DE102013010330B4 - Camshaft and method for assembling such a camshaft - Google Patents
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Abstract
Nockenwelle (14, 16) mit einer Grundwelle (22) und einer auf der Grundwelle (22) axial verschiebbaren Hülse, wobei die Hülse in einer Axialstellung mittels einer Rastvorrichtung auf der Grundwelle (22) festlegbar ist, wobei die Rastvorrichtung ein von einem Federelement (36) belastetes Rastelement umfasst, das in einer Öffnung der Grundwelle (22) angeordnet ist und in eine Rastvertiefung (46) der Hülse eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse eine Montageöffnung (32) aufweist, die derart dimensioniert und angeordnet ist, dass das Federelement (36) und das Rastelement durch diese in die Öffnung der Grundwelle (22) einbringbar sind.Camshaft (14, 16) with a base shaft (22) and a sleeve which can be moved axially on the base shaft (22), the sleeve being fixable in an axial position on the base shaft (22) by means of a locking device, the locking device comprising a locking element which is loaded by a spring element (36) and which is arranged in an opening in the base shaft (22) and engages in a locking recess (46) in the sleeve, characterized in that the sleeve has a mounting opening (32) which is dimensioned and arranged such that the spring element (36) and the locking element can be introduced through this into the opening in the base shaft (22).
Description
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für den Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eine Nockenwelle mit einem sogenannten Schiebenockensystem. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Montage einer solchen Nockenwelle.The invention relates to a camshaft for the valve train of an internal combustion engine, in particular a camshaft with a so-called sliding cam system. The invention also relates to a method for assembling such a camshaft.
Schiebennockensysteme dienen dazu, durch axiales Verschieben eines mehrere Nockenkonturen aufweisenden, hülsenförmigen Nockenträgers auf einer Grundwelle der Nockenwelle, den Ventilhub eines oder mehrerer der Einlass- und/oder Auslassventile an den jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors anzupassen.Sliding cam systems are used to adapt the valve lift of one or more of the intake and/or exhaust valves to the respective operating state of the internal combustion engine by axially displacing a sleeve-shaped cam carrier having several cam contours on a base shaft of the camshaft.
Ein Ventiltrieb mit einem Schiebenockensystem ist beispielsweise aus der
Der Hub der diesen Nockengruppen zugeordneten Ventile kann dadurch verstellt werden, dass der Nockenträger in eine von insgesamt drei definierten Axialpositionen verschoben wird, wodurch ein Kontaktelement eines Schlepphebels, mit dem die Ventile betätigt werden, entweder mit einem der beiden Nocken oder mit einem „Nullnocken“ in Kontakt gebracht wird, der im Prinzip ein Abschnitt des Nockenträgers ist, der keine Nockenerhebung aufweist. Bei einem Kontakt des Schlepphebels mit einem der beiden Nocken, wird das jeweilige Ventil mit einem von der jeweiligen Nockenerhebung definierten und zusätzlich von dem Übersetzungsverhältnis des Schlepphebels abhängigen Hub betätigt. Bei einem Kontakt des Schlepphebels mit dem „Nullnocken“ ist der Hub des Ventils entsprechend der fehlenden Nockenerhebung gleich Null. Über den „Nullnocken“ wird demnach eine Ventilabschaltung realisiert.The stroke of the valves assigned to these cam groups can be adjusted by moving the cam carrier into one of a total of three defined axial positions, whereby a contact element of a rocker arm, with which the valves are actuated, is brought into contact either with one of the two cams or with a "zero cam", which is essentially a section of the cam carrier that has no cam elevation. When the rocker arm comes into contact with one of the two cams, the respective valve is actuated with a stroke defined by the respective cam elevation and also dependent on the transmission ratio of the rocker arm. When the rocker arm comes into contact with the "zero cam", the stroke of the valve is zero in accordance with the missing cam elevation. Valve shutdown is therefore implemented via the "zero cam".
Eine Verstellung der einzelnen Nockenträger in axialer Richtung der Nockenwelle erfolgt mit Hilfe einer in den Nockenträger integrierten Kulisse, die eine in Umfangsrichtung verlaufende, Y-förmige Nut ausbildet. Diese Nut weist somit in einem Abschnitt zwei divergierend verlaufende Teilnuten auf. Die tatsächliche Verstellung wird über eine Stellvorrichtung erreicht, die insgesamt drei ausfahrbare Verstellstifte aufweist, von denen jeweils einer, in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Nockenträgers auf der Grundwelle und von der gewünschten Verstellvorrichtung, ausgefahren wird und in einen Abschnitt der Nut eingreift. Greift einer der Verstellstifte in eine der divergierenden Teilnuten ein, führt dies infolge der Relativdrehung des Kulissenrads zu dem Stift zu einer Axialverschiebung des Nockenträgers auf der Grundwelle.The individual cam carriers are adjusted in the axial direction of the camshaft using a link integrated into the cam carrier, which forms a Y-shaped groove running in the circumferential direction. This groove therefore has two diverging partial grooves in one section. The actual adjustment is achieved using an adjusting device that has a total of three extendable adjusting pins, one of which is extended and engages in a section of the groove depending on the respective position of the cam carrier on the base shaft and the desired adjusting device. If one of the adjusting pins engages in one of the diverging partial grooves, this leads to an axial displacement of the cam carrier on the base shaft as a result of the relative rotation of the link wheel to the pin.
Die jeweilige Axialstellung der Nockenträger wird durch eine Rastvorrichtung sichergestellt, die eine federbelastete Rastkugel aufweist, die in den einzelnen Axialstellungen außenseitig in eine dazugehörige Vertiefung des Nockenträgers eingreift.The respective axial position of the cam carriers is ensured by a locking device which has a spring-loaded locking ball which engages in a corresponding recess of the cam carrier on the outside in the individual axial positions.
Ein funktional ähnlicher Ventiltrieb mit einem Schiebenockensystem ist aus der
Eine Montage des aus der
Weiterhin ist aus der
Eine Nockenwelle mit einem Schiebenockensystem ist weiterhin aus der
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu montierende Nockenwelle mit einem Schiebenockensystem für den Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors anzugeben.Based on this prior art, the invention was based on the object of specifying an easy-to-assemble camshaft with a sliding cam system for the valve train of an internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird durch eine Nockenwelle gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Montieren einer solchen Nockenwelle gemäß dem Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Nockenwelle sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by a camshaft according to independent patent claim 1 and by a method for assembling such a camshaft according to patent claim 8. Advantageous embodiments of the camshaft according to the invention are the subject of the further patent claims and emerge from the following description of the invention.
Eine gattungsgemäße Nockenwelle mit einer Grundwelle und (mindestens) einer auf der Grundwelle axial verschiebbaren Hülse, wobei die Hülse in einer Axialstellung mittels (mindestens) einer Rastvorrichtung auf der Grundwelle festlegbar ist, wobei die Rastvorrichtung (mindestens) ein von (mindestens) einem Federelement belastetes Rastelement, insbesondere eine Rastkugel, umfasst, das in einer Öffnung der Grundwelle angeordnet ist und in eine von mehreren Rastvertiefungen der Hülse eingreift, ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Hülse (mindestens) eine Montageöffnung aufweist, die derart dimensioniert und angeordnet ist, dass das Rastelement und das Federelement durch diese in die Öffnung der Grundwelle einbringbar sind.A generic camshaft with a base shaft and (at least) one sleeve that can be moved axially on the base shaft, wherein the sleeve can be fixed in an axial position on the base shaft by means of (at least) one locking device, wherein the locking device comprises (at least) one locking element, in particular a locking ball, loaded by (at least) one spring element, which is arranged in an opening of the base shaft and engages in one of several locking recesses of the sleeve, is further developed according to the invention in that the sleeve has (at least) one assembly opening that is dimensioned and arranged such that the locking element and the spring element can be introduced into the opening of the base shaft through this.
Bei der Hülse kann es sich insbesondere um einen Nockenträger oder einen Teil (insbesondere den die Verschiebekulisse ausbildenden Teil) eines solchen Nockenträgers eines Schiebenockensystems handeln. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der (Teil des) Nockenträger(s) drehfest (aber axial verschiebbar) auf der Grundwelle angeordnet ist. The sleeve can in particular be a cam carrier or a part (in particular the part forming the sliding gate) of such a cam carrier of a sliding cam system. It can preferably be provided that the (part of the) cam carrier(s) is arranged on the base shaft in a rotationally fixed manner (but axially displaceable).
Durch die Montageöffnung kann das Rastelement und das Federelement während der Montage der Nockenwelle in die Öffnung der Grundwelle eingebracht werden. Dies kann insbesondere erfolgen, nachdem die Hülse (z.B. der Nockenträger) auf die Grundwelle aufgeschoben worden ist. Das im Hinblick auf das Schiebenockensystem gemäß der
Um zu verhindern, dass das Federelement und die Rastkugel durch die Montageöffnung verloren gehen sowie um ein Abstützen des Federelements an dem dem Rastelement abgewandten Ende zu erreichen, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwelle vorgesehen sein, dass sich das Federelement an einem in der Öffnung der Grundwelle befestigten Halteelement abstützt.In order to prevent the spring element and the locking ball from being lost through the mounting opening and to achieve a support of the spring element at the end facing away from the locking element, in a preferred embodiment of the camshaft according to the invention it can be provided that the spring element is supported on a holding element fastened in the opening of the base shaft.
Dabei kann das Halteelement vorteilhafterweise derart ausgebildet sein, dass es durch die Montageöffnung in die Öffnung der Grundwelle einbringbar ist. Das Einbringen des Halteelements kann somit gleichzeitig oder nachträglich zu dem Einbringen des Rastelements und des Federelements erfolgen, was mit einer einfachen Montierbarkeit verbunden sein kann.The holding element can advantageously be designed in such a way that it can be inserted through the assembly opening into the opening of the base shaft. The holding element can thus be inserted at the same time as or subsequently to the insertion of the locking element and the spring element, which can be associated with easy assembly.
Insbesondere kann das Halteelement dafür als elastisch deformierbarer, in seinem Außenumfang verkleinerbarer Haltering oder Haltescheibe ausgebildet sein, der oder die in eine Nut in der Wandung der Öffnung der Grundwelle eingreifen kann.In particular, the holding element can be designed as an elastically deformable retaining ring or retaining disk, the outer circumference of which can be reduced in size and which can engage in a groove in the wall of the opening of the base shaft.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nockenwelle kann vorgesehen sein, dass die Grundwelle eine die Öffnung ausbildende Aufnahmehülse aufweist, die in (mindestens) einer Aufnahmeöffnung eines Grundkörpers der Grundwelle angeordnet ist. Eine solche Ausgestaltung der Grundwelle kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Grundkörper der Grundwelle rohrförmig ausgebildet ist, was gewichtstechnische Vorteile haben kann. Ein Härten der Grundwelle kann vorteilhaft entfallen. Es ist nur eine kleine Bohrung erforderlich.In a further preferred embodiment of the camshaft according to the invention, it can be provided that the base shaft has a receiving sleeve that forms the opening and is arranged in (at least) one receiving opening of a base body of the base shaft. Such a design of the base shaft can be particularly advantageous if the base body of the base shaft is tubular, which can have weight-related advantages. Hardening of the base shaft can advantageously be omitted. Only a small bore is required.
Bei einer solchen Nockenwelle kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass das Federelement die Aufnahmehülse gegen einen Absatz in der Aufnahmeöffnung (z.B. den Grund der Aufnahmeöffnung) belastet. Dadurch wird auf einfache Weise ein Verlieren der Aufnahmehülse aus der Aufnahmeöffnung des Grundkörpers vermieden.In such a camshaft, it can also preferably be provided that the spring element loads the receiving sleeve against a shoulder in the receiving opening (e.g. the bottom of the receiving opening). This easily creates a Losing the receiving sleeve from the receiving opening of the base body is avoided.
Insbesondere kann die Aufnahmeöffnung des Grundkörpers der Grundwelle auf derjenigen Seite, auf der die Kugel federbelastet ein Stück weit aus dieser herausragt, um in die Rastvertiefung der Hülse (z.B. des Nockenträgers) einzugreifen, einen Durchmesser aufweisen, der so groß ist, dass die Aufnahmehülse in die Aufnahmeöffnung einbringbar ist. Auf der gegenüberliegenden, der Montageöffnung in der Hülse benachbarten Seite kann die Aufnahmeöffnung dagegen einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als der Außendurchmesser der Aufnahmehülse aber größer als der Durchmesser des Rastelements und des Federelements ist.In particular, the receiving opening of the base body of the base shaft on the side on which the ball protrudes a little way from the base shaft under spring load in order to engage in the locking recess of the sleeve (e.g. the cam carrier) can have a diameter that is large enough for the receiving sleeve to be inserted into the receiving opening. On the opposite side, adjacent to the mounting opening in the sleeve, the receiving opening can, however, have a diameter that is smaller than the outer diameter of the receiving sleeve but larger than the diameter of the locking element and the spring element.
Insbesondere um ein Verschmutzen der Rastvorrichtung zu vermeiden, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Montageöffnung mittels eines Stopfens verschließbar ist.In particular, in order to avoid contamination of the locking device, it can further be provided that the mounting opening can be closed by means of a plug.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
-
1 : einen Ventiltrieb mit zwei erfindungsgemäßen Nockenwellen; -
2 : einen Längsschnitt durch einen Teil einer der Nockenwellen; -
3 : einen Schritt bei der Montage des Ventiltriebs; -
4 : einen nachfolgenden Schritt bei der Montage des Ventiltriebs; -
5 : eine erste alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle; und -
6 : eine zweite alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle.
-
1 : a valve train with two camshafts according to the invention; -
2 : a longitudinal section through part of one of the camshafts; -
3 : a step in the assembly of the valve train; -
4 : a subsequent step in the assembly of the valve train; -
5 : a first alternative embodiment of a camshaft according to the invention; and -
6 : a second alternative embodiment of a camshaft according to the invention.
Der in der
Jede der beiden Nockenwellen 14, 16 umfasst eine Grundwelle 22, auf der jeweils vier Einzelnocken 24 sowie zwei Nockenträger 26 angeordnet sind. Die Einzelnocken 24 sind sowohl axial- als auch verdrehgesichert mit den Grundwellen 22 verbunden, während die hülsenförmigen Nockenträger 26 ebenfalls verdrehgesichert aber in Grenzen axial verschiebbar auf den Grundwellen 22 gelagert sind.Each of the two
Die Fixierung der Einzelnocken 24 erfolgt mittels Presspassungen, während die Verdrehsicherung der Nockenträger 26 über eine Längsverzahnung auf einer Innenfläche jedes der Nockenträger 26 in Verbindung mit einer entsprechenden Längsverzahnung auf der Außenfläche jeder der Grundwellen 22 erreicht wird. Die Längsverzahnung stellt die Verschiebbarkeit der Nockenträger 26 in Längsrichtung der Nockenwellen 14, 16 sicher, wodurch eine Hubumschaltung der von Nocken der Nockenträger 26 betätigten Ventile (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors realisiert werden kann.The
Jeder der Nockenträger 26 umfasst zwei Nockenabschnitte 28, die jeweils zwei nebeneinander angeordnete, unterschiedliche Nockenkonturen aufweisende Nocken ausbilden.Each of the
Mittels der Nockenwellen 14 kann eine zweistufige Ventilhubschaltung für die von den Nocken der Nockenträger 26 betätigten Ventile des Verbrennungsmotors realisiert werden. Diese Ventilhubschaltung wird über eine Axialverschiebung der Nockenträger 26 erreicht, wobei dabei jeweils ein Betätigungselement (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Rollenschlepphebel, das jeweils einem Ventil des Verbrennungsmotors zugeordnet ist, in Kontakt mit einem der Nocken jedes der Nockenabschnitte 28 gebracht wird, wodurch das Ventil entsprechend der jeweiligen Nockenkontur betätigt wird.By means of the
Die Verschiebung jedes der Nockenträger 26 erfolgt über einen Kulissenabschnitt 30, in dessen im Übrigen zylindrische Außenfläche eine V-förmige Steuernut eingebracht ist. Dem Kulissenabschnitt 30 jedes der Nockenträger 26 ist ein mit dem Zylinderkopfgehäuse 10 verbundener Aktuator (nicht sichtbar) zugeordnet, der zwei Steuerstifte (nicht sichtbar) aufweist, die einzeln angesteuert ausgefahren werden können, um bedarfsgerecht in die Steuernut des dazugehörigen Kulissenabschnitts 30 einzugreifen und in Folge der Relativbewegung zwischen dem rotierenden Kulissenabschnitt 30 und dem feststehenden Steuerstift des Aktuators den jeweiligen Nockenträger 26 in einer Richtung auf der Grundwelle 22 zu verschieben. Dadurch werden zwei Axialpositionen für jeden der Nockenträger 26 realisiert.The displacement of each of the
Mittels einer Rastvorrichtung können die beiden Axialpositionen jedes Nockenträgers 26 gegen ein ungewolltes axiales Verschieben gesichert werden.By means of a locking device, the two axial positions of each
Jede der Rastvorrichtungen umfasst ein Rastelement in Form einer Rastkugel 34 sowie ein Federelement 36, die beide in einer Aufnahmehülse 38 angeordnet sind. Die Aufnahmehülse 38 ist in zwei kollinear (bezüglich ihrer Längsachse) ausgerichteten, d.h. sich überdeckenden Aufnahmeöffnungen 40, 42 eines rohrförmigen Grundkörpers 44 der dazugehörigen Grundwelle 22 angeordnet. Im montierten Zustand rastet die Rastkugel 34 jeder Rastvorrichtung in eine von zwei Rastvertiefungen 46 ein, die an der Innenseite des dazugehörigen Nockenträgers 26 ausgebildet sind. Dabei stützt sich das die Rastkugel 34 belastende Federelement 36 auf der der Rastkugel 34 abgewandten Seite an einer Haltescheibe 48 ab. Die Haltescheibe 48 ist in einer Haltenut auf der Innenseite der Aufnahmehülse 38 fixiert.Each of the locking devices comprises a locking element in the form of a locking
Die (erste) Aufnahmeöffnung 40 auf derjenigen Seite des Grundkörpers 44 der Grundwelle 22, auf der die Rastkugel 34 in die Rastvertiefungen 46 eingreift, weist (vor der Montage der Aufnahmehülse 38) einen Durchmesser auf, der etwas größer, gleich oder nur geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Aufnahmehülse 38 ist. Die zweite Aufnahmeöffnung 42 weist einen abgestuften Durchmesser auf. Ein erster, der Innenseite des Grundkörpers 44 benachbarter Abschnitt der Aufnahmeöffnung weist einen Durchmesser auf, der (vor der Montage der Aufnahmehülse 38) etwas größer, gleich oder nur geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Aufnahmehülse 38 ist. Ein zweiter, der Außenseite des Grundkörpers 44 benachbarter Abschnitt der zweiten Aufnahmeöffnung 42 weist dagegen einen Durchmesser auf, der deutlich kleiner als der Außendurchmesser der Aufnahmehülse 38 ist und insbesondere dem Innendurchmesser der Aufnahmehülse 38 entspricht. Dadurch wird ein ringförmiger Absatz innerhalb der zweiten Aufnahmeöffnung 42 ausgebildet, an dem das entsprechende Ende der Aufnahmehülse 38 stirnseitig abgestützt ist, wobei es in dem ersten Abschnitt der zweiten Aufnahmeöffnung 42 geführt ist. Dabei bewirkt die Vorspannung des Federelements 36, dass die Aufnahmehülse 38 gegen diesen Absatz gedrückt wird. Dies verhindert zuverlässig ein Verlieren der Aufnahmehülse 38 aus den Aufnahmeöffnungen 40, 42. Zusätzlich dazu kann die Aufnahmehülse 38 auch klemmend in der ersten Aufnahmeöffnung 40 und/oder dem ersten Abschnitt der zweiten Aufnahmeöffnung 42 fixiert sein, wenn die dazugehörigen Durchmesser entsprechend ausgelegt sind.The (first) receiving
Eine Montage der Rastkugel 34, des Federelements 36 und der Haltescheibe 48 erfolgt - in dieser Reihenfolge - durch eine ausreichend groß dimensionierte Montageöffnung 32 in dem Nockenträger 26 hindurch (vgl.
Die in der
Die in der
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nockenwellen 14, 16 ermöglicht eine vorteilhafte Montage eines Ventiltriebs in dem mit einteiligen Lagerbrücken 20 für die Nockenwellen 14, 16 versehenen Zylinderkopfgehäuse 10 gemäß der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- ZylinderkopfgehäuseCylinder head housing
- 1212
- LagertunnelStorage tunnel
- 1414
- Nockenwellecamshaft
- 1616
- Nockenwellecamshaft
- 1818
- Antriebsraddrive wheel
- 2020
- LagerbrückeBearing bridge
- 2222
- GrundwelleFundamental wave
- 2424
- EinzelnockenSingle cam
- 2626
- NockenträgerCam carrier
- 2828
- NockenabschnittCam section
- 3030
- KulissenabschnittScenery section
- 3232
- MontageöffnungMounting opening
- 3434
- RastkugelLocking ball
- 3636
- FederelementSpring element
- 3838
- AufnahmehülseMounting sleeve
- 4040
- AufnahmeöffnungReceiving opening
- 4242
- AufnahmeöffnungReceiving opening
- 4444
- GrundkörperBase body
- 4646
- RastvertiefungRecessed recess
- 4848
- HaltescheibeRetaining disc
Claims (8)
Priority Applications (1)
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