DE102011088655A1

DE102011088655A1 - Wälzlagerung für eine gebaute Nockenwelle

Info

Publication number: DE102011088655A1
Application number: DE102011088655A
Authority: DE
Inventors: Tobias Mederer; Lutz Kirbach
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20
Also published as: WO2013087204A1

Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassgaswechselventil beherrscht sind, die durch Nockenelemente (2) und von diesen angetriebenen Übertragungsbauteilen betätigbar sind, wobei die Nockenelemente (2) auf einer Grundwelle (1) dreh- und axialfest fixierbar sind, und mit zumindest einem Lager zur zumindest radialen Festlegung der Grundwelle (1) an einem Gehäusebauteil (7) der Brennkraftmaschine, die mit den Nockenelementen (2) Bestandteile einer gebauten Nockenwelle sind, wobei das zumindest eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (3) direkt oder unter Zwischenschaltung eines Innenringes mit der Grundwelle (1) in Verbindung stehen und dessen Außenring (5) im Gehäusebauteil (7) festlegbar ist, und wobei die Breite des Außenringes (5) entsprechend dem Abstand der Nockenelemente (2) abzüglich eines Berührschutzabstandes ausgeführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassgaswechselventil beherrscht sind, die durch Nockenelemente und von diesen angetriebenen Übertragungsbauteilen betätigbar sind, wobei die Nockenelemente auf einer Grundwelle dreh- und axialfest fixierbar sind, und mit zumindest einem Lager zur zumindest radialen Festlegung der Grundwelle an einem Gehäusebauteil der Brennkraftmaschine, die mit den Nockenelementen Bestandteile einer gebauten Nockenwelle sind, wobei das zumindest eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper direkt oder unter Zwischenschaltung eines Innenringes mit der Grundwelle in Verbindung stehen und dessen Außenring im Gehäusebauteil festlegbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Nockenwelle ist aus der EP- 2 065 603 B1 bekannt. Die Außenringe dieser Lager sind entweder über radiale Vorsprünge am Innenring oder durch die Wälzkörper bez. deren Käfig oder durch auf der Grundwelle festgelegte Anlaufscheiben so fixiert, dass sie beim Einbau der Nockenwelle in den Zylinderkopf oder ein anderes Bauteil der Hubkolbenbrennkraftmaschine festgelegt werden können.
Es wird dort weiterhin vorgeschlagen, dass das Gehäusebauteil vorstehende Kragen aufweist, zwischen denen der Außenring geführt ist.
Die vorgeschlagenen Bauweisen haben den Nachteil, dass in axialer Richtung Reibflächen entstehen können, die unerwünscht sind. Weiterhin ist der Herstellungsprozess aufwendig und teuer, da besondere Materialien an den Reibflächen erforderlich sind.
Es besteht weiterhin das Problem, dass der Außenring dann, wenn er nicht durch das Gehäusebauteil geführt ist, während der Montage in diesem fixiert werden muss, wodurch die Gefahr einer Falschpositionierung besteht. Wird der Außenring aber in dem Gehäusebauteil fixiert, dann ist dieses aufwendig und ungünstig in der Herstellung.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die zuvor beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Lagerung zur Verfügung zu stellen, die ohne Vorpositionierung auskommt. Dies ist sehr wichtig, weil die Vorpositionierung erst beim Einbau der Nockenwelle in die Hubkolbenbrennkraftmaschine, also zumeist erst beim Kunden erfolgt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Breite des Außenringes entsprechend dem Abstand der Nockenelemente abzüglich eines Berührschutzabstandes ausgeführt ist. Dadurch erhält der Außenring vor Einbau des Ringes in das Gehäusebauteil eine Vorjustierung, so dass lediglich an Stellen außerhalb des Gehäusebauteils überprüft werden muss, dass der Außenring die Nockenelemente nicht kontaktiert. Dies ist einfach, da das Gehäusebauteil um Einiges schmäler ist, als der Abstand der Nockenelemente.
Um bei der Montage sicherzustellen, dass der Außenring nicht einseitig anliegt, werden in einem Abstand, der der Breite des Gehäusebauteils entspricht, Fixierelemente an den Außenring angebracht.
Vorzugsweise ist dabei der Außenring als Hülse ausgebildet und die Fixierelemente sind auf der den Wälzkörpern abgewandten Seite der Hülse angeordnet. Da der Außenring entsprechend der großen Gesamtbreite schon vorpositioniert ist, wird durch das Einlegen und anschließende Zusammenfügen des Gehäusebauteils, das vorzugsweise einen Lagerdeckel aufweist, der Außenring bzw. die Hülse durch die Fixierelemente in seine Endlage positioniert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Außenring nicht einseitig an einem Nockenelement anliegt und durch das Anschleifen im Betrieb Reibung erzeugt. Die einander zugewandten Schrägen der Fixierelemente weisen eine nicht selbsthemmende Steigung auf, sodass somit bei der Montage eine selbsttätige Positionierung des Außenringes (5) bzw. der Hülse (5a) im Gehäusebauteil (7) erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, im Seitenbereich des Außenringes bzw. der Hülse Aussparungen einzubringen, um eine Versorgung mit Schmieröl durch die Umgebung zu erleichtern. Eine solche Hülse wird vorzugsweise als Blechziehteil hergestellt, da hierbei die als Wülste ausgebildeten Fixierelemente im Weichzustand der Hülse einfach mit eingerollt werden können. Alternativ kann auch ein entsprechend geformtes Ziehteil oder ein gespanter Außenring vorgesehen werden, dessen Fixierelemente bzw. Wülste durch Andrehen hergestellt sind.
Um eine Positionierung zu erleichtern, ist es generell sinnvoll, den Bereich der Fixierelemente als nicht selbsthemmende Schräge auszuführen.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Hülse Stufen mit vergrößertem Durchmesser aufweist und dass die Stufen als Fixierelemente ausgebildet sind. Im Anschluss an die Stufen kann sich ein zylindrischer Bereich anschließen, in dem verschiedenartige Aussparungen eingearbeitet sind. Die Hülse kann auch aus ihrer Wand geformte Laschen aufweisen, die als Fixierelemente ausgebildet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1: einen Schnitt durch einen Teilabschnitt einer Nockenwelle mit Nockenelementen und einer dazwischen angeordneten Lagerung mit fertig montiertem Gehäusebauteil,
2: einen Schnitt entsprechend 1, bei dem allerdings das Gehäusebauteil noch nicht mit dem Lageraußenring verbunden ist,
3: einen Teilschnitt durch einen als Hülse ausgebildeten Außenring mit Fixierelement,
4: einen Teilschnitt ähnlich 3 mit modifiziertem Fixierelement,
5: einen Teilschnitt ähnlich 3 mit spanend hergestelltem Außenring,
6: einen Endbereich eines als Hülse ausgebildeten Außenrings mit Stufung und Öffnungen,
7: einen Schnitt ähnlich 6 mit Aussparungen und
8: einen Endbereich eines als Hülse ausgebildeten Außenrings mit angeformten Laschen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 8 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Grundwelle bezeichnet, auf der Nockenelemente 2 dreh- und axialfest angeordnet sind. Da es verschiedenartige Ausgestaltungen der Nockenelemente 2 und Festlegungsmöglichkeiten zwischen Grundwelle 1 und Nockenelementen 2 gibt, wird an dieser Stelle auf Einzelheiten nicht eingegangen.
Zwischen den Nockenelementen 2 ist auf der Grundwelle 1 eine Lagerfläche vorgesehen, auf der Wälzkörper 3 angeordnet sind, die in einem Wälzkörperkäfig 4 geführt sind. Der Wälzkörperkäfig 4 füllt im Wesentlichen den kompletten Abstand zwischen den Nockenelemente 2 aus, hat aber zu diesen hinreichendes seitliches Spiel. Um eine leichte Montage der Wälzkörper 3 und des Wälzkörperkäfigs 4 zu ermöglichen, kann dieser mehrteilig ausgeführt und ggf. an seinen Enden miteinander verbunden sein.
Zwischen den Nockenelementen 2 ist weiterhin ein Außenring 5 vorgesehen, der als Hülse 5a ausgebildet ist. Die Hülse 5a bzw. der Außenring 5 hat eine Breite, die ebenfalls etwa dem Abstand der Nockenelemente 2 untereinander entspricht, wobei allerdings ein seitlicher Berührschutzabstand vorgesehen ist, sodass der Außenring 5 mit hinreichendem seitlichem Spiel zu den Nockenelementen 2 zentriert werden kann.
In der Hülse 5a bzw. dem Außenring 5 sind Fixierelemente 6 eingearbeitet, deren Abstand so gewählt ist, dass der zylindrische Bereich zwischen den Fixierelementen 6 der Breite eines Gehäusebauteils 7 entspricht. Das Gehäusebauteil 7 ist Bestandteil eines Zylinderkopfes oder eines sonstigen mit der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbundenen Bauteils. Durch das Montieren und Zusammenfügen des Gehäusebauteils 7, das vorzugsweise einen Lagerdeckel aufweist, der mit dem Grundgehäusebauteil verschraubt wird, wird die Hülse 5a bzw. der Außenring 5 über als Wulste 6a ausgebildete Fixierelemente 6 so weit verschoben und zentriert, dass der Außenring 5 zu dem Gehäusebauteil 7 passt und axial festgelegt ist.
In 3 ist ersichtlich, dass das als Wulst 6a ausgebildete Fixierelement 6 durch Aufweiten der Hülse 5a hergestellt ist.
In 4 ist das als Wulstring 6b ausgebildete Fixierelement 6 durch Aufweiten und Stauchen der Hülse 5a im Weichteil der Hülse hergestellt. Der Außenring 5 gemäß 5 ist spanend hergestellt und durch Andrehen eines Fixierelementes 6 ausgeführt.
In 6 ist die Hülse 5a in ihrem Endbereich durch eine Stufe 8 gekennzeichnet, wobei die Stufte 8 als Fixierelement 6 ausgeführt ist. An die Stufe 8 schließt sich ein zylindrischer Bereich an, in dem Öffnungen 9 eingearbeitet sind.
Im Gegensatz zu 6 weist die Hülse 5a im ihrem Endbereich statt der Öffnungen Aussparungen 10 auf. Alternativ zu den Fixierelementen 6 und der Stufe 8 können bei der Hülse 5a Laschen 11 aus der Hülsenwand ausgearbeitet werden, die eine axiale Festlegung der Hülse 5a in dem Gehäusebauteil 7 sicherstellen.
Bezugszeichenliste

1: Grundwelle
2: Nockenelemente
3: Wälzkörper
4: Wälzkörperkäfig
5: Außenring
5a: Hülse
6: Fixierelemente
6a: Wulst
6b: Wulstring
7: Gehäusebauteil
8: Stufe
9: Öffnungen
10: Aussparungen
11: Laschen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2065603 B1 [0002]

Claims

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassgaswechselventil beherrscht sind, die durch Nockenelemente (2) und von diesen angetriebenen Übertragungsbauteilen betätigbar sind, wobei die Nockenelemente (2) auf einer Grundwelle (1) dreh- und axialfest fixierbar sind, und mit zumindest einem Lager zur zumindest radialen Festlegung der Grundwelle (1) an einem Gehäusebauteil (7) der Brennkraftmaschine, die mit den Nockenelementen (2) Bestandteile einer gebauten Nockenwelle sind, wobei das zumindest eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (3) direkt oder unter Zwischenschaltung eines Innenringes mit der Grundwelle (1) in Verbindung stehen und dessen Außenring (5) im Gehäusebauteil (7) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Außenringes (5) entsprechend dem Abstand der Nockenelemente (2) abzüglich eines Berührschutzabstandes ausgeführt ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) als Hülse (5a) ausgebildet ist und dass die Hülse (5a) Fixierelemente (6) aufweist, die auf der den Wälzkörpern (3) abgewandten Seite der Hülse (5a) angeordnet sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Fixierelemente (6) im Wesentlichen der Breite des Gehäusebauteils (7) entspricht und dass die einander zugewandten Schrägen der Fixierelemente (6) eine nicht selbsthemmende Steigung aufweisen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) vorzugsweise in den Seitenbereichen Aussparungen (10) aufweisen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6) als Wulste (6a) ausgeführt sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) einen Weichteilbereich aufweist und dass die Fixierelemente (6), vorzugsweise Wulste (6a), durch einen Rolliervorgang im Weichteil der Hülse (5a) eingearbeitet sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6), vorzugsweise Wulstringe (6b), durch einen Stauchvorgang der Hülse (5a) im Weichteil ausgeführt sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6) durch Andrehen in einem spanend hergestellten Außenring (5) ausgeführt sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) Stufen (8) mit vergrößertem Durchmesser aufweist und die Stufen (8) als Fixierelemente (6) ausgebildet sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) aus ihrer Wand geformte Laschen (11) aufweist, die als Fixierelemente (6) ausgeführt sind.