DE102006013813A1

DE102006013813A1 - Nockenwelle von insbesondere Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102006013813A1
Application number: DE102006013813A
Authority: DE
Inventors: Harald Rüdiger Dr. Müller; Jürgen Rommel; Falk Schneider
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: US20070224861A1; DE102006013813B4; US7699032B2

Abstract

Bei einer Nockenwelle von insbesondere Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren, mit - zwei konzentrisch ineinander angeordneten, gegeneinander verdrehbar gelagerten Wellen, nämlich eine Innen- und eine Außenwelle, - mindestens einen, auf der Außenwelle drehbar gelagerten, radial durch die Außenwelle hindurch über einen Stift (5) fest mit der Innenwelle verbundenen Einzel-Nocken (1), - einer Lagerung des Stiftes in zugeordneten, jeweils radial verlaufenden Stiftaufnahmen des Nockens und der Innenwelle, - an den Nocken (1) einem seitlichen Ansatz als Stiftaufnahme (6), soll eine raumsparende Ausbildung des mindestens einen verstellbaren Einzel-Nockens erreicht werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene platzsparende Stiftaufnahme-Gestaltungen vorgeschlagen. Auch wird mit Bezug auf eine Anordnung eines verstellbaren Nockens eng benachbart an einem fest mit der Außenwelle verbundenen Nocken eine raumsparende Maßnahme durch eine Anpassung der Form des Nachbarnockens an die Stiftaufnahme des verstellbaren Einzel-Nockens angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle von insbesondere Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren mit

– zwei konzentrisch ineinander angeordneten, gegeneinander verdrehbar gelagerten Wellen, nämlich einer Innen- und einer Außenwelle,
– mindestens einem, auf der Außenwelle drehbar gelagerten, radial durch die Außenwelle hindurch über einen Stift fest mit der Innenwelle verbundenen Einzelnocken,
– einer Lagerung des Stiftes in zugeordneten, jeweils radial verlaufenden Stiftaufnahmen des Einzelnockens und der Innenwelle und insbesondere
– an dem Einzelnocken einem seitlichen Ansatz als Stiftaufnahme.

Eine solche Nockenwelle ist aus DE 39 43 426 C1 bekannt. Bei der dortigen Ausführung ist der seitliche, als Stiftaufnahme des Einzelnockens dienende Ansatz als ein umlaufender Ringbund ausgebildet.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung beschäftigt sich diese mit dem Problem, einen Einzelnocken gemäß der gattungsgemäßen Nockenwelle mit einem niedrigeren Gewicht auszubilden.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Nockenwelle mit sämtlichen Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einer gattungsgemäßen Nockenwelle einen Einzelnocken mit einem seitlichen Ansatz für eine Stiftaufnahme eng benachbart an einem fest mit der Außenwelle befestigten Nocken anbringen zu können.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausbildung der Nockenwelle nach in erster Linie Anspruch 2, sowie insbesondere durch eine Spezialausführung nach Anspruch 3.

Eine alternative Lösung des zuletzt genannten Problems zeigt eine Ausführung nach Anspruch 4 auf.

Weitere vorteilhafte Lösungsalternativen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.

Ausführungsbeispiele zu den verschiedenen erfindungsgemäßen Lösungen, anhand derer diese Lösungen noch näher erläutert werden, sind in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigen
1 eine perspektivische Darstellung eines Einzelnockens mit einem seitlichen, umfangsmäßig begrenzten Stiftaufnahme-Ansatz,
2 einen Längsschnitt durch einen axialen Teilbereich einer Nockenwelle mit einem Einzelnocken, dessen seitlicher Stiftaufnahme-Ansatz in eine Ausnehmung eines benachbarten, fest mit der Außenwelle verbundenen Nockens eingreift,
3 eine ähnliche Ausführung wie in 2, bei der der seitliche Ansatz gemeinsam mit einem Teilbereich des Stiftes in eine Ausnehmung eines benachbarten Nockens eingreift,
4 einen Längsschnitt durch einen axialen Teilbereich einer Nockenwelle mit einem Einzelnocken, bei dem sich der Stift lediglich mit einem Teilquerschnitt innerhalb eines seitlich des Nockens vorgesehenen Stiftaufnahme-Ansatzes befindet,
5 eine perspektivische Darstellung eines Einzelnockens, bei dem die Stiftaufnahme innerhalb des Nockens mit einer schräg verlaufenden Aufnahmeachse vorgesehen ist,
6 eine mit der Ausführung in 5 vergleichbare Einzelnockenausführung, bei der ein seitlicher Ansatz vorgesehen ist und die schräge Achse der Stiftaufnahme auch diesen Ansatz erfasst,
7 eine perspektivische Darstellung eines Einzelnockens, bei dem die Stiftaufnahme zentral innerhalb dieses Nockens liegt und der Nocken in seinem Grund kreisbereich beidseitig breiter als in seinem Nockenerhebungsbereich ausgebildet ist,
8 eine perspektivische Darstellung eines Einzelnockens mit einer zentralen Stiftaufnahme,
9 eine vergrößerte Darstellung des innerhalb des Nockens nach 8 im Nockenerhebungsbereich liegenden Endes des Befestigungs-Stiftes,
10 einen Ausschnitt aus dem Grundkreisbereich des Nockens nach 8.
1
1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Einzelnocken 1 einer insoweit erst in 2 dargestellten verstellbaren Nockenwelle mit einer Außen- und Innenwelle 4, 3 bei einer Lagerung der Innenwelle 3 innerhalb der Außenwelle 4. Der dargestellte Einzel-Nocken 1 lagert drehbar auf der Außenwelle 4. Die Außenwelle besitzt im Bereich dieses Einzelnockens 1 diametral gegenüberliegende radiale Ausnehmungen 9, um den Einzel-Nocken 1 durch einen diese radialen Ausnehmungen 9 der Außenwelle 4 durchgreifenden Stift 5 fest mit der Innenwelle 3 verbinden zu können. Als Aufnahme für diesen Befestigungs-Stift 5 ist der Einzelnocken 1 mit seitlich vorgesehenen, zwei diametral gegenüberliegenden Stiftaufnahmen 6 in der Form jeweils eines Lager-Auges 2 versehen. Diese beiden Lager-Augen 2 erfassen lediglich einen geringen Teilumfangsbereich des Nockens 1.
2
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teilbereich einer verstellbaren Nockenwelle. In diesem Teilbereich liegt ein, mit einer Innenwelle 3 dieser Nockenwelle fest verbundener Einzel-Nocken 1. Dieser Einzel-Nocken 1 ist verdrehbar gelagert auf einer, die Innenwelle 3 konzentrisch umfassenden Außenwelle 4 der verstellbaren Nockenwelle. Verbunden mit der Innenwelle 3 ist der Nocken 1 über einen Stift 5. Dieser Stift 5 greift in Stiftaufnahmen 6 des Nockens 1 ein, die als seitliche Ansätze des Nockens 1 ausgebildet sind. Eingreifen bedeutet hier, dass der Stift 5 in Bohrungen eingesetzt ist, die in den Stiftaufnahmen 6 vorgesehen sind. Die Verbindung des Stiftes 5 mit der Innenwelle 3 ist dadurch gegeben, dass der Stift 5 in einer diametralen Durchgangsbohrung der Innenwelle 3 lagert, wobei eine Schrumpflagerung gegeben sein kann.
Benachbart zu dem Einzel-Nocken 1 befindet sich fest mit der Außenwelle 4 verbunden ein weiterer Nocken 7. Dieser weitere Nocken 7 besitzt an seiner, der Einzel-Nocken 1 zugewandten Seitenwand radial innen eine ringnutartige Ausnehmung 8. In diese Ausnehmung 8 greift die Stiftaufnahme 6 des Einzel-Nockens 1 mit einem Teilbereich ein. Dieser Teilbereich liegt außerhalb der Bohrung der Stiftaufnahme 6, in der der Stift 5 jeweils lagert.
Der in 2 dargestellte Einzel-Nocken 1 kann einen seitlichen Ansatz als Stiftaufnahme 6 besitzen, der als umlau fender Ringbund ausgebildet ist. Die Stiftaufnahme 6 dieses Einzel-Nockens 1 kann jedoch auch in der Form der in 1 dargestellten Stiftaufnahme ausgebildet sein, das heißt lediglich aus Lager-Augen 2 bestehen. Das gleiche gilt für die nachstehend beschriebene Nockenwellenausführung nach 3.
3
Die Ausführung nach 3 unterscheidet sich von derjenigen nach 2 dadurch, dass von dem Einzel-Nocken 1 die seitliche Stiftaufnahme 6 in einem stärkeren Maße in die Ausnehmung 8 des benachbarten Nockens 7 eingreift. In stärkerem Maße bedeutet hier, dass auch ein querschnittsmäßiger Teilbereich des Stiftes 5 bei fertig montierter Nockenwelle innerhalb der Ausnehmung 8 zu liegen kommt. Um bei dieser Ausführung eine Montage des Stiftes 5 zu ermöglichen, muss die Außenwelle 4 zum Durchführen des Stiftes 5 radiale Ausnehmungen 9 besitzen, die in Längsrichtung der Nockenwelle Langlochform aufweisen. Durch diese Ausbildung der radialen Ausnehmungen 9 ist es möglich, die Verstiftung der Einzel-Nocken 1 mit der Innenwelle 3 in einem Zustand vorzunehmen, in dem die Innenwelle 3 gegenüber der Außenwelle 4 eine gegenüber dem fertigen Montagezustand axial verschobene Lage einnimmt.
4
Bei der Ausführung nach 4 besitzt der Einzel-Nocken 1 wiederum als Stiftaufnahme 6 einen seitlichen Ansatz. Im Un terschied zu der Anordnung des Stiftes 5 in der Stiftaufnahme 6 bei der Ausführung in 2 liegt hier die Aufnahmebohrung für den Stift 4 nicht ausschließlich in dem seitlichen Stiftaufnahme-Ansatz 6, sondern greift vielmehr in den Nocken 1, das heißt in dessen Hauptkörper teilweise ein. Die Aufnahme-Bohrung endet, soweit sie innerhalb des Hauptkörpers des Nockens 1 liegt, sacklochartig im Erhebungsbereich des Nockens. Im Grundkreisbereich des Nockens 1 läuft die Aufnahme-Bohrung dagegen radial aus, um von dieser Seite aus den Stift 5 einführen zu können.
5
Bei dieser Ausführung des Einzel-Nockens 1 verläuft die Aufnahme des Stiftes 5 innerhalb eines Einzel-Nockens 1 ohne einen seitlichen Stiftaufnahme-Ansatz. Die Stiftaufnahme besitzt hier eine schräg durch den Nocken 1 verlaufende Aufnahmeachse 10. Die Aufnahmeachse 10 verläuft dabei derart, dass sie radial innerhalb des Grundkreisbereiches des Nocken 1 in einer dort ausgebildeten Sacklochbohrung 11 mündet. Diese Sacklochbohrung 11 ist in dem Grundkreisbereich nach radial außen geschlossen und zur Aufnahme-Bohrung des Nockens 1 hin offen. Diametral gegenüberliegend zu der Sachloch-Bohrung 11 läuft die Aufnahmeachse 10 im Erhebungsbereich des Nockens 1 seitlich des Nockens in einer Auslaufnut 12 aus.
6
Die Ausführung nach 6 unterscheidet sich von derjenigen nach 5 lediglich dadurch, dass sie eine seitliche Stiftaufnahme 6 in der Form eines Ansatzes aufweist und die Aufnahmeachse 10 in dem Grundkreisbereich des Nockens durch den Stiftaufnahme-Ansatz 6 offen nach radial außen über eine dort vorgesehene Bohrung 13 ausläuft.
7
Bei der Ausführung des Nockens 1 nach 7 besitzt der Nocken 1 in seiner den Grundkreis aufweisenden Hälfte eine axiale Breite, die größer ist als diejenige Breite des Nockens 1 in dessen Erhebungsbereich. Bei dieser Ausführung ist eine zentrale Stiftaufnahme 6 vorgesehen mit einer Sacklochbohrung 14, die in dem Nockenerhebungsbereich geschlossen endet, während sie in dem Grundkreisbereich offen ausläuft.
8
Bei der Ausführung des Einzel-Nockens nach 8 ist wiederum eine zentrale Stiftaufnahme 6 vorgesehen, die innerhalb des Erhebungsbereiches des Nockens als Sackloch endet. Die Besonderheit dieser Ausführung besteht in einem flächenschlüssigen Abschluss des Stiftes 5 innerhalb des Grundkreisbereiches des Nockens 1. Erreicht wird dieser flächenschlüssige Abschluss dadurch, dass die dort zu liegen kommende endseitige Stirnfläche des Stiftes 5 eine Krümmung besitzt, die mit dem angrenzenden Grundkreisbereich überein stimmt. Um einen derart ausgebildeten Stift 5 entsprechend flächenschlüssig montieren zu können, ist ein positionsgenaues Einführen des Stiftes 5 erforderlich, das heißt ein Einführen in einer exakt vorgegebenen Drehlage bezüglich der Achse des Stiftes 5. Erreicht wird eine solche definierte Positionierung durch komplementär gegeneinander abgestimmte Führungsmittel an einerseits dem Stift 5 und andererseits der Aufnahmebohrung für diesen Stift 5 des Nockens 1. Zu diesem Zweck kann an dem Stift 5 als Führungsmittel eine auf dessen Umfang zumindest einseitig vorgesehene Abflachung 15 angebracht sein, der innerhalb der Bohrung eine komplementär ausgerichtete Anlagefläche entspricht.
Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander kombiniert erfindungswesentlich sein.

Claims

Nockenwelle von insbesondere Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren, mit – zwei konzentrisch ineinander angeordneten, gegeneinander verdrehbar gelagerten Wellen, nämlich einer Innen- und eine Außenwelle (3, 4), – mindestens einen, auf der Außenwelle (4) drehbar gelagerten, radial durch die Außenwelle (4) hindurch über einen Stift (5) fest mit der Innenwelle (3) verbundenen Einzel-Nocken (1), – einer Lagerung des Stiftes (5) in zugeordneten, jeweils radial verlaufenden Stiftaufnahmen (6) des Nockens und der Innenwelle (3), – an den Nocken (1) einem seitlichen Ansatz als Stiftaufnahme (6), dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Ansätze als, lediglich einen kurzen Umfangsbereich des Einzel-Nockens (1) erfassende Lageraugen (2) ausgebildet sind.
Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere in einer Ausführung nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein eng benachbart zu einem Einzel-Nocken (1) liegender, fest mit der Außenwelle (4) verbundener Nocken (7) eine für eine zumindest teilweise Aufnahme des als Stiftaufnahme (6) ausgebildeten Ansatzes des Einzel-Nockens (1) geeignete Ausnehmung (8) aufweist.
Nockenwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Ausnehmungen (9) innerhalb der Außenwelle (4), die der Stift (5) durchgreift, für ein axiales Verschieben zwischen Innen- und Außenwelle (3, 4) ausgebildet sind, damit bei einem bereits eingesetzten Stift (5) ein Teilbereich dieses Stiftes (5) zusammen mit einem Bereich des als Stiftaufnahme (6) ausgebildeten Ansatzes des Nockens (1) in der Ausnehmung (8) für die Aufnahme der Stiftaufnahme (6) des fest mit der Außenwelle verbundenen Nachbar-Nockens (7) liegen kann.
Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stiftaufnahmen (6) des Einzel-Nockens (1) mit Bezug auf dessen axiale Breite lediglich teilweise durch seitliche – keine Lauffläche des Nockens (1) bildende – Ansätze verlaufen.
Nockenwellen von insbesondere Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren, mit – zwei konzentrisch ineinander angeordneten, gegeneinander verdrehbar gelagerten Wellen, nämlich einer Innen- und eine Außenwelle (3, 4), – mindestens einen, auf der Außenwelle (4) drehbar gelagerten, radial durch die Außenwelle (4) hindurch über einen Stift (5) fest mit der Innenwelle (3) verbundenen Einzel-Nocken (1), – einer Lagerung des Stiftes (5) in zugeordneten, jeweils radial verlaufenden Stiftaufnahmen (6) des Nockens und der Innenwelle (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (10) der Stiftaufnahmen (6) innerhalb des Einzel-Nockens (1) schräg verläuft mit einer Sacklochbohrung (11) im Grundkreisbereich des Nockens (1) und einem Austritt über eine Auslaufnut (12) im axialen Seitenbereich der Nockenerhebung des Nockens (1).
Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 mit an dem Nocken (1) einem seitlichen Ansatz als Stiftaufnahmen (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (10) der Stiftaufnahmen (6) innerhalb des Einzel-Nockens (1) schräg verläuft von einem Bereich des seitlichen Stiftaufnahme-Ansatzes zu einer dem Ansatz gegenüberliegenden Seite des Einzel-Nockens (1) in einem der Nockenerhebung benachbarten Seitenbereich des Einzel-Nockens (1).
Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, gekennzeichnet durch die Merkmale, – die Stiftaufnahmen (6) des Einzel-Nockens (1) verlaufen mit ihren Achsen innerhalb der axialen Mittelebene des Einzel-Nockens (1), – die innerhalb der Nockenerhebung liegende Stiftaufnahme ist als eine Sachlochbohrung (14) ausgebildet, – der Einzel-Nocken (1) ist in einem an seinem Grundkreis angrenzenden Bereich axial breiter als in dem Bereich seiner Nockenerhebung ausgebildet.
Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, gekennzeichnet durch die Merkmale, – der Stift (5) und zumindest eine der Stiftaufnahmen (6) der Innenwelle (3) oder des Einzel-Nockens (1) sind für eine definierte Drehwinkelposition des Stiftes (5) gegenüber dessen Achse mit komplementär gegeneinander ausgerichteten Führungsmitteln (15) ausgestattet, – das in dem Grundkreisbereich des Einzel-Nockens (1) zu liegen kommende Ende des Stiftes (5) weist eine sich flächenschlüssig in die Grundkreisfläche des Einzel-Nockens (1) einfügende Stirnfläche auf.