Nockenwellenverstellanordnung Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellanordnung.

Hintergrund der Erfindung

Nockenwellenversteller werden in Verbrennungsmotoren zur Variation der Steuerzeiten der Brennraumventile eingesetzt, um die Phasenrelation zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle in einem definierten Winkelbereich, zwischen einer maximalen Früh- und einer maximalen Spätposition, variabel gestalten zu können. Die Anpassung der Steuerzeiten an die aktuelle Last und Drehzahl senkt den Verbrauch und die Emissionen. Zu diesem Zweck sind No- ckenwellenversteller in einen Antriebsstrang integriert, über welche ein Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen wird. Dieser Antriebsstrang kann beispielsweise als Riemen-, Ketten- oder Zahnradtrieb ausgebildet sein. Bei einem hydraulischen Nockenwellenversteller bilden das Abtriebselement und das Antriebselement ein oder mehrere Paare gegeneinander wirkende Druckkammern aus, welche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar sind. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind koaxial angeordnet. Durch die Befüllung und Entleerung einzelner Druckkammern wird eine Relativbewegung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzeugt. Die auf zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement rotativ wirkende Feder drängt das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement in eine Vorteils- richtung. Diese Vorteilsrichtung kann gleichläufig oder gegenläufig zu der Verdrehrichtung sein.

Eine Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Flügelzellenvers- teller. Der Flügelzellenversteller weist einen Stator, einen Rotor und ein Antriebsrad mit einer Außenverzahnung auf. Der Rotor ist als Abtriebselement meist mit der Nockenwelle drehfest verbindbar ausgebildet. Das Antriebselement beinhaltet den Stator und das Antriebsrad. Der Stator und das Antriebsrad werden drehfest miteinander verbunden oder sind alternativ dazu einteilig miteinander ausgebildet. Der Rotor ist koaxial zum Stator und innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor und der Stator prägen mit deren, sich radial erstreckenden Flügeln, gegensätzlich wirkende Ölkammern aus, welche durch Öldruck beaufschlagbar sind und eine Relativdrehung zwischen dem Stator und dem Rotor ermöglichen. Die Flügel sind entweder einteilig mit dem Rotor bzw. dem Stator ausgebildet oder als„gesteckte Flügel" in dafür vorgesehene Nuten des Rotors bzw. des Stators angeordnet. Weiterhin weisen die Flügelzellenversteller diverse Abdichtdeckel auf. Der Stator und die Abdichtdeckel werden über mehrere Schraubenverbindungen miteinander gesichert. Eine andere Bauart der hydraulischen Nockenwellenversteller ist der Axialkolbenversteller. Hierbei wird über Öldruck ein Verschiebeelement axial verschoben, welches über Schrägverzahnungen eine Relativdrehung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement erzeugt. Eine weitere Bauform eines Nockenwellenverstellers ist der elektromechani- sche Nockenwellenversteller, der ein Dreiwellengetriebe (beispielsweise ein Planetengetriebe) aufweist. Dabei bildet eine der Wellen das Antriebselement und eine zweite Welle das Abtriebselement. Über die dritte Welle kann dem System mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Bremse, Rotationsenergie zugeführt oder aus dem System abgeführt werden. Eine Feder kann zusätzlich angeordnet werden, welche die Relativdrehung zwischen Antriebselement und Abtriebselement unterstützt oder zurückführt. Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Verbindung der Nockenwellenverstellanord- nung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Aufgabe wird mit einer Nockenwellenverstellanordnung mit einem Abtrieb- selement eines Nockenwellenverstellers und einer Nockenwelle, wobei das Abtriebselement eine erste Fläche aufweist und die Nockenwelle eine zweite Fläche aufweist, wobei sich diese beiden Flächen kontaktieren und das Abtriebselement mit einer Nockenwelle drehfest verbunden ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der ersten Fläche und/oder der zweiten Fläche Partikel angeordnet sind, die härter als die erste Fläche und/oder als die zweite Fläche sind.

Hierdurch wird erreicht, dass sich diese Partikel in die erste oder zweite Fläche eingedrückt werden, sobald die drehfeste Verbindung zwischen dem Abtriebse- lement und der Nockenwelle mittels einer Zentralschraube erzeugt wird. Vorteilhafterweise kann somit die Schraubenvorspannkraft geringer ausfallen, da die Verbindungsstelle, an der sich die erste und die zweite Fläche kontaktieren, ein sehr hohes Drehmoment vom Abtriebselement auf die Nockenwelle übertragen kann. Bevorzugterweise kann die Zentralschraube deutlich kürzer aus- gebildet werden, wodurch der Bauraum in axialer Richtung reduziert werden kann.

Die Partikel können eine regelmäßige Form, bspw. kugelförmig, prismenförmig, würfelförmig o.ä., haben oder eine unregelmäßige Form aufweisen. Die Partikel sind bevorzugt aus einem keramischen Werkstoff, da dessen Härte größer als die Härte der vorzugsweise metallisch ausgebildeten Kontaktflächen der Verbindungsstelle zwischen Nockenwelle und Abtriebselement ist. Die Partikel können mittels einer Beschichtung auf die Oberfläche anhaftend aufgetragen sein. Inn Sinne von Beschichtung ist auch zu verstehen, dass die Partikel mit einem Haftmittler ummantelt sind, welcher die adhäsive, insbesondere verliersichere, Verbindung zwischen Partikel und Oberfläche sicherstellt. Als Beschichtung ist auch zu verstehen, dass zunächst auf die Oberfläche eine Be- Schichtung aufgetragen ist, woran dann folgend die Partikel haftend angebracht werden. Der Haftmittler in diesem Fall ist die Beschichtung selbst.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Fläche eine Stirnfläche des Abtriebselements. Diese Stirnfläche kann zu einer axialen Begrenzungsfläche des Abtriebselement versetzt sein. Vorteilhafterweise ist die Stirnfläche ins Innere des Abtriebselement versetzt und parallel zur axialen Begrenzungsfläche angeordnet. Diese Stirnfläche ist komplementär zur Kontaktfläche der Nockenwelle ausgebildet, bevorzugterweise als Kreisringfläche. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Fläche auch eine Umfangsfläche des Abtriebselements umfassen, welche mit einer Umfangsfläche der Nockenwelle in Kontakt bringbar ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Fläche eine Stirnfläche der Nockenwelle. Die Stirnfläche der Nockenwelle ist vorzugsweise die axiale Begrenzungsfläche und ist zur Kontaktierung mit der Fläche, insbesondere Stirnfläche, des Abtriebselements vorgesehen. Die Stirnfläche der Nockenwelle ist komplementär zur Kontaktfläche des Abtriebselements ausgebildet, bevorzugterweise als Kreisringfläche.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Fläche auch eine Umfangsfläche der Nockenwelle umfassen, welche mit einer Umfangsfläche des Abtriebselements in Kontakt bringbar ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Fläche eine Stirnfläche eines mit dem Abtriebselement verbundenen Adapterteils. Die als Stirnfläche ausgebildete erste Fläche des Abtriebselements ist mittelbar von einem mit dem Abtriebselement verbundenen Adapterteil ausgebildet und nicht unmit- telbar vom Abtriebselement selbst. Vorteilhafterweise kann das Adapterteil vom Abtriebselement separat bearbeitet und einer Wärmebehandlung unterzogen sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Fläche eine Stirnfläche eines mit der Nockenwelle verbundenen Adapterteils. Die als Stirnfläche ausgebildete zweite Fläche des Abtriebselements ist mittelbar von einem mit der Nockenwelle verbundenen Adapterteil ausgebildet und nicht unmittelbar von der Nockenwelle selbst. Vorteilhafterweise kann das Adapterteil von der Nocken- welle separat bearbeitet und einer Wärmebehandlung unterzogen sein.

Das vorgenannte Adapterteil, welches mit dem Abtriebselement oder der Nockenwelle verbunden sein kann, kann als dünne Folie oder dünne Blechscheibe oder als massives Bauteil ausgebildet sein und ist zwischen dem Abtriebse- lement und der Nockenwelle mittels der Zentralschraube geklemmt.

In einer bevorzugten Ausbildung wurden die Partikel mit einem Atmosphären- druckplasmabeschichtungsverfahren haftend auf der jeweiligen Fläche aufgebracht. Die Partikel weisen eine Ummantelung mit einem Haftmittler auf, welcher durch das Plasma aufgeschmolzen wird. Beim Auftreffen auf die Oberfläche des Antriebselements und/oder der Nockenwelle stellt der Haftmittler die stoffschlüssige Verbindung zwischen Partikel und Oberfläche sicher. Die Oberfläche ist somit beschichtet, wobei die Beschichtung die Partikel und den Haftmittler umfasst. Der nicht zu beschichtende Teil des Bauteils wird von Abschir- mung in Form einer Schablone abgedeckt und vor der Beschichtung geschützt, so dass die Partikel nur die Öffnung der Schablone passieren können und dann auf die zu beschichtende Oberfläche auftreffen.

Die Partikel können mittels einer bestimmten Ausbildung der Öffnung der Schablone in einem Teilbereich oder in einer bestimmten Zone auf die ersten Fläche oder zweite Fläche aufgetragen werden. Vorteilhafterweise lassen sich beliebige Muster und Strukturen, bspw. Kreissegmente oder Sonnenstrukturen, realisieren. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die die Partikel tragende Beschichtung eine vom restlichen Bauteil verschiedene Farbe auf. Vorteilhafterweise lässt sich so optisch erkennen, ob und/oder auf welchen Oberflächen die Beschichtung mit den Partikeln aufgetragen ist.

In einer Ausbildung der Erfindung ist zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche eine dünne Scheibe angeordnet, welche die Partikel trägt, wobei die Härte der Scheibe einen Wert hat, der zwischen den Härtewerten der ersten Fläche und der zweiten Fläche liegt.

In einer weiteren Ausbildung sind die Partikel auf der ersten Fläche oder der zweiten Fläche angeordnet, welche die geringere Härte aufweist, wobei die Partikel derart dicht aneinander angeordnet sind, so dass die Partikel beim Verspannen der Nockenwellenverstellanordnung nicht in die Fläche mit der geringeren Härte vollständig eintauchen. Die Partikel dingen zwar in die Fläche geringerer Härte ein, jedoch wird die Materialverdrängung in der Fläche durch die Partikel gehemmt, wobei sich die Partikel gegenseitig abstützen und so einen festen Verbund bilden. Vorteilhafterweise ragt somit ein Anteil des/der Par- tikel aus der Oberfläche der Fläche geringerer Härte hinaus.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Rauheit der ersten Fläche und/oder der zweiten Fläche kleiner, als die Größe der Partikel, so dass die Partikel über die Rauheitsspitzen hinausragen.

Die Aufgabe wird auch durch eine Nockenwelle einer Nockenwellenverstellanordnung gelöst, welche die Beschichtung mit den harten Partikeln aufweist.

Die Aufgabe wird auch durch ein Abtriebselement eines Nockenwellenverstel- lers der Nockenwellenverstellanordnung gelöst, welcher die Beschichtung mit den harten Partikeln aufweist. Die Aufgabe wird auch durch einen Nockenwellenversteller mit dem Abtriebselement gelöst, welche die Beschichtung mit den harten Partikeln aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der harten Partikel wird eine zuver- lässigere, drehfeste Verbindung zwischen Abtriebselement des Nockenwellen- verstellers und der Nockenwelle erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 Nockenwellenverstellanordnung mit einem Nockenwellenversteller und einer Nockenwelle.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt Nockenwellenverstellanordnung 1 mit einem Nockenwellenversteller 3 und einer Nockenwelle 4. Die Nockenwelle 4 weist an einem Ende ein mit der Nockenwelle 4 drehfest verbundenes Adapterteil 8 auf. Vorzugsweise ist das Adapterteil 8 mit der Nockenwelle 4 verpresst.

Der Nockenwellenversteller 3 weist ein Abtriebselement 2 auf, welches eine erste Fläche 6 hat, die als Stirnfläche ausgebildet ist. In diesem Ausführungs- beispiel ist die Stirnfläche im Inneren des Abtriebselement 2 angeordnet. Die erste Fläche 6 kontaktiert die zweite Fläche 7 des Adapterteils 8. Die erste Fläche 6 und/oder die zweite Fläche 7 weisen hierbei die Partikel auf, welche härter als die Oberflächenhärte der ersten Fläche 6 und/oder zweiten Fläche 7 sind. Ist das Abtriebselement 2 mit dem Adapterteil 8 mittels einer Zentral- schraube 5 axial verspannt, so dringen die Partikel in die Oberfläche der ersten Fläche 6 und/oder der zweiten Fläche 7 ein und bilden einen Mikroformschluss aus. Durch den Mikroformschluss ist ein höheres Drehmoment zwischen dem Adapterteil 8 und dem Abtriebselement 2 übertragbar. Durch die höhere Leis- tungsfähigkeit dieser Kontaktstelle kann die Vorspannkraft der Zentralschraube 5 reduziert werden. Die Reduzierung der Vorspannkraft erfolgt in der kürzeren axialen Baulänge der Zentralschraube 5, wodurch weniger Dehnlänge für die Schraubenverbindung zur Verfügung steht. Vorteilhafterweise ist nunmehr eine bauraumreduzierte Zentralschraube 5 verwendbar. Die Zentralschraube 5 beinhaltet zudem eine Ventilfunktion mit einem axial verschiebbaren Ventilkolben, welche zur Ansteuerung des Nockenwellenversteller 3 dient. Durch die Reduzierung der axialen Baulänge der Zentralschraube 5 werden auch die Ölpfade innerhalb der Zentralschraube 5 kürzer, wobei weniger Öl in den Ölpfaden auf- gewendet werden muss und somit das Ansteuer- und Ansprechverhalten des hydraulischen Nockenwellenverstellers 3 verbessert wird.

Liste der Bezugszahlen

1 ) Nockenwellenverstell- anordnung

2) Abtriebselement

3) Nockenwellenversteller

4) Nockenwelle

5) Zentralschraube

6) erste Fläche

7) zweite Fläche

8) Adapterteil