DE3803685C2 - - Google Patents
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- F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
- F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/02—Valve drive
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- F01L1/047—Camshafts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01M9/102—Lubrication of valve gear or auxiliaries of camshaft bearings
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
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Description
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle mit einem hohlen
Wellenrohr und einem darin eingesetzten Innenrohr, die
miteinander einen Ölführungsraum bilden, der über radiale
Bohrungen im Wellenrohr mit Lagerstellen auf der Welle und
mit zumindest einer Schmierölzuführung verbunden ist,
wobei das Innenrohr sich in Längsrichtung zumindest abschnittsweise
mit dem Wellenrohr in abstützender Anlage
befindet.
Eine derartige Nockenwelle ist aus der DE 35 01 433 C2
bekannt, bei der zusätzlich zu den genannten Bohrungen
weitere radiale Bohrungen zu den Nockenlaufbahnen vorgesehen
sind. Die Nockenwellen dieser Art gehen von der
Problematik aus, daß bei hohlen Nockenwellen nicht genügend
Material zur Einbringung dünner Ölführungsbohrungen
vorhanden ist, daß andererseits der Gesamtquerschnitt des
hohlen Wellenrohres ebenfalls nicht zur Schmierölführung
verwendet werden soll, da sich hiermit unzulässige Verzögerungen
bei der Ölzuführung besonders beim Start des
Motors ergeben, wenn die Ölzuführquerschnitte entleert
sind.
Daher hat die Nockenwelle nach dem genannten Stand der
Technik einen Einsatz in Form eines aus Kunststoff hergestellten
Zylinderrohres oder Stabkörpers, der als Kunststoffspritzteil
in situ erzeugt wird und jeweils in
Stopfen oder Deckel an den Enden der hohlen Nockenwelle
eingreift. Bei langen Einsätzen sind zusätzliche Abstandshalter
erforderlich. Die hierfür erforderliche Art der
Herstellung ist kompliziert, die Einsätze sind nur mit in
das hohle Wellenrohr einführbaren Spezialformen herzustellen,
die teuer sind und sich nur bei Großserienfertigung
rechtfertigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Welle der eingangs genannten Art derart weiterzubilden,
daß die Verwendung besonderer Abstandshalter und
besonderer Stopfen an den Enden der Hohlwelle auch bei
einer langen Nockenwelle entfallen kann, wobei in günstiger
Weiterbildung auch eine Reduzierung der Querschnitte
der Schmierölführung möglich werden soll.
Die Lösung hierfür besteht darin, daß Querschnittserweiterungen
des Innenrohres zumindest an den Endabschnitten
die Anlage mit dem Wellenrohr herstellen, und daß von der
runden Form abweichende Querschnittsverformungen des
Innenrohres auf wesentlichen mittleren Längsabschnitten
die Anlage mit dem Wellenrohr herstellen, wobei ein im
Querschnitt unrundes Innenrohr abschnittsweise zum runden
Querschnitt übergeht. Nach dieser Ausgestaltung werden
zusätzliche Abstandshalter überflüssig, indem bei Wahrung
einer axial offenen Durchtrittsfläche für das Schmieröl
die im Sinne freier Biegungsschwingungen schwingfähigen
Bereiche des Innenrohres verkürzt bzw. eliminiert werden.
Daneben ist die Möglichkeit gegeben, die Bereiche der
Anlage am Wellenrohr an den Enden so auszubilden, daß
zusätzliche Deckel entfallen und das Innenrohr selber den
Querschnitt des Wellenrohres vollkommen verschließt. Die
erfindungsgemäße Formgebung für das Innenrohr bietet dabei
die verschiedensten Abwandlungsmöglichkeiten.
Erfindungsgemäß sind Querschnittserweiterungen des Innenrohrs
vorgesehen, die zumindest an den Endabschnitten die
Anlage mit dem Wellenrohr bilden. Dies bedeutet aber
nicht, daß die Querschnittserweiterungen auf die Enden
beschränkt sein müssen, sondern eine derartige Querschnittserweiterung
mit rundem Durchmesser kann auch mehrfach
auf der Gesamtlänge der Nockenwelle vorgesehen sein,
wenn mehrere Schmierölzuführungen gleichwohl die Versorgung
aller Lagerstellen mit Schmieröl möglich machen. Die
schwingungsfähigen Bereiche sind dadurch verkürzt, daß das
Innenrohr dazwischen ganz oder in einzelnen Längsabschnitten
mit unrundem Querschnitt ausgestaltet ist, der
etwa kleeblattartig ausgebildet sein kann und der unter
Bildung einzelner axialer Längskanäle im Umfang an drei
oder vier Stellen mit dem Wellenrohr in Anlage ist. Die
offenen Längskanäle sind dabei so auszurichten, daß freie
Kommunikation mit den radialen Zuführungsbohrungen entstehen
kann.
Die unrunde Querschnittsform kann sich in der genannten
Art über die gesamte Länge erstrecken oder aber auch
nur Teilabschnitte erfassen, zwischen denen dann das
Innenrohr vollständig runden Querschnitt aufweist. In
diesen Bereichen runden Querschnitts kann entweder ein
radialer Abstand zum Wellenrohr vorgesehen sein, wobei
sich ein ringförmiger Schmierölkanal ausbildet, der Querschnitt
kann jedoch auch in einen kreisrunden Durchmesser
übergehen, der der Innenöffnung des Wellenrohres entspricht
und somit den freien Durchfluß insbesondere an den
Wellenenden verschließt.
Die unrunde Querschnittsform läßt sich in einfachster
Weise durch Einrollen einzelner Einprägungen in Längsrichtung
erzeugen, wenn z. B. ein Stahlblechrohr als Ausgangsmaterial
gewählt ist. Es sind jedoch auch Aluminiumstrangprofile
oder Spritzformteile aus Kunststoff verwendbar.
Das Innenrohr muß in den Bereichen der Abstützung nicht
notwendigerweise unmittelbar mit dem Wellenrohr in Kontakt
sein, sondern die erfindungsgemäße Anlage kann
auch gegenüber einer in das Wellenrohr eingesteckten
massiven Hülse bestehen, die beispielsweise ihrerseits ein
Antriebsritzel am Ende des Wellenrohres tragen kann. Auch
eine derartige Abwandlung macht vom zugrundeliegenden
Gedanken Gebrauch. Um in den Bereichen der Anlage,
insbesondere der am gesamten Umfang bestehenden Anlage
des Innenrohres gegenüber dem Wellenrohr eine Vorspannung
auch bei weniger elastischen Materialien für das Innenrohr
zu erzeugen, kann nach einer bevorzugten Weiterbildung
eine Kugel mit Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser in
das Innenrohr eingepreßt sein, die das Innenrohr gegenüber
der Wandung des Wellenrohres festklemmt. Dem gleichen
Zweck kann eine Spiralfeder dienen, die ebenfalls in der
entspannten Form Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser
des Innenrohres aufweist und in dieses eingedrückt ist.
Andere Formen des Festklemmens, die bis zum formschlüssigen
Einpressen des Innenrohres in Nuten oder Riefen des
Wellenrohres gehen, sind möglich, wobei entsprechende
Stopfen oder Deckel insbesondere in den Endbereichen der
Nockenwelle Verwendung finden können.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung im Längsschnitt mit drei Querschnitten in
verschiedenen Ebenen dargestellt.
Die dargestellte Nockenwelle besteht im einzelnen aus dem
Wellenrohr 1 von über der Länge gleichbleibendem Durchmesser,
darauf festgelegten Antriebselementen in Form von
Nocken 2 und einer einstückig mit einem Antriebselement in
Form einer Flanschscheibe 3 verbundenen in das Wellenrohr
1 eingeschobenen Hülse 4. Ebenso wie die Nocken 2 vorzugsweise
kraftschlüssig durch hydraulisches Aufweiten auf dem
Wellenrohr 1 festgelegt sind, kann die Verbindung zwischen
Hülse 4 und Wellenrohr 1 bevorzugt durch hydraulisches
Aufweiten der Hülse 4 gegenüber dem Wellenrohr 1 erfolgen.
Die Flanschscheibe 3 hat am Umfang verteilte Anschlußbohrungen
5 und eine zentrale Öffnung 6, in der ein Innenge
winde oder Innennuten 7 in Umfangsrichtung ausgebildet
ist. Im Wellenrohr 1 sind radiale Ölzuführungsbohrungen 8
und Schmierbohrungen 9 im Bereich von Lagerstellen vorge
sehen, die im Bereich der Innenhülse diese mit durchdrin
gen. Im Wellenrohr 1 ist erfindungsgemäß ein Innenrohr 10
eingeführt, das sich in verschiedener Form abschnittsweise
mit dem Wellenrohr 1 in abstützender Anlage befindet. Von
links nach rechts sind drei Längsabschnitte 11, 12, 13
vorgesehen, auf denen das Innenrohr 10 runden Querschnitt
hat und über dem gesamten Umfang mit dem Wellenrohr 1 bzw.
der in dieses eingeschobenen Hülse 4 in dichtender Anlage
ist. Auf dem Abschnitt 11 ist darüber hinaus durch eine
eingepreßte Hülse 14 ein formschlüssiger Eingriff des
Bereiches 11 in die Umfangsnuten 7 des Flansches 3 herge
stellt. Im Bereich des im Querschnitt runden Abschnittes
12 wird durch eine eingedruckte Kugel 15 die Vorspannung
zwischen Innenrohr 10 und Wellenrohr 1 zumindest in einer
Umfangslinie erhöht, um Dichtigkeit gegenüber dem relativ
hohen Öldruck zu erzielen. Wie auch im Schnitt III-III
erkennbar, erfüllt eine Spiralfeder 16 mit Übermaß gegen
über dem Wellenrohr 10 in entspanntem Zustand im Bereich
des weiteren Abschnitts 13 mit rundem Durchmesser, der
unmittelbar an der Innenwandung des Wellenrohres 1 anliegt,
die gleiche Funktion wie die Kugel 15 im Abschnitt 12,
jedoch über die gesamte Länge. Auch hier wird eine Ab
dichtung gegenüber dem relativ hohen Öldruck nach außen
verbessert. Wie im Schnitt I-I zu erkennen, ist zwischen
dem Abschnitt 11, der sich in der Flanschöffnung 6
abstützt und dem Abschnitt 12, der sich in der Hülse 4
abstützt ein Abschnitt 17 von kreisrundem Querschnitt
vorgesehen, der mit radialem Abstand zur Hülse 4 liegt und
einen ringzylindrischen Ölführungsraum 18 bildet. Dieser
Bereich verdeutlicht, daß das Innenrohr nicht notwendiger
weise auf der gesamten Länge mit dem Wellenrohr 1 in ab
stützender Anlage sein muß, sondern daß axiale Zwischenbe
reiche abstützungsfrei sein können. Wie im Schnitt II-II
dargestellt ist, befindet sich zwischen den Abschnitten 11
und 13 von kreisrundem Durchmesser des Innenrohres 10, die
in vollständiger Anlage mit dem Wellenrohr 1 sind, ein
Abschnitt 19 des Innenrohres 10, der unrunden Querschnitt
aufweist und bei etwa kleeblattförmiger Umrißform an vier
Umfangsbereichen mit dem Wellenrohr 1 in Anlage ist. Hier
bei werden einzelne axiale Ölnuten 20 in Längsrichtung
ausgebildet, von denen zumindest eine mit den Ölzuführungs-
und Schmierölbohrungen 8, 9 in offener Verbindung stehen
muß. Eine Federspirale 21 entsprechenden Durchmessers
preßt das in Umfangsrichtung verformte Innenrohr 10 mit
Vorspannung gegen das Wellenrohr 1. Der Abschnitt 19 kann
als Verdeutlichung dafür dienen, daß die partielle unmit
telbare Anlage des Innenrohres gegenüber dem Wellenrohr
nicht umfangssymmetrisch über dem ganzen Umfang erfolgen
muß, sondern daß der zugrundeliegende Gedanke Verformungen
nach Art von Längsnuten am Innenrohr einschließt. Zwischen
einzelnen Längsabschnitten des Innenrohres kann eine Quer
wand zur Stabilisierung vorgesehen sein, die insbesondere
bei der Herstellung des Innenrohres als Formspritzteil aus
Kunststoff leicht darzustellen ist. Bei der Herstellung
des Innenrohres aus einem Blechrohr, bei dem die Längsnu
ten 20 einfach eingerollt werden können und die quer
schnittsreduzierten Abschnitte durch Abstrecken auszubil
den sind, wäre anstelle einer solch einstückigen Querwand
ein eingeschobener Stopfen zu bevorzugen.
Bezugszeichenliste
1 Wellenrohr
2 Nocken
3 Flansch
4 Hülse
5 Bohrung
6 Bohrung
7 Umfangsnut
8 Zuführungsbohrung
9 Versorgungsbohrung
10 Innenrohr
11 runder Abschnitt (anliegend)
12 runder Abschnitt (anliegend)
13 runder Abschnitt (anliegend)
14 Stopfen
15 Kugel
16 Federspirale
17 runder Abschnitt (berührungsfrei)
18 Ringkanal
19 unrunder Abschnitt
20 Längskanal
21 Spiralfeder
2 Nocken
3 Flansch
4 Hülse
5 Bohrung
6 Bohrung
7 Umfangsnut
8 Zuführungsbohrung
9 Versorgungsbohrung
10 Innenrohr
11 runder Abschnitt (anliegend)
12 runder Abschnitt (anliegend)
13 runder Abschnitt (anliegend)
14 Stopfen
15 Kugel
16 Federspirale
17 runder Abschnitt (berührungsfrei)
18 Ringkanal
19 unrunder Abschnitt
20 Längskanal
21 Spiralfeder
Claims (7)
1. Nockenwelle mit einem hohlen Wellenrohr und einem
darin eingesetzten Innenrohr, die miteinander einen
Ölführungsraum bilden, der über radiale Bohrungen im
Wellenrohr mit Lagerstellen auf der Welle und mit
zumindest einer Schmierölzuführung verbunden ist,
wobei das Innenrohr sich in Längsrichtung zumindest
abschnittsweise mit dem Wellenrohr in abstützender
Anlage befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß Querschnittserweiterungen des Innenrohres (10)
zumindest an den Endabschnitten die Anlage mit dem
Wellenrohr (1) herstellen, und daß von der runden Form
abweichende Querschnittsverformungen des Innenrohres
(10) auf wesentlichen mittleren Längsabschnitten (19)
die Anlage mit dem Wellenrohr (1) herstellen, wobei
ein im Querschnitt unrundes Innenrohr (10) abschnittsweise
(11, 17, 12, 13) zum runden Querschnitt übergeht.
2. Welle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (10) im Bereich (11, 12, 13) der
Anlage mit dem Wellenrohr (1) runden Querschnitt hat.
3. Welle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß etwa kleeblattförmige Querschnittsformen des
Innenrohres (10) einzelne mit den radialen Bohrungen
(8, 9) kommunizierende Längskanäle (20) mit dem
Wellenrohr (1) bilden.
4. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine in das Innenrohr (10) eingeschobene Kugel (15) mit
Übermaß gegenüber dem freien Öffnungsquerschnitt,
insbesondere aus Stahl, einen Klemmsitz des Innenrohres
(10) gegenüber dem Wellenrohr (1) im Bereich der
abstützenden Anlage (11, 12, 13, 19) erzeugt.
5. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine in das Innenrohr (10) eingeschobene Federspirale
(16, 21) mit Übermaß gegenüber dem freien
Querschnitt einen Klemmsitz des Innenrohres (10) gegenüber
dem Wellenrohr (1) im Bereich der abstützenden
Anlage (13, 19) erzeugt.
6. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein eingepreßter Deckel oder Stopfen (14) das
Innenrohr (10) zum formschlüssigen Eingriff mit Ausnehmungen
(7), z. B. Umfangsnuten im Wellenrohr (1)
bzw. einer darin eingesetzten Hülse (4) verformt.
7. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein im Querschnitt unrundes Innenrohr (10) an den
Enden stumpf an einen den Querschnitt des Wellenrohres
(1) verschließenden Stopfen oder Deckel einstückig
angesetzt ist (ohne Figur).
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