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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren ein Aufbringen von wenigstens einem Nocken und einem Wälzlager auf einer Welle einer Nockenwelle umfasst.
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STAND DER TECHNIK
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Grundlegend ist es bekannt, dass bei einer Herstellung einer Nockenwelle beispielsweise die Welle, bzw. das Rohr und ein Endstück in einer Vormontage zusammengefügt werden. Die Welle und das Endstück weisen entsprechende Materialien, wie beispielsweise C60 oder C53 auf, um gehärtete Lagerstellen für eine Lagerung der Welle innerhalb beispielsweise einer Zylinderkopfhaube zu ermöglichen. Nach der Vormontage der Welle und des Endstückes erfolgt bekannter Weise ein vollständiges Schleifen der vormontierten und zumindest teilweise behandelten Welle, sodass alle wesentlichen Passungen und Lagersitze durchgängig geschliffen werden. Als behandelte Welle ist beispielsweise eine Welle zu verstehen, bei welcher die Lagerstellen zumindest partiell gehärtet vorliegen und/oder bereits Rollierungen auf die äußere Oberfläche der Welle aufgebracht wurden. In der Hauptmontage werden dann die Nocken auf die Welle gesetzt, wobei beispielsweise direktlaufende Wälzlager zwischen die jeweils einzelnen Nocken auf die Welle aufgebracht werden. Zur Positionierung und definierten Beabstandung der Wälzlager werden beispielsweise auch Abstandshalter, die zumeist aus Kunststoff bestehen, auf die Welle aufgebracht. Nach dem Anordnen der Nocken, der Lager und der Abstandshalter erfolgt dann erst das Bearbeiten der Nocken, insbesondere in Bezug auf die Lagerstellen der Welle. Hierbei werden die Nocken in einem Schleifverfahren bearbeitet. Zu diesem Zweck ist es erforderlich die bereits auf die Welle aufgebrachten Wälzlager derart abzudecken, dass Schleifreste und damit Verschmutzungen nicht in die Wälzlager gelangen. Dies bedingt eine aufwendige Abdeckung der Wälzlager, durch welche wiederum ein korrekter Bezug zu den Lagerstellen für den Schleifprozess der Nocken verhindert wird. Nach der Bearbeitung der Nocken erfolgt die Reinigung der damit entstandenen komplett gebauten Nockenwelle noch in gekapselten Zustand der Wälzlager. Die Lagerabdeckungen werden erst zum Schluss entfernt. Das Bearbeiten der Nocken nach dem Aufbringen dieser auf der Welle führt folglich zu einem kostenintensiven Schleifprozess der gesamten Nockenwelle, wobei eine Verschmutzung der Wälzlager nicht auszuschließen ist. Eine Verschmutzung der Wälzlager führt jedoch zu einer Schlechtfunktion sowie nachteilig sogar zur Fehlfunktion der Wälzlager und damit zur Beschädigung der gesamten gebauten Nockenwelle.
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Aus dem Stand der Technik ist demnach bekannt, die Nocken vor dem Anordnen auf der Welle zu bearbeiten, insbesondere in einen einsatzfertigen Zustand herzustellen. Verfahren zum Anordnen von beispielsweise derart bearbeiteten Nocken auf einer Tragwelle zur Erzeugung einer gebauten Nockenwelle sind beispielsweise aus der
DE 10 2010 045 047 A1 oder
DE 10 2012 025 442 A1 bekannt. Hierbei wird beispielsweise aufgezeigt, wie in einer geschlossenen Lagergasse Nocken auf deren Endposition angeordnet werden. Bevor die Nocken auf die Tragwelle aufgeschoben werden bzw. die Tragwelle durch die Nocken hindurchgeschoben wird, werden die Nocken erwärmt und/oder die Welle abgekühlt. Nach einem Temperaturausgleich zwischen den Nocken und der Welle werden dann die Nocken an ihre vorbestimmte Endposition gesetzt. Hierbei werden die Nocken in axialer Richtung entlang der Nockenwelle auf einen bearbeiteten Bereich der Tragwelle aufgeschoben, welcher einen zum verbleibenden Rest der Welle derart vergrößerten Umfang aufweist, dass es bei einem Setzen der Nocken auf den bearbeiteten Bereich der Welle zu einer Pressverbindung zwischen der Welle und den Nocken kommt. Um die Welle in entsprechend ausgebildeten (geschlossenen) Lagern der Zylinderkopfhaube zu lagern, weist die Welle entsprechende Lagerabschnitte auf. Diese Lagerabschnitte sind auf der Mantelfläche der Welle erzeugte Bereiche, die relativ zu den verbleibenden Abschnitten der Welle einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Demzufolge ist es erforderlich Materialien zur Ausbildung der Welle zu verwenden, mittels welchen es ermöglicht wird definiert ausgebildete, insbesondere gehärtete Lagerstellen bzw. Lagerbereiche auf der Welle zu erzeugen. Entsprechendes gilt für ein mit der Nockenwelle zu verbindendes Endstück, sofern dieses ebenfalle eine entsprechende Lagerstelle aufweisen soll. Dies schränkt die Materialauswahl bei der Herstellung der Nockenwelle erheblich ein. Insbesondere aufgrund der Anforderung der Industrie, insbesondere des OEMs, welche eine stetige Gewichtsreduzierung der Fahrzeuge und folglich auch der Motorenelemente anstreben, ist die Zulieferindustrie dazu angehalten auch bei der Herstellung der Nockenwellen, insbesondere der gebauten Nockenwellen leichtere und dennoch für die Anwendung hinreichend stabile Materialien zu verwende, um eine langlebige und funktionssichere Nockenwelle herzustellen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Nockenwelle zu schaffen, welches auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Verwendung unterschiedlichster Materialien für die Nockenwelle ermöglicht, sowie eine Nockenwelle erzeugt, die in einfacher Art und Weise in eine Zylinderkopfhaube zu integrieren ist.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Das Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwelle wenigstens einen Nocken, sowie eine Welle und mindestens ein Wälzlager umfasst, weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- a) Bearbeiten des wenigstens einen Nockens
- b) Bearbeiten der Welle, wobei zumindest ein Setzbereich des wenigstens einen Nockens erzeugt wird,
- c) Erwärmen des wenigstens einen Nockens sowie des Wälzlagers,
- d) Aufschieben des wenigstens einen Nockens auf die Welle in eine Vorposition und Aufschieben des Wälzlagers auf die Welle in eine Lagerposition,
- e) Temperaturausgleich zwischen der Welle und dem wenigstens einen Nocken bzw. des Wälzlagers durch zumindest abkühlen des Nockens und des Wälzlagers,
- f) Setzen des wenigstens einen Nockens auf Endposition durch Aufschieben des Nockens auf den Setzbereich.
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Gemäß dem genannten Verfahren ist es zudem denkbar, dass mehr als ein Nocken, beispielsweise zwei oder mehr Nocken auf die Welle aufgeschoben werden. Die Welle ist beispielsweise als Hohlwelle oder auch als Vollwelle ausgebildet. Es ist möglich, dass die Welle beispielsweise aus einem Standard-Rohr-Material E355 + C besteht. Das Wälzlager selbst ist vorteilhaft ein Nadellager. Bei einer Mehrzahl von Nocken, sind diese folglich in axialer Richtung entlang der Längsachse beabstandet zueinander auf der Welle ausgebildet. Demzufolge sind auch die Setzbereiche entsprechend der Anzahl der anzuordnen Nocken auf der Welle beabstandet zueinander auf der äußeren Oberfläche der Welle ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass ein entsprechender Lagerbereich zur Anordnung des wenigstens einen Wälzlagers, vorteilhaft eine Mehrzahl an Lagerbereichen zur Anordnung einer Mehrzahl an Wälzlagern auf der Welle erzeugt werden. Hierbei ist es möglich, dass die Erzeugung des Setzbereiches für einen Nocken der Erzeugung eines Lagerbereiches für ein Wälzlager entspricht. Das bedeutet, dass beide Bereiche folglich mittels des gleichen Bearbeitungsverfahrens erzeugt werden und vorteilhaft die gleiche Ausgestaltung aufweisen. Ebenso ist es denkbar, dass der Lagerbereich mittels eines zum Setzbereich unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren der Welle erzeugt wird und folglich eine zum Setzbereich unterschiedliche Ausgestaltung aufweist. Vorteilhaft weist die bearbeitete Welle definierte Setzbereiche sowie definierte Lagerbereiche auf, sodass bei einem Aufbringen des wenigstens einen Wälzlagers auf die Welle dieses auf eine Position aufgebracht werden kann, um die Nockenwelle vorbestimmt innerhalb einer Zylinderkopfhaube zu lagern.
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Bei dem vorgenannten Verfahren wird vorteilhaft das wenigstens eine Wälzlager bereits auf dessen Lagerendposition aufgebracht, während der wenigstens eine Nocken auf eine Vorposition gesetzt wird und erst nach dem Temperaturausgleich zwischen der Welle und dem Nocken bzw. dem Wälzlager ein Aufschieben des Nockens auf den Setzbereich und folglich auf dessen Endposition erfolgt. Demzufolge ist die Vorposition in axialer Richtung entlang der Längsachse der Welle in Aufschieberichtung gesehen unmittelbar vor oder in Überschneidung zu dem Setzbereich ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass auch das Wälzlager zuerst in eine Vorposition gebracht wird und erst nach einem Temperaturausgleich zwischen der Welle und dem Nocken bzw. der Welle und dem Wälzlager in dessen Lagerendposition bewegt wird. Vorteilhaft wird der wenigstens eine Nocken sowie das Wälzlager auf eine Temperatur von ca. 170 °C bis 220 °C erwärmt. Zur Erzeugung eines Temperaturausgleichs ist es möglich, dass der Nocken sowie das Wälzlager aktiv oder auch passiv gekühlt werden. Dies bedeutet, dass bei einem aktiven kühlen beispielsweise ein Kühlmedium, wie ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium auf die Nocken und das Wälzlager aufgebracht werden, wodurch vorteilhaft ein beschleunigter Temperaturausgleich zwischen der Welle und dem Nocken bzw. dem Wälzlager erfolgt.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass vor oder nach dem Schritt c) die Welle abgekühlt wird. Das bedeutet, dass zusätzlich zu einer Erwärmung des Nockens und des Wälzlagers die Welle mittels beispielsweise eines entsprechenden Kühlmediums auf eine Temperatur unterhalb deren Normaltemperatur abgekühlt wird. Hierdurch wird ein Einschieben der Welle in die Durchlassöffnung des wenigstens einen Nockens sowie in den Innenring des Wälzlagers bzw. ein Aufschieben des Nockens und des Wälzlagers auf die Welle vereinfacht. Insbesondere ist ein Erhitzen des Nockens sowie des Wälzlagers entweder vorteilhaft gar nicht oder lediglich auf geringe Temperaturen erforderlich.
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Es ist des Weiteren möglich, dass zum Ausgleich der Temperatur gemäß Schritt e) die Welle erwärmt wird. Das bedeutet, dass bei einem Abkühlen der Welle vor der Positionierung, insbesondere dem Setzen des wenigstens einen Nockens und des Wälzlagers, der nachfolgende Temperaturausgleich wiederum mittels einer Erwärmung der Welle erfolgt.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass in Schritt b) zusätzlich wenigstens ein Lagerbereich zur Anordnung des zumindest einen Wälzlagers auf der Welle erzeugt wird. Vorteilhaft werden der Setzbereich und der Lagerbereich mittels eines identischen Bearbeitungswerkzeuges in axialer Richtung auf der Welle beabstandet zueinander auf vordefinierten Bereichen der Welle erzeugt. Hierdurch wird vorteilhaft die Bearbeitungszeit der Welle, insbesondere die Montagezeit der gebauten Nockenwelle reduziert. Der Lagerbereich dient vorteilhaft zur prozesssicheren Anordnung des Wälzlagers, insbesondere zur kraftschlüssigen Anordnung des Wälzlagers, insbesondere dessen Innenrings, mit der Welle.
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Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass der Setzbereich mittels Formung einer Erhebung auf der äußeren Oberfläche der Mantelfläche der Welle erzeugt wird. Diese Erhebung liegt beispielsweise in Form einer Materialaufwerfung oder einer Materialstruktur vor. Vorteilhaft weist der Setzbereich aufgrund der Erhebung einen maximalen Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser der Bereiche der unbearbeiteten Welle. Bei Erzeugung eines Lagerbereiches ist es möglich, das auch dieser Lagerbereich mittels Formung einer Erhebung auf der äußeren Oberfläche der Mantelfläche erzeugt wird.
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Es ist denkbar, dass die Erhebung des Setzbereiches und/oder die Erhebung des Lagerbereiches mittels eines Rollierverfahrens oder eines Schleifverfahrens erzeugt wird. Auch ist es möglich, dass die Erhebung durch ein Einbringen einer Verzahnung in die äußere Oberfläche der Mantelfläche entsteht.
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So ist es des Weiteren möglich, dass beispielsweise auch der Nocken eine innerhalb der Durchlassöffnung ausgebildete Innenverzahnung aufweist. Dies führt vorteilhaft zu einer Optimierung des zwischen dem Nockens und der Welle zu erzeugten Pressverbandes.
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Es ist des Weiteren möglich, dass während des Schrittes d) jeweils ein Abstandshalter beidseitig des Wälzlagers auf der Welle angeordnet wird. Demzufolge ist es möglich, dass zwischen dem Wälzlager und dem Nocken oder auch zwischen dem Wälzlager und einem Endstück der gebauten Nockenwelle ein Abstandshalter angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass die Abstandshalter in Schritt d) erwärmt werden, bevor diese auf der Welle angeordnet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Abstandshalter aus einem metallischen Werkstoff bestehen, sodass diese bei einem Temperaturausgleich auf die Welle aufgeschrumpft werden können. Hierdurch wird vorteilhaft ein unwuchtfreies Anordnen der Abstandshalter auf der Welle ermöglicht. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Abstandshalter jedoch aus einem Kunststoffmaterial bestehen, sodass diese ohne Wärmeeinwirkung auf die vorteilhaft gekühlte Welle aufgeschoben werden.
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Es ist möglich, dass vor oder nach der Ausführung des Schrittes b) die Welle mit einem Endstück verbunden wird. Das Endstück umfasst bzw. bildet die Aufnahme für beispielsweise ein Geberrad oder ein Zahnrad oder einen Phaser. Das Endstück wird vorteilhaft an einem distalen Ende, insbesondere einer Stirnseite der Welle angeordnet. Es ist des Weiteren möglich, dass ein Wälzlager, insbesondere ein weiteres Wälzlager an dem Endstück bzw. auf dem Endstück aufgebracht ist. Demzufolge ist es möglich, dass das Endstück mit der Welle verbunden wird, bevor die Welle gekühlt bzw. der wenigstens eine Nocken und das Wälzlager erwärmt und auf der Welle angeordnet werden. Das Endstück besteht vorteilhaft aus dem Standard-Endstück-Material 44SMn28.
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Es ist des Weiteren möglich, dass das Bearbeiten des wenigstens einen Nockens eine Schleifbearbeitung zur Erzeugung eines einsatzfertigen Nockens umfasst. Vorteilhaft wird demnach der wenigstens eine auf die Welle aufzubringende Nocke vor dem Aufbringen auf die Welle derart endbearbeitet, dass eine Nachbearbeitung des in Endposition auf der Welle angeordneten Nockens, wie beispielsweise ein Schleifen des Nockens nicht mehr erforderlich ist.
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Es ist möglich, dass als Wälzlager ein Zylinderrollenlager, insbesondere ein Nadellager verwendet wird. Hierbei weist das Wälzlager beispielsweise einen Außenring sowie einen Innenring und einen zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordneten Wälzkörper auf. Als Wälzkörper finden bei einen Nadellager vorteilhaft Nadeln bzw. nadelförmige Wälzkörper Anwendung. Die Wälzkörper sind vorteilhaft in einem Käfig geführt und erstrecken sich hinsichtlich deren Drehachse in axialer Richtung entlang der Längsachse der Nockenwelle. Das Wälzlager ist vorteilhaft ein Radiallager, welche keine (zumindest nicht zwingend eine) axiale Fixierung mittels eines zusätzlich ausgebildeten Lageranschlages beispielsweise auf der Welle der Nockenwelle oder einem die Nockenwelle umgebenden Gehäuse, wie der Zylinderkopfhaube erfährt. Das Wälzlager ist lediglich mit dessen Innenring derart auf die Welle aufgepresst bzw. auf einen Lagerbereich der Welle aufgepresst, dass zumindest der Innenring des Wälzlagers, in axialer Richtung betrachtet, axial verschiebefest mit der Welle verbunden ist. Damit folglich auch der Außenring des Wälzlagers nicht in axialer Richtung entlang der Längsachse der Welle bzw. der Nockenwelle verschoben wird bzw. werden kann, ist es vorteilhaft, wenn das Wälzlager eine in sich fixierte bzw. in sich geschlossene Einheit bildet. Hierzu weist der Innenring oder der Außenring oder beide Ringe, nämlich der Innenring und der Außenring, zumindest (jeweils) einen Vorsprung, beispielsweise in Form einer Nase, ausgebildet an jeder der beiden Stirnseiten des Ringes bzw. der Ringe auf. Dieser zumindest eine Vorsprung erstreckt sich ausgehend von der jeweiligen Stirnseite des jeweiligen Ringes in radialer Richtung zu dem anderen der Ringe des Wälzlagers hin. Vorteilhaft überdeckt der wenigstens eine Vorsprung des einen Ringes die Stirnseite des anderen Ringes zumindest abschnittsweise. In axialer Richtung betrachtet liegt der zumindest eine Vorsprung des einen Ringes vorteilhaft beabstandet zu entweder der Stirnseite des anderen Ringes oder zu dem Vorsprung des anderen Ringes. Besonders vorteilhaft weist der Ring, Innenring oder Außenring, welcher den Vorsprung umfasst (sofern der andere der beiden Ringe keinen Vorsprung aufweist) eine sich in axialer Richtung erstrecken Länge auf, welche größer ist als die sich in axialer Richtung erstreckende Länge des anderen Ringes. Mittels der Ausbildung des Vorsprunges ist eine axiale Verschiebung zwischen Innenring und Außenring des Wälzlagers verhindert. Vorteilhaft bildet folglich der Vorsprung eines der Ringe den Axialanschlag des Lagers. Der Vorsprung kann auch in Gestalt einer sich in radialer Richtung an der Stirnseite eines der Ringe erstreckenden und in Umfangsrichtung geschlossenen Wandung ausgebildet sein. Vorteilhaft ist jedoch der Vorsprung lediglich eine sich in radialer Richtung erstreckende Nase, wodurch die Reibung zwischen Innenring und Außenring gering gehalten wird.
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Es ist folglich des Weiteren ein Wälzlager, insbesondere ein Nadellager mit einem Innenring und einem Außenring beansprucht, welches ein Bestandteil bzw. Bauteil einer gebauten Nockenwelle ist, wobei die Nockenwelle zusätzlich wenigstens einen Nocken, sowie eine Welle umfasst, und zur Lagerung der Welle, insbesondere der gebauten Nockenwelle dient. Vorteilhaft weist das Wälzlager einen sich jeweils stirnseitig des Außenrings und/oder des Innenrings in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung auf.
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Ausführungsformen einer gebauten Nockenwelle und das Verfahren zur Herstellung dieser sowie eine Ausführungsform eines vorteilhaft zu verwendenden Wälzlagers werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle beim Verfahrensschritt des Aufschiebens von Nocken auf eine Endposition,
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2 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 1 gezeigte Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle mit auf Endposition gesetzten Nocken,
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3 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle beim Verfahrensschritt des Aufschiebens der Nocken und des Wälzlagers auf eine Endposition,
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4 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 3 gezeigte Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle mit auf Endposition gesetzten Nocken,
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5 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle innerhalb geschlossener Lager einer Zylinderkopfhaube,
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6a ein Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Stirnseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers,
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6b ein Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Stirnseite einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers, und
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6c ein Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Stirnseite einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 6c mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle 1 gezeigt. Die Nockenwelle 1 weist eine Welle 9, welche insbesondere als Hohlwelle ausgebildet ist, auf. Mit der Welle 9 ist ein Endstück 6 verbunden. Ein distales Ende des Endstückes 6 erstreckt sich zumindest abschnittsweise in eine Durchgangsöffnung 9.1 der Welle 9 hinein. Es ist auch denkbar, dass die Welle 9 als Vollwelle ausgebildet ist und sich die in 1 gezeigte Durchgangsöffnung 9.1 lediglich ausgehend von einer Stirnseite der Welle 9 in Form einer Sacklochbohrung abschnittsweise in die Welle 9 hinein erstreckt. In dieser Ausführungsform ist dann die Sacklochbohrung derart dimensioniert, dass das distale Ende des Endstückes 6 aufgenommen werden kann. Das Endstück 6 ist vorteilhaft aus einer Vollwelle bearbeitet bzw. erzeugt. Ein Nocken 2 sowie ein weiterer Nocken 3 werden in Montagerichtung 30 aus einer Vorposition in eine Endposition und folglich in Richtung des Setzbereiches 7 bzw. 8 verschoben. Vorteilhaft ist der Nocken 2 bzw. der weitere Nocken 3 auf eine Temperatur von ca. 170° C bis ca. 220 C erwärmt. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Welle 9 abgekühlt ist. Hierdurch wird ein definierter Abstand zwischen der Durchlassöffnung 2.1 bzw. 3.1 des Nockens 2 bzw. des weiteren Nockens 3 und der äußeren Oberfläche 9.2 der Welle 9 erzeugt, sodass die Nocken 2 bzw. 3 ohne das Auftreten von Verklemmungen auch über Setzbereiche 7 bzw. 8 hinweggeschoben werden können, um an deren definierte Vorposition gesetzt zu werden. Die Setzbereiche 7 und 8 sind mittels einer Erhebung 7.1 bzw. 8.1, insbesondere Materialerhebung, vorteilhaft einer Materialaufwerfung oder Materialstrukturierung erzeugt. Vorteilhaft sind die Setzbereiche 7 und 8 mittels Rollierung auf der äußeren Oberfläche 9.2 der Welle 9 gebildet. Des Weiteren weist die Nockenwelle 1 ein Wälzlager 4 auf, welches auf der Welle 9 angeordnet ist. Das Wälzlager 4 weist die grundlegend bekannten Bauteile, nämlich einen Außenring 4.1, einen Innenring 4.2, Wälzkörper 4.3 sowie einen Käfig 4.4 auf. Ein weiteres Wälzlager 5 ist beispielhaft auf dem Endstück 6 angeordnet und ist vergleichbar zum Wälzlager 4 hinsichtlich deren Bauteile konfiguriert. Der Nocken 2 und der weitere Nocken 3 sind in axialer Richtung entlang der Längsachse 10 beabstandet zueinander in einer Vorposition angeordnet. Die Vorposition liegt folglich in Montagerichtung 30 betrachtet, axial entlang der Längsachse 10 vor den jeweiligen Setzbereichen 7 bzw. 8. Vorteilhaft werden der Nocken 2 sowie der weitere Nocken 3 in gleicher Montagerichtung 30 bewegt, um von einer Vorposition auf eine Endposition, insbesondere auf den Setzbereich 7 bzw. 8 verschoben zu werden. Es wäre jedoch auch denkbar, dass der Nocken 2 in einer ersten Montagerichtung 30 auf den Setzbereich 7 bewegt wird, während der weitere Nocken 3 in einer zur Montagerichtung 30 entgegengesetzten Montagerichtung (hier nicht gezeigt) auf den Setzbereich 8 bewegt wird. Vorteilhaft sind das Wälzlager 4 sowie das weitere Wälzlager 5 bereits in deren Endposition angeordnet, sodass eine Verschiebung der Wälzlager 4 und 5 auch nach einem Temperaturausgleich zwischen den Nocken 2 und 3 bzw. den Wälzlagern 4 und 5 sowie der Welle 9 nicht mehr erforderlich ist. Es ist denkbar, dass der Setzbereich 8 mittels einer Rohr-Schleifbearbeitung, vorteilhaft die Rollierung des Setzbereiches 8, überschliffen ist, wodurch vorteilhaft die Lage sowie auch die Toleranzen der Nocken 2 und 3 genauer definiert werden können.
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In der 2 ist in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 1 gezeigt Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle 1 im Endmontagezustand gezeigt. Dies bedeutet, dass der Nocken 2 sowie der weitere Nocken 3 auf den entsprechenden Setzbereichen 7 und 8 in Endposition angeordnet bzw. gesetzt sind. Hierbei entsteht ein (Quer-)Pressverband zwischen den Nocken 2 bzw. 3 und der Welle 9 im Wellenabschnitt der Setzbereiche 7 bzw. 8.
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In den 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle 1 gezeigt, welche sich von der Ausführungsform der Nockenwelle 1 gemäß der 1 und 2 dahingehend unterscheidet, dass auch das Wälzlager 4 auf einen bearbeiteten Lagerbereich gesetzt ist. Wie in der 3 gezeigt, wird das Wälzlager 4 auf eine Vorposition gesetzt, welche in Montagerichtung 30 betrachtet axial entlang der Längsachse 10 vor dem Lagerbereich 40 liegt. Der Lagerbereich 40 ist vorteilhaft vergleichbar zu den Setzbereichen 7 und 8 mittels einer Erhebung 40.1, insbesondere einer Materialaufwerfung, besonders vorteilhaft mittels einer Rollierung erzeugt. Es ist auch denkbar, dass der Lagerbereich 40 im Vergleich zu den Setzbereichen 7 und 8 eine abweichenden Oberflächenstruktur bzw. -gestalt aufweist. Vergleichbar zum Setzen der Nocken 2 und 3 wird auch das Wälzlager 4 nach dem Erwärmen auf beispielsweise ca. 170° C auf eine Vorposition auf die Welle 9 aufgeschoben und erst nach einem Temperaturausgleich zwischen dem Wälzlager 4 (und folglich auch der Nocken 2 und 3) und der Welle 9 auf den Lagerbereich 40 und demnach auf dessen Endposition gesetzt. Es ist denkbar, dass der Lagerbereich 40, vorteilhaft die Rollierung des Lagerbereiches 40, mittels einer Rohr-Schleifbearbeitung überschliffen ist, wodurch vorteilhaft die Lage sowie auch die Toleranzen des Wälzlagers genauer definiert werden können.
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In der 5 ist eine weitere Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle 1 gezeigt, welche sich von der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform einer gebauten Nockenwelle dahingehend unterscheidet, dass das Wälzlager 4 sowie das weitere Wälzlager 5 einen in dessen Durchmesser vergrößerten Außenring auf 4.1 aufweisen. Vorteilhaft ist es hierdurch möglich, dass bei einem entsprechend dimensionierten, insbesondere geschlossenem Lager bzw. bei geschlossenen Lagerbrücken 50 bzw. 51 einer Lagergasse einer hier nicht gezeigten Zylinderkopfhaue ein vollständiges Hindurchschieben der endmontierten Nockenwelle 1 durch die geschlossenen Lagerbrücken 50 bzw. 51 der Lagergassen der Zylinderkopfhaube ermöglicht wird. Anderenfalls, wie beispielsweise bei den Ausführungsformen der Nockenwelle 1 gemäß den 1 bis 4 gezeigt, wäre es möglich, dass die Nockenwelle 1, insbesondere die Nockenwellenendmontage innerhalb der Zylinderkopfhaube durchgeführt wird. Hierbei wäre es jedoch erforderlich, dass das Wälzlager 4 bzw. 5 sowie auch die einzelnen Nocken 2 und 3 in entsprechenden Halteelementen (hier nicht gezeigt) vorpositioniert werden. Dann könnte die Welle 9, mit oder ohne Endstück 6, durch diese positionierten und vorteilhaft erwärmten Elemente, insbesondere die Nocken 2, 3 und die Wälzlager 4, 5 geschoben werden, bevor der Temperaturausgleich zwischen den Nocken 2, 3, den Wälzlager 4, 5 und der Welle 9 stattfindet. Es ist jedoch auch denkbar, dass in der hier nicht gezeigten Zylinderkopfhaube, insbesondere deren Lagerbrücken, definierte Aussparungen (hier nicht gezeigt) vorgesehen sind, durch welche hindurch die Spitzen der Nocken 2, 3 beim Einbringen der gebauten Nockenwelle 1 in die Zylinderkopfhaube hindurchgeschoben werden.
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In der 6a ist ein Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Stirnseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 20, welches beispielsweise als Nadellager ausgebildet ist, gezeigt. Der Außenring 21 sowie der Innenring 22 weisen jeweils stirnseitige, sich in radialer Richtung erstreckende Vorsprünge 23 bzw. 24 auf. Axial sind die Vorsprünge 23 und 24 beabstandet zueinander ausgebildet. Auch weisen die Vorsprünge 23 des Außenring 21 und die Vorsprünge 24 des Innenrings 22 eine zueinander abweichende geometrische Gestalt oder Dimensionierung auf. Es ist auch denkbar, dass der Außenring 21 und der Innenring 22 jeweils lediglich einen Vorsprung 23 bzw. 24 an der jeweiligen Stirnseite aufweisen (der Außenring 21 und der Innenring 22 weisen jeweils zwei Stirnseiten auf). Vorteilhaft überlappen sich die an der jeweiligen Stirnseite ausgebildeten Vorsprünge 23 des Außenringes 21 und die Vorsprünge 24 des Innenrings 22 der Ringe 21 bzw. 22 zumindest abschnittsweise, sodass es in diesem Überlappungsbereich zu einer Reibung zwischen dem Außenring 21 und dem Innenring 22 kommt. Gemäß der 6a ist es denkbar, dass der Innenring 22 in axialer Richtung betrachtet eine geringere Länge aufweist, als der Außenring 21, sodass demnach der Innenring 22 zumindest abschnittsweise aufgrund der Ausbildung der Vorsprünge 23 des Außenringes 21 oder der Vorsprünge 24 des Innenringes 22 von dem Außenring 21 axial eingeschlossen bzw. axial nach außen begrenzt wird. Dadurch bildet das Wälzlager 20 eine in sich geschlossene Einheit, wobei eine Bewegung in axialer Richtung des Außenrings 21 und/oder des Innenrings 22 vermieden wird, eine Verdrehung in Umfangsrichtung des Innenrings 22 relativ zum Außenring 21 jedoch weiterhin ermöglicht ist und damit die Funktionalität des Lagers nicht beeinträchtigt wird.
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In den 6b und 6c ist jeweils ein Ausschnitt einer Draufsicht auf eine Stirnseite einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 20 gezeigt. Demnach weist bei der Ausführungsform gemäß der 6b lediglich der Außenring 21 Vorsprünge 22 auf, wobei gemäß der Ausführungsform der 6c lediglich der Innenring 22 Vorsprünge 24 aufweist. Vorteilhaft erstrecken sich die jeweiligen Vorsprünge 23 bzw. 24 immer in axialer Richtung betrachtet an der Außenseite der Stirnseite des anderen Ringes 21 bzw. 22, welcher keine Vorsprünge aufweist, entlang, wodurch dieser vorsprungslose Ring 21 bzw. 22 folglich axial nach Außen von dem Ring 21 bzw. 22 mit Vorsprüngen 23 bzw. 24 abgegrenzt bzw. eingegrenzt wird. Der axial innenliegende Ring 21 bzw. 22 ist in der 6b der Innenring 22 und in der 6a oder Außenring 21. Es wäre jedoch auch eine umgekehrte Anordnung denkbar, bei welcher sich die Vorsprünge 23 bzw. 34 bzw. der zumindest eine Vorsprung eines der Ringe 21 bzw. 22 in axialer Richtung betrachtet an der Innenseite der sich zumindest abschnittsweise auch in radialer Richtung erstreckenden Stirnseite des anderen vorsprungslosen Ringes 1 bzw. 22 erstrecken bzw. erstreckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- (gebaute) Nockenwelle
- 2
- Nocken
- 2.1
- Durchlassöffnung
- 3
- weiterer Nocken
- 3.1
- Durchlassöffnung
- 4
- Wälzlager
- 4.1
- Außenring
- 4.2
- Innenring
- 4.3
- Wälzkörper
- 4.4
- Käfig
- 5
- weiteres Wälzlager
- 6
- Endstück
- 7
- Setzbereich
- 7.1
- Erhebung
- 8
- Setzbereich
- 8.1
- Erhebung
- 9
- Welle
- 9.1
- Durchgangsöffnung
- 9.2
- äußere Oberfläche der Mantelfläche
- 10
- Längsachse
- 20
- Wälzlager
- 21
- Außenring
- 22
- Innenring
- 23
- stirnseitige Bördelung
- 24
- stirnseitige Bördelung
- 30
- Montagerichtung
- 40
- Lagerbereich
- 40.1
- Erhebung
- 50
- Lagerbrücke
- 51
- Lagerbrücke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010045047 A1 [0003]
- DE 102012025442 A1 [0003]
