EP1963625B1 - Nockenwelle - Google Patents
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- EP1963625B1 EP1963625B1 EP06828664A EP06828664A EP1963625B1 EP 1963625 B1 EP1963625 B1 EP 1963625B1 EP 06828664 A EP06828664 A EP 06828664A EP 06828664 A EP06828664 A EP 06828664A EP 1963625 B1 EP1963625 B1 EP 1963625B1
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- EP
- European Patent Office
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- shaft
- inner shaft
- outer shaft
- lateral surface
- securing
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Classifications
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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
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- F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
- 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
- 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
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- 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
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- 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
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- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
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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 for example from the DE 39 43 426 C1 known.
- the invention is concerned with the problem to improve a camshaft of the type mentioned in that neither during assembly of the camshaft nor during a subsequent transport thereof, a displacement of the inner shaft with respect to the outer shaft can 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 disposed on the inner shaft end and recessed radially inwardly 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 offers the advantage of providing a combined securing and sealing element, which on the one hand material costs can be reduced by the elimination of an additional sealing element and on the other hand, the manufacturing cost can be reduced.
- 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 when physically separate sealing or securing elements an arrangement of the two can be adapted to individual requirements of the camshaft and thereby 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 circumferential 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 production methods such as upsetting with subsequent processing on the lathe conceivable.
- Corresponding Fig. 1 has a camshaft 1, which is used in particular in motor vehicle engines, with the camshaft axis 2 over limited circumferential angle against each other rotatable cams 3, 4 on.
- the mutually rotatable cam first cam 3 which are fixedly connected to an inner shaft 5 and 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 on the inner shaft 5 and thereby secured.
- the securing device 10 has a securing element 11 fixedly connected to the inner shaft 5 and configured in an annular manner, which is arranged in the region of a circumferential step 12 arranged axially on the inner shaft 5 and set back radially inward.
- 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.
- an outwardly open annular groove 13 is formed, in which according to Fig. 1 an annular sealing element 14 is arranged, which seals an annular space 15 between the inner shaft 5 and the outer shaft 6.
- the annular space 15 is filled with a lubricant, for example, so that a sliding mounting of the inner shaft 5 is achieved against the outer shaft 6.
- the securing 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 during a subsequent transport operation of the camshaft 1.
- the coaxiality between the two shafts 5, 6 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 described should apply.
- Fig. 1 has the securing device 10 'according to Fig. 2 a head bolt-like securing element 16, which is fixed with a portion of its shaft 17 axially end in the inner shaft 5 and which secures the inner shaft 5 against the inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6 via an outer peripheral surface 19 of its head portion 18.
- 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.
- a radially outwardly open annular groove 13 ' is formed, in which according to Fig. 2 an annular sealing element 14 'is arranged, which seals the annular space 15 between the inner shaft 5 and the outer shaft 6. Also by the securing device 10 'according to the Fig. 2 Coaxiality between the inner shaft 5 and the outer shaft 6 can be ensured reliably both during assembly of the camshaft 1 and during later 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 cam 3 and 4 to the Fig. 1 said is referenced.
- On an outer circumferential surface of the inner shaft 5 is according to Fig. 3 a circumferentially extending and outwardly open annular groove 13 '' formed in which an annular securing element 11 "is provided, which secures the inner shaft 5 against the inner circumferential surface 9 of the outer shaft 6.
- the securing element 11" can either be formed as a sealing element 14 at the same time and, in addition to its securing tasks, also seal the annular clearance 15 between the inner shaft 5 and the outer shaft 6.
- FIG Fig. 4 shown physically separate from the sealing element 14 "'and adjacent to it in the annular groove 13"' according to FIG Fig. 4 , which is then formed axially wider, be arranged. It is also conceivable for the sealing element 14 "'to be embedded in an annular groove 13""arranged adjacent to the annular groove 13"', which groove is in accordance with FIG Fig. 4 is indicated only with interrupted drawn line.
- 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.
- Such an arrangement of the channel 20 is also conceivable in the embodiments shown in the other figures, so that the illustration in Fig. 4 merely by way of example.
- Fig. 5 has the inner shaft 5 axially end a radially expanded portion 22, 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 ""'. 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 according to the Fig. 1 to 5 one.
- each of the sealing elements 14 to 14 "" with the respectively associated annular groove 13 forms a labyrinth seal and thus seals the annular space 15 reliably.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
- 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 C1 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 einer der unabhängigen Patentansprüche 1, 2 oder 4.
- 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 endseitig 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 Sicherungs- 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. Sicherungselementen 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 Innenmantelfläche 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 Herstellungsverfahren, 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 ange- ordneten und radial nach innen zurückversetzten Stufe zur Aufnahme der Sicherungseinrichtung,
- Fig. 2
- eine Nockenwelle mit einer als Kopfbolzen ausge- bildeten 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 aufge- weiteten Bereichs der Innenwelle. - Entsprechend
Fig. 1 weist eine Nockenwelle 1, welche insbesondere in Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt wird, mit um die Nockenwellenachse 2 über begrenzte Umfangswinkel gegeneinander 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 gemäßFig. 1 ein ringförmiges Dichtelement 14 angeordnet ist, welches einen Ringraum 15 zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 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, 6 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 inFig. 1 beschriebene gelten soll. Im Unterschied zuFig. 1 weist die Sicherungseinrichtung 10' gemäßFig. 2 ein kopfbolzenartiges 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 derFig. 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 zuFig. 1 gesagte verwiesen wird. An einer Außenmantelfläche der Innenwelle 5 ist gemäßFig. 3 eine in Umfangsrichtung verlaufende und nach außen offene Ringnut 13'' ausgebildet, in welcher ein ringförmiges Sicherungselement 11" vorgesehen ist, welches die Innenwelle 5 gegen die Innenmantelfläche 9 der Außenwelle 6 sichert. Dabei kann das Sicherungselement 11" entweder zugleich als Dichtelement 14" ausgebildet sein und zusätzlich zu seinen Sicherungsaufgaben auch die Abdichtung des Ringräumes 15 zwischen der Innenwelle 5 und der Außenwelle 6 übernehmen. Alternativ hierzu kann das Sicherungselement 11"' wie inFig. 4 gezeigt körperlich getrennt vom Dichtelement,14"' ausgebildet sein und benachbart zu diesem in der Ringnut 13"' gemäßFig. 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 gemäßFig. 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 denFig. 1 bis 5 ein. Dabei bildet jedes der Dichtelemente 14 bis 14"" mit 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.
Claims (7)
- Nockenwelle (1) für insbesondere Kraftfahrzeugmotoren mit um die Nockenwellenachse (2) über begrenzte Umfangswinkel 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,gekennzeichnet durch die Merkmale- die Außenwelle (6) ist als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser (d), das heißt mit einer stufenlosen Innenmantelfläche (9), ausgebildet,- die Innenwelle (5) ist über zumindest eine axial endseitig der Innenwelle (5) angeordnete Sicherungseinrichtung (10) direkt gegen die stufenlose Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) gesichert,- die Sicherungseinrichtung (10) weist ein fest mit der Innenwelle (5) verbundenes ringförmiges Sicherungselement (11) auf, das im Bereich einer an der Innenwelle (5) axial endseitig angeordneten und radial innen zurückversetzten Umfangsstufe (12) angeordnet ist,- axial benachbart ist zwischen der Umfangstufe (12) einerseits und dem Sicherungselement (11) andererseits eine nach außen offene Ringnut (13) ausgebildet, in der ein ringförmiges Dichtelement (14) angeordnet ist, welches einen Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet.
- Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Merkmale- die Außenwelle (6) ist als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser (d), das heißt mit einer stufenlosen Innenmantelfläche (9), ausgebildet,- die Innenwelle (5) ist über zumindest eine axial endseitig der Innenwelle (5) angeordnete Sicherungseinrichtung (10) direkt gegen die stufenlose Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) gesichert,- die Sicherungseinrichtung (10') umfasst ein kopfbolzenartiges Sicherungselement (16), welches mit einem Teilbereich seines Schaftes (17) axial endseitig in der Innenwelle (5) fixiert ist und welches über eine Außenumfangsfläche (19) seines Kopfbereichs (18) die Innenwelle (5) gegen die Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) abstützt und dadurch sichert.
- Nockenwelle nach Anspruch 2,
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') angeordnet ist, das den Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet. - Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Merkmale- die Außenwelle (6) ist als kreiszylindrisches Rohr mit durchgehend gleichem Innendurchmesser (d), das heißt mit einer stufenlosen Innenmantelfläche (9), ausgebildet,- die Innenwelle (5) ist über zumindest eine axial endseitig der Innenwelle (5) angeordnete Sicherungseinrichtung (10) direkt gegen die stufenlose Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) gesichert,- an einer Außenmantelfläche der Innenwelle (5) ist eine in Umfangsrichtung verlaufende und nach außen offene Ringnut (13") ausgebildet,- in der Ringnut (13") ist ein ringförmiges Sicherungselement (11") vorgesehen, welches die Innenwelle (5) gegen die Innenmantelfläche (9) der Außenwelle (6) sichert.
- Nockenwelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sicherungselement (11") zugleich als Dichtelement (14") ausgebildet ist, welches den Ringraum (15) zwischen der Innen- (5) und der Außenwelle (6) abdichtet. - Nockenwelle nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Ringnut (13"') axial benachbart zueinander das Sicherungselement (11"') und ein Dichtelement (14"') angeordnet sind. - Nockenwelle nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
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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