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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein System aus einer Nockenwelle und einer Nockenwellenhülse.
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Nockenwellen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und lassen sich beispielsweise in Vakuumpumpen, Kraftstoffpumpen oder Brennkraftmaschinen verwenden. Dabei sind für die Nockenwellen, insbesondere an den Stirnseiten, in radialer Richtung Erhebungen vorgesehen, die durch eine Nockenwellenhülse realisiert werden. Über diese durch die Nockenwellenhülsen bereitgestellte, umlaufende Erhebung lässt sich die Nockenwelle in der Vorrichtung, in der sie verbaut ist, drehbar lagern. Insbesondere umfasst die mit der Nockenwelle auszustattende Vorrichtung eine Aufnahme, die derart ausgestaltet ist, dass sich die Nockenwelle über die Nockenwellenhülse in der Vorrichtung möglichst reibungsarm lagern lässt.
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Die Montage der Nockenwellenhülse an der Nockenwelle erfolgt dabei in der Regel mittels einer Verschraubung. Solche Verschraubungen können mitunter zu Verformungen von funktionskritischen Bereichen, z. B. im Lagerbereich, führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System aus Nockenwellenhülse und Nockenwelle bereitzustellen, das gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten in Hinblick auf die Qualität der bereitgestellten Nockenwelle nach der Montage der Nockenwellenhülse verbessert ist..
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe durch ein System aus einer Nockenwelle und einer Nockenwellenhülse, wobei die Nockenwellenhülse einen hülsenförmigen Grundkörper zur Aufnahme eines Endstücks der Nockenwelle aufweist, wobei der Grundkörper einen Fügebereich, einen Lagerbereich und einen Sitzbereich umfasst, wobei der Grundkörper und die Nockenwelle derart ausgestaltet sind, dass im montierten Zustand die Nockenwelle im Fügebereich mit der Nockenwellenhülse gefügt ist, das System im Lagerbereich einen Freiraum zwischen Nockenwelle und Nockenwellenhülse aufweist und im Sitzbereich die Nockenwelle und die Nockenwellenhülse über zumindest ein Formschlussmittel oder ein Reibschlussmittel, insbesondere eine Verzahnung, miteinander verbunden sind.
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Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gestattet das erfindungsgemäße System den Verzicht auf eine Verschraubung der Nockenwellenhülse an der Nockenwelle. Dadurch lassen sich andernfalls durch die Verschraubung verursachte Verformungen vermeiden, was sich positiv auf die Qualität der gefertigten Nockenwelle mit der Nockenwellenhülse auswirkt. Außerdem wird die Anzahl an Bauteilen und ein Bearbeitungsaufwand reduziert, ohne eine Prozesssicherheit, eine Festigkeit und eine Stabilität des Systems nachteilig zu beeinträchtigen. Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße System eine Montage einer fertigbearbeiteten Komponente. Weiterhin bedingt der Freiraum zwischen Grundkörper und Nockenwellenhülse in vorteilhafter Weise eine Freistellung, mit der sich eine Durchmesserveränderung des fertig bearbeiteten Lageraußendurchmessers verhindern lässt.
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Insbesondere ist die Nockenwellenhülse im montierten Zustand an einem Ende der Nockenwellen, d. h. an deren Stirnseite, montiert und bildet beispielsweise deren Abschluss. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Nockenwellenhülse an ihrer Außenseite einen umlaufenden und in radialer Richtung nach außen gerichteten Kragen bzw. Vorsprung aufweist. Insbesondere schließt die Nockenwellenhülse mit dem Kragen bzw. Vorsprung in axialer Richtung das zusammengesetzte System ab. Weiterhin ist es denkbar, dass die Nockenwelle und die Nockenwellenhülse derart ausgestaltet sind, dass sich die Nockenwelle passgenau in den Fügebereich der Nockenwellenhülse einsetzen lässt. Dazu entspricht ein Innendurchmesser der Nockenwellenhülse im Fügebereich beispielsweise im Wesentlichen einem Außendurchmesser der Nockenwelle, insbesondere an deren Stirnseite. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Nockenwelle im Fügebereich an die Nockenwellenhülse anschlägt. Hierzu umfasst die Nockenwellenhülse an ihrem einen Ende beispielsweise einen radial nach innen gerichteten Kragen oder einen flächigen Abschluss, der die Nockenwellenhülse in axialer Richtung an einem Ende abschließt. Bei der Verwendung eines nach innen gerichteten Kragens lässt sich in vorteilhafter Weise Material einsparen. Es ist dabei vorstellbar, dass die Nockenwellenhülse neben dem hülsenförmigen Grundkörper noch einen geschlossenen Teil umfasst, wobei in den geschlossen Teil z. B. eine Antriebsnut eingefräst ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Lagerbereich in axialer Richtung zwischen dem Fügebereich und dem Sitzbereich angeordnet ist. Insbesondere sind Fügebereich, Lagerbereich und Sitzbereich in axialer Richtung nebeneinander angeordnet. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Sitzbereich an einem offenen Ende der Nockenwellenhülse angeordnet ist, wobei das offene Ende dasjenige ist, durch das die Nockenwelle im montierten Zustand eingreift.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper im Lagerbereich einen zylinderförmigen Hohlraum aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des im montierten Zustand innerhalb des Lagerbereichs angeordneten Endstücks der Nockenwelle. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise ein Freiraum bereitstellen, der eine Freistellung ermöglicht, mit der sich wiederum eine Durchmesserveränderung des fertig bearbeiteten Lageraußendurchmessers verhindern lässt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Nockenwelle eine Verzahnung in einem Abschnitt aufweist, welcher im montierten Zustand für den Sitzbereich vorgesehen ist. Mittels der Verzahnung ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Winkelausrichtung der Nockenwellenhülse gegenüber der Nockenwelle gezielt vorzunehmen. Außerdem gestattet es ein zusätzlich übertragbares Drehmoment sowie einen zusätzlichen axialen Festsitz. Weiterhin ist es vorgesehen, dass sich im montierten Zustand die Verzahnung am Umfang der Nockenwelle über den Abschluss der Nockenwellenhülse in axialer Richtung weitererstreckt. D. h. die im montierten Zustand aus der Nockenwellenhülse herausragende Nockenwelle setzt die Verzahnung, die innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist, fort. Es ist dabei vorstellbar, dass sich eine Verzahnung, die im montierten Zustand außerhalb des Grundkörpers angeordnet ist, in axialer Richtung mindestens genauso lang erstreckt wie eine Verzahnung, die im montierten Zustand innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im montierten Zustand die Verzahnung der Nockenwelle in eine Innenverzahnung im Sitzbereich des Grundkörpers eingreift. Dabei sind die Verzahnung der Nockenwelle und die Innenverzahnung des Grundkörpers insbesondere komplementär ausgestaltet, insbesondere in Hinblick auf ihre Form, so dass sie problemfrei ineinander eingreifen können. Es ist weiterhin vorstellbar, dass eine Zahnanzahl der Innenverzahnung reduziert ist. Beispielsweise sind die Innenverzahnung und die Verzahnung derart ausgestaltet, dass zwischen zwei Zähnen der Innenverzahnung mehrere Zähne der Verzahnung an der Nockenwelle angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnung und die Innenverzahnung im Sitzbereich eine Überdeckung aufweisen. Zur Ausbildung einer Überdeckung befinden sich insbesondere zwei Zahnräder abwechselnd mit einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Zahnpaaren gleichzeitig im Eingriff. Die Überdeckung gibt dabei an, wieviel Zahnpaare im Mittel gleichzeitig im Eingriff sind. Vorzugsweise ist die Überdeckung größer als 1,5 und besonders bevorzugt größer als 2, wobei sich die Überdeckung als Verhältnis der Eingriffslänge zur Teilung des Zahnrads bestimmen lässt. Beispielsweise handelt es sich bei der Verzahnung im Sitzbereich um eine Schrägverzahnung, mit der sich in vorteilhafter Weise vergleichsweise große Überdeckungen erzielen lassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Nockenwellenhülse ein sintergehärtetes Bauteil umfasst oder zumindest teilweise auf ein härtbares Drehteil gefügt ist.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Nockenwellenhülse für ein erfindungsgemäßes System. Es ist dabei vorstellbar, dass die Nockenwellenhülse kompatibel zu einer Vielzahl verschiedener Nockenwellen ist.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Systems, wobei die Nockenwelle mit einem Endstück in einen hülsenförmigen Grundkörper mit einem Sitzbereich, einem Lagerbereich und einem Fügebereich eingeführt wird, wobei die Nockenwelle durch zumindest ein Formschlussmittel oder Reibschlussmittel im Sitzbereich, insbesondere beim Einführen, ausgerichtet wird und die Nockenwelle mit einem distalen Ende des Endstückes im Fügebereich des hülsenförmigen Grundkörpers gefügt wird.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
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Die 1 zeigt ein System aus einer Nockenwelle und einer Nockenwellenhülse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die 2 zeigt in einer Schnittansicht und in einer perspektivischen Ansicht ein System aus Nockenwelle und Nockenwellenhülse gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem nicht-montierten Zustand.
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Die 3 zeigt in einer Schnittansicht und in einer perspektivischen Ansicht ein System aus Nockenwelle und Nockenwellenhülse gemäß der weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem montierten Zustand.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist ein System aus einer Nockenwelle 20 und einer Nockenwellenhülse 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Beispielsweise handelt es sich um ein System, das in einer Vakuum- oder Kraftstoffpumpe oder in einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Nockenwellenhülse 10 die Nockenwelle 20 an einem Ende abschließt und zur Lagerung in einer Nockenwellenhalterung vorgesehen ist. Für die Lagerung in der Nockenwellenhalterung umfasst die Nockenwellenhülse 10 z. B. einen umlaufenden Vorsprung oder einen Kragen 16, mit dem das System mit der Nockenwellenhalterung im verbauten Zustand verbunden ist. Insbesondere weist die Nockenwellenhülse 10 dabei einen hülsenförmigen Grundkörper 17 auf, durch dessen eines offenes Ende die Nockenwelle 20 in einem montierten Zustand in den Grundkörper 17 eingreift. Dabei umhüllt der hülsenförmige Grundkörper 17 ein Endstück der Nockenwelle 20 und bildet somit beispielsweise im montierten Zustand einen Abschluss der Nockenwelle 20. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Nockenwelle 20 und die Nockenwellenhülse 10 derart ausgestaltet sind, dass das System im montierten Zustand einen Fügebereich 13, einen Lagerbereich 12 und einen Sitzbereich 11 umfasst. Zur Ausbildung eines Fügebereichs 13 ist es insbesondere vorgesehen, dass die Nockenwelle 20 mit ihrer Stirnseite an einer zumindest teilweise geschlossenen Endseite des hülsenförmigen Grundkörpers 17 anschlägt und in diesem Fügebereich gefügt ist. Dazu entspricht der Innendurchmesser der vom hülsenförmigen Grundkörper 17 vorgegebenen Aufnahme im Fügebereich 13 im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Nockenwelle 20, insbesondere an der Stirnseite der Nockenwelle 20. Zur Ausbildung eines Lagerbereichs 12 ist es vorstellbar, dass der Innendurchmesser des Grundkörpers 17 im Lagerbereich 12 größer ist als der Außendurchmesser der Nockenwelle 20, so dass ein Freiraum 15 zwischen Nockenwelle 20 und Nockenwellenhülse 10 ausgebildet wird. In axialer Richtung gesehen vergrößert sich dabei der Innendurchmesser vom Fügebereich 13 zum Lagerbereich 12. Dabei ist es weiterhin vorstellbar, dass ein Übergang zwischen dem Innendurchmesser des Fügebereichs 13 und dem Innendurchmesser des Lagerbereichs 12 stufenförmig oder kontinuierlich erfolgt. Der durch die Variation des Innendurchmessers bedingte Freiraum 15 zwischen Nockenwelle 20 und Nockenwellenhülse 10 verhindert in vorteilhafter Weise eine Durchmesserveränderung eines fertig bearbeiteten Lageraußendurchmessers. Zur Ausbildung eines Sitzbereichs 11 ist es vorgesehen, dass der hülsenförmige Grundkörper 17, insbesondere an seinem offenen Ende, eine Innenverzahnung 14 und die Nockenwelle 20 entlang ihres Umfangs eine Verzahnung 21 aufweist, wobei die Verzahnung 21 der Nockenwelle 20 und die Innenverzahnung 14 des Grundkörpers 17 im Sitzbereich 11 ineinander greifen. Weiterhin ist es denkbar, dass sich entlang einer axialen Richtung die Verzahnung 21 weiter bzw. länger erstreckt als die Innenverzahnung 14 des Grundkörpers 17. Die Nutzung von verzahnten Strukturen im Sitzbereich erweist sich insofern als vorteilhaft, als dass hierdurch in vorteilhafter Weise eine gezielte Winkelausrichtung, eine zusätzliche Übertragung eines Drehmoments sowie ein zusätzlicher axialer Festsitz für die Nockenwelle in der Nockenwellenhülse möglich ist. Dabei ist es z. B. vorgesehen, dass die Verzahnung im Sitzbereich eine Überdeckung, die größer als 1.5, insbesondere größer als 2.5 ist, aufweist.
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In 2 ist in einer Schnittansicht (oben) und in einer perspektivischen Ansicht (unten) ein System aus Nockenwelle 20 und Nockenwellenhülse 10 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem nicht-montierten Zustand dargestellt, während in 3 in einer Schnittansicht und in einer perspektivischen Ansicht ein System aus Nockenwelle 20 und Nockenwellenhülse 10 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem montierten Zustand illustriert ist. Das in den 2 und 3 dargestellte System unterscheidet sich von dem aus der 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Verzahnung auf der Nockenwelle weiter aus dem hülsenförmigen Grundkörper 17 herausragt und die Innenverzahnung 14 am hülsenförmigen Grundkörper 17 erkennbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nockenwellenhülse
- 11
- Sitzbereich
- 12
- Lagerbereich
- 13
- Fügebereich
- 14
- Innenverzahnung
- 15
- Freiraum
- 16
- Kragen
- 17
- Grundkörper
- 20
- Nockenwelle
- 21
- Verzahnung
- 30
- Hohlraum
