DE102016208527A1

DE102016208527A1 - Halteeinrichtung zum Halten einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE102016208527A1
Application number: DE102016208527.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Rommel; Christoph Steinmetz
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung (1) zum Halten einer eine Innenwelle (6) und eine koaxial dazu angeordnete Außenwelle (5) aufweisenden Nockenwelle (2), – wobei die Halteeinrichtung (1) zumindest drei Spannbacken (3, 3‘) aufweist, wovon zumindest ein Spannbacken (3‘) auf die Nockenwelle (2) zu bewegbar ist, – wobei in den zumindest drei Spannbacken (3, 3‘) ausfahrbare Fixierstifte (4) vorgesehen sind, die in ausgefahrenem Zustand gegen die Außenwelle (5) und gegen die Innenwelle (6) oder nur gegen die Innenwelle (6) verspannbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung zum Halten einer Nockenwelle mit einer Innenwelle und einer koaxial dazu angeordneten Außenwelle. Die Erfindung betrifft außerdem ein Haltesystem mit einer solchen Halteeinrichtung sowie ein Verfahren zum Halten einer Nockenwelle.
Um bei verstellbaren Nockenwelle, insbesondere zur Montage eines Phasenstellers, eine exakte Ausrichtung einer Außenwelle sowie einer koaxial dazu angeordneten Innenwelle erreichen zu können, ist es erforderlich, sowohl die Innenwelle als auch die Außenwelle definiert zu fixieren. Da ein Phasensteller oder auch andere Zusatzelemente, wie bspw. ein Kettenrad, üblicherweise stirnseitig an der Nockenwelle angebunden werden, ist zumindest an diesem Ende keine stirnseitige Halterung bzw. Fixierung der Nockenwelle möglich.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Halteeinrichtung zum Halten einer verstellbaren Nockenwelle anzugeben, die insbesondere auch ein zuverlässiges Fixieren der Nockenwelle und zwar sowohl der Innenwelle als auch der Außenwelle während der Montage eines stirnseitigen Phasenstellers ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals eine Halteeinrichtung mit zumindest drei Spannbacken anzugeben, wovon zumindest einer auf die Nockenwelle zu bewegbar ist und wobei in den zumindest drei Spannbacken ausfahrbare Fixierstifte vorgesehen sind, die in ausgefahrenem Zustand gegen die Außenwelle und die Innenwelle oder nur gegen die Innenwelle verspannbar sind und diese darüber halten. Mit der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung ist es somit erstmals möglich, eine verstellbare Nockenwelle mit einer Außenwelle und einer koaxial dazu angeordneten Innenwelle nicht an deren Längsende halten zu müssen, sondern dazwischen und zugleich eine exakte Ausrichtung der Innenwelle relativ zur Außenwelle zu ermöglichen, was insbesondere für die korrekte Montage eines Phasenstellers von großem Vorteil ist. Je nach Ausführungsform der Fixierstifte ist es mit diesen möglich, die Nockenwelle an der Außenwelle zu halten und durch Ausnehmungen der Außenwelle hindurch zu greifen und die Innenwelle zu halten, oder aber über speziell ausgebildete Fixierstifte sowohl die Innenwelle als auch die Außenwelle zu halten. Mittels der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung und den zumindest drei, vorzugsweise in Radialrichtung der Nockenwelle verstellbaren Fixierstiften, ist es darüber hinaus möglich, nicht nur die Innenwelle und die Außenwelle während der Montage bspw. eines Phasenstellers oder von Nocken zu halten, sondern zugleich auch die Innenwelle relativ zur Außenwelle auszurichten und in ausgerichtetem Zustand zu fixieren, wodurch eine besonders exakte Montage des Phasenstellers möglich ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung greifen die ausfahrbaren Fixierstifte in ausgefahrenem Zustand durch entsprechende Ausnehmungen in der Außenwelle, bspw. Ölbohrungen hindurch und sind gegen die Innenwelle verspannbar. Besonders vorteilhaft hierbei ist es, sofern in der Außenwelle ohnehin vorhandende Ausnehmungen, wie bspw. die zuvor erwähnten Ölbohrungen, verwendet werden, um darüber die Fixierstifte durch die Außenwelle zu führen und gegen die Innenwelle zu verspannen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weisen die ausfahrbaren Fixierstifte jeweils einen von einer Schulter abstehenden Pin auf und greifen in ausgefahrenem Zustand mit diesem Pin durch entsprechende Ausnehmungen in der Außenwelle hindurch und sind zugleich gegen die Innenwelle verspannbar, während die Fixierstifte mit ihren Schultern gegen die Außenwelle verspannbar sind. In diesem Fall weisen die Fixierstifte somit ein stufenförmiges Profil auf mit zumindest einer Schulter und einem in Ausfahrrichtung des Fixierstiftes vorstehenden Pin, wodurch mit dem jeweiligen Fixierstift zeitgleich sowohl ein Fixieren der Außenwelle als auch ein Fixieren der Innenwelle möglich ist. Mit derartigen Fixierstiften ist darüber hinaus auch ein besonders exaktes Ausrichten der Innenwelle relativ zur Außenwelle möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist an jedem Spannbacken ein Haltekörper angeordnet, der bei gehaltener Nockenwelle an der Außenwelle anliegt. Ein derartiger Haltekörper kann bspw. als Rolle ausgebildet sein und dadurch einen linienförmigen Kontakt mit der Außenwelle herstellen, sofern die Nockenwelle in der Halteeinrichtung fixiert ist.
Zweckmäßig sind die Fixierstifte und/oder zumindest ein Spannbacken mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch verstellbar. Besonders eine pneumatische oder eine hydraulische Verstellung ermöglicht ein vergleichsweise rasches Fixieren der Nockenwelle sowie ein ebenso rasches Freigeben derselben.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Haltesystem zum Halten einer Nockenwelle anzugeben, welches alternativ zumindest zwei der zuvor beschriebenen Halteeinrichtungen aufweist oder aber zumindest eine solche Halteeinrichtung und zusätzlich eine Stirnhalterung zum stirnseitigen Halten zumindest der Innenwelle. Eine derartige stirnseitige Halterung kann bspw. ein entsprechender kegelförmiger Dorn sein, der in eine entsprechende Ausnehmung der Innenwelle eingeführt wird und diese darüber hält. Über ein derartiges Haltesystem ist ein besonders exaktes Ausrichten und Halten der Nockenwelle möglich, wobei bei einem Haltesystem mit zwei Halteeinrichtungen zugleich ein beidseitiger stirnseitiger Zugang zur Nockenwelle möglich ist, so dass eine solche in dem Haltesystem fixierte Nockenwelle von beiden Stirnseiten aus zugänglich ist.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum Halten einer Nockenwelle mit einer Innenwelle und einer koaxial dazu angeordneten Außenwelle zur Verwendung der zuvor beschriebenen Halteeinrichtung anzugeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die Nockenwelle in die Halteeinrichtung eingelegt und anschließend werden die Fixierstifte ausgefahren und gegen die Außenwelle verspannt und/oder durch diese hindurch bewegt und gegen die Innenwelle verspannt. Greifen die Fixierstifte durch die Außenwelle hindurch, so können hierzu bspw. Ölbohrungen verwendet werden. Über die Spannbacken bzw. entsprechend ausgebildete Fixierstifte ist dabei ein Spannen und Halten der Außenwelle möglich, wogegen mit entsprechend ausgebildeten Fixierstiften, bspw. mit einem entsprechenden Pin, ein Durchgreifen der Außenwelle und ein Fixieren der Innenwelle möglich ist.
Zweckmäßig werden die Fixierstifte und/oder zumindest ein Spannbacken simultan gegen die Nockenwelle verstellt. Hierdurch ist es möglich, die Nockenwelle und insbesondere deren Innenwelle relativ zur Außenwelle exakt auszurichten und zugleich zu fixieren. Eine derartige exakte Ausrichtung und Fixierung ist insbesondere zur Montage eines Phasenstellers von großem Vorteil.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Querschnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform,
2 eine Detaildarstellung aus 1,
3 eine Längsschnittdarstellung durch die gemäß der 1 dargestellte Halteeinrichtung,
4 eine Ansicht gemäß der 3 dargestellten Halteeinrichtung,
5a, b jeweils Querschnittsdarstellungen durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung in axial zueinander versetzten Schnittebenen,
6 eine Längsschnittdarstellung durch die Halteeinrichtung gemäß der 5,
7 eine Ansicht auf die erfindungsgemäße Halteeinrichtung gemäß der 6.
Entsprechend den 1 bis 7, weist eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 1 zum Halten einer Nockenwelle 2 zumindest drei Spannbacken 3, 3‘ auf, wovon zumindest einer, hier der Spannbacken 3‘, auf die Nockenwelle 2 zu bewegbar ist. Ebenfalls vorgesehen sind in den zumindest drei Spannbacken 3, 3‘ jeweils ausfahrbare Fixierstifte 4, die je nach Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 1 in ausgefahrenem Zustand gegen die Außenwelle 5 der Nockenwelle 2 und gegen eine Innenwelle 6 der Nockenwelle 2 verspannbar sind (vgl. 5 bis 7) oder die alternativ gegen die Innenwelle 6 der Nockenwelle 2 verspannbar sind (vgl. 1 bis 4).
Betrachtet man die erfindungsgemäße Halteeinrichtung 1 gemäß den 1 bis 4, so kann man erkennen, dass die ausfahrbaren Fixierstifte 4 in ausgefahrenem Zustand durch entsprechende Ausnehmungen 7, bspw. Ölzulauf- oder Ölablaufbohrungen, hindurchgreifen und gegen die Innenwelle 6 der Nockenwelle 2 verspannbar und im konkreten Fall sogar verspannt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Halteeinrichtung 1 gemäß den 5 bis 7 weisen die ausfahrbaren Fixierstifte 6 jeweils einen von einer Schulter 8 abstehenden Pin 9 auf und greifen in ausgefahrenem Zustand mit diesem Pin 9 durch zugehörige Ausnehmungen 7 der Außenwelle 5 hindurch und sind zugleich gegen die Innenwelle 6 verspannt, während die Fixierstifte 4 mit ihrer jeweiligen Schulter 8 gegen die Außenwelle 5 verspannt sind. Mit einem derart ausgebildeten Fixierstift 4 ist somit ein zeitgleiches Ausrichten bzw. Fixieren sowohl der Innenwelle 6 über den Pin 9 als auch der Außenwelle 5 über die Schulter 8 des jeweiligen Fixierstiftes 4 möglich.
Betrachtet man nochmals die 1 bis 4, so kann man bei den dort gezeichneten Halteeinrichtungen 1 erkennen, dass an jedem Spannbacken 3, 3‘ ein Haltekörper 10, hier in der Art einer Rolle, angeordnet ist, der bei in der Halteeinrichtung 1 gehaltener Nockenwelle 2 an der Außenwelle 5 der Nockenwelle 2 anliegt und diese darüber fixiert. Zwischen den Haltekörpern 10 und der Außenwelle 5 besteht dabei ein linienförmiger Kontakt, ebenso wie zwischen den Fixierstiften 4 und der Innenwelle 6.
Die Fixierstifte 4 und/oder der zumindest eine Spannbacken 3‘ können dabei mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch verstellbar sein, wobei insbesondere eine hydraulische oder pneumatische Verstellbarkeit nicht nur ein schnelles Fixieren bzw. Loslassen der Nockenwelle 2 ermöglicht, sondern zugleich auch ein kraftvolles Halten derselben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die erfindungsgemäße Halteeinrichtung 1 lediglich Bestandteil eines Haltesystems 11 (vgl. insbesondere die 3 und 4 sowie 6 und 7, welches im gezeichneten Fall eine Halteeinrichtung 1 und zusätzlich eine Stirnhalterung 12 zum stirnseitigen Halten zumindest der Innenwelle 6 umfasst. Selbstverständlich ist auch ein Haltesystem 11 denkbar, dass auf die stirnseitige Halterung 12 verzichtet und zumindest zwei Halteeinrichtungen 1 aufweist, was den großen Vorteil bietet, dass die zu montierende Nockenwelle 2 an beiden Längsenden stirnseitig zugänglich ist.
Ein Halten der Nockenwelle 2 in der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 1 erfolgt dabei wie folgt: Zunächst wird die Nockenwelle 2 in die Halteeinrichtung 1 eingelegt, woraufhin anschließend die Fixierstifte 4 ausgefahren und gegen die Außenwelle 5 und die Innenwelle 6 (vgl. die 5 bis 7) verspannt werden oder aber ausschließlich gegen die Innenwelle 6 (vgl. die 1 bis 4). Im letzten Fall erfolgt eine Fixierung der Außenwelle 5 durch ein Verschieben des verstellbaren Spannbackens 3‘, woraufhin dieser die Haltekörper 10, hier die Rollen, gegen die Außenoberfläche der Außenwelle 5 verspannt.
Die Fixierstifte 4 greifen beim Halten der Nockenwelle 2 stets durch entsprechende Ausnehmungen 7 der Außenwelle 5 hindurch, wobei derartige Ausnehmungen 7 bspw. ohnehin vorhandene Ölzu- oder Ölablaufbohrungen sein können. In den gezeichneten Ausführungsformen sind stets drei Spannbacken 3, 3‘ und drei zugehörige Fixierstifte 4 vorgesehen, wobei die erfindungsgemäße Halteeinrichtung 1 selbstverständlich auch vier oder mehr derartiger Spannbacken 3, 3‘ bzw. Fixierstifte 4 aufweisen kann. Von besonderem Vorteil ist dabei, sofern die Fixierstifte 4 und/oder der zumindest eine Spannbacken 3‘ simultan gegen die Nockenwelle 2 verstellt werden, da hierdurch eine besonders exakte Ausrichtung der Innenwelle 6 gegen die Außenwelle 5 möglich wird. Vor oder nach dem Halten der Nockenwelle 2 mittels der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 1 können zusätzlich noch Funktionselemente 13, bspw. Nocken 14, auf die Nockenwelle 2 aufgeschoben werden. Dabei werden in bekannter Weise erste Nocken mit der Außenwelle 5 drehfest verbunden und zweite Nocken mit der Innenwelle 6 drehfest verbunden, bspw. über einen Stift 15.
Mit der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 1 ist es erstmals möglich, eine Nockenwelle 2 zuverlässig, schnell, kraftvoll und zudem äußerst exakt zu halten bzw. zu greifen.

Claims

Halteeinrichtung (1) zum Halten einer eine Innenwelle (6) und eine koaxial dazu angeordnete Außenwelle (5) aufweisenden Nockenwelle (2), – wobei die Halteeinrichtung (1) zumindest drei Spannbacken (3, 3‘) aufweist, wovon zumindest ein Spannbacken (3‘) auf die Nockenwelle (2) zu bewegbar ist, – wobei in den zumindest drei Spannbacken (3, 3‘) ausfahrbare Fixierstifte (4) vorgesehen sind, die in ausgefahrenem Zustand gegen die Außenwelle (5) und gegen die Innenwelle (6) oder nur gegen die Innenwelle (6) verspannbar sind.
Halteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausfahrbaren Fixierstifte (4) in ausgefahrenem Zustand durch entsprechende Ausnehmungen (7) in der Außenwelle (5) hindurchgreifen und gegen die Innenwelle (6) verspannbar sind.
Halteeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ausfahrbaren Fixierstifte (4) jeweils einen von einer Schulter (8) in Ausfahrrichtung abstehenden Pin (9) aufweisen und in ausgefahrenem Zustand mit dem Pin (9) durch entsprechende Ausnehmungen (7) in der Außenwelle (5) hindurchgreifen und gegen die Innenwelle (6) und mit der Schulter (8) gegen die Außenwelle (5) verspannbar sind.
Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Spannbacken (3, 3‘) ein Haltekörper (10) angeordnet ist, der bei gehaltener Nockenwelle (2) an der Außenwelle (5) anliegt.
Halteeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Haltekörper (10) als Rolle ausgebildet ist.
Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierstifte (4) und/oder zumindest ein Spannbacken (3, 3‘) mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch verstellbar sind.
Haltesystem (11) zum Halten einer Nockenwelle (2) mit – zumindest zwei Halteeinrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, oder – zumindest einer Halteeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einer Stirnhalterung (12) zum stirnseitigen Halten zumindest der Innenwelle (6).
Verfahren zum Halten einer eine Innenwelle (6) und eine koaxial dazu angeordnete Außenwelle (5) aufweisenden Nockenwelle (2), mittels einer Halteeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem – die Nockenwelle (2) in die Halteeinrichtung (1) eingelegt wird, – die Fixierstifte (4) ausgefahren und gegen die Außenwelle (5) und/oder durch die Außenwelle (5) hindurch bewegt und gegen die Innenwelle (6) verspannt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierstifte (4) und/oder zumindest ein Spannbacken (3‘) simultan gegen die Nockenwelle (2) verstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach dem Halten der Nockenwelle (2) Funktionselemente (13), insbesondere Nocken (14), auf die Nockenwelle (2) aufgeschoben werden.