EP1963625A1 - Nockenwelle - Google Patents

Nockenwelle

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Publication number
EP1963625A1
EP1963625A1 EP06828664A EP06828664A EP1963625A1 EP 1963625 A1 EP1963625 A1 EP 1963625A1 EP 06828664 A EP06828664 A EP 06828664A EP 06828664 A EP06828664 A EP 06828664A EP 1963625 A1 EP1963625 A1 EP 1963625A1
Authority
EP
European Patent Office
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shaft
outer shaft
inner shaft
camshaft
annular groove
Prior art date
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EP06828664A
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English (en)
French (fr)
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EP1963625B1 (de
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Falk Schneider
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1963625A1 publication Critical patent/EP1963625A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1963625B1 publication Critical patent/EP1963625B1/de
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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
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • 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
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • 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
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0471—Assembled camshafts
    • F01L2001/0473—Composite camshafts, e.g. with cams or cam sleeve being able to move relative to the inner camshaft or a cam adjusting rod
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49293—Camshaft making

Definitions

  • the invention relates to a camshaft for in particular motor vehicle engines with about the camshaft axis over limited circumferential angle against each other rotatable cams according to the preamble of patent claim 1.
  • camshafts are known as adjustable or phase-adjustable camshafts. They allow a change in the timing of the gas exchange valves of an internal combustion engine.
  • camshafts are used with slidingly mounted shaft elements, wherein first cam elements are connected to an inner shaft member and second cam elements with an outer shaft member.
  • the outer shaft member to the cam elements of the inner shaft member associated with wall openings through which the cam elements with the inner shaft member connecting pins pass.
  • the cam elements of the one shaft member, the actuation of the intake valves and the cam elements of the other shaft member can control the actuation of the exhaust valves of the cylinder, whereby a valve overlap is variable, while the valve opening times are not influenced.
  • Such a camshaft is known for example from DE 39 43 426 Cl.
  • the invention is concerned with the problem of improving a camshaft of the type mentioned in that neither during assembly of the camshaft nor in a subsequent transport thereof, a displacement of the inner shaft with respect to the outer shaft may occur.
  • the invention is based on the general idea, in a camshaft having an inner shaft and a coaxially arranged outer shaft to support the inner shaft via at least one arranged on an axial end portion of the shaft securing device directly against a stepless inner lateral surface of the outer shaft and thereby secure.
  • the stepless inner circumferential surface is formed by the formation of the outer shaft as a circular cylindrical tube with a continuous same inner diameter.
  • the at least one axial end of the inner shaft arranged securing device fixes the inner shaft radially in such a way in the outer shaft, that even under unfavorable transport conditions or during assembly of the two shafts, the coaxiality between the inner and outer shaft is maintained.
  • securing means In the axial longitudinal direction spaced from the end of the inner shaft arranged securing means is provided between an outer circumferential surface of the inner shaft and an inner circumferential surface of the outer shaft, an annular space which is filled for lubrication of the inner shaft with respect to the outer shaft, for example, with oil.
  • Two such axially arranged end side of the inner shaft securing devices allow easy insertion of mounting pins in the inner shaft, whereby the friction occurring between the mounting pins and the inner shaft does not lead to a radial displacement between the inner shaft and the outer shaft.
  • a displacement between the inner shaft and the outer shaft is reliably prevented by the safety devices even at a later transport of the camshaft.
  • the securing device has a fixedly connected to the inner shaft, annular securing element, which is arranged in the region of an axially on the inner shaft end side arranged and radially inwardly set back circumferential extent.
  • the recessed radially inward circumferential step forms a seat for the fuse element, which is firmly connected, for example via a shrink fit with the stage.
  • the fuse element can thus be connected in manufacturing technology simple manner with the inner shaft, at the same time a high manufacturing quality can be achieved or guaranteed.
  • annular sealing element Expediently axially adjacent between the peripheral stage on the one hand and the securing element on the other hand an outwardly open annular groove is formed, in which an annular sealing element is arranged, which seals the annular space between the inner and the outer shaft.
  • the annular sealing element is formed for example as an outer clamping ring and applies self-tensioning to the inner circumferential surface of the outer shaft. With its directed towards the axis of the inner shaft, radially inner region engages the annular sealing element in the annular groove and forms together with this a kind of labyrinth seal, which the annulus reliably seals between the inner and outer shaft.
  • annular surface extending in the circumferential direction and outwardly open annular groove is formed on an outer circumferential surface of the inner shaft, in which an annular securing element is provided which on the one hand supports the inner shaft against the inner lateral surface of the outer shaft and thereby secures and on the other hand also formed as a sealing element is, which seals the annulus between the inner and the outer shaft.
  • This embodiment has the advantage of providing a combined securing and sealing element, which, on the one hand, can reduce material costs by eliminating an additional sealing element and, on the other hand, reduces the production outlay.
  • the securing element is formed physically separated from the sealing element, wherein the securing element is arranged in the same annular groove axially adjacent to the sealing element. It is also conceivable that the sealing element separately formed by the securing element is arranged in an axially spaced, second annular groove. This alternative offers the advantage that with physically separate sealing or securing elements An arrangement of the two can be adapted to individual requirements of the camshaft and thus a more flexible handling is achieved.
  • the inner shaft axially end has a radially expanded region, with which the inner shaft is secured against the inner mantle surface of the outer shaft.
  • Such an axially widened area can for example be generated on a lathe, so that the securing device is formed integrally with the inner shaft.
  • a safety device produced in this way can be produced particularly accurately on the lathe.
  • annular groove in which a sealing element is arranged, which seals the annular space between the inner and the outer shaft.
  • Such an annular groove can also be manufactured on the lathe in one step with the manufacture of the securing device, so that not only the securing device itself, but at the same time a seat for an annular sealing element can be produced by means of the lathe.
  • other manufacturers processing such as upsetting with subsequent processing on the lathe conceivable.
  • FIG. 1 shows a camshaft having an axially end arranged and radially inwardly set back stage for receiving the safety device
  • FIG. 2 shows a camshaft with a locking device designed as a head bolt
  • FIG. 3 shows a camshaft as in FIG. 1, but with a different securing device, FIG.
  • FIG. 4 shows a representation as in FIG. 3, but with a physically separate securing and sealing element
  • Fig. 5 is a representation as in Fig. 3, but with a securing device in the form of a radially expanded portion of the inner shaft.
  • the 1 has a camshaft 1, which is used in particular in motor vehicle engines, with the camshaft axis 2 at a limited circumferential angle against each other. the rotatable cam 3, 4 on.
  • the mutually rotatable cam first cam 3 which are fixedly connected to an inner shaft 5
  • second cam 4 which are fixedly connected to an outer shaft 6.
  • the inner shaft 5 is coaxial with and mounted within the outer shaft 6.
  • the outer shaft 6 is preferably formed as a circular cylindrical tube with a continuous same inner diameter d and thereby has a stepless inner circumferential surface 9.
  • the outer shaft 6 has for this purpose in the circumferential direction slot-like openings 8, which allow the pin 7 can be adjusted in the circumferential direction.
  • intake valves and exhaust valves of cylinders can be controlled in a known manner via cams 3 and 4 which can be adjusted to one another in this way, wherein, for example, valve overlap times can be changed while simultaneously changing the valve opening time of the intake valves.
  • the inner shaft 5 is now supported directly against the stepless inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6 via at least one securing device 10 arranged axially at the end of the inner shaft 5 and thereby secured.
  • the securing device 10 has a fixedly connected to the inner shaft 5 and annularly formed securing element 11, which is arranged in the region of an axially on the inner shaft 5 arranged end and radially inwardly recessed peripheral stage 12.
  • the fuse element 11 can be shrunk onto the inner shaft 5, for example by means of a shrink fit, and thereby firmly connected thereto.
  • annular sealing element 14 is arranged, which seals an annular space 15 between the inner shaft 5 and the outer shaft ⁇ .
  • the annular space 15 is filled, for example, with a lubricant, so that a sliding mounting of the inner shaft 5 is achieved against the outer shaft 6.
  • the safety device 10 ensures the coaxiality between the inner shaft 5 and the outer shaft 6 both during insertion of the pins 7 in the inner shaft 5 and in a subsequent transport operation of the camshaft 1.
  • the coaxiality between the two shafts 5, ⁇ is for trouble-free operation of the camshaft 1 essential, so that the safety device 10 makes a high contribution to quality assurance.
  • the inner shaft 5 is arranged coaxially with the outer shaft 6, wherein for the attachment of the first cam 3 via the pins 7 already in Fig. 1 should apply.
  • the securing device 10 ' according to FIG. 2 has a head bolt-like securing element 16, which is fixed axially endwise in the inner shaft 5 with a partial region of its shank 17 and which the inner shaft 5 via an outer peripheral surface 19 of its head region 18 secured against the inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6.
  • the shaft region 17 is connected to the inner shaft 5, for example via a press fit, and thereby fixes the securing element 11 'both in the axial direction and in the radial direction with respect to the inner shaft 5.
  • annular space 15 between the inner shaft 5 and Outer shaft 6 seals. Also by the securing device 10 'according to FIG. 2, a coaxiality between the inner shaft 5 and the outer shaft 6 can be reliably ensured both during assembly of the camshaft 1 and during a subsequent transport thereof.
  • a camshaft 1 is shown, in which with respect to the structure and the arrangement of the inner shaft 5, the outer shaft 6 and the cams 3 and 4 is referred to the statements made to Fig. 1.
  • On an outer circumferential surface of the inner shaft 5 of FIG. 3 is a circumferentially extending and outwardly open annular groove 13 '', in which an annular securing element H '' is provided, which secures the inner shaft 5 against the inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6.
  • the securing element H '' either at the same time as a sealing element 14 '' be formed and in addition to its security tasks, the sealing of the annular space 15 between the inner shaft 5 and the outer shaft 6 take over.
  • the fuse element H '''as shown in Fig. 4 may be physically separated from the sealing element 14''' and adjacent to this in the annular groove 13 '''of FIG. 4, which is then formed axially wider, arranged , It is also conceivable that the sealing element 14 '''in an adjacent to the annular groove 13''' arranged annular groove 13 '''' is embedded, which is indicated in FIG. 4 only with broken line drawn.
  • an axially extending channel 20 may be provided, which is formed between a bearing 24 of the outer shaft 6 and an outer circumferential surface 21 of the outer shaft 6 by a recess in the outer circumferential surface 21.
  • the channel 20 serves as a lubricant channel in order to reduce, for example, an axially end of the inner shaft 5 pending oil pressure and thereby reduce axial load on the inner shaft 5 can.
  • a lubricant channel in order to reduce, for example, an axially end of the inner shaft 5 pending oil pressure and thereby reduce axial load on the inner shaft 5 can.
  • the inner shaft 5 has a radially widened region 22 at the axial end, with which the inner shaft 5 is secured against the inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6.
  • the radially expanded region 22 can be produced on a lathe, in which respect, for example, an adjacent region 23 is radially tapered.
  • the annular space 15 between the outer shaft 6 and the inner shaft 5 is created.
  • the radially widened region 22 of the inner shaft 5 has an outwardly open annular groove 13 '''''on. In this annular groove 13 '"" is the sealing element 14 "" and seals the annular space 15 between the inner shaft 5 and the outer shaft 6 from.
  • Each of the sealing elements 14 to 14 '''' is preferably formed as an outer clamping ring and thus firmly adheres to the inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6 and engages with its sealing lip radially inwardly into the annular groove 13 to 13 '''' of the respective embodiment 1 to 5.
  • each of the sealing elements 14 to 14 "'forms a labyrinth seal with the respectively associated annular groove 13 and thus reliably seals the annular space 15.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1), welche eine koaxial in der Außenwelle (6) angeordnete Innenwelle (5) umfasst. Die Außenwelle (6) ist dabei als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser (d), das heißt mit einer stufenlosen Innenmantelfläche (9) ausgebildet. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Innenwelle (5) über zumindest eine axial endseitig der Innenwelle (5) angeordnete Sicherungseinrichtung (10) direkt gegen die stufenlose Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) gesichert ist.

Description

Nockenwelle
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für insbesondere Kraftfahrzeugmotoren mit um die Nockenwellenachse über begrenzte Umfangswinkel gegeneinander verdrehbare Nocken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Nockenwellen sind als verstellbare bzw. phasenverstellbare Nockenwellen bekannt. Sie ermöglichen eine Veränderung der Steuerzeiten der Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors. Hierbei kommen insbesondere Nockenwellen mit gleitend ineinander gelagerten Wellenelementen zum Einsatz, wobei erste Nockenelemente mit einem innenliegenden Wellenelement und zweite Nockenelemente mit einem außenliegenden Wellenelement verbunden sind. Darüber hinaus weist das außenliegende Wellenelement den Nockenelementen des innenliegenden Wellenelementes zugeordnete Wandöffnungen auf, durch die die Nockenelemente mit dem innenliegenden Wellenelement verbindende Stifte hindurchtreten. Dabei können die Nockenelemente des einen Wellenelements die Betätigung der Einlassventile und die Nockenelemente des anderen Wellenelements die Betätigung der Auslassventile der Zylinder steuern, wodurch eine Ventilüberschneidung veränderlich ist, während die Ventilöffnungszeiten nicht beeinflussbar sind. Eine derartige Nockenwelle ist beispielsweise aus der DE 39 43 426 Cl bekannt.
Bei den bekannten Nockenwellen besteht jedoch das Problem, dass bei einem Befestigen der ersten Nockenelemente mit dem innenliegenden Wellenelement durch Eindrücken von Befestigungsstiften durch die Wandöffnungen des außenliegenden Wellenelementes in das innenliegende Wellenelement eine radiale Verschiebung des innenliegenden Wellenelementes bezüglich des außenliegenden Wellenelementes auftreten kann. Durch eine derartige Verschiebung liegt das innenliegende Wellenelement nicht mehr koaxial zum außenliegenden Wellenelement, was die Funktionsfähigkeit der Nockenwelle beeinträchtigt. Eine derartige Verschiebung kann auch unter ungünstigen Transportbedingungen erfolgen.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Nockenwelle der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass weder beim Zusammenbau der Nockenwelle noch bei einem späteren Transport derselben, eine Verschiebung der Innenwelle bezüglich der Außenwelle auftreten kann.
Gelöst wird dieses Problem in erster Linie durch eine Nockenwelle mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Nockenwelle, welche eine Innenwelle und eine dazu koaxial angeordnete Außenwelle aufweist, die Innenwelle über zumindest eine an einem axialen Endbereich der Welle angeordnete Sicherungseinrichtung direkt gegen eine stufenlose Innenmantelfläche der Außenwelle abzustützen und dadurch zu sichern. Die stufenlose Innenmantelfläche wird dabei durch die Ausbildung der Außenwelle als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser gebildet. Die zumindest eine axial endseitig der Innenwelle angeordnete Sicherungseinrichtung fixiert die Innenwelle radial derart in der Außenwelle, dass auch unter ungünstigen Transportbedingungen bzw. beim Zusammenbau der beiden Wellen, die Koaxialität zwischen der Innen- und der Außenwelle erhalten bleibt. In axialer Längsrichtung beabstandet von der endseitig der Innenwelle angeordneten Sicherungseinrichtung ist zwischen einer Außenmantelfläche der Innenwelle und einer Innenmantelfläche der Außenwelle ein Ringraum vorgesehen, welcher zur Schmierung der Innenwelle bezüglich der Außenwelle beispielsweise mit Öl gefüllt ist. Zwei derartig axial endseitig der Innenwelle angeordnete Sicherungseinrichtungen ermöglichen ein problemloses Einbringen von Befestigungsstiften in die Innenwelle, wobei auch die dabei auftretende Reibung zwischen den Befestigungsstiften und der Innenwelle nicht zu einer radialen Verschiebung zwischen der Innenwelle und der Außenwelle führt. Darüber hinaus wird eine Verschiebung zwischen der Innenwelle und der Außenwelle durch die Sicherungseinrichtungen auch bei einem späteren Transport der Nockenwelle zuverlässig verhindert. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Sicherungseinrichtung ein fest mit der Innenwelle verbundenes, ringförmiges Sicherungselement auf, das im Bereich einer an der Innenwelle axial end- seitig angeordneten und radial nach innen zurückversetzten Umfangsstufe angeordnet ist. Die radial nach innen zurückversetzte Umfangsstufe bildet dabei einen Sitz für das Sicherungselement, welches beispielsweise über einen Schrumpfsitz mit der Stufe fest verbunden ist. Das Sicherungselement kann somit in fertigungstechnisch einfacher Weise mit der Innenwelle verbunden werden, wobei gleichzeitig eine hohe Fertigungsqualität erreicht bzw. gewährleistet werden kann.
Zweckmäßig ist axial benachbart zwischen der Umfangsstufe einerseits und dem Sicherungselement andererseits eine nach außen offene Ringnut ausgebildet, in der ein ringförmiges Dichtelement angeordnet ist, welches den Ringraum zwischen der Innen- und der Außenwelle abdichtet. Durch die Umfangsstufe einerseits bzw. das Sicherungselement andererseits wird somit eine vordefinierte Lage in Form der Ringnut für das Dichtelement geschaffen, so dass dieses stets an einer vorab genau definierten Stelle verbaut ist. Das ringförmige Dichtelement ist dabei beispielsweise als Außenspannring ausgebildet und legt sich selbstspannend an die Innenmantelfläche der Außenwelle an. Mit seinem zur Achse der Innenwelle hin gerichteten, radialen Innenbereich greift das ringförmige Dichtelement in die Ringnut ein und bildet zusammen mit dieser eine Art Labyrinthdichtung, welche den Ringraum zwischen der Innen- und der Außenwelle zuverlässig abdichtet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an einer Außenmantelfläche der Innenwelle eine in Umfangsrichtung verlaufende und nach außen offene Ringnut ausgebildet, in welcher ein ringförmiges Sicherungselement vorgesehen ist, das einerseits die Innenwelle gegen die Innenmantelfläche der Außenwelle abstützt und dadurch sichert und das andererseits zugleich als Dichtelement ausgebildet ist, welches den Ringraum zwischen der Innen- und der Außenwelle abdichtet. Dadurch werden von dem erfindungsgemäßen Sicherungselement zwei wesentliche Aufgaben gleichzeitig erfüllt. Zum einen ist dies die Sicherung der Innenwelle gegen die Außenwelle und zum anderen ist dies die Abdichtfunktion des zwischen der Innenwelle und der Außenwelle liegenden Ringraums . Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, ein kombiniertes Siche- rungs- und Dichtelement bereitzustellen, wodurch zum einen Materialkosten durch das Entfallen eines zusätzlichen Dichtelementes reduziert werden können und zum anderen der Fertigungsaufwand gesenkt werden kann. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass das Sicherungselement körperlich getrennt vom Dichtelement ausgebildet ist, wobei das Sicherungselement in derselben Ringnut axial benachbart zum Dichtelement angeordnet ist. Denkbar ist auch, dass das körperlich vom Sicherungselement getrennt ausgebildete Dichtelement in einer axial beabstandeten, zweiten Ringnut angeordnet ist. Diese Alternative bietet den Vorteil, dass bei körperlich voneinander getrennten Dicht- bzw. Sicherungsele- menten eine Anordnung der beiden an individuelle Anforderungen der Nockenwelle angepasst werden kann und dadurch eine flexiblere Handhabung erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist auch eine Ausbildung, bei der die Innenwelle axial endseitig einen radial aufgeweiteten Bereich aufweist, mit welchem die Innenwelle gegen die Innen- mantelflache der Außenwelle gesichert ist. Ein derartig axial aufgeweiteter Bereich kann beispielsweise auf einer Drehbank erzeugt werden, so dass die Sicherungseinrichtung einstückig mit der Innenwelle ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein späterer Montagevorgang der Sicherungseinrichtung an der Innenwelle entfallen kann, wodurch sich die Montagekosten reduzieren lassen. Zugleich kann eine derart hergestellte Sicherungseinrichtung auf der Drehbank besonders exakt hergestellt werden.
Darüber hinaus ist denkbar, dass in dem radial aufgeweiteten Bereich der Innenwelle eine nach außen offene Ringnut vorgesehen wird, in welcher ein Dichtelement angeordnet ist, das den Ringraum zwischen der Innen- und der Außenwelle abdichtet. Eine derartige Ringnut kann ebenfalls auf der Drehbank in einem Arbeitsschritt mit dem Herstellen der Sicherungseinrichtung gefertigt werden, so dass mittels der Drehbank nicht nur die Sicherungseinrichtung selbst, sondern zugleich auch ein Sitz für ein ringförmiges Dichtelement hergestellt werden kann. Generell sind zur Herstellung derartig aufgeweiteter Bereiche selbstverständlich auch andere Herstel- lungsverfahren, wie beispielsweise Stauchen mit anschließender Bearbeitung auf der Drehbank denkbar.
Vorteilhafte, nachstehend noch erläuterte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
In diesen zeigen
Fig. 1 eine Nockenwelle mit einer axial endseitig angeordneten und radial nach innen zurückversetzten Stufe zur Aufnahme der Sicherungseinrichtung,
1
Fig. 2 eine Nockenwelle mit einer als Kopfbolzen ausgebildeten Sicherungseinrichtung,
Fig. 3 eine Nockenwelle wie in Fig. 1, jedoch mit einer anderen Sicherungseinrichtung,
Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch mit einem körperlich voneinander getrennten Sicherungs- und Dichtelement,
Fig. 5 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch mit einer Sicherungseinrichtung in Form eines radial aufgeweiteten Bereichs der Innenwelle.
Entsprechend Fig. 1 weist eine Nockenwelle 1, welche insbesondere in Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt wird, mit um die Nockenwellenachse 2 über begrenzte Umfangswinkel gegeneinan- der verdrehbare Nocken 3, 4 auf. Dabei umfassen die gegeneinander verdrehbaren Nocken erste Nocken 3, welche fest mit einer Innenwelle 5 verbunden sind und zweite Nocken 4, welche fest mit einer Außenwelle 6 verbunden sind. Die Innenwelle 5 ist koaxial zu und innerhalb der Außenwelle 6 gelagert. Die Außenwelle 6 ist vorzugsweise als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser d ausgebildet und weist dadurch eine stufenlose Innenmantelfläche 9 auf. Eine Befestigung der ersten Nocken 3 an der Innenwelle 5 erfolgt über Verbindungsstifte 7, welche die Außenwelle 6 durchdringen und vorzugsweise über Reibung mit der Innenwelle 5 fest verbunden sind. Die Außenwelle 6 weist hierzu in Umfangsrichtung langlochartige Öffnungen 8 auf, welche es erlauben, dass sich der Stift 7 in Umfangsrichtung verstellen lässt. Dabei erfolgt die Verdrehung der ersten Nocken 3 bezüglich der zweiten Nocken 4 durch eine Verdrehung der Innenwelle 5, welche über die Stifte 7 die Drehbewegung an die ersten Nocken 3 überträgt. Über die derart zueinander verstellbaren Nocken 3 und 4 lassen sich in bekannter Weise unter anderem Einlassventile und Auslassventile von Zylindern steuern, wobei beispielsweise Ventilüberschneidungszeiten bei gleichzeitiger Veränderung der Ventilöffnungszeit der Einlassventile veränderbar sind.
Gemäß der Erfindung ist nun die Innenwelle 5 über zumindest eine axial endseitig der Innenwelle 5 angeordnete Sicherungseinrichtung 10 direkt gegen die stufenlose Innenmantelfläche 9 der Außenwelle 6 abgestützt und dadurch gesichert. In der Ausführungsform in Fig. 1 weist die Sicherungseinrichtung 10 ein fest mit der Innenwelle 5 verbundenes und ringförmig ausgebildetes Sicherungselement 11 auf, das im Bereich einer an der Innenwelle 5 axial endseitig angeordneten und radial nach innen zurückversetzt Umfangsstufe 12 angeordnet ist. Das Sicherungselement 11 kann dabei beispielsweise mittels Schrumpfsitz auf die Innenwelle 5 aufgeschrumpft und dadurch fest mit dieser verbunden werden. Axial benachbart zur Umfangsstufe 12 einerseits und dem Sicherungselement 11 andererseits ist eine nach außen offene Ringnut 13 ausgebildet, in welcher gemäß Fig. 1 ein ringförmiges Dichtelement 14 angeordnet ist, welches einen Ringraum 15 zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle β abdichtet. Der Ringraum 15 ist dabei beispielsweise mit einem Schmiermittel befüllt, so dass eine gleitende Lagerung der Innenwelle 5 gegen die Außenwelle 6 erreicht wird.
Die Sicherungseinrichtung 10 gewährleistet die Koaxialität zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 sowohl beim Einführen der Stifte 7 in die Innenwelle 5 als auch bei einem späteren Transportvorgang der Nockenwelle 1. Die Koaxialität zwischen den beiden Wellen 5, β ist für einen störungsfreien Betrieb der Nockenwelle 1 unerlässlich, so dass die Sicherungseinrichtung 10 einen hohen Beitrag zur Qualitätssicherung leistet.
Gemäß der Nockenwelle 1 in Fig. 2 ist wiederum die Innenwelle 5 koaxial zur Außenwelle 6 angeordnet, wobei für die Befestigung der ersten Nocken 3 über die Stifte 7 das bereits in Fig. 1 beschriebene gelten soll. Im Unterschied zu Fig. 1 weist die Sicherungseinrichtung 10' gemäß Fig. 2 ein kopf- bolzenartiges Sicherungselement 16 auf, welches mit einem Teilbereich seines Schaftes 17 axial endseitig in der Innenwelle 5 fixiert ist und welches über eine Außenumfangsfläche 19 seines Kopfbereiches 18 die Innenwelle 5 gegen die Innenmantelfläche 9 der Außenwelle 6 sichert. Der Schaftbereich 17 ist dabei beispielsweise über einen Presssitz mit der Innenwelle 5 verbunden und fixiert dadurch das Sicherungselement 11 ' sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung bezüglich der Innenwelle 5.
Zwischen dem axialen Ende der Innenwelle 5 und dem Kopfbereich 18 des kopfbolzenartigen Sicherungselementes 16 ist eine radial nach außen offene Ringnut 13' ausgebildet, in welcher gemäß Fig. 2 ein ringförmiges Dichtelement 14' angeordnet ist, das den Ringraum 15 zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 abdichtet. Auch durch die Sicherungseinrichtung 10' gemäß der Fig. 2 kann eine Koaxialität zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 sowohl beim Zusammenbau der Nockenwelle 1 als auch bei einem späteren Transport derselben zuverlässig gewährleistet werden.
In Fig. 3 ist eine Nockenwelle 1 dargestellt, bei welcher bezüglich des Aufbaus sowie der Anordnung der Innenwelle 5, der Außenwelle 6 sowie der Nocken 3 und 4 auf das zu Fig. 1 gesagte verwiesen wird. An einer Außenmantelfläche der Innenwelle 5 ist gemäß Fig. 3 eine in Umfangsrichtung verlaufende und nach außen offene Ringnut 13'' ausgebildet, in welcher ein ringförmiges Sicherungselement H'' vorgesehen ist, welches die Innenwelle 5 gegen die Innenmantelfläche 9 der Außenwelle 6 sichert. Dabei kann das Sicherungselement H'' entweder zugleich als Dichtelement 14'' ausgebildet sein und zusätzlich zu seinen Sicherungsaufgaben auch die Abdichtung des Ringraumes 15 zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 übernehmen. Alternativ hierzu kann das Sicherungselement H''' wie in Fig. 4 gezeigt körperlich getrennt vom Dichtelement 14''' ausgebildet sein und benachbart zu diesem in der Ringnut 13''' gemäß Fig. 4, welche dann axial breiter ausgebildet ist, angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass das Dichtelement 14''' in einer benachbart zur Ringnut 13''' angeordneten Ringnut 13'''' eingebettet ist, welche gemäß Fig. 4 lediglich mit unterbrochen gezeichneter Linie angedeutet ist.
Zusätzlich kann in einem axialen Endbereich der Außenwelle 6 ein sich in axialer Richtung erstreckender Kanal 20 vorgesehen sein, welcher zwischen einem Lager 24 der Außenwelle 6 und einer Außenmantelfläche 21 der Außenwelle 6 durch eine Vertiefung in der Außenmantelfläche 21 gebildet ist. Der Kanal 20 dient dabei als Schmiermittelkanal, um beispielsweise einen axial endseitig der Innenwelle 5 anstehenden Öldruck abbauen zu können und dadurch eine axiale Belastung auf die Innenwelle 5 vermindern zu können. Selbstverständlich ist eine derartige Anordnung des Kanales 20 auch bei den in den anderen Figuren gezeigten Ausführungsformen vorstellbar, so dass die Darstellung in Fig. 4 lediglich exemplarisch verstanden werden soll. Gemäß Fig. 5 weist die Innenwelle 5 axial endseitig einen radial aufgeweiteten Bereich 22 auf, mit welchem die Innenwelle 5 gegen die Innenmantelfläche 9 der Außenwelle 6 gesichert ist. Der radial aufgeweitete Bereich 22 kann dabei auf einer Drehbank hergestellt werden, wobei diesbezüglich beispielsweise ein benachbarter Bereich 23 radial verjüngt wird. Durch die radiale Verjüngung des Bereiches 23 wird somit der Ringraum 15 zwischen der Außenwelle 6 und der Innenwelle 5 geschaffen. Zur Aufnahme eines Dichtelementes 14'''' weist der radial aufgeweitete Bereich 22 der Innenwelle 5 eine nach außen offene Ringnut 13''''' auf. In dieser Ringnut 13'"" liegt das Dichtelement 14"" und dichtet den Ringraum 15 zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 ab. Jedes der Dichtelemente 14 bis 14'''' ist dabei vorzugsweise als Außenspannring ausgebildet und legt sich somit fest an die Innenmantelfläche 9 der Außenwelle 6 an und greift mit seiner Dichtlippe radial nach innen in die Ringnut 13 bis 13'"'' der jeweiligen Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 5 ein. Dabei bildet jedes der Dichtelemente 14 bis 14'''' rαit der jeweils zugehörigen Ringnut 13 eine Labyrinthdichtung und dichtet somit den Ringraum 15 zuverlässig ab.
Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können dabei sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander erfindungswesentlich sein.
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Claims

Ansprüche
1. Nockenwelle (1) für insbesondere Kraftfahrzeugmotoren mit um die Nockenwellenachse (2) über begrenzte Umfangswin- kel gegeneinander verdrehbaren Nocken (3, 4) , bei der
- koaxial ineinander angeordnet sind eine Innen- (5) und eine Außenwelle (6),
- die gegeneinander verdrehbaren Nocken (3, 4) aus ersten und zweiten Nocken bestehen, von denen die ersten Nocken
(3) fest mit der Innenwelle (5) und die zweiten Nocken (4) fest mit der Außenwelle (6) verbunden sind,
- die Außenwelle (6) ist als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser (d) , das heißt mit einer stufenlosen Innenmantelfläche (9), ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwelle (5) über zumindest eine axial endseitig der Innenwelle (5) angeordnete Sicherungseinrichtung (10) direkt gegen die stufenlose Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) gesichert ist.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (10) ein fest mit der Innenwelle (5) verbundenes ringförmiges Sicherungselement (11) aufweist, das im Bereich einer an der Innenwelle (5) axial endseitig angeordneten und radial nach innen zurückversetzten Umfangsstufe (12). angeordnet ist.
3. Nockenwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial benachbart zwischen der Umfangstufe (12) einerseits und dem Sicherungselement (11) andererseits eine nach außen offene Ringnut (13) ausgebildet ist, in der ein ringförmiges Dichtelement (14) angeordnet ist, welches einen Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet .
4. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung (10') ein kopfbolzenartiges Sicherungselement (16) umfasst, welches mit einem Teilbereich seines Schaftes (17) axial endseitig in der Innenwelle (5) fixiert ist und welches über eine Außenumfangsflache (19) seines Kopfbereichs (18) die Innenwelle (5) gegen die Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) abstützt und dadurch sichert.
5. Nockenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem axialen Ende der Innenwelle (5) und dem Kopfbereich (18) des kopfbolzenartigen Sicherungselements (16) eine, nach radial außen offene Ringnut (13') ausgebildet ist, in welcher ein ringförmiges Dichtelement (14') angeord- net ist, das den Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet.
6. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenmantelfläche der Innenwelle (5) eine in Umfangsrichtung verlaufende und nach außen offene Ringnut (13'') ausgebildet ist, dass in der Ringnut (13'') ein ringförmiges Sicherungselement (H'') vorgesehen ist, welches die Innenwelle (5) gegen die Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) sichert, dass das Sicherungselement (H' ' ) zugleich als Dichtelement (14'') ausgebildet ist, welches den Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet, oder dass in der Ringnut (13''') axial benachbart zueinander das Sicherungselement (H''') und ein Dichtelement (14''') angeordnet sind.
7. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwelle (5) axial endseitig einen radial aufgeweiteten Bereich (22) aufweist, mit welchem die Innenwelle (5) gegen die Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) gesichert ist.
8. Nockenwelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radial aufgeweitete Bereich (22) der Innenwelle (5) eine nach außen offene Ringnut (13f ' ' ' ' ) aufweist, in welcher ein Dichtelement (14'''') angeordnet ist, das den Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet.
9. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass axial endseitig der Nockenwelle (1) zwischen einer Außenmantelfläche (21) der Außenwelle (6) und einem Lager (24) der Außenwelle (6) ein in axialer Richtung verlaufender Kanal (20) angeordnet ist.
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