine auf einem Einlaufstand in Betrieb genommen werden, insbesondere dann, wenn Beschichtungsstoffe verwendet werden, die später nicht in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine gelangen sollen, wobei es auch denkbar ist, einen Beschichtungswerkstoff zu wählen, der im Ölkreislauf vorhanden sein kann, ohne dass dieser einen Schaden verursacht. Vorteilhafterweise ist die Beschichtung jedoch durch einen Stoff gebildet, der durch die feststoffliche Lösung im Öl im Betrieb einer Brennkraftmaschine keinen Schaden anrichtet. Die als feinste Partikel erzeugten abgetagenen Bestandteile der Beschichtung werden dann beispielsweise über Filtersysteme in der Brennkraftmaschine abgeschieden.

Die Erfindung richtet sich ferner auf einen Phasensteiler mit einem Stator und mit einem Rotor für eine verstellbare Nockenwelle, wobei der Stator mit einer Außenwelle und der Rotor mit einer Innenwelle der verstellbaren Nockenwelle verbindbar ist, und wobei zumindest ein Spalt zwischen wenigstens einer Gleitfläche am Stator und wenigstens einer Gleitfläche am Rotor gebildet ist, und erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Gleitflächen eine Beschichtung aufweist, die durch Inbetriebnahme des Phasenstellers zumindest teilweise abrasiv entfernbar ist, sodass ein der Funktion entsprechendes Spaltmaß entsteht.

Ein der Funktion entsprechendes Spaltmaß entsteht im Sinne der vorliegenden Erfindung dann, wenn mit dem nach der Abrasion gebildeten Spaltmaß ein dauerhafter und verschließminimaler, ölbedarfsminimaler Phasensteiler gebildet ist.

Der Stator und der Rotor sind vorteilhafterweise gemeinsam um eine Längsachse rotierbar ausgebildet, wobei die Längsachse insbesondere die Rotationsachse der Nockenwelle bildet. Dabei ist wenigstens eine der Gleitflächen am Stator und/oder eine der Gleitflächen am Rotor derart ausgebildet, dass -zumindest in einer idealisierten Betrachtung und unter Außerachtlassung von marginalen Winkelfehlern- die Längsachse auf der Gleitfläche eine Flächennormale bildet. Die Flächennormale bildet jeweils im Idealfall eine Flächennormale auf der Gleitfläche, und sitzt der Rotor beispielsweise unter einem Winkelfehler auf der Innenwelle auf, so bildet idealisiert betrachtet im Sinne der Anordnung der Gleitfläche die Längsachse auf dieser ebenfalls eine Flächennormale.

Die Beschichtung ist mit besonderem Vorteil durch Abrasion von der Gleitfläche abtragbar ausgebildet. Der Abrasionsvorgang ist dabei mit Vorteil so ausgebildet, dass dieser nur begrenzt auf eine erste Betriebszeit des Phasenstellers stattfindet, und sich bereits nach einer ersten Abrasion das gewünschte Spaltmaß insbesondere zwischen dem Rotor und dem Staot einstellt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Phasenstellers weist der Stator ein erstes Deckelelement auf, mittels dem der Stator mit der Außenwelle der verstellbaren Nockenwelle verbindbar ist, wobei die Beschichtung auf dem ersten Deckelelement aufgebracht ist. Insbesondere ist die Beschichtung auf der Innenseite des Deckelelementes aufgebracht, die zur Anordnung des Rotors weist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der Stator ein dem ersten Deckelelement gegenüberliegendes zweites Deckelement aufweist, und der Rotor befindet sich bei montiertem Phasensteiler in Anordnung zwischen dem ersten Deckelelement und dem zweiten Deckelelement. Mittels des zweiten Deckelelementes ist dabei der Stator zu einer Außenseite hin wenigstens teilweise abgeschlossen, und die Beschichtung ist auf dem zweiten Deckelelement insbesondere innenseitig aufgebracht. Somit weist der Stator zwei Deckelelemente auf, von denen wenigstens ein Deckelelement eine mit der Beschichtung versehene Gleitfläche aufweist, die zum Rotor hin gerichtet ist. Auf gleiche Weise weist der Rotor auch eine Seitenfläche auf, die zu einem der Deckelelemente weist, und auf der die Beschichtung aufgebracht ist. Insbesondere dadurch ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, Lage- und Winkelfehler der Anordnung des Stators und/oder des Rotors auf der Außenwelle bzw. auf der Innenwelle auszugleichen.

VORTEILHAFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Phasenstellers in Anordnung an einer verstellbaren Nockenwelle mit idealisierter Lage- und Maßgenauigkeit,

Fig. 2 ein Phasensteiler in Anordnung an einer verstellbaren

Nockenwelle mit einer Desaxierung des Rotors auf der Innenwelle,

Fig. 3 ein erfindungsgemäß ausgestalteter Phasensteiler mit einer

Beschichtung auf der Innenseite des Stators zur Ausführung des Verfahrens, und

Fig. 4 ein Phasensteiler in Anordnung an einer Nockenwelle gemäß

Fig. 3, wobei eine Beschichtung auf dem Rotor des Phasenstellers aufgebracht ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils einen Phasensteiler 1 in Anordnung an einer verstellbaren Nockenwelle 12 gemäß dem Stand der Technik. In Figur 1 ist der Phasensteiler 1 mit einem idealisierten Aufbau gezeigt, und Figur 2 zeigt den Phasensteiler 1 mit Maßabweichungen der Komponenten in der Lage zueinander, sodass das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausgleich der auftretenden Toleranzen Anwendung findet, um die gezeigten Maßabweichungen und damit einhergehenden Lagefehler für die eigentliche Funktion zu korrigieren, d.h. unschädlich zu machen, ohne den eigentlichen, geometrischen Lagefehler z.B. zwischen Rotor und Stator zu korrigieren.

Der Phasensteiler 1 und die verstellbare Nockenwelle 12 sind schematisiert vereinfacht dargestellt, und der Phasensteiler 1 weist einen Stator 10 und einen Rotor 1 1 auf. Der Stator 10 ist beispielhaft aufgebaut mit einem ersten Deckelelement 20 und einem zweiten Deckelelement 21 , und zwischen dem Deckelelement 20 und 21 befindet sich ein Zwischenelement 22, das auch einteilig ausgebildet sein kann mit dem ersten Deckelelement 20 oder mit dem zweiten Deckelelement 21. Die verstellbare Nockenwelle 12 weist eine Außenwelle 13 und eine Innenwelle 14 auf, und die Außenwelle 13 und die Innenwelle 14 sowie der Stator 10 und der Rotor 1 1 sind um eine gemeinsame Längsachse 18 rotierbar. Die Anordnung des Stators 10 an der Außenwelle 13 ist vereinfacht dargestellt über das erste Deckelelement 20. Die Verbindung zwischen dem Rotor 1 1 und der Innenwelle 14 weist ein Befestigungsmittel 19 auf, und das Befestigungsmittel 19 ist beispielsweise ausgebildet als Schraubelement.

Eine vergleichende Betrachtung der Figuren 1 und 2 des Standes der Technik zeigt auf, dass durch eine einfache Maßabweichung der Stirnfläche 23 der Innenwelle 14 bereits eine erhebliche Lageabweichung des Rotors 1 1 im Stator 10 die Folge ist. Wird der Phasensteiler 1 in Betrieb genommen, übt dieser entweder nur eingeschränkt die Funktion aus oder blockiert sogar vollständig. Die eingeschränkte Funktion liegt in der Abweichung des Spaltes 5, der in Figur 1 idealisiert dargestellt und damit überall gleich ist und in Figur 2 an gezeigter Stelle beispielsweise durch die Lageabweichung des Rotors 1 1 im Stator 10 zu einem Blockieren führen kann.

Der Stator 10 weist innenseitige Gleitflächen 15 auf, und der Rotor 1 1 weist außenseitige Gleitflächen 16 auf. Die Gleitflächen 15 und 16 laufen im Betrieb des Phasenstellers 1 aufeinander ab, und zwischen den Gleitflächen 15 und 16 ist der Spalt 5 erforderlich, um unter Schmierung mit Öl ein Abgleiten der Gleitflächen 15 und 16 aufeinander zu ermöglichen. Ist der Spalt 5 nicht vorhanden, und verklemmt der Rotor 1 1 beispielsweise nur an einer Stelle oder an sich gegenüberliegenden Stellen im Stator 10, so blockiert der Phasensteiler 1.

Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Phasenstellers 1 mit einer Beschichtung 17 auf den innenseitigen Gleitflächen 15 am Stator 10. Dabei befindet sich der Rotor 1 1 in einer Anordnung an der Innenwelle 14, befestigt mit dem Befestigungsmittel 19, wobei der Rotor 1 1 einen Lagefehler aufweist. Durch die angewendete Beschichtung 17 auf der innenseitigen Gleitfläche 15 des Stators 10 arbeitet sich der Rotor 1 1 bei Inbetriebnahme des Phasenstellers 1 in die Beschichtung 17 ein, indem die Beschichtung 17 über wenigstens eine Teildicke abrasiv durch die Bewegung des Rotors 1 1 entfernt wird. Im Ergebnis stellt sich ein Spalt 5 ein, der eine Minimal- Spaltluft umfasst, sodass trotz der Lageabweichung des Rotors 1 1 im Stator 10 ein störungsfreier Betrieb des Phasenstellers 1 erfolgt. Die notwendige Entfernung der Teildicke oder der gesamten Dicke der Beschichtung 17 erfolgt dabei automatisch, da bei Inbetriebnahme die Abtragung der Beschichtung 17 mit genau der Teildicke erfolgt, bis der erforderliche Spalt 5 entsteht.

Der Stator 10 weist ein erstes Deckelelement 20 und ein zweites Deckelelement 21 auf, und die Beschichtung 17 ist beispielhaft auf der inneren Gleitfläche 15 der beiden Deckelelemente 20 und 21 aufgebracht, d.h. dass der Stator 10 mit einem den Aufnahmeraum für den Rotor 1 1 verkleinernden Aufmaß montiert wird.

Figur 4 zeigt in Abwandlung zu Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Beschichtung 17 auf den Gleitflächen 16 des Rotors 1 1 aufgebracht ist, d.h. der Rotor 1 1 wird mit einem Aufmaß montiert. Die Gleitflächen 16 weisen zu den gegenüberliegenden Innenflächen des Stators 10, die gemäß Figur 3 beschichtet sind. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, in Kombination der Ausführungsbeispiele der Figuren 3 und 4 eine Beschichtung sowohl der Gleitflächen 15 am Stator 10 als auch der Gleitflächen 16 am Rotor 1 1 vorzusehen.

Das abgetragene Material der Beschichtung 17 wird im Öl des Phasenstellers 1 abtransportiert. Der Abtransport der abrasiv entfernten Beschichtung 17 ermöglicht einen nachfolgend funktionssicheren Betrieb des Phasenstellers 1 .

Die gezeigten Beschichtungen 17 auf der Gleitfläche 15 am Stator 10 gemäß Figur 3 und auf der Gleitfläche 16 des Rotors 1 1 gemäß Figur 4 sind lediglich mögliche beispielhafte Ausführungen zur Applikation einer Beschichtung 17. Im Rahmen der Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben, beispielsweise das Zwischenelement 22 des Stators 10 innenseitig mit einer Beschichtung zu versehen oder der Rotor 1 1 weist eine außenseitige Beschichtung auf. Eine derartige insbesondere einen radialen Lauf ausgleichende abtragbare Beschichtung ist beispielsweise erforderlich bei einer desaxierten Anordnung des Stators 10 an der Außenwelle 13 oder des Rotors 1 1 an der Innenwelle 14. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl verschiedener Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bez u g s ze i c h e n l i s te

Phasensteiler

Spalt

Stator

Rotor

verstellbare Nockenwelle

Außenwelle

Innenwelle

Gleitfläche (am Stator)

Gleitfläche (am Rotor)

Beschichtung

Längsachse

Befestigungsmittel

erstes Deckelelement

zweites Deckelelement

Zwischenelement

Stirnfläche