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Querverweis auf verwandte Anmeldung:
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil des Anmeldedatums der vorläufigen U. S.-Anmeldung Nr. 63/240,557, eingereicht am 3. September 2021, die hierin durch Bezugnahme integriert ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen eine Nockenwelle und insbesondere profilierte Zapfen an der Nockenwelle.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Common-Rail-Direktkraftstoffeinspritzung wird häufig bei Dieselmotoren verwendet. Das Common-Rail-Direktkraftstoffsystem beinhaltet eine Niederdruckpumpe, die mit einer Hochdruckpumpe in Wirkverbindung steht und an dieser befestigt ist. Die Niederdruckpumpe führt der Hochdruckpumpe Kraftstoff zu oder stellt dieser Kraftstoff bereit, die anschließend hohe Druck- und Beschickungsanforderungen schafft. Eine Nockenwelle ist innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe positioniert, um den Druck des Kraftstoffs zu erhöhen. Der unter Druck stehende Kraftstoff wird dann zu einem Verteiler geleitet, der den Druck pro Anzahl der verbundenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die den Kraftstoff in den Motor sprühen, ausgleicht.
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Eine Nockenwelle beinhaltet einen vorderen Lagerzapfen und einen hinteren Lagerzapfen. Eine vordere Buchse oder ein geflanschtes Bimetalllager beinhaltet einen Druckflansch und einen Zylinder, wobei das Lager auf dem vorderen Lagerzapfen positioniert ist. Eine hintere Buchse oder ein hinteres Lager beinhaltet einen Druckflansch und einen Zylinder, wobei das Lager auf dem hinteren Lagerzapfen positioniert ist. Die Nockenwelle mit dem montierten vorderen Lager und dem montierten hinteren Lager ist in dem Pumpengehäuse der Hochdruck-Kraftstoffpumpe positioniert. Die Nockenwelle arbeitet oder dreht innerhalb des vorderen und hinteren Bimetalllagers. Durch den Betrieb der Nockenwelle wird über einen Zeitraum Wärme erzeugt.
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Daher sind weitere Beiträge in diesem Bereich der Technik erforderlich, um die Haltbarkeit des vorderen und hinteren Lagerzapfens von Nockenwellen zu verbessern. Es besteht daher nach wie vor ein erheblicher Bedarf an den hierin offenbarten Vorrichtungen und Systemen.
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KURZDARSTELLUNG
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Diese Kurzdarstellung ist zur Einführung einer Auswahl von Konzepten bereitgestellt, die nachfolgend in den veranschaulichenden Ausführungsformen näher beschrieben sind. Es ist weder beabsichtigt, dass diese Kurzdarstellung zentrale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifiziert, noch ist beabsichtigt, dass sie als Hilfsmittel zum Einschränken des Umfangs des beanspruchten Gegenstands herangezogen wird. Weitere Ausführungsformen, Formen, Ziele, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Nutzen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Nockenwelle zur Verwendung mit einer Kraftstoffpumpe bereitgestellt, wobei die Nockenwelle Folgendes umfasst: einen Nockenwellenkörper, der eine Länge aufweist, die sich entlang einer Längsachse des Nockenwellenkörpers erstreckt; einen vorderen Lagerzapfen; und einen hinteren Lagerzapfen, der dem vorderen Lagerzapfen gegenüberliegt, wobei mindestens einer von dem vorderen Lagerzapfen und dem hinteren Lagerzapfen ein asymmetrisches Außenprofil aufweist, das entlang der Längsachse verläuft.
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In einem Beispiel dieser Ausführungsform weist jeder von dem vorderen und hinteren Lagerzapfen das asymmetrische Außenprofil auf.
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In einem Beispiel dieser Ausführungsform unterscheidet sich das asymmetrische Außenprofil des vorderen Lagerzapfens von dem asymmetrischen Außenprofil des hinteren Lagerzapfens.
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In einem weiteren Beispiel dieser Ausführungsform spiegelt das asymmetrische Außenprofil des vorderen Lagerzapfens das asymmetrische Außenprofil des hinteren Lagerzapfens.
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In einer der vorstehenden Ausführungsformen weist mindestens einer von dem vorderen Lagerzapfen und/oder dem hinteren Lagerzapfen an einer Stelle entlang der Länge in Längsrichtung einen Durchmesser auf, der sich von einem Durchmesser an einer anderen Stelle entlang der Länge in Längsrichtung unterscheidet.
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In den vorstehenden Ausführungsformen weist das asymmetrische Außenprofil des vorderen Lagerzapfens einen vorderen Außendurchmesser auf und weist das asymmetrische Außenprofil des hinteren Lagerzapfens einen hinteren Außendurchmesser auf, wobei sich der vordere Außendurchmesser von dem hinteren Außendurchmesser unterscheidet.
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In einer der vorstehenden Ausführungsformen beinhaltet das asymmetrische Außenprofil einen flachen Abschnitt, der zwischen einem ersten konischen Abschnitt und einem zweiten konischen Abschnitt positioniert ist.
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In der vorstehenden Ausführungsform weist der erste konische Abschnitt eine andere Neigung auf als der zweite konische Abschnitt.
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In einer der vorstehenden Ausführungsformen beinhaltet das asymmetrische Außenprofil eine radiale Abmessung, gemessen relativ zu der Längsachse des Nockenwellenkörpers, wobei die radiale Abmessung von dem Durchmesser unabhängig ist.
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In einer der vorstehenden Ausführungsformen entspricht das asymmetrische Außenprofil einer verformten inneren Lagerfläche eines ersten Lagers, das auf dem mindestens einen von dem vorderen und/oder hinteren Lagerzapfen montiert ist, nach einem Betrieb der Nockenwelle.
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In der vorstehenden Ausführungsform entspricht das asymmetrische Außenprofil des anderen von dem vorderen und/oder hinteren Lagerzapfen einer verformten inneren Lagerfläche eines zweiten Lagers, das auf dem anderen von dem vorderen und/oder hinteren Lagerzapfen montiert ist.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein System eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe und die Nockenwelle nach einem der vorstehenden Aspekte, die mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zusammengebaut ist.
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In einer solchen Ausführungsform, ferner umfassend: eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe in Wirkverbindung steht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Konzepte sind in Form eines Beispiels und nicht einschränkend in den beigefügten Figuren veranschaulicht. Aus Gründen der Einfachheit und Übersichtlichkeit der Veranschaulichung sind die in den Figuren veranschaulichten Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Gegebenenfalls wurden in den Figuren Bezugszeichen wiederholt, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben.
- 1 ist eine Seitenansicht einer Nockenwelle der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine teilweise Seitenansicht eines vorderen Lagerzapfens der 1 der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine teilweise Seitenansicht eines hinteren Lagerzapfens der 1 der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist eine Querschnittsansicht der Nockenwelle der 1 der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist eine schematische Seitenansicht eines beispielhaften asymmetrischen Außenprofils des vorderen Lagerzapfens der 2 der vorliegenden Offenbarung.
- 6 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Lagers, das mit der Nockenwelle der 1 der vorliegenden Offenbarung zusammengebaut werden kann.
- 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des hinteren Lagerzapfens der Nockenwelle der 1 der vorliegenden Offenbarung, teilweise mit einem verformten Lager zusammengebaut.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Common-Rail-Direktkraftstoffsystems.
- 9 ist ein Querschnitt durch eine Kraftstoffpumpe der 8 und die Nockenwelle der 1 der vorliegenden Offenbarung, die mit einem Lager zusammengebaut ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Um ein Verständnis der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu fördern, wird nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, und spezifische Sprache wird verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass hierdurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, etwaige Änderungen und weitere Abwandlungen in den veranschaulichten Ausführungsformen und etwaige weitere Anwendungen der darin veranschaulichten Grundgedanken der Erfindung, wie sie üblicherweise einem Fachmann, den die Erfindung betrifft, in den Sinn kommen, werden hierin in Betracht gezogen.
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Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können Systeme und Vorrichtungen bereitstellen, die eine Nockenwelle beinhalten, die einen vorderen Lagerzapfen mit einem asymmetrischen Außenprofil einer Außenfläche oder Nockenwellengegenfläche aufweist, das das ungleichmäßige thermische Wachstum oder die Bohrungsverformung eines Lagers während des Betriebs der Nockenwelle mit einem darauf montierten Lager berücksichtigt. Die Nockenwelle beinhaltet einen hinteren Lagerzapfen mit einem asymmetrischen Außenprofil einer Außenfläche, die das ungleichmäßige thermische Wachstum oder die Bohrungsverformung eines Lagers während des Betriebs der Nockenwelle mit einem darauf montierten Lager berücksichtigt. Das asymmetrische Außenprofil des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens kann mit Lagern oder Buchsen in jedem System verwendet werden, das eine Nockenwelle benötigt. Einige nicht einschränkende Beispiele der Systeme beinhalten eine Diesel- oder Verbrennungsmotor-Kraftstoffpumpe, eine Kurbelwelle eines Motors, eine Nockenwelle eines Motorventiltriebs oder andere Zapfenflächen, die mit einem Lager zusammenwirken.
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Der asymmetrische vordere Lagerzapfen und/oder der asymmetrische hintere Lagerzapfen der Nockenwelle können ungleichmäßiges thermisches Wachstum und/oder eine Bohrungsverformung von geflanschten Lagern, die mit dem vorderen und hinteren Lagerzapfen zusammengebaut sind, berücksichtigen. Der vordere und hintere Lagerzapfen der Nockenwelle sind mit einer komplexen Geometrie „profiliert“, um das ungleichmäßige thermische Wachstum oder die Bohrungsverformung der geflanschten Lager zu berücksichtigen. In einigen Ausführungsformen ist nur einer von dem vorderen und hinteren Lagerzapfen der Nockenwelle profiliert, während der andere von dem vorderen und hinteren Lagerzapfen ein rundes Profil aufweist. In einigen Ausführungsformen spiegelt das Profil des vorderen Lagerzapfens das Profil des hinteren Lagerzapfens. Der vordere und/oder hintere Lagerzapfen weisen über Abschnitte des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens einen variablen Durchmesser auf, sodass jeder Außendurchmesser, der an unterschiedlichen Stellen entlang einer Länge des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens gemessen wird, unterschiedlich ist. Der vordere und/oder hintere Lagerzapfen weisen ein asymmetrisches Außenprofil auf. Das asymmetrische Außenprofil beinhaltet eine radiale Abmessung, gemessen relativ zu der Längsachse der Nockenwelle, und einen variablen Durchmesser, der senkrecht zu der Längsachse ist. Änderungen der radialen Abmessungen und der variablen Durchmesser sind unabhängig voneinander. Vorteilhafterweise berücksichtigt das asymmetrische Außenprofil des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens das ungleichmäßige thermische Wachstum (d. h. Bohrungsverformung) der Lager, verhindert Überhitzung und Umformung der mit dem vorderen und/oder hinteren Lagerzapfen zusammengebauten Lager und verringert die Reibung und verbessert somit den Wirkungsgrad.
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Bezugnehmend nun auf die vorliegende Anmeldung ist unter Bezugnahme auf die 1-5 eine Nockenwelle 100 veranschaulicht. Die Nockenwelle 100 kann mit einer Kraftstoffpumpe für einen Motor verwendet werden. Die Nockenwelle 100 weist einen Körper 101 auf. Der Körper 101 weist eine Länge L auf, die sich entlang einer Längsachse LA der Nockenwelle 100 erstreckt. Die Nockenwelle 100 beinhaltet einen vorderen Lagerzapfen 102 und einen hinteren Lagerzapfen 104. Der vordere Lagerzapfen 102 liegt einem hinteren Lagerzapfen 104 gegenüber. Der vordere Lagerzapfen 102 weist ein asymmetrisches Außenprofil 106 auf und/oder der hintere Lagerzapfen 104 weist ein asymmetrisches Außenprofil 108 auf, das entlang der Längsachse LA verläuft.
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Der vordere Lagerzapfen 102 weist eine Länge L1 auf, die sich entlang der Längsachse LA erstreckt. Die Länge L1 stellt eine Lagerkontaktlänge dar und ist gleich oder im Wesentlichen gleich lang wie eine innere Lagerfläche 702 eines Lagers 700, wenn der vordere Lagerzapfen 102 mit dem in 6 veranschaulichten Lager 700 zusammengebaut ist.
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Bezugnehmend auf 2 beinhaltet der vordere Lagerzapfen 102 ein asymmetrisches Außenprofil 106, das sich entlang der Länge L1 und der Längsachse LA der Nockenwelle 100 erstreckt. Das asymmetrische Außenprofil 106 beinhaltet einen im Wesentlichen flachen Abschnitt L2, der zwischen einem ersten konischen Abschnitt L3 und einem zweiten konischen Abschnitt L4 positioniert ist. Der im Wesentlichen flache Abschnitt L2, der erste konische Abschnitt L3 und der zweite konische Abschnitt L4 beziehen sich auf das Außenprofil in Längsrichtung der Nockenwelle 100 in der Seitenansicht und veranschaulichen eine Änderung der Querschnittshöhe über die Länge jedes dieser Abschnitte. Die Länge, wie entlang der Längsachse LA gemessen, jedes von dem im Wesentlichen flachen Abschnitt L2, dem ersten konischen Abschnitt L3 und dem zweiten konischen Abschnitt L4 kann gleich sein oder relativ zu den anderen variieren. In der veranschaulichten Ausführungsform der 2 weist der im Wesentlichen flache Abschnitt L2 eine längere Länge als der zweite konische Abschnitt L4 auf und weist der zweite konische Abschnitt L4 eine längere Länge als der erste konische Abschnitt L3 auf. In anderen Ausführungsformen können die Längen des flachen Abschnitts L2, des ersten konischen Abschnitts L3 und des zweiten konischen Abschnitts L4 unterschiedlich sein, sodass die Längen alle gleich sind oder der erste konische Abschnitt L3 länger als der zweite konische Abschnitt L4 ist.
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Vorzugsweise weisen der erste und der zweite konische Abschnitt L3 und L4 des asymmetrischen Außenprofils 106 ein gekrümmtes und/oder geneigtes Außenprofil in Längsrichtung auf, um im Allgemeinen mit einem verformten Profil einer inneren Lagerfläche 702` des Lagers 700` (7) fluchten zu können, wobei die innere Lagerfläche 702` eine Verformung an der ursprünglichen Form der inneren Lagerfläche 702 durch einen Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum berücksichtigt, in dem Wärme erzeugt wird, die die innere Lagerfläche 702 des Lagers 700 verformen kann. In der veranschaulichten Ausführungsform weist das asymmetrische Außenprofil 106 ein asymmetrisches Außenprofil auf, das entlang der Längsachse LA verläuft, sodass der erste konische Abschnitt L3 eine andere Neigung und/oder einen anderen Radius aufweist als der zweite konische Abschnitt L4. Das asymmetrische Außenprofil 106 weist relativ zu der Längsachse LA der Nockenwelle 100 eine im Allgemeinen konvexe Form auf. In der in 2 veranschaulichten Ausführungsform weist der erste konische Abschnitt L3 einen Radius R3 auf und weist der zweite konische Abschnitt L4 einen Radius R4 auf, wobei der Radius R3 größer ist als der Radius R4, wobei der Radius R3 und der Radius R4 relativ zu der Längsachse LA der Nockenwelle 100 gemessen werden. In anderen Ausführungsformen können die Neigung und/oder die Radien R3 und R4 für den ersten konischen Abschnitt L3 und den zweiten konischen Abschnitt L4 gleich sein. In noch anderen Ausführungsformen kann für den ersten konischen Abschnitt L3 und den zweiten konischen Abschnitt L4 der Radius R4 größer sein als der Radius R3.
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Der vordere Lagerzapfen 102 weist einen Außendurchmesser auf, der entlang der Länge L1 und der Längsachse LA der Nockenwelle 100 variiert. Der erste konische Abschnitt L3 weist einen ersten Außendurchmesser D3 auf, der entlang der Länge des ersten konischen Abschnitts L3 variiert, sodass jeder der an Stellen entlang der Länge L1 gemessenen Außendurchmesser unterschiedlich ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der erste Außendurchmesser D3 an einem vorderen Ende 120 kleiner. Der erste Außendurchmesser D3 ist an einer zweiten Stelle 122, die einem Ende des im Wesentlichen flachen Abschnitts L2 entspricht, größer. Der erste Außendurchmesser D3, wie an Stellen von dem vorderen Ende 120 zu der zweiten Stelle 122 gemessen, nimmt zu. Der Außendurchmesser D2 ist im Wesentlichen konstant, wie an verschiedenen Stellen über die Länge des im Wesentlichen flachen Abschnitts L2 gemessen, der sich von der zweiten Stelle 122 zu einer dritten Stelle 124 erstreckt. Der Außendurchmesser D2 ist im Vergleich zu dem ersten Außendurchmesser D3 an dem vorderen Ende 120 größer. Der zweite konische Abschnitt L4 weist einen zweiten Außendurchmesser D4 auf, der entlang der Länge des zweiten konischen Abschnitts L4 variiert, sodass jeder der an Stellen entlang der Länge L4 gemessenen Außendurchmesser unterschiedlich ist. Der zweite Außendurchmesser D4 ist an der dritten Stelle 124, die dem Außendurchmesser D2 des im Wesentlichen flachen Abschnitts L2 entspricht, größer. Der zweite Außendurchmesser D4 ist an einem hinteren Ende 126 kleiner. Der zweite Außendurchmesser D4, wie an Stellen von der dritten Stelle 124 zu dem hinteren Ende 126 gemessen, nimmt ab.
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Der hintere Lagerzapfen 104 weist eine Länge L10 auf, die sich entlang der Längsachse LA erstreckt. Die Länge L10 stellt eine Lagerkontaktlänge dar und ist gleich oder im Wesentlichen gleich lang wie die innere Lagerfläche 702, wenn der hintere Lagerzapfen 104 mit dem Lager 700 zusammengebaut ist.
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Bezugnehmend auf 3 beinhaltet der hintere Lagerzapfen 104 ein asymmetrisches Außenprofil 108, das sich entlang der Länge L10 und der Längsachse LA der Nockenwelle 100 erstreckt. Das asymmetrische Außenprofil 108 beinhaltet einen im Wesentlichen flachen Abschnitt L12, der zwischen einem ersten konischen Abschnitt L13 und einem zweiten konischen Abschnitt L14 positioniert ist. Der im Wesentlichen flache Abschnitt L12, der erste konische Abschnitt L13 und der zweite konische Abschnitt L14 beziehen sich auf das Außenprofil in Längsrichtung der Nockenwelle 100 in der Seitenansicht und veranschaulichen eine Änderung der Querschnittshöhe über die Länge jedes dieser Abschnitte. Die Länge, wie entlang der Längsachse LA gemessen, jedes von dem im Wesentlichen flachen Abschnitt L12, dem ersten konischen Abschnitt L13 und dem zweiten konischen Abschnitt L14 kann gleich sein oder relativ zu den anderen variieren. In der veranschaulichten Ausführungsform der 3 weist der im Wesentlichen flache Abschnitt L12 eine längere Länge als der zweite konische Abschnitt L14 auf und weist der erste konische Abschnitt L13 eine längere Länge als der zweite konische Abschnitt L14 auf. In anderen Ausführungsformen können die Längen des flachen Abschnitts L12, des ersten konischen Abschnitts L13 und des zweiten konischen Abschnitts L14 unterschiedlich sein, sodass die Längen alle gleich sind oder der zweite konische Abschnitt L14 länger als der erste konische Abschnitt L13 ist.
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Vorzugsweise weisen der erste und der zweite konische Abschnitt L13 und L14 des asymmetrischen Außenprofils 108 ein gekrümmtes und/oder geneigtes Außenprofil in Längsrichtung auf, um im Allgemeinen mit einem verformten Profil einer inneren Lagerfläche 702` des Lagers 700` (7) fluchten zu können, wobei die innere Lagerfläche 702` eine Verformung an der ursprünglichen Form der inneren Lagerfläche 702 durch einen Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum berücksichtigt, in dem Wärme erzeugt wird, die die innere Lagerfläche 702 des Lagers 700 verformen kann. In der veranschaulichten Ausführungsform weist das asymmetrische Außenprofil 108 ein asymmetrisches Außenprofil auf, das entlang der Längsachse LA verläuft, sodass der erste konische Abschnitt L13 eine andere Neigung und/oder einen anderen Radius aufweist als der zweite konische Abschnitt L14. Das asymmetrische Außenprofil 108 weist relativ zu der Längsachse LA der Nockenwelle 100 eine im Allgemeinen konvexe Form auf. In der in 3 veranschaulichten Ausführungsform weist der erste konische Abschnitt L13 einen Radius R13 auf und weist der zweite konische Abschnitt L14 einen Radius R14 auf, wobei der Radius R14 größer ist als der Radius R13 und die Radien R13 und R14 relativ zu der Längsachse LA der Nockenwelle 100 gemessen werden. In anderen Ausführungsformen können die Neigung und/oder die Radien R13 und R14 für den ersten konischen Abschnitt L13 und den zweiten konischen Abschnitt L14 gleich sein. In noch anderen Ausführungsformen kann für den ersten konischen Abschnitt L13 und den zweiten konischen Abschnitt L14 der Radius R13 größer sein als der Radius R14.
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Der hintere Lagerzapfen 104 weist einen Außendurchmesser auf, der entlang der Länge L10 und der Längsachse LA der Nockenwelle 100 variiert. Der erste konische Abschnitt L13 weist einen ersten Außendurchmesser D13 auf, der entlang der Länge des ersten konischen Abschnitts L13 variiert, sodass jeder der an Stellen entlang der Länge L13 gemessenen Außendurchmesser unterschiedlich ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der erste Außendurchmesser D13 an einem vorderen Ende 220 kleiner. Der erste Außendurchmesser D 13 ist an einer zweiten Stelle 222, die einem ersten Ende des im Wesentlichen flachen Abschnitts L12 entspricht, größer. Der erste Außendurchmesser D13, wie an Stellen von dem vorderen Ende 220 zu der zweiten Stelle 222 gemessen, nimmt zu. Der Außendurchmesser D12 ist im Wesentlichen konstant, wie an verschiedenen Stellen über die Länge des im Wesentlichen flachen Abschnitts L12 gemessen, der sich von der zweiten Stelle 222 zu einer dritten Stelle 224 erstreckt. Der Außendurchmesser D 12 ist im Vergleich zu dem ersten Außendurchmesser D 13 an dem vorderen Ende 220 größer. Der zweite konische Abschnitt L14 weist einen zweiten Außendurchmesser D 14 auf, der entlang der Länge des zweiten konischen Abschnitts L14 variiert, sodass jeder der an Stellen entlang der Länge L14 gemessenen Außendurchmesser unterschiedlich ist. Der zweite Außendurchmesser D14 ist an der dritten Stelle 224, die dem Außendurchmesser D12 des im Wesentlichen flachen Abschnitts L12 entspricht, größer. Der zweite Außendurchmesser D14 ist an einem hinteren Ende 226 kleiner. Der zweite Außendurchmesser D14, wie an Stellen von der dritten Stelle 224 zu dem hinteren Ende 226 gemessen, nimmt ab.
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Der hintere Lagerzapfen 104 beinhaltet das asymmetrische Außenprofil 108, das sich entlang der Länge L10 und der Längsachse LA der Nockenwelle 100 erstreckt. Das asymmetrische Außenprofil 108 ist dazu konfiguriert, mit der inneren Lagerfläche 702` des Lagers 700` zusammenzupassen, wobei die innere Lagerfläche 702` eine Verformung der inneren Lagerfläche 702 durch einen Betrieb der Nockenwelle 100 berücksichtigt. Der Freiraum zwischen dem asymmetrischen Außenprofil 108 und der inneren Lagerfläche 702` beim Zusammenbau des hinteren Lagerzapfens 104 mit dem Lager 700` berücksichtigt die Verformung der inneren Lagerfläche 702`. Der hintere Lagerzapfen 104 ist in 7 veranschaulicht. Der besseren Übersicht halber ist das Lager 700` das Lager 700, das sich durch den Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum verformt oder umgeformt hat. Die innere Lagerfläche 702` ist die innere Lagerfläche 702, die sich durch den Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum verformt hat.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist das asymmetrische Außenprofil 106 des vorderen Lagerzapfens 102 ein relativ zu dem asymmetrischen Außenprofil 108 des hinteren Lagerzapfens 104 gespiegeltes Profil. In anderen Ausführungsformen ist das asymmetrische Außenprofil 106 das gleiche Profil wie das asymmetrische Außenprofil 108. Optional unterscheidet sich das asymmetrische Außenprofil 106 von dem asymmetrischen Außenprofil 108. Das asymmetrische Außenprofil 106 und 108 weist relativ zu der Längsachse LA der Nockenwelle 100 eine konvexe Form auf.
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In 6 ist eine Ausführungsform eines Lagers 700 veranschaulicht, das mit einem oder beiden des vorderen und hinteren Lagerzapfens 102 und 104 zusammengebaut werden kann. Das Lager 700 beinhaltet eine innere Lagerfläche 702, die mit dem vorderen und hinteren Lagerzapfen 102 und 104 zusammenwirkt bzw. zusammenpasst. Das Lager 700 beinhaltet ein Drucklager 704 benachbart zu der inneren Lagerfläche 702. Während ein Drucklager als Beispiel bereitgestellt ist, können mit dem vorderen und hinteren Lagerzapfen 102 und 104 beliebige geeignete Typen oder Ausführungsformen eines Lagers verwendet werden.
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Ein asymmetrisches Außenprofil 110 ist dazu konfiguriert, mit der inneren Lagerfläche 702` des Lagers 700` (7) zusammenzupassen, wobei die innere Lagerfläche 702` eine Verformung an der ursprünglichen Form der inneren Lagerfläche 702 durch einen Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum berücksichtigt. Der Freiraum zwischen dem asymmetrischen Außenprofil 110 und der inneren Lagerfläche 702` beim Zusammenbau des hinteren Lagerzapfens 104 mit dem Lager 700 berücksichtigt die Verformung der inneren Lagerfläche 702` durch das ungleichmäßige thermische Wachstum des hinteren Lagerzapfens 104 während des Betriebs der Nockenwelle 100. Der hintere Lagerzapfen 104 ist in 7 veranschaulicht, jedoch ähnelt der vordere Lagerzapfen 102 dem hinteren Lagerzapfen 104, mit Ausnahme der Ausrichtung des Lagers 700 relativ zu dem vorderen Lagerzapfen 102, und der vordere Lagerzapfen 102 kann ein anderes Profil aufweisen. Der besseren Übersicht halber ist das Lager 700` das Lager 700, nachdem sich das Lager 700 durch den Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum verformt oder umgeformt hat. Gleichermaßen ist die innere Lagerfläche 702` die innere Lagerfläche 702, die sich durch den Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum verformt hat.
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Wie in den 8 und 9 gezeigt, beinhaltet ein Common-Rail-Direktkraftstoffsystem 800 eine Hochdruckpumpe 802 und die darin montierte Nockenwelle 100. Die Hochdruckpumpe 802 kann mit einer Niederdruckpumpe 804 als Teil eines Common-Rail-Direktkraftstoffsystems 800 in Wirkverbindung stehen. Die Niederdruckpumpe 804 führt der Hochdruckpumpe 802 Kraftstoff zu oder stellt dieser Kraftstoff bereit, die anschließend hohe Druck- und Beschickungsanforderungen schafft. Die Nockenwelle 100 ist innerhalb der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 802 positioniert, um den Druck des Kraftstoffs zu erhöhen. Der unter Druck stehende Kraftstoff wird dann zu einem Verteiler 806 geleitet, der den Druck pro Anzahl der verbundenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 808, die den Kraftstoff in einen Motor (nicht veranschaulicht) sprühen, ausgleicht.
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Das asymmetrische Außenprofil 106 und/oder 108 des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens 102 und 104 werden mit Lagern oder Buchsen 700 in dem System 800 oder anderen Motorsystemen, die die Nockenwelle 100 erfordern, verwendet. Das asymmetrische Außenprofil 106 und/oder 108 des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens 102 und 104 dienen dazu, die Nockenwellendrehung innerhalb der Lager oder Buchsen 700 so aufrechtzuerhalten, dass zwischen dem vorderen und/oder hinteren Lagerzapfen 102 und 104 und der inneren Lagerfläche 702` ein Freiraum vorhanden ist, um eine mögliche Verformung an der ursprünglichen Form der inneren Lagerfläche 702 durch einen Betrieb der Nockenwelle 100 über einen Zeitraum zu berücksichtigen, in dem Wärme erzeugt wird, die die innere Lagerfläche 702 des Lagers 700 verformen kann.
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Einige nicht einschränkende Beispiele für Systeme, die das asymmetrische Außenprofil 106 und/oder 108 des vorderen und/oder hinteren Lagerzapfens 102 und 104 der Nockenwelle 100 beinhalten, sind eine Diesel- oder Verbrennungsmotor-Kraftstoffpumpe, eine Kurbelwelle eines Motors, eine Nockenwelle eines Motorventiltriebs oder andere Zapfenflächen, die mit einem Lager zusammenwirken.
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Wie aus den vorstehend dargestellten Figuren und Texten ersichtlich ist, werden viele verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Anmeldung werden in Betracht gezogen. Gemäß einem Aspekt umfasst eine Nockenwelle zur Verwendung mit einer Kraftstoffpumpe Folgendes: einen Nockenwellenkörper, der eine Länge aufweist, die sich entlang einer Längsachse des Nockenwellenkörpers erstreckt; einen vorderen Lagerzapfen; und einen hinteren Lagerzapfen, der dem vorderen Lagerzapfen gegenüberliegt, wobei mindestens einer von dem vorderen Lagerzapfen und dem hinteren Lagerzapfen ein asymmetrisches Außenprofil aufweist, das entlang der Längsachse verläuft.
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In dem vorstehenden Aspekt weist jeder von dem vorderen und hinteren Lagerzapfen das asymmetrische Außenprofil auf.
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In dem vorstehenden Aspekt unterscheidet sich das asymmetrische Außenprofil des vorderen Lagerzapfens von dem asymmetrischen Außenprofil des hinteren Lagerzapfens.
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In dem vorstehenden Aspekt spiegelt das asymmetrische Außenprofil des vorderen Lagerzapfens das asymmetrische Außenprofil des hinteren Lagerzapfens.
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In einem der vorstehenden Aspekte weist mindestens einer von dem vorderen Lagerzapfen und/oder dem hinteren Lagerzapfen an einer Stelle entlang der Länge in Längsrichtung einen Durchmesser auf, der sich von einem Durchmesser an einer anderen Stelle entlang der Länge in Längsrichtung unterscheidet.
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In dem vorstehenden Aspekt weist das asymmetrische Außenprofil des vorderen Lagerzapfens einen vorderen Außendurchmesser auf und weist das asymmetrische Außenprofil des hinteren Lagerzapfens einen hinteren Außendurchmesser auf, wobei sich der vordere Außendurchmesser von dem hinteren Außendurchmesser unterscheidet.
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In einem der vorstehenden Aspekte beinhaltet das asymmetrische Außenprofil einen flachen Abschnitt, der zwischen einem ersten konischen Abschnitt und einem zweiten konischen Abschnitt positioniert ist.
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In dem vorstehenden Aspekt weist der erste konische Abschnitt eine andere Neigung auf als der zweite konische Abschnitt.
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In einem der vorstehenden Aspekte beinhaltet das asymmetrische Außenprofil eine radiale Abmessung, gemessen relativ zu der Längsachse des Nockenwellenkörpers, wobei die radiale Abmessung von dem Durchmesser unabhängig ist.
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In einem der vorstehenden Aspekte entspricht das asymmetrische Außenprofil einer verformten inneren Lagerfläche eines ersten Lagers, das auf dem mindestens einen von dem vorderen und/oder dem hinteren Lagerzapfen montiert ist, nach einem Betrieb der Nockenwelle.
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In dem vorstehenden Aspekt entspricht das asymmetrische Außenprofil des anderen von dem vorderen und/oder hinteren Lagerzapfen einer verformten inneren Lagerfläche eines zweiten Lagers, das auf dem anderen von dem vorderen und/oder dem hinteren Lagerzapfen montiert ist.
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In einem weiteren Aspekt beinhaltet ein System eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe und die Nockenwelle eines der vorstehenden Aspekte, die mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe zusammengebaut ist.
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In einem solchen Aspekt, ferner umfassend: eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe, die mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe in Wirkverbindung steht.
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In der obigen Beschreibung können gewisse relative Begriffe wie „oben“, „unten“, „obere“, „untere“, „horizontal“, „vertikal“, „links“, „rechts“, „proximal“, „distal“ und dergleichen verwendet werden. Diese Begriffe werden gegebenenfalls verwendet, um im Umgang mit relativen Beziehungen eine gewisse Klarheit der Beschreibung zu schaffen. Diese Begriffe sollen jedoch keine absoluten Beziehungen, Positionen und/oder Ausrichtungen implizieren. Beispielsweise kann eine „obere“ Fläche in Bezug auf ein Objekt durch einfaches Wenden des Objekts zu einer „unteren“ Fläche werden. Trotzdem ist es immer noch dasselbe Objekt.
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Eine Bezugnahme in der gesamten Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ oder ähnliche Ausdrücke bedeutet, dass ein konkretes Merkmal, eine konkrete Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ist. Ein Auftreten der Formulierung „in einer Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in der gesamten Beschreibung kann sich auf die gleiche Ausführungsform beziehen, muss dies aber nicht. In ähnlicher Weise bedeutet die Verwendung des Begriffs „Implementierung“ eine Implementierung, die eine bestimmte Eigenschaft, Struktur oder ein bestimmtes Merkmal aufweist, die/das in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird. In Ermangelung einer ausdrücklichen Korrelation, die auf etwas anderes hindeutet, kann eine Implementierung jedoch einer oder mehreren Ausführungsformen zugeordnet sein.
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Die beschriebenen Merkmale, Strukturen, Vorteile und/oder Eigenschaften des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung können in einer oder mehreren Ausführungsformen und/oder Implementierungen auf jede geeignete Weise kombiniert werden. In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein tiefes Verständnis der Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Der Fachmann erkennt, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ohne eine(s) oder mehrere der spezifischen Merkmale, Einzelheiten, Komponenten und/oder Materialien einer konkreten Ausführungsform oder Implementierung in die Praxis umgesetzt werden kann. In einigen Fällen kann der Vorteil der Einfachheit betriebliche und wirtschaftliche Vorteile bieten, und der Ausschluss gewisser hierin beschriebener Elemente wird von den Erfindern als im Rahmen der Erfindung liegend in Betracht gezogen, um solche Vorteile zu erzielen. In anderen Fällen können in gewissen Ausführungsformen und/oder Implementierungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkannt werden, die nicht in allen Ausführungsformen oder Implementierungen vorhanden sein können. Ferner sind in einigen Fällen bekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht näher gezeigt oder beschrieben, um ein Verschleiern von Aspekten des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Die Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen näher ersichtlich oder können aus der im Folgenden beschriebenen praktischen Umsetzung des Gegenstandes gelernt werden.
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Der vorliegende Gegenstand kann in anderen konkreten Formen ausgeführt sein, ohne von seinem Geist oder seinen wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen. Der Umfang der Erfindung wird daher durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Bereich der Äquivalenz der Patentansprüche fallen, sind als in deren Umfang eingeschlossen zu verstehen.
