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WO2011050897A1 - Verfahren zur herstellung eines nockenwellenmoduls, nockenwellenmodul sowie gebaute nockenwelle - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines nockenwellenmoduls, nockenwellenmodul sowie gebaute nockenwelle Download PDF

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Publication number
WO2011050897A1
WO2011050897A1 PCT/EP2010/006121 EP2010006121W WO2011050897A1 WO 2011050897 A1 WO2011050897 A1 WO 2011050897A1 EP 2010006121 W EP2010006121 W EP 2010006121W WO 2011050897 A1 WO2011050897 A1 WO 2011050897A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft body
camshaft
bearing
tolerance ring
functional component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/006121
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonathan Heywood
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Presta TecCenter AG filed Critical ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Publication of WO2011050897A1 publication Critical patent/WO2011050897A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0829—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial loading of both hub and shaft by an intermediate ring or sleeve
    • F16D1/0835—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial loading of both hub and shaft by an intermediate ring or sleeve due to the elasticity of the ring or sleeve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/02—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a camshaft module, a camshaft module produced in particular according to this method, and a camshaft which is particularly suitable for use in the camshaft module according to the invention.
  • a cylinder head for an internal combustion engine which has a camshaft housing, which has a base body, a cover and at least one mounted in bearings the gas exchange valves of an internal combustion engine controlling camshaft.
  • the bearings are formed by aligned cylindrical holes in spaced parallel webs whose diameter is less than that of the cam elements.
  • the (built) camshaft consists of parts which can be joined together in the cylinder head, with bearing elements being inserted into the bores and connected rotationally fixed to the camshaft elements.
  • a cylinder head cover with integrated camshaft and a known method for producing this cylinder head cover has at least one camshaft which protrudes through at least one bearing bridge along a bearing lane for the camshaft in the cylinder head cover.
  • the bearing bridge on an opening or bore, which completely surrounds the camshaft in this area.
  • the cylinder head cover described is produced according to a method in which first the camshaft is cooled to a temperature which is below the temperature of the cylinder head cover (which is for example at room temperature).
  • An assembly aid ensures the correct alignment of the cams, in particular for the correct distance and the predetermined rotation of the same.
  • the temperature difference between the cylinder head cover and to be introduced camshaft be increased by the fact that the cylinder head cover is heated accordingly.
  • a camshaft for actuating valve pulses in internal combustion engines in which individual cam elements are pressed using a tolerance ring on a camshaft body (press fit). During assembly, the tolerance rings are inserted into the bore of the cam and the thus prepared cam is then pushed in a corresponding angular position relative to the camshaft on this.
  • Object of the present invention is to provide a camshaft, a camshaft module and a method for producing a camshaft module, in each case a fast and cost-effective fixation of the functional elements is ensured on the camshaft.
  • a structurally simplified shaft / hub connection is to be created, which ensures a simplified operation with regard to the assembly of a camshaft in a closed bearing frame or in a bearing frame with peripherally closed (in particular integrally executed) bearing receptacles.
  • the inventive method is used to produce a camshaft module with pre-assembled camshaft, wherein the camshaft module a bearing device - for example in the form of a one-piece closed lead frame or in the form of a closed cylinder head cover - with a plurality of circumferentially closed, one-piece executed bearing mounts for rotatably supporting a shaft body of a built or Has built-in camshaft.
  • the final determination of the threaded functional elements takes place on the shaft body by individual circumferentially not closed tolerance rings are axially positioned on the shaft body and the individual functional elements on the them respectively assigned and axially positioned tolerance ring pushed laterally and so by means of press connection on the shaft body rotationally fixed and fixed against displacement.
  • the tolerance rings can also be threaded onto the shaft body during the lateral insertion process of the shaft body through the closed bearing receptacle (s) of the bearing device.
  • the tolerance rings can also be expanded and attached radially from the outside to the shaft body.
  • the tolerance rings are positioned axially on the shaft body by holding the Tole- ranzringe as a whole over its entire width or with a radially inwardly projecting annular extension in a corresponding recess (groove) of the shaft body (and against axial displacement secured) are.
  • the invention comprises a camshaft module with a bearing device with a plurality of circumferentially closed one-piece bearing receptacles and with a built-in camshaft built into the bearing device.
  • the camshaft is arranged rotatably mounted in the plurality of bearing mounts, wherein in a formed between two adjacent bearing mounts mounting portion of the bearing device, one or more cam element (s) (functional element (s)) by means of press connection, including each one arranged on the shaft body tolerance ring rotating - And fixed on the shaft body is / are arranged.
  • the invention comprises a correspondingly constructed camshaft for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine, in which individual cam elements (functional components) are arranged on the shaft body by means of press-connection rotationally and non-displaceably via tolerance rings arranged in circumferential grooves of the shaft body.
  • FIG. 2 shows a detail of a detail in which a functional element is shown on a shaft body of a camshaft designed according to the invention
  • Fig. 3a-3d a tolerance ring, as it is used according to FIGS. 1 and 2, in one possible embodiment, in different views.
  • FIG. 1 is a schematic, in a fragmentary longitudinal sectional view, a camshaft module according to the invention during the assembly process shown.
  • the camshaft module 2 of FIG. 1 shows a schematic representation of a designed as a closed lead frame bearing device with a plurality of circumferentially closed integrally executed bearing receivers 4 for receiving a shaft body 6 of a built camshaft 8.
  • the shaft body 6 is guided by receiving the individual réellefadelnden functional elements 10 into an opposite bearing seat 4, wherein the shaft body 6 is arranged rotatably mounted in the bearing receivers 4 and to arrange.
  • bearings (not shown) may be present or subsequently introduced or be pressed laterally between the shaft body and bearing seat 4 in the bearing mounts.
  • the shaft body 6 can be accommodated in corresponding plain bearing bushes of the bearing receptacles 4.
  • a tolerance ring (fitting ring) 12 is threaded onto the shaft body 6 in addition to the individual functional elements 10, during the lateral insertion process of the shaft body 6, per functional element 10.
  • these can also after completed Einschiebevorgang the shaft body 6 and threading of the functional elements 10 by corresponding expansion radially from the outside to the camshaft or the shaft body 6 are applied (eg by a so-called. Clipping - with advantage with subsequent locking the tolerance rings 12 on the shaft body 6).
  • the tolerance rings 12 can be positioned axially on the shaft body 6 in a final assembly step and the respective functional elements 10 pushed onto their associated tolerance ring 12 in a corresponding rotational orientation and there according to rotation and displacement by means Press fit be positioned.
  • the interference fit can be realized with a tolerance ring 12 arranged on a smooth (not profiled) shaft body 6 or in another embodiment with a tolerance ring 12 arranged in a peripheral groove 14 of the shaft body 6.
  • the design of a press connection between the functional element 10, tolerance ring 12 and shaft body 6 with a groove 14 has the advantage that the tolerance ring 14 and thus the tolerance ring 12 associated functional element 10 is axially correctly positioned.
  • the functional element 10 is to be fixed, introduced.
  • the diameter of the passage opening (bore) of the functional element 10 is greater than or equal to the diameter of the shaft body 6, so that the functional element 10 slides on the shaft body 6 or has a slight clearance.
  • the axial width B groove of the groove 14 is dimensioned advantageously smaller than the width B of the functional element 10. This has particular advantages with regard to the centering of the functional element 10 to the shaft body 6.
  • the diameter of the passage openings of the functional elements 10 is approximately equal to the diameter the bearing seat 4 of the bearing device (bearing frame).
  • the functional elements 10 by lateral sliding on the Toferanzringe 12 are fixed at the corresponding axially predetermined positions via a press connection. This process can also be carried out automatically or semi-automatically via the corresponding delivery device.
  • FIG. 2 a corresponding press-fit connection of a functional element 10 arranged on the shaft body 6 of the built-up camshaft 8 is shown in an enlarged view.
  • the tolerance ring 12 used here is shown in more detail in FIGS. 3a-3d.
  • Such a tolerance ring 12, via which a frictional shaft-hub connection between the functional element 10 and shaft body 6 is to be produced, is configured in such a way that it generates an internal radial tension between the components to be connected.
  • the positive deformations required for the generation of the radial prestressing force are absorbed by the tolerance ring 12 arranged between shaft (shaft body 6) and hub (through-opening of functional element 10).
  • the tolerance ring 12 can for example be slotted or have corrugated rings made of thin spring steel which have a large number of longitudinal beads or projections which distribute uniformly over the circumference.
  • the interference fit connection by means of tolerance ring 12 can take place via a tolerance ring 12 mounted on a smooth shaft body 6 or, in a preferred embodiment, via a tolerance ring 12 mounted in a groove 14.
  • the tolerance ring is shown in a radial plan view.
  • FIG. 3b shows the tolerance ring 12 according to FIG. 3a in a side view.
  • the circumferentially distributed projections of the tolerance ring 12, which is preferably made of spring steel, are shown in possible embodiments (cross-sectional representation of the tolerance ring 12).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls (2) sowie ein Nockenwellenmodul und eine gebaute Nockenwelle, insbesondere zur Verwendung in einem derartigen Nockenwellenmodul. Ein derartiges Nockenwellenmodul umfasst eine Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl axial beabstandeter, umfänglich geschlossener, einteilig ausgeführter Lageraufnahmen (4) zur drehbaren Lagerung eines Wellenkörpers (6) einer gebauten Nockenwelle (8), sowie eine gebaute Nockenwelle (8), bei der Funktionsbauteile (10) unter Verwendung eines Toleranzringes (12) auf dem Nockenwellenkörper (6) aufgepresst sind. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: Bereitstellen der Lagereinrichtung, Positionieren des Funktionsbauteils (10) im Montagebereich (MB), seitliches Einschieben des Wellenkörpers (6) in den Montagebereich (MB) durch eine der geschlossenen Lageraufnahmen (4) und Auffädeln des im Montagebereich (MB) positionierten Funktionsbauteils (10), sowie Montage und axiale Positionierung eines Toleranzringes (12) auf dem Wellenkörper (6) und Herstellung einer Pressverbindung zwischen Wellenkörper (6), Toleranzring (12) und Funktionsbauteil (10) durch axiale Relativverschiebung zwischen Toleranzring (12) und Funktionsbauteil (10). Die erfindungsgemäße Nockenwelle (8) zeichnet sich dadurch aus, dass der Toleranzring (12) für die Pressverbindung zwischen Funktionsbauteilen (10) und Nockenwellenkörper (6) in einer umfänglichen Nut (14) des Nockenwellenkörpers (6) angeordnet ist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls, Nockenwellenmodul sowie gebaute Nockenwelle
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls, ein insbesondere gemäß diesem Verfahren hergestelltes Nockenwellenmodul sowie eine insbesondere zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Nockenwellenmodul geeignete gebaute Nockenwelle.
Aus der DE 198 31 772 AI ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bekannt, der ein Nockenwellengehäuse aufweist, welches einen Grundkörper, einen Deckel und zumindest eine in Lagerstellen gelagerte die Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine steuernde Nockenwelle aufweist. Dabei sind die Lagerstellen durch fluchtende zylindrische Bohrungen in voneinander beabstandeten parallelen Stegen ausgebildet deren Durchmesser geringer als der der Nockenelemente ist. Die (gebaute) Nockenwelle besteht dabei aus im Zylinderkopf zusammen fügbaren Teilen, wobei Lagerelemente in die Bohrungen eingesetzt und mit den Nockenwellenelementen verdrehfest verbunden werden.
Des Weiteren ist aus der DE 103 31 089 AI eine Zylinderkopfhaube mit integriert gelagerter Nockenwelle sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Zylinderkopfhaube bekannt. Die beschriebene Zylinderkopfhaube weist wenigstens eine Nockenwelle auf, die durch wenigstens eine Lagerbrücke entlang einer Lagergasse für die Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube hindurchragt. Dabei weist die Lagerbrücke eine Öffnung bzw. Bohrung auf, die die Nockenwelle in diesem Bereich vollständig umschließt. Die beschriebene Zylinderkopfhaube wird gemäß einem Verfahren hergestellt, bei dem zuerst die Nockenwelle auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche unterhalb der Temperatur der Zylinderkopfhaube (welche beispielsweise bei Raumtemperatur liegt) liegt. In einem anschließenden Verfahrensschritt wird die gekühlte (und durch die Abkühlung in ihren Abmaßen verkleinerte bzw. geschrumpfte) Nockenwelle in die als Lagergasse vorgesehene Bohrung der Lagerbrücke und in die vorgefertigten Nocken ein- gepasst. Eine Montagehilfe sorgt dabei für die korrekte Ausrichtung der Nocken, insbesondere für den richtigen Abstand und die vorbestimmte Verdrehung derselben. Um die Montage entsprechend zu vereinfachen kann die Temperaturdifferenz zwischen Zylinderkopfhaube und einzuführender Nockenwelle dadurch erhöht werden, dass die Zylinderkopfhaube entsprechend erwärmt wird.
Schließlich ist aus der DE 36 06 111 C2 eine Nockenwelle zur Betätigung von Ventilstößen bei Brennkraftmaschinen bekannt, bei der einzelne Nockenelemente unter Verwendung eines Toleranzringes auf einem Nockenwellenkörper verpresst werden (Presssitz). Bei der Montage werden die Toleranzringe in die Bohrung des Nockens eingelegt und wird der so vorbereitete Nocken dann in entsprechender Winkellage gegenüber der Nockenwelle auf diese aufgeschoben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Nockenwelle, ein Nockenwellenmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls bereit zu stellen, wobei jeweils eine schnelle und kostengünstige Fixierung der Funktionselemente auf der Nockenwelle gewährleistet ist. Insbesondere soll eine konstruktiv vereinfachte Welle/Nabe-Verbindung geschaffen werden, die eine - im Hinblick auf die Montage einer Nockenwelle in einem geschlossenen Lagerrahmen bzw. in einem Lagerrahmen mit umfänglich geschlossenen (insbesondere einteilig ausgefügrten) Lageraufnahmen - vereinfachte Arbeitsweise gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe jeweils durch die jeweilige Gesamtheit der Merkmale von einem der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen formuliert.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines Nockenwellenmoduls mit bereits vormontierter Nockenwelle, wobei das Nockenwellenmodul eine Lagereinrichtung - beispielsweise in Form eines einteiligen geschlossenen Leiterrahmens oder in Form einer geschlossenen Zylinderkopfhaube - mit einer Mehrzahl umfänglich geschlossener, einteilig ausgeführter Lageraufnahmen zur drehbaren Lagerung eines Wellenkörpers einer einzubauenden bzw. eingebauten Nockenwelle aufweist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren soll eine vereinfachte Montage einer gebauten Nockenwelle innerhalb eines einteiligen Leiterrahmens oder einer geschlossenen Zylinderkopfhaube mit einer entsprechend geschlossenen Lagergasse (wobei die Lageraufnahmen der Lagergasse einen geringeren Durchmesser aufweisen als die zu montierenden Funktionselemente) geschaffen werden. Dies wird durch die Befestigung der Funktionselemente/Funktionsbauteile (Nockenwellenkomponenten wie Nocken, Sensor- oder Antriebsräder oder dergleichen) während des Montagevorgangs für die in die Lagereinrichtung einzubauenden Nockenwelle erreicht, indem die Funktionselemente während des Einschiebevorgangs des Wellenkörpers in Montagebereiche des geschlossenen Leiterrahmens oder der geschlossenen Zylinderkopfhaube (bzw. in deren umfänglich geschlossene Lageraufnahmen) vorpositioniert gehalten und auf den Wellenkörper aufgefädelt werden. Sobald der Wellenkörper über seine gesamte Länge in die Lagergasse eingeschoben worden und in den entsprechenden Lageraufnahmen positioniert ist, erfolgt die endgültige Festlegung der aufgefädelten Funktionselemente auf dem Wellenkörper, indem einzelne umfänglich nicht geschlossene Toleranzringe auf dem Wellenkörper axial positioniert werden und die einzelnen Funktionselemente auf den ihnen jeweils zugeordneten und axial positionierten Toleranzring seitlich aufgeschoben und so mittels Pressverbindung am Wellenkörper drehfest und verschiebefest befestigt werden. Hierbei können die Toleranzringe ebenfalls - während des seitli- chen Einschiebevorgangs des Wellenkörpers durch die geschlossene(n) Lageraufnahme(n) der Lagereinrichtung hindurch - auf den Wellenkörper aufgefädelt werden. Alternativ können die Toleranzringe aber auch aufgeweitet und radial von außen an den Wellenkörper angebracht werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Toleranzringe auf dem Wellenkörper axial positioniert indem die Tole- ranzringe als Ganzes über ihre gesamte Breite oder mit einem radial nach innen auskragenden Ringfortsatz in einer entsprechenden Ausnehmung (Nut) des Wellenkörpers gehalten (und gegen axiale Verschiebung gesichert) sind.
Analog zu dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst die Erfindung ein Nockenwellenmodul mit einer Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl umfänglich geschlossener einteilig ausgeführter Lageraufnahmen und mit einer in die Lagereinrichtung vormontierten gebauten Nockenwelle. Die Nockenwelle ist dabei in der Mehrzahl der Lageraufnahmen drehbar gelagert angeordnet, wobei in einem zwischen zwei benachbarten Lageraufnahmen ausgebildeten Montagebereich der Lagereinrichtung, ein oder mehrere Nockenelement(e) (Funktionselement(e)) mittels Pressverbindung unter Einschluss jeweils eines auf dem Wellenkörper angeordneten Toleranzrings dreh- und verschiebefest auf dem Wellenkörper angeordnet ist/sind.
Des Weiteren umfasst die Erfindung eine entsprechende gebaute Nockenwelle zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, bei der einzelne Nockenelemente (Funkti- onsbauteile) über in umfänglichen Nuten des Wellenkörpers angeordnete Toleranzringe dreh- und verschiebefest auf dem Wellenkörper mittels Pressverbindung angeordnet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Zeichnungsfiguren für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt und näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls während des Zusammenbaus in schematischer Darstellung im Längsschnitt,
Fig. 2 eine ausschnittsweise Detaildarstellung, in der ein Funktionselement auf einem Wellenkörper einer gemäß der Erfindung ausgestalteten Nockenwelle dargestellt ist,
Fig. 3a-3d einen Toleranzring, wie er gemäß der Fig. 1 und 2 Verwendung findet, in einer möglichen Ausführungsform, in unterschiedlichen Ansichten.
In Fig. 1 ist in schematischer Weise, in einer ausschnittsweisen Längsschnittdarstellung, ein Nockenwellenmodul gemäß der Erfindung während des Montageprozesses dargestellt. Gleichzeitig wird gemäß Fig. 1 das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Nockenwellenmoduls veranschaulicht. Das Nockenwellenmodul 2 gemäß Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine als geschlossener Leiterrahmen ausgeführte Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl umfänglich geschlossener einteilig ausgeführter Lageraufnahmen 4 zur Aufnahme eines Wellenkörpers 6 einer gebauten Nockenwelle 8. Dabei wird der Wellenkörper 6 der gebauten Nockenwelle 8 seitlich durch eine erste Lageraufnahme 4 hindurch geschoben, so dass im Inneren des Lagerrahmens (in einem zwischen zwei Lageraufnahmen befindlichen Montagebereich MB) einzelne Funktionselemente 10 (Nockenelemente) auf den Wellenkörper 6 aufgefädelt werden können. Der Wellenkörper 6 wird unter Aufnahme der einzelnen aufzufädelnden Funktionselemente 10 bis in eine gegenüber liegende Lageraufnahme 4 hindurch geführt, wobei der Wellenkörper 6 in den Lageraufnahmen 4 verdrehbar gelagert angeordnet bzw. anzuordnen ist. Zur drehbaren Lagerung des Wellenkörpers 6 in den Lageraufnahmen 4 der Lagereinrichtung können in den Lageraufnahmen 4 Wälzlager (nicht dargestellt) vorhanden oder nachträglich eingebracht bzw. zwischen Wellenkörper und Lageraufnahme 4 seitlich eingepresst werden. Alternativ kann der Wellenkörper 6 auch in entsprechenden Gleitlagerbuchsen der Lageraufnahmen 4 aufgenommen werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird neben den einzelnen Funktionselementen 10, während des seitlichen Einschiebevorgangs des Wellenkörpers 6, pro Funktionselement 10 jeweils ein Toleranzring (Passring) 12 auf den Wellenkörper 6 aufgefädelt. Alternativ zur Auffädelung der Tole- ranzringel2 können diese auch nach abgeschlossenem Einschiebevorgang des Wellenkörpers 6 und Auffädelung der Funktionselemente 10 durch entsprechendes Aufweiten radial von außen auf die Nockenwelle bzw. den Wellenkörper 6 aufgebracht werden (z.B. durch ein sog. Aufklipsen - mit Vorteil mit anschließender Verrastung der Toleranzringe 12 auf dem Wellenkörper 6). Sind über die gesamte Länge des Wellenkörpers 6 alle Funktionselemente 10 nebst den jeweiligen Toleranzringen 12 auf dem Wellenkörper 6 angeordnet, können in einem abschließenden Montageschritt die Toleranzringe 12 axial auf dem Wellenkörper 6 positioniert und die jeweiligen Funktionselemente 10 auf den ihnen zugeordneten Toleranzring 12 in entsprechender rotatorischer Ausrichtung aufgeschoben und dort entsprechend dreh- und verschiebefest mittels Presssitz positioniert werden.
Dabei kann der Presssitz in einer möglichen Ausführungsform mit einem auf einem glatten (nicht profilierten) Wellenkörper 6 oder in einer anderen Ausführungsform mit einem in einer umfänglichen Nut 14 des Wellenkörpers 6 angeordneten Toleranzring 12 realisiert werden. Die Ausgestaltung einer Pressverbindung zwischen Funktionselement 10, Toleranzring 12 und Wellenkörper 6 mit einer Nut 14 hat den Vorteil, dass der Toleranzring 14 und damit das dem Toleranzring 12 zugeordnete Funktionselement 10 axial richtig positioniert ist. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Nut 14 werden die einzelnen Nuten 14 an den entsprechenden axialen Funktionselementpositionen auf dem Wellenkörper 6, an der bei fertiger Nockenwelle das Funktionselement 10 fixiert sein soll, eingebracht.
Der Durchmesser der Durchführöffnung (Bohrung) des Funktionselementes 10 ist größer oder gleich dem Durchmesser des Wellenkörpers 6 bemessen, so dass das Funktionselement 10 auf dem Wellenkörper 6 gleitet bzw. ein geringes Spiel aufweist. Die axiale Breite BNut der Nut 14 ist mit Vorteil kleiner bemessen als die Breite B des Funktionselementes 10. Dies hat insbesondere Vorteile im Hinblick auf die Zentrierung des Funktionselementes 10 zum Wellenkörper 6. Der Durchmesser der Durchführöffnungen der Funktionselemente 10 ist in etwa gleich dem Durchmesser der Lageraufnahme 4 der Lagereinrichtung (Lagerrahmen). Das Ausrichten und Positionieren der Funktionselemente 10 in einer vorbestimmten Winkel- und Phasenlage zueinander an bestimmten axialen Positionen des Wellenkörpers 6 kann voll- oder teilautomatisiert unter Verwendung von entsprechenden automatisierten Zuführanlagen und Montageeinrichtungen erfolgen. Hierbei können die einzelnen Funktionselemente 10 ggf. gemeinsam mit den ihnen jeweils zugeordneten Toleranzringen 12 in eine derartige Zuführeinrichtung, ggf. auch schon in ihrer Winkellage entsprechend ausgerichtet, eingelegt und gemeinsam in den zwischen zwei Lageraufnahmen 4 ausgebildeten Montagebereich MB der Lagereinrichtung eingeschwenkt werden, so dass die Durchführöffnungen der Funktionselemente 10 und der Toleranzringe 12 mit den Lageraufnahmen 4 fluchten und der Wellenkörper 6 seitlich durch die Lageraufnahmen 4 und die Durchführöffnungen der Funktionselemente 10 und Toleranzringe 12 hindurch geführt werden kann. Wie zuvor bereits beschrieben, können in einem abschließenden Schritt die Funktionselemente 10 durch seitliches Aufschieben auf die Toferanzringe 12 an den entsprechenden axial vorbestimmten Positionen über eine Pressverbindung fixiert werden. Auch dieser Vorgang kann über die entsprechende Zustelleinrich- tung automatisiert oder teilautomatisiert durchgeführt werden. Gemäß Fig. 2 ist eine entsprechende Presssitzverbindung eines auf dem Wellenkörper 6 der gebauten Nockenwelle 8 angeordneten Funktionselementes 10 in vergrößerter Darstellung gezeigt.
Der hier verwendete Toleranzring 12 ist in den Fig. 3a - 3d näher dargestellt. Ein derartiger Toleranzring 12, über den eine reibschlüssige Welle-Nabe-Verbindung zwischen Funktionselement 10 und Wellenkörper 6 hergestellt werden soll, ist derart ausgestaltet, dass über ihn eine innere radiale Verspannung zwischen den zu verbindenden Bauteilen erzeugt wird. Die für die Erzeugung der radialen Vorspannkraft erforderlichen Zwangsverformungen werden an dem zwischen Welle (Wellenkörper 6) und Nabe (Durchführöffnung von Funktionselement 10) angeordneten Toleranzring 12 aufgenommen. Der Toleranzring 12 kann hierfür beispielsweise geschlitzt oder in sich gewellte Ringe aus dünnen Federstahl aufweisen, welche eine große Anzahl von gleichmäßig über den Umfang verleihen Längssicken bzw. Vorsprüngen aufweisen. Die Presssitzverbindung mittels Toleranzring 12 kann dabei über einen auf einem glatten Wellenkörper 6 oder aber in einer bevorzugten Ausführungsform über einen in einer Nut 14 gelagerten Toleranzring 12 erfolgen. In Fig. 3a ist der Toleranzring in einer radialen Draufsicht gezeigt. Die Fig. 3b zeigt den Toleranzring 12 gemäß Fig. 3a in einer Seitenansicht. In den Fig. 3c und 3d sind die umfänglich verteilten Vorsprünge des bevorzugt aus Federstahl gefertigten Toleranzringes 12 in möglichen Ausführungsformen dargestellt (Querschnittdarstellung des Toleranzringes 12).

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls (2) umfassend eine Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl axial beabstandeter, umfänglich geschlossener, einteilig ausgeführter Lageraufnahmen (4) zur drehbaren Lagerung eines Wellenkörpers (6) einer gebauten Nockenwelle (8), sowie eine gebaute Nockenwelle (8), wobei in einen zwischen zwei Lageraufnahmen (4) ausgebildeten Montagebereich (MB) der Lagereinrichtung ein auf dem Wellenkörper (6) anzuordnendes Funktionsbauteil (10) zu montieren ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- Bereitstellen der Lagereinrichtung,
- Positionieren des Funktionsbauteils (10) im Montagebereich (MB),
- seitliches Einschieben des Wellenkörpers (6) in den Montagebereich (MB) durch eine der geschlossenen Lageraufnahmen (4) und Auffädeln des im Montagebereich (MB) positionierten Funktionsbauteils (10),
- Montage und axiale Positionierung eines Toleranzringes (12) auf dem Wellenkörper (6) und Herstellung einer Pressverbindung zwischen Wellenkörper (6), Toleranzring (12) und Funktionsbauteif (10) durch axiale Refatiwerschiebung zwischen Toleranzring (12) und Funktionsbauteil (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Toleranzring (12) durch Auffädeln auf den Wellenkörper (6), während des seitlichen Einschiebens des Wellenkörpers (6) in die Lageraufnahmen (4) der Lagereinrichtung montiert und durch anschließendes axiales Ausrichten auf dem Wellenkörper (6) positioniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Toleranzring (12) durch radiales Aufklipsen auf dem in die Lageraufnahmen (4) der Lagereinrichtung eingeschobenen Wellenkörper (6) montiert und positioniert wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Positionierung des Toleranzringes (12) in einer umfänglichen Nut (14) des Wellenkörpers (6) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Wellenkörper (6) bei Auffädelung mehrer Funktionsbauteile (10) durch mehrere umfänglich geschlossene Lageraufnahmen (4) geführt wird, und
- die Pressverbindung zwischen Wellenkörper (6) und den Funktionsbauteilen (10) erst nach Auffädelung aller in dem bzw. jedem Montagebereich (MB) aufzufädelnden Funktionsbauteile (10) hergestellt wird.
Nockenwellenmodul (2)
- mit einer Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl umfänglich geschlossener Lageraufnahmen (4) zur Aufnahme einer gebauten Nockenwelle (8),
- und mit einer gebauten Nockenwelle (8),
wobei die Nockenwelle (8) in der Mehrzahl der Lageraufnahmen (4) drehbar gelagert angeordnet ist, und wobei in einem axialen Bereich der Nockenwelle (8), in einem zwischen zwei benachbarten Lageraufnahmen (4) ausgebildeten Montagebereich (MB) der Lagereinrichtung, ein Funktionsbauteil (10) mittels einer Pressver- bindung unter Einschiuss eines auf dem WeJJenkörper (6) angeordneten Toleranzrings (12) dreh- und verschiebefest auf dem Wellenkörper (6) angeordnet ist.
Nockenwellenmodul (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Toleranzring (12) zur axialen Positionierung auf dem Wellenkörper (6) in einer umfänglichen Nut (14) des Wellenkörpers (6) angeordnet ist.
Nockenwelle (8) zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, umfassend
- einen Wellenkörper (6) sowie
- ein Funktionsbauteil (10) mit an den Querschnitt des Wellenkörpers (6) angepass- ter Durchführöffnung, welches über einen Toleranzring (12) mittels Pressverbindung mit dem Wellenkörper (6) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Wellenkörper (6) in dem Bereich, in dem das Funktionsbauteil (10) axial auf dem Wellenkörper (6) verschiebe- und drehfest positioniert ist, eine umfängliche Nut (14) zur Aufnahme des Toleranzringes (12) aufweist.
9. Nockenweife (8) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Breite (BNut) der Nut (14) kleiner bemessen ist als die Breite (BBauteil) des Funktionsbauteils (10).
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