DE102011087461A1

DE102011087461A1 - Zwischenradvorrichtung

Info

Publication number: DE102011087461A1
Application number: DE102011087461A
Authority: DE
Inventors: Peter Solfrank; Andreas Tully; Franz Huschka
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-06-06

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Zwischenradvorrichtung für einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine. Die Zwischenradvorrichtung umfasst eine Achse (7) mit einer darin eingepressten Spannhülse (17), die zwecks Montagezentrierung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine gegenüber der Achse hervorsteht. Um den hervorstehenden Hülsenteil von pressungsbedingten Verformungen zu entkoppeln, ist die Spannhülse mit einem deren Längsschlitz (21) unterbrechenden Querschlitz (22) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zwischenradvorrichtung für einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend:

– ein Zwischenrad, das mit einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad zumindest zweispurig ausgebildet ist,
– eine zylindrische Achse mit einer Achsbohrung,
– ein Nadellager, mittels welchem das Zwischenrad auf der Achse gelagert ist, wobei der Außenmantel der Achse die Innenlaufbahn des Nadellagers bildet,
– und einen Zentrierstift, der mittels eines Pressverbands in der Achsbohrung fixiert ist und an einer der Stirnseiten der Achse koaxial zu deren Außenmantel ausgerichtet hervorsteht, um eine Montagezentrierung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine zu bilden.

Hintergrund der Erfindung
Insbesondere Brennkraftmaschinen in V-Anordnung weisen Steuertriebe auf, bei denen die Nockenwellen nicht unmittelbar von der Kurbelwelle, sondern mittels sogenannter Zwischenräder angetrieben werden. Diese verbinden den kurbelwellenseitigen Antrieb mit dem nockenwellenseitigen Abtrieb und sind mit einem Antriebsrad und – je nach konstruktiver Ausgestaltung der Brennkraftmaschine – mit einem oder mehreren Abtriebsrädern zwei- bzw. mehrspurig ausgebildet.
Beispielsweise offenbart die DE 103 43 469 A1 einen Steuertrieb mit zwei zweispurigen Zwischenrädern, wobei deren Antriebs- und Abtriebsräder als Kettenräder des kurbelwellenseitig antreibenden Kettentriebs bzw. der nockenwellenseitig angetriebenen Kettentriebe ausgebildet sind.
Der in der Motortechnischen Zeitschrift, MTZ, Ausgabe 10/2008 veröffentlichte Artikel „Der 6,0-l-V12-TDI-Motor von Audi“ zeigt einen Steuertrieb, der mit einem dreispurigen Zwischenrad die beiden Kettentriebe zu den Nockenwellen antreibt. Der kurbelwellenseitige Antrieb des Zwischenrads erfolgt über Stirnräder.
Die US 2005/0076869 A1 zeigt eine Zwischenradvorrichtung mit einem zweispurigen Zwischenrad, das ein kurbelwellenseitiges Kettenrad als Antriebsrad und ein nockenwellenseitiges Stirnrad als Abtriebsrad umfasst und das auf einer an der Brennkraftmaschine befestigten Achse radial nadelgelagert ist.
Eine Zwischenradvorrichtung der eingangs genannten Art geht aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2011 084 104 A1 hervor. Die Montagezentrierung ist dort durch einen in der Achsbohrung eingepressten Zentrierstift gebildet.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zwischenradvorrichtung der eingangs genannten Art im Hinblick auf vereinfachte und kostengünstigere Herstellbarkeit konstruktiv zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung hierfür besteht darin, dass der Zentrierstift als Spannhülse ausgebildet ist, deren Längsschlitz im Bereich der einen Stirnseite der Achse durch einen Querschlitz unterbrochen ist.
Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung basiert auf folgender Überlegung: die Substitution des bekannten massivzylindrischen Zentrierstifts durch eine Spannhülse, die bekanntermaßen hohlzylindrisch und mit einem Längschlitz versehen und dementsprechend vergleichsweise leicht verformbar ist, verhindert Verformungen der Achse. Solche Verformungen können sich beim Einpressen des massiven Zentrierstifts in die Achsbohrung auf den Außenmantel der Achse übertragen und schon bei kleinen Rundheitsabweichungen eine kostenintensive Nacharbeit des als Innenlaufbahn für das Nadellager dienenden Außenmantels erforderlich machen. Demgegenüber lassen sich auch mit dem durch die Spannhülse gebildeten Pressverband ausreichend hohe Kräfte und Momente zwischen Spannhülse und Achsbohrung übertragen, während es zu keinen oder allenfalls nur sehr kleinen und vernachlässigbaren Laufbahnverformungen kommt, die keine Nacharbeit zur Wiederherstellung der Laufbahnrundheit erfordern.
Allerdings würde sich die Umfangsverformung einer herkömmlichen Spannhülse, welche für den Pressverband der Spannhülse in der Achse erforderlich ist, auch auf den stirnseitig hervorstehenden Hülsenteil übertragen, der zur Montagezentrierung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine dient. Und die dorthin übertragene Verformung kann so groß sein, dass die Zwischenradvorrichtung nicht mehr mit der erforderlichen Positionspräzision an der Brennkraftmaschine zentriert wird. Abhilfe schafft hierbei der erfindungsgemäße Querschlitz, der den in der Achse eingepressten Hülsenteil und den stirnseitig hervorstehenden Hülsenteil gleichsam voneinander entkoppelt. Dies bewirkt, dass sich die pressungsbedingte Umfangsverformung der Spannhülse weitestgehend auf den innerhalb der Achsbohrung verlaufenden Hülsenteil beschränkt und demzufolge der stirnseitig hervorstehende Hülsenteil das für eine präzise Zentrierung der Zwischenradvorrichtung erforderliche Durchmessermaß beibehält.
Die präzise Zentrierung ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Antriebsrad und/oder das Abtriebsrad ein Stirnrad ist und die Zentrierung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine innerhalb des zulässigen Zahnflankenspiels der miteinander kämmenden Stirnräder erfolgen muss.
Im Hinblick auf eine umfangssymmetrische Spannungsverteilung innerhalb der Spannhülse soll deren an den Querschlitz angrenzender Restquerschnitt diametral gegenüberliegend zum Längsschlitz verlaufen. Dennoch sind auch andere Positionen und Geometrien sowohl für den Längsschlitz als auch für den Querschlitz denkbar. Beispielsweise kann der Längsschlitz auch schräg zur Längsachse der Spannhülse verlaufen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zwischenradvorrichtung für einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine dargestellt ist. Es zeigen:
1 die aus der DE 10 2011 084 104 A1 bekannte Zwischenradvorrichtung im Zusammenbau in perspektivischer Ansicht auf deren Vorderseite;
2 die Zwischenradvorrichtung gemäß 1 im Längsschnitt;
3 den Steuertrieb in schematischer Darstellung;
4 die Achse mit Stützscheibe und Spannhülsen einer erfindungsgemäßen Zwischenradvorrichtung im perspektivischen Längsschnitt;
5 die zentrierseitige Spannhülse gemäß 4 in perspektivischer Draufsicht auf den Querschlitz und
6 die zentrierseitige Spannhülse gemäß 4 in perspektivischer Untersicht auf den Restquerschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sei ausgehend von den 1 und 2 erläutert, die eine aus der DE 10 2011 084 104 A1 bekannte Zwischenradvorrichtung zeigen. Diese umfasst ein Zwischenrad 1, das mit einem Antriebsrad in Form eines geradverzahnten Stirnrads 2 und einem Abtriebsrad in Form eines konzentrisch dazu benachbarten Kettenrads 3 zweispurig ausgebildet ist. Die Zwischenradvorrichtung bildet Teil des in 3 schematisch und stark vereinfacht dargestellten Steuertriebs einer Brennkraftmaschine, wobei in der ersten Spur das angetriebene Stirnrad 2 mit einem Kurbelwellenstirnrad 4 kämmt und in der zweiten Spur das Kettenrad 3 mittels der Kette 5 ein Nockenwellenkettenrad 6 antreibt.
Die Zwischenradvorrichtung umfasst neben dem Zwischenrad 1 eine zylindrische Achse 7 und ein Nadellager 8 in Form eines Nadelkranzes, der zur radialen Wälzlagerung des Zwischenrads 1 auf der Achse 7 dient, sowie zwei auf den Stirnseiten 9 und 10 der Achse 7 anliegende Stützscheiben 11 und 12, an denen das Zwischenrad 1 und der Käfig des Nadelkranzes 8 beidseitig axial abgestützt sind. Da die Stützscheiben 11, 12 jeweils ein Axiallager bilden, ist die Achse 7 bundfrei ausgeführt und weist einen ungestuften Außenmantel 13 auf, der die Innenlaufbahn des Nadellagers 8 bildet und im spitzenlosen Durchlaufverfahren mit der erforderlichen Laufbahnoberflächenqualität und -rundheit geschliffen ist.
Die Befestigung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine erfolgt mittels dreier nicht dargestellter Schrauben, die im montierten Zustand in jeweils um 120° umfangsversetzten Schraubenbohrungen 14 und 15 durch die Stützscheiben 11, 12 bzw. die Achse 7 hindurchgeführt und in der Brennkraftmaschine eingeschraubt sind.
Die Zwischenradvorrichtung ist zur Schmiermittelversorgung des Nadellagers 8 an den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen. Zu diesem Zweck hat die an der Brennkraftmaschine anliegende Stützscheibe 11 neben den drei Schraubenbohrungen 14 drei weitere Bohrungen 16, die ebenfalls um 120° umfangsverteilt und symmetrisch zwischen den Schraubenbohrungen 14 angeordnet sind (in 2 ist nur eine dieser Bohrungen 16 erkennbar). Unabhängig vom Einbauwinkel der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine, welcher aufgrund der drei symmetrisch angeordneten Schraubenbohrungen 14, 15 entweder 0°, 120° oder 240° betragen kann, verbindet stets eine der Bohrungen 16 in der Stützscheibe 11 eine an der Anschlussfläche der Brennkraftmaschine austretende Schmiermittelzuführung über nicht näher dargestellte interne Schmiermittelkanäle mit dem Inneren des Nadellagers 8.
Im nicht an der Brennkraftmaschine montierten Zustand wird die Zwischenradvorrichtung mittels zweier massivzylindrischer Stifte 17’ und 18’ als verliersichere Baueinheit zusammengehalten. Die Stifte 17’, 18’ sind in einer die Achse 7 durchsetzenden Achsbohrung 19 jeweils mittels eines Pressverbands fixiert und stehen gegenüber beiden Stirnseiten 9, 10 der Achse 7 hervor. Die Stützscheiben 11, 12 sind jeweils an einer Zentralbohrung 20 auf dem stirnseitig hervorstehenden Teil des Stifts 17’ bzw. 18’ aufgepresst, so dass die Stifte 17’ und 18’ die Baueinheit nicht nur axial zusammenhalten, sondern zwecks unveränderlicher Fluchtung der Schraubenbohrungen 14 mit 15 auch eine transportbedingte Relativverdrehung der Stützscheiben 11, 12 und der Achse 7 zueinander verhindern. Während der Stift 18’ mit der vorderseitigen Stützscheibe 12 bündig abschließt, steht der Stift 17’ gegenüber der rückseitigen Stützscheibe 11 axial hervor. Und da der Stift 17’ mit der Achsbohrung 19 koaxial zum Außenmantel 13 der Achse 7 verläuft, bildet der Stift 17’ so auch eine Montagezentrierung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine. Bei der Montage wird der Zentrierstift 17’ in eine exakt dazu passende und gemäß dem vorbestimmten Zahnflankenspiel der Stirnräder 2, 4 präzise positionierte Zentrierbohrung in der Brennkraftmaschine eingesetzt. Anschließend wird die Zwischenradvorrichtung fest verschraubt.
Eine Achse 7 mit erfindungsgemäßen Spannhülsen 17 und 18 bzw. die als Zentrierstift dienende Spannhülse 17 als solche sind in den 4 bis 6 dargestellt. Die in der Achsbohrung 19 der Achse 7 eingepressten Spannhülsen 17 und 18 ersetzen die massivzylindrischen Stifte 17’ und 18’ der bekannten Zwischenradvorrichtung. Der Querschnitt und das Übermaß der Spannhülse 17 und der weiteren Spannhülse 18 sind so gestaltet, dass die Zwischenradvorrichtung im nicht montierten Zustand ausreichend verlier- und verdrehsicher zusammen gehalten wird, ein den Außenmantel 13 der Achse 7 unzulässig verformender Pressverband jedoch ausgeschlossen ist. Der Längsschlitz 21 der (hohlzylindrischen) Spannhülsen 17, 18 ist im Bereich der jeweiligen Stirnseite 9 bzw. 10 der Achse 7 und hier genau in der Mitte der Spannhülsen 17, 18 durch einen Querschlitz 22 unterbrochen, der bezüglich des Längsschlitzes 21 spiegelsymmetrisch am Hülsenumfang positioniert ist. D.h., dass der an den Querschlitz 22 angrenzende und etwa 30° Umfangswinkel betragende Restquerschnitt 23 der Spannhülse 17, 18 diametral gegenüberliegend zum Längsschlitz 21 verläuft.
Der Querschlitz 22 bewirkt, dass sich die Durchmesserverformung der in der Achsbohrung 19 eingepressten Teile der Spannhülsen 17, 18 nicht oder nur unwesentlich auf deren stirnseitig hervorstehende Teile überträgt. Diese entkoppelnde Wirkung ist bei der Spannhülse 17 unerlässlich, da diese als Zentrierstift bei der Montage der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine dient der Montage der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine dient und die Durchmessermaßhaltigkeit des stirnseitig hervorstehenden Teils der Spannhülse 17 für das sich ergebende Zahnflankenspiel der miteinander kämmenden Stirnräder 2 und 4 gemäß 3 verantwortlich ist. Dementsprechend soll dieser Zentrierdurchmesser möglichst unabhängig von der pressungsbedingten Umfangsverformung des in der Achsbohrung 19 eingepressten Teils der Spannhülse 17 sein.
Anders als in 4 dargestellt, können die Spannhülse 17 und die weitere Spannhülse 18 auch als Gleichteile, d.h. mit gleicher Länge ausgebildet sein.
Anders als in 4 dargestellt, kann auf den entkoppelnd wirkenden Querschlitz 22 in der weiteren Spannhülse 18 gegebenenfalls auch verzichtet werden, da der stirnseitig hervorstehende Teil der Spannhülse 18 lediglich für den Pressverband mit der Zentralbohrung 20 der Stützscheibe 12 dient und dessen Durchmesserpräzision vergleichsweise gering sein kann.
Anders als in den 4 bis 6 dargestellt, können die stirnseitig hervorstehenden Teile der Spannhülsen 17, 18 bis zum Querschlitz 22 auch massiv ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Zwischenrad
2: Stirnrad / Antriebsrad
3: Kettenrad / Abtriebsrad
4: Kurbelwellenstirnrad
5: Kette
6: Nockenwellenkettenrad
7: Achse
8: Nadellager / Nadelkranz
9: eine Stirnseite der Achse
10: andere Stirnseite der Achse
11: Stützscheibe
12: Stützscheibe
13: Außenmantel der Achse
14: Schraubenbohrung durch Stützscheibe
15: Schraubenbohrung durch Achse
16: Schmiermittelbohrung durch Stützscheibe
17: Spannhülse / Zentrierstift
18: Spannhülse / Stift
19: Achsbohrung
20: Zentralbohrung der Stützscheibe
21: Längsschlitz
22: Querschlitz
23: Restquerschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10343469 A1 [0003]
US 2005/0076869 A1 [0005]
DE 102011084104 A1 [0006, 0014, 0020]

Claims

Zwischenradvorrichtung für einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend: – ein Zwischenrad (1), das mit einem Antriebsrad (2) und einem Abtriebsrad (3) zumindest zweispurig ausgebildet ist, – eine zylindrische Achse (7) mit einer Achsbohrung (19), – ein Nadellager (8), mittels welchem das Zwischenrad (1) auf der Achse (7) gelagert ist, wobei der Außenmantel (13) der Achse (7) die Innenlaufbahn des Nadellagers (8) bildet, – und einen Zentrierstift (17), der mittels eines Pressverbands in der Achsbohrung (19) fixiert ist und an einer der Stirnseiten (9, 10) der Achse (7) koaxial zu deren Außenmantel (13) ausgerichtet hervorsteht, um eine Montagezentrierung der Zwischenradvorrichtung an der Brennkraftmaschine zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierstift als Spannhülse (17) ausgebildet ist, deren Längsschlitz (21) im Bereich der einen Stirnseite (9) der Achse (7) durch einen Querschlitz (22) unterbrochen ist.
Zwischenradvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Querschlitz (22) angrenzende Restquerschnitt (23) der Spannhülse (17) diametral gegenüberliegend zum Längsschlitz (21) verläuft.
Zwischenradvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (7) bundfrei ausgebildet ist und die Zwischenradvorrichtung zur beidseitigen axialen Abstützung des Zwischenrads (1) und des Nadellagers (8) zwei auf den Stirnseiten (9, 10) der Achse (7) anliegende Stützscheiben (11, 12) und eine weitere Spannhülse (18) umfasst, die mittels eines Pressverbands in der Achsbohrung (19) fixiert ist, an der anderen Stirnseite (10) der Achse (7) koaxial zu deren Außenmantel (13) ausgerichtet hervorsteht und deren Längsschlitz (21) im Bereich der anderen Stirnseite (10) der Achse (7) durch einen Querschlitz (22) unterbrochen ist, wobei die Stützscheiben (11, 12) jeweils an einer Zentralbohrung (20) auf den hervorstehenden Spannhülsen (17, 18) aufgepresst sind.