DE102005038656A1

DE102005038656A1 - Gefügter, vorgefertigte Einzelnocken umfassender Mehrfachnocken

Info

Publication number: DE102005038656A1
Application number: DE102005038656A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Lechner; Mario Prokop; Falk Schneider
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2006-08-24

Abstract

Ein gefügter, vorgefertigter Einzelnocken (1, 2) umfassender Mehrfachnocken für eine insbesondere verstellbare Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei die Nockenwelle zwei konzentrisch ineinander gelagerte Wellen, nämlich eine innere Welle und eine äußere Welle, aufweist und der gefügte Mehrfachnocken bei einer drehbaren Lagerung auf der äußeren Welle über in der äußeren Welle vorgesehene Radialöffnungen hindurch fest mit der inneren Welle verstiftet ist, soll einfach und kostengünstig herstellbar sein. DOLLAR A Zu diesem Zweck zeichnet sich ein solcher Mehrfachnocken dadurch aus, dass zumindest ein vorgefertigter Einzelnocken (1, 2) als ein Nockenring auf den Außenumfang eines Trägerrohres (3'') axial beabstandet von benachbarten Einzelnocken (1, 2) aufgezogen und mit diesem Trägerrohr (3'') in einer vorgegebenen Drehwinkel- und axialen Abstandszuordnung fest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen gefügten, vorgefertigte Einzelnocken umfassenden Mehrfachnocken für eine insbesondere verstellbare Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gefügte Mehrfachnocken sind aus DE 10 2004 009 074 B3 bekannt. Die Herstellung dieser Mehrfachnocken ist kompliziert.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, aus Einzelnocken aufgebaute Mehrfachnocken einfacher herstellbar zu gestalten und zwar insbesondere mit Bezug auf Mehrfachnocken für verstellbare Nockenwellen. Bei diesen verstellbaren Nockenwellen soll es sich um solche handeln, die aus zwei konzentrisch ineinander gelagerten Wellen bestehen, nämlich einer inneren und einer äußeren Welle, bei denen ein gattungsgemäßer Mehrfachnocken drehbar auf der äußeren Welle gelagert und über eine radiale Öffnung in der äußeren Welle mit der inneren Welle fest verstiftet ist.

Gelöst wird dieses Problem bei einem gattungsgemäßen Mehrfachnocken durch eine Ausbildung nach dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere bei Mehrfachnocken für eine verstellbare Nockenwelle, bei der die Mehrfachnocken in der vorstehend beschriebenen Weise mit einer Innenwelle verstiftet sind, bietet die Erfindung den Vorteil, die Verstiftung ausschließlich innerhalb eines Bereiches des Trägerrohres vornehmen zu können. Bei einer solchen Ausführung kann das auf hohe Beanspruchungen auszulegende Material der Einzelnocken auf diese Elemente beschränkt werden, während die Bereiche des Mehrfachnockens, die einerseits als Abstandshalter zwischen den Einzelnocken und zum anderen als Widerlager für die Verstiftung dienen, aus einem anderen, insbesondere preisgünstiger bereitstellbaren Material bestehen können.

Eine Reihe alternativer Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

In dieser Zeigen
1 bis 10 jeweils eine unterschiedliche Ausbildung in jeweils einem Längsschnitt, einer Ansicht und einer perspektivischen Darstellung eines Mehrfachnockens.
In allen Ausführungsformen umfasst der jeweilige Mehrfachnocken zwei Einzelnocken, nämlich einen ersten Einzelnocken 1 und einen zweiten Einzelnocken 2, die über ein Trägerrohr 3 drehwinkelfest und axial unterschiedlich miteinander verbunden sind. Auf diese Elemente wird bei der nachfolgenden Beschreibung der einzelnen Ausführungsformen, die jeweils der Darstellung in einer der Figuren zugeordnet sein wird, jeweils unter gleichen Bezugszeichen Bezug genommen. Soweit diese Elemente unterschiedlich ausgebildet sind, werden diese unterschiedlichen Ausführungen jeweils mit unterschiedlichen Indizes bei im Übrigen gleichbleibender Bqezugszahl gekennzeichnet werden.
Sämtliche in der Zeichnung gezeigte und nachfolgend beschriebenen Mehrfachnocken sind in erster Linie für eine verstellbare – in der Zeichnung nicht dargestellte – Nockenwelle bestimmt, bei der sie auf einer äußeren Welle gelagert und mit einer sich koaxial innerhalb dieser äußeren Welle befindlichen inneren Welle fest verstiftet sind. Die Bereiche, in denen eine Verstiftung über einen lediglich bei einzelnen Ausführungsbeispielen exemplarisch gezeigten Stift 4 erfolgt, liegen jeweils zwischen den Einzelnocken 1, 2 in einem Bereich eines Trägerrohres 3.
Beschreibung der einzelnen Ausführungsformen unter Zuordnung zu der jeweils zugehörigen Figur.
1
Zwei Einzelnocken 1, 2 sind über ein Trägerrohr 3 miteinander verbunden. In der axialen Mitte dieses Trägerrohres 3 befindet sich ein nach radial außen abstehender Ringbund 5. Auf die durchmesserkleineren Endbereiche des Trägerrohres 3, deren Außenumfang jeweils kreisrund ist, ist jeweils ein Einzelnocken 1, 2 aufgezogen und über einen Presssitz mit dem Trägerrohr 3 fest verbunden. Der Presssitz kann durch eine Klebeverbindung zwischen den Einzelnocken 1, 2 und dem Trägerrohr 3 verstärkt werden. Der axiale Abstand zwischen den Einzelnocken 1, 2 wird durch den Ringbund 5 bestimmt. Wie bei allen nachfolgend beschriebenen Ausführungen können die Einzelnocken 1, 2 fertig bearbeitet mit vorbestimmten Drehwinkeln auf dem Trägerrohr 3 befestigt werden, so dass ein derartiger Mehrfachnocken in fertig bearbeiteter Form auf die äußere Welle einer verstellbaren Nockenwelle aufgesetzt werden kann und danach im Idealfall nicht mehr nachbearbeitet werden muss. Für die Einzelnocken 1, 2 einerseits und das Trägerrohr 3 andererseits können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. Dabei können auch die Einzelnocken 1, 2 aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wenn für diese Einzelnocken 1, 2 unterschiedliche Betriebsbeanspruchungen auf einer Nockenwelle gegeben sind.
Für eine Befestigung eines derartigen Mehrfachnockens, der bei einer verstellbaren Nockenwelle auf der äußeren Welle gelagert ist, mit der inneren Welle kann eine Verstiftung radial durch den Bereich des Ringbundes 5 erfolgen. Eine solche Art der Verstiftung kann insbesondere der 8 dem Prinzip nach entnommen werden.
2
Diese Ausführung unterscheidet sich von derjenigen nach 1 im Wesentlichen dadurch, dass das Trägerrohr 3' keinen äußeren Ringbund 5 aufweist. Darüber hinaus wird insbesondere mit Bezug auf dieses Ausführungsbeispiel bemerkt, dass die Befestigung der Einzelnocken 1, 2 auf dem Trägerrohr 3, 3' oder allen nachfolgend noch beschriebenen weiteren Trägerrohr-Ausführungen in einer beliebigen Verbindungsart aus den, einem Fachmann bekannten Möglichkeiten bestehen kann. So können alternativ oder kumulativ die Einzelnocken 1, 2 mit dem Trägerrohr 3 in einem Presssitz verbunden sein, durch Schweißen, Löten, Kleben und/oder durch einen Formschluss.
3
Bei dieser Ausführung ist ein Trägerrohr 3'' eingesetzt, dessen äußerer Ringbund 5' aus dem Trägerrohr 3 ausgeformt ist durch beispielsweise eine Umformung des Trägerrohres 3'' in einem Hochdruck-Innenumformverfahren. In dem Bereich des Ringbundes 5' besitzt das Trägerrohr 3'' einen durchmessermäßig erweiterten Innenumfangsbereich. Bei einer Verstiftung eines solchen Mehrfachnockens auf der äußeren Welle einer Nockenwelle hat ein solcher, erweiterter Innendurchmesserbe reich den Vorteil, dass eine radiale Bohrung in dem Ringbund 5', durch die eine Verstiftung erfolgen kann, durch einen eventuellen, fertigungsbedingten Grat am Innenumfang des Ringbundes 5 beim Fügen des Mehrfachnockens auf der äußeren Welle einer verstellbaren Nockenwelle nicht störend wirken kann. Wegen des zuletzt genannten Vorteiles eines durchmessermäßig erweiterten Innenumfangsbereiches eines Ringbundes 5 kann eine solche Trägerrohrausbildung auch durch Bearbeitung eines Trägerrohrs 3 aus Vollmaterial vorgesehen werden.
4
Bei dieser Ausführung durchzieht ein Trägerrohr 3''' nicht die Innenumfangsbereiche der Einzelnocken 1, 2. Dieses Trägerrohr 3''' ist vielmehr im Wesentlichen lediglich axial zwischen den Einzelnocken 1, 2 angebracht. In den Einzelnocken 1, 2 sind zur Aufnahme des Trägerrohres 3''' jeweils an der Innenkante der angrenzenden Stirnseiten nach radial innen offene Ringnuten 6 vorgesehen. Im Bereich dieser Ringnuten 6 übergreifen die Einzelnocken 1, 2 das Trägerrohe 3''' jeweils in den zugehörigen Bereichen der Ringnuten 6. Die Verbindung zwischen den Einzelnocken 1, 2 und dem Trägerrohr 3''' kann in üblicher Weise alternativ oder kumulativ durch Schweißen, Löten, Kleben oder Vorsehen eines Presssitzes geschehen.
5
Als Trägerrohr 3^IV ist ein solches eingesetzt, das an einem axialen Ende mit einem radial nach außen abstehenden Ringflansch 7 versehen ist. Zur Abstandshalterung der beiden auf dieses Trägerrohr 3^IV aufgezogenen Einzelnocken 1, 2 dient ein ebenfalls aufgeschobener Distanzring 8. An dem dem Ringflansch 7 entgegengesetzten Ende des Trägerrohres 3^IV kann ein Stift 4 durch dort in dem Trägerrohr 3^IV vorgesehene radiale Bohrungen eingesetzt werden. Dabei können die Bohrungen für den Stift 4 in axialer Richtung des Trägerrohrs 3^IV derart angeordnet sein, dass sie in den Bereich eines benachbarten ersten Einzelnockens 1, 2 eingreifen. In diesem Fall ist der betreffende Einzelnocken 1, 2 mit radial verlaufenden Rillen 9 versehen, die der Bohrung für den Stift 4 zugeordnet sind. Durch Eingriff des Stiftes 4 in diese radialen Rillen 9 ergibt sich zwischen dem Stift 4 und dem benachbarten Einzelnocken ein verdrehsicherer Formschluss. Durch eine entsprechende Ausrichtung in axialer Richtung des Trägerrohres 3^IV kann durch den Stift 4 auch eine axiale Verspannung der Einzelnocken 1, 2 einschließlich des Distanzringes 8 erreicht werden. Um in axialer Richtung des Trägerrohres 3^IV eine Verspannung erzielen zu können, kann es vorteilhaft sein, bei der Montage des Stiftes 4 einen Temperaturunterschied zwischen dem Stift 4 und den übrigen Elementen, insbesondere dem Trägerrohr 3^IV vorzusehen.
6
Bei dieser Ausführungsform ist das Trägerrohr 3^V Bestandteil einer der beiden Einzelnocken 1, 2. Die Befestigung des Ein zelnockens 1 bzw. 2, der nicht fester Bestandteil mit dem Trägerrohr 3^V ist, erfolgt auf diesem Trägerrohr 3^V in einer Weise, wie sie bei den anderen Ausführungsbeispielen bereits beschrieben ist.
7
Diese Ausführung eines gefügten Mehrfachnockens unterscheidet sich von derjenigen nach 5 lediglich dadurch, dass hier das Trägerrohr 3^VI beidseitig derart ausgebildet und mit den Einzelnocken 1, 2 so verbunden ist, wie dies bei der Ausführung nach 5 mit Hilfe des Stiftes 4 erfolgt ist.
8
Bei dieser Ausführung ist an jedem der beiden Einzelnocken 1, 2 ein Bestandteil eines Trägerrohres 3^VII angeformt. Die angeformten Teile des Trägerrohres 3^VII sind formmäßig derart gestaltet, dass sie teleskopartig ineinander schiebbar sind. Bei einer erforderlichen Verstiftung mit einer inneren Welle einer verstellbaren Nockenwelle kann der Stift 4 durch die teleskopartig ineinander geschobenen Einzelbereiche des Trägerrohres 3^VII hindurchgeführt werden. Die Einzelnocken 1, 2 sind nach erfolgter Verstiftung ausschließlich durch diese Verstiftung gegeneinander ausgerichtet und fixiert. Die beiden jeweils von den Einzelnocken 1, 2 ausgehenden Einzelbereiche des Trägerrohres 3^VII können im übrigen nach einer der vorstehend bei den anderen Verbindungsarten angegebenen Möglichkeiten miteinander verbunden sein, das heißt, insbeson dere miteinander verschweißt, verlötet und/oder verklebt sein.
9
Diese Ausführungsvariante entspricht derjenigen nach 2 mit lediglich dem Unterschied, dass das Trägerrohr 3^VIII die Einzelnocken 1, 2 an seinen Enden axial überragt.
10
Bei dieser Ausführungsform ist das Trägerrohr 3^IX fester Bestandteil der Einzelnocken 1, 2. Dieser Mehrfachnocken kann in dieser Form urgeformt, umgeformt oder durch Zerspanung hergestellt werden. Der radiale Innenumfang des Trägerrohres 3^IX besitzt einen gegenüber den angrenzenden Einzelnocken 1, 2 geringfügig vergrößerten Innendurchmesser. Dieser Bereich mit einem vergrößerten Innendurchmesser bietet die Vorteile, die bereits bei einem Trägerrohr 3 mit einem entsprechend vergrößerten Innenumfang bei der Ausführung nach 3 angegeben worden sind.
Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander kombiniert erfindungswesentlich sein.

Claims

Gefügter, vorgefertigte Einzelnocken umfassender Mehrfachnocken für eine insbesondere verstellbare Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, wobei die Nockenwelle zwei konzentrisch ineinander gelagerte Wellen, nämlich eine innere Welle und eine äußere Welle aufweist und der gefügte Mehrfachnocken bei einer drehbaren Lagerung auf der äußeren Welle über in der äußeren Welle vorgesehene Radialöffnungen hindurch fest mit der inneren Welle verstiftet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein vorgefertigter Einzelnocken (1, 2) als ein Nockenring auf den Außenumfang eines Trägerrohres (3) axial beabstandet von benachbarten Einzelnocken (1, 2) aufgezogen und mit diesem Trägerrohr (3) in einer vorgegebenen Drehwinkel- und axialen Abstandszuordnung fest verbunden ist.
Gefügter Mehrfachnocken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einzelnocken (1, 2) auf einen kreiszylindrischen Umfangsbereich des Trägerrohres (3) aufgezogen ist.
Gefügter Mehrfachnocken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrohr (3) mit einem der Einzelnocken (1, 2) einstückig ausgebildet und hergestellt ist.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Abstand zwischen zwei Einzelnocken (1, 2) durch einen an dem Trägerrohr (3) axial vorgesehenen Ringbund (5) festgelegt ist.
Gefügter Mehrfachnocken für eine verstellbare Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrohr (3) mindestens eine außerhalb der von den Einzelnocken (1, 2) eingenommenen Umfangsbereichen liegende radiale Öffnung für ein Verstiften des Mehrfachnockens mit einer inneren Welle der verstellbaren Nockenwelle besitzt.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axiale Abstände zwischen Einzelnocken (1, 2) durch auf das Tragrohr jeweils aufgezogene Distanzringe (8) gehalten werden.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Trägerrohr (3) zu dessen Verstiftung mit der inneren Welle einer verstellbaren Nockenwelle einsetzbare Stifte (4) in eingesetztem Zustand gleichzeitig axiale und/oder Drehwinkel-Fixierfunktion für mindestens einen der Einzelnocken (1, 2) ausüben.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass der Ringbund (5) des Trägerrohres (3) ein Bereich ist, der an dem Trägerrohr (3) durch ein Innenhochdruck-Umformverfahren erzeugt ist.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrohr (3) in seinem mindestens einen Verstiftungsbereich einen gegenüber axial benachbarten Bereichen größeren Innendurchmesser aufweist.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Einzelnocken (1, 2) jeweils ein angeformtes Teilstück eines Trägerrohres (3) aufweisen, wobei diese Teilstücke bei gefügten Einzelnocken (1, 2) teleskopartig ineinander greifen.
Gefügter Mehrfachnocken nach einem der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Einzelelemente miteinander verbunden ist durch zumindest eine oder in Kombination mehrerer der folgenden Fügearten, nämlich einen Presssitz, eine Schweiß-, Klebe-, Löt- oder Formschlussverbindung.