EP2693002A1 - Camshaft for a combustion engine - Google Patents

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EP2693002A1
EP2693002A1 EP13178160.1A EP13178160A EP2693002A1 EP 2693002 A1 EP2693002 A1 EP 2693002A1 EP 13178160 A EP13178160 A EP 13178160A EP 2693002 A1 EP2693002 A1 EP 2693002A1
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EP
European Patent Office
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camshaft
functional element
positioning
positioning element
functional
Prior art date
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Application number
EP13178160.1A
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German (de)
French (fr)
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EP2693002B1 (en
Inventor
Frank DAUTEL
Michael Kreisig
Markus Lettmann
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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Application granted granted Critical
Publication of EP2693002B1 publication Critical patent/EP2693002B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
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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
    • 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
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • 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
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear

Definitions

  • the present invention relates to a camshaft for an internal combustion engine having at least one functional element according to the preamble of claim 1.
  • Camshafts are the central control elements in internal combustion engines and actuate the intake and exhaust valves of the internal combustion engine via the cam arranged on the camshaft.
  • the angular positions of the individual cams relative to a crankshaft can optionally be adjusted, which is done via so-called phaser (adjusting devices).
  • phaser adjusting devices
  • further functional elements are arranged on such camshafts, such as, for example, an encoder wheel or a toothed wheel via which a chain operatively connected to the crankshaft of the internal combustion engine drives the camshaft.
  • camshaft is exactly manufactured and assembled by an OEM, but that it can be relatively easily dismantled and reassembled even in a maintenance or repair case.
  • difficulties arise again and again in the exact positioning of the functional elements, wherein not exactly positioned functional elements have a considerable influence on the functionality of the camshaft.
  • the present invention therefore deals with the problem of providing a camshaft of the generic type an improved embodiment, which is characterized in particular by a simple yet extremely accurate installation.
  • the present invention is based on the general idea to transfer a already widely known from other manufacturing areas Poka-yoke principle now on the assembly of camshafts and provide for a positioning of a functional element on the camshaft a positive connection, the assembly of the camshaft only at a clear and exact relative position of the functional element allowed to the camshaft. For this reason, at least one positioning element is provided on the camshaft, which is fixedly connected to the camshaft and which allows a positive alignment of a simple alignment of the at least one functional element on the camshaft both in the axial direction and with respect to a rotational angular position.
  • the functional element is thus attached in the simplest case only marginally on the camshaft and can only reach its final installation position, if it is in exact and predefined positive locking position for positioning.
  • Such a form-fitting position can be forced, for example, by a mutual intervention individual positioning lugs or Positionieraus fundamental aus.
  • a wrong assembly of the functional element on the camshaft can thus be clearly excluded.
  • the camshaft according to the invention has the great advantage that the functional element can be easily positioned and aligned again on the camshaft, for example in a repair or maintenance case of the camshaft and in exactly the same simple manner without this For example, the entire camshaft from the internal combustion engine would have to be removed, for example, to solve a shrink fit or fasten again.
  • this functional element such as a gear
  • a further connection such as in particular a press fit
  • Another great advantage is that on a once aligned functional element now also more functional elements can be aligned, for example via corresponding alignment devices, in particular mounting brackets.
  • a fixed connection of the functional element on the camshaft can be done for example via a nut, which braces the respective functional element against the associated positioning and thus fixes the positive connection in a non-detachable position.
  • the positioning element is designed as a ring with an axial and / or radial nose, which engages in a corresponding recess on the functional element or vice versa.
  • the annular positioning is thus brought with respect to its nose in exact rotational angle relative to the camshaft and then firmly connected to the camshaft, for example, shrunk onto this.
  • the assembly of the associated functional element can now be done in the simplest possible way, since this only has to be pushed onto the camshaft until the nose of the positioning engages positively in a corresponding recess arranged on the functional element. Subsequently, the functional element can be tightened and fixed, for example via a nut.
  • a corresponding lug on the functional element and a corresponding recess on the positioning element are provided.
  • the positioning element offers both a Axial stop and an alignment possibility with respect to a rotational angle position of the functional element relative to the camshaft.
  • the positioning element is a ring with a casschliff, which cooperates with a corresponding nose on the functional element.
  • the clearance must now be brought into an exact rotational position relative to the camshaft, before the positioning element is firmly connected to the camshaft, for example glued.
  • the functional element can in turn be pushed in a simple manner in the axial direction on the camshaft until the nose of the functional element engages in the positioning element-side free flute.
  • An intervention can take place exclusively in a single angle of rotation relative position, so that a wrong assembly of the functional element, in particular with regard to its angular position, can be completely excluded.
  • the nose may have a rectangular, a triangular, an octagonal or a circular segment-like shape.
  • the positioning element is designed as a radial pin which is inserted into the camshaft.
  • a radial pin for example, pierce only one side of the camshaft, but it is also conceivable that the radial pin completely crosses the camshaft and protrudes on two sides over an outer diameter of the camshaft. In this case, two corresponding recesses would be provided on the functional element, which in turn allows a clear axial orientation and a clear orientation with respect to the angular position.
  • the positioning element is integrally formed with the camshaft, in particular formed from this.
  • this can for example be integrally formed with the camshaft and pressed, for example, in a hydroforming process to the outside.
  • the one-piece design of the positioning together with the camshaft has the great advantage that this can be produced together with the camshaft in a single process step and thus can be dispensed with a further, separate mounting of the positioning together with the corresponding alignment.
  • FIGS. 1 to 9 has a camshaft 1 according to the invention for an otherwise not shown internal combustion engine, at least one functional element 2, wherein the functional element 2 may be formed, for example, as a phaser (adjusting device), as a donor wheel, as a gear or as a plug.
  • the functional element 2 may be formed, for example, as a phaser (adjusting device), as a donor wheel, as a gear or as a plug.
  • a positioning element 3 is now provided, which is fixedly connected to the camshaft 1 and which a simple alignment of the at least one functional element 2 on the camshaft 1 allowed.
  • the positioning element 3 is designed as a radial pin which is inserted into the camshaft 1.
  • an axial stop 4 is provided, which is formed separately to the positioning element 3 and was pressed with the camshaft 1 or is connected via a shrink fit with this.
  • the axial stop 4 causes a fixation of the functional element 2 in the axial direction
  • the positioning element 3 designed as a radial pin forms a key lock function with an associated recess 5 in the functional element 2, so that the functional element 2 can be fastened to the camshaft 1 in only a single defined angular position is.
  • the positioning element 3 additionally causes a fixation of the functional element 2 in the axial direction.
  • a fixation of the functional element 2 can moreover take place via a corresponding nut 6, by way of which it is prestressed against the positioning element 3 or the axial stop 4.
  • FIG. 4 it can be seen that two functional elements 2 and 2 'are aligned on the positioning element 3 shown there, namely, for example, a phaser 2 and a gear 2'.
  • the second functional element 2 ' can be formed as a separate component or in one piece with the positioning element 3, as shown in FIG FIG. 5 is shown.
  • the positioning element 3 can have a fingerschliff, which cooperates with a corresponding lug 7 'on the functional element 2 or 2'.
  • the positive connection can also be realized by a positioning element 3 designed as a ring, on which an axial and / or radial lug 7 "is arranged, which engages in a corresponding recess 5 on the functional element 2, as shown in FIG FIG.
  • the nose 7 can also be realized by an axial pin 9 arranged on the positioning element 3.
  • a positioning element 3 with a fingerschibling 8 which cooperates with a corresponding nose 7 of the functional element 2.
  • the nose 7 can according to the representations in FIG. 7b have a rectangular, a triangular, an octagonal or a circular segment-like shape.
  • the nose 7 is preferably arranged on the functional element 2, but can generally as well be arranged on the positioning element 3.
  • the positioning element 3 is formed integrally with the camshaft 1, in particular by means of hydroforming process was formed out of this. This makes it possible in particular to avoid later and separate assembly.
  • an alignment device 10 via which a further functional element 2 ", for example a cam or the like, can be aligned with respect to its axial and radial position on the camshaft 1.
  • a further functional element 2 " for example a cam or the like
  • Such an alignment device 10 thus enables a simple alignment of further functional elements 2
  • interlocking connections between the alignment device 10 and the functional element 2 or the positioning element 3 as well as the functional element 2 " can come into consideration Fixing the further functional element 2 "in only a single predefined and precisely aligned position allows.
  • the lugs 7 can be designed to be aligned in one piece or in one piece with the respective functional element 2 or with the respective positioning element 3, in particular they can be glued, welded or soldered thereto.
  • the nut 6 may for example have an external thread and be screwed directly onto the camshaft 1 or else an internal thread, as shown in the FIG. 3 is shown and biased by a wraparound to the outside, the functional element 2 against the positioning element 3.
  • the nut 6 can also be formed as a plug.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

The cam shaft (1) has a positioning element (3) that is firmly connected with a cam shaft. A form-fit connection portion (11) is provided for performing the alignment of functional element (2) at the cam shaft both in axial direction and in rotational angle position. An open cut portion of the positioning element is cooperated with a corresponding lug (7) of the functional element. The functional element is pre-tensioned against the positioning element or an axial stop portion (4) over a nut (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Funktionselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a camshaft for an internal combustion engine having at least one functional element according to the preamble of claim 1.

Nockenwellen sind die zentralen Steuerelemente bei Brennkraftmaschinen und betätigen über die auf der Nockenwelle angeordneten Nocken die Ein- und Auslassventile der Brennkraftmaschine. Zur Einstellung bestimmter Ein- und Auslasszeiten können die Winkelstellungen der einzelnen Nocken relativ zu einer Kurbelwelle gegebenenfalls justiert werden, was über sogenannte Phaser (Stelleinrichtungen) erfolgt. Neben derartigen Phasern sind auch weitere Funktionselemente auf derartigen Nockenwellen angeordnet wie beispielsweise ein Geberrad oder ein Zahnrad, über welches eine mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkungsverbundene Kette die Nockenwelle antreibt. Zur exakten Steuerung der Ein- und Auslassventile ist dabei eine äußerst exakte, das heißt maßgenaue Fertigung der Nockenwelle von entscheidender Bedeutung. Wichtig ist dabei jedoch nicht nur, dass die Nockenwelle bei einem Erstausrüster exakt gefertigt und montiert wird, sondern dass diese auch in einem Wartungs- bzw. Reparaturfall vergleichsweise einfach demontiert und wieder montiert werden kann. Hierbei treten insbesondere immer wieder Schwierigkeiten beim exakten Positionieren der Funktionselemente auf, wobei nicht exakt positionierte Funktionselemente einen erheblichen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Nockenwelle haben.Camshafts are the central control elements in internal combustion engines and actuate the intake and exhaust valves of the internal combustion engine via the cam arranged on the camshaft. To adjust certain inlet and outlet times, the angular positions of the individual cams relative to a crankshaft can optionally be adjusted, which is done via so-called phaser (adjusting devices). In addition to such phasers, further functional elements are arranged on such camshafts, such as, for example, an encoder wheel or a toothed wheel via which a chain operatively connected to the crankshaft of the internal combustion engine drives the camshaft. For the exact control of the intake and exhaust valves while a very precise, that is dimensionally accurate production of the camshaft is of crucial importance. However, it is not only important that the camshaft is exactly manufactured and assembled by an OEM, but that it can be relatively easily dismantled and reassembled even in a maintenance or repair case. In this case, in particular difficulties arise again and again in the exact positioning of the functional elements, wherein not exactly positioned functional elements have a considerable influence on the functionality of the camshaft.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Nockenwelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine einfache und zugleich äußerst exakte Montage auszeichnet.The present invention therefore deals with the problem of providing a camshaft of the generic type an improved embodiment, which is characterized in particular by a simple yet extremely accurate installation.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein aus anderen Fertigungsbereichen bereits vielfältig bekanntes Poka-Yoke-Prinzip nunmehr auch auf die Montage an Nockenwellen zu übertragen und für eine Positionierung eines Funktionselementes auf der Nockenwelle eine Formschlussverbindung vorzusehen, die einen Zusammenbau der Nockenwelle nur bei einer eindeutigen und exakten Relativlage des Funktionselementes zur Nockenwelle erlaubt. Aus diesem Grund ist an der Nockenwelle wenigstens ein Positionierelement vorgesehen, das fest mit der Nockenwelle verbunden ist und welches über einen Formschluss ein einfaches Ausrichten des zumindest eines Funktionselementes an der Nockenwelle sowohl in axialer Richtung als auch bezüglich einer Drehwinkellage erlaubt. Das Funktionselement wird somit im einfachsten Fall lediglich randseitig auf die Nockenwelle aufgesteckt und kann dabei seine endgültige Einbaulage nur dann erreichen, wenn es in exakter und vordefinierter Formschlusslage zum Positionierelement steht. Eine derartige Formschlusslage kann beispielsweise durch ein gegenseitiges Eingreifen einzelnen Positioniernasen bzw. Positionierausnehmungen erzwungen werden. Eine Falschmontage des Funktionselementes auf der Nockenwelle kann somit eindeutig ausgeschlossen werden. Im Vergleich zu bisher bekannten Verbindungen mittels eines Schrumpfsitzes bietet die erfindungsgemäße Nockenwelle den großen Vorteil, dass das Funktionselement beispielsweise bei einem Reparatur- oder Wartungsfall einfach von der Nockenwelle und in genau gleicher einfacher Weise wieder auf der Nockenwelle positioniert und ausgerichtet werden kann, ohne dass hierfür beispielsweise die gesamte Nockenwelle aus der Brennkraftmaschine ausgebaut werden müsste, beispielsweise um einen Schrumpfsitz zu lösen bzw. wieder zu befestigen. Durch die erfindungsgemäße Formschlussverbindung ist es zudem möglich, an diesem Funktionselement, beispielsweise einem Zahnrad, mehr Drehmoment zu übertragen, so dass beispielsweise auf eine weitere Verbindung, wie insbesondere einen Presssitz, verzichtet werden kann. Von weiterem großem Vorteil ist, dass an einem einmal ausgerichteten Funktionselement nunmehr auch weitere Funktionselemente ausgerichtet werden können, beispielsweise über entsprechende Ausrichtvorrichtungen, insbesondere Montageklammern. Eine feste Verbindung des Funktionselementes auf der Nockenwelle kann beispielsweise über eine Mutter erfolgen, die das jeweilige Funktionselement gegen das zugehörige Positionierelement verspannt und damit den Formschluss in einer unlösbaren Stellung fixiert. Zum Austausch des Funktionselementes muss nunmehr lediglich die Mutter gelöst werden, ohne dass beispielsweise die gesamte Nockenwelle aus Brennkraftmaschine ausgebaut werden müsste.The present invention is based on the general idea to transfer a already widely known from other manufacturing areas Poka-yoke principle now on the assembly of camshafts and provide for a positioning of a functional element on the camshaft a positive connection, the assembly of the camshaft only at a clear and exact relative position of the functional element allowed to the camshaft. For this reason, at least one positioning element is provided on the camshaft, which is fixedly connected to the camshaft and which allows a positive alignment of a simple alignment of the at least one functional element on the camshaft both in the axial direction and with respect to a rotational angular position. The functional element is thus attached in the simplest case only marginally on the camshaft and can only reach its final installation position, if it is in exact and predefined positive locking position for positioning. Such a form-fitting position can be forced, for example, by a mutual intervention individual positioning lugs or Positionierausnehmungen. A wrong assembly of the functional element on the camshaft can thus be clearly excluded. Compared to previously known compounds by means of a shrink fit, the camshaft according to the invention has the great advantage that the functional element can be easily positioned and aligned again on the camshaft, for example in a repair or maintenance case of the camshaft and in exactly the same simple manner without this For example, the entire camshaft from the internal combustion engine would have to be removed, for example, to solve a shrink fit or fasten again. By the positive connection according to the invention, it is also possible to transmit more torque to this functional element, such as a gear, so that, for example, a further connection, such as in particular a press fit, can be dispensed with. Another great advantage is that on a once aligned functional element now also more functional elements can be aligned, for example via corresponding alignment devices, in particular mounting brackets. A fixed connection of the functional element on the camshaft can be done for example via a nut, which braces the respective functional element against the associated positioning and thus fixes the positive connection in a non-detachable position. To replace the functional element now only the mother has to be solved without, for example, the entire camshaft would have to be removed from the engine.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Positionierelement als Ring mit einer axialen und/oder radialen Nase ausgebildet, die in eine entsprechende Ausnehmung am Funktionselement eingreift oder umgekehrt. Das ringförmige Positionierelement wird somit bezüglich seiner Nase in exakte Drehwinkelrelativlage zur Nockenwelle gebracht und anschließend mit der Nockenwelle fest verbunden, beispielsweise auf diese aufgeschrumpft. Die Montage des zugehörigen Funktionselementes kann nun in denkbar einfacher Weise erfolgen, da dieses lediglich auf die Nockenwelle aufgeschoben werden muss, bis die Nase des Positionierelements in eine entsprechende am Funktionselement angeordnete Ausnehmung formschlüssig eingreift. Anschließend kann das Funktionselement beispielsweise über eine Mutter festgezogen und fixiert werden. Selbstverständlich ist in einer alternativen Ausführungsform auch denkbar, dass eine entsprechende Nase am Funktionselement und eine entsprechende Ausnehmung am Positionierelement vorgesehen sind. Das Positionierelement bietet dabei sowohl einen Axialanschlag als auch eine Ausrichtemöglichkeit bezüglich einer Drehwinkellage des Funktionselementes relativ zur Nockenwelle.In an advantageous development of the solution according to the invention the positioning element is designed as a ring with an axial and / or radial nose, which engages in a corresponding recess on the functional element or vice versa. The annular positioning is thus brought with respect to its nose in exact rotational angle relative to the camshaft and then firmly connected to the camshaft, for example, shrunk onto this. The assembly of the associated functional element can now be done in the simplest possible way, since this only has to be pushed onto the camshaft until the nose of the positioning engages positively in a corresponding recess arranged on the functional element. Subsequently, the functional element can be tightened and fixed, for example via a nut. Of course, in an alternative embodiment, it is also conceivable that a corresponding lug on the functional element and a corresponding recess on the positioning element are provided. The positioning element offers both a Axial stop and an alignment possibility with respect to a rotational angle position of the functional element relative to the camshaft.

Zweckmäßig ist das Positionierelement ein Ring mit einem Freischliff, der mit einer entsprechenden Nase am Funktionselement zusammenwirkt. In diesem Fall muss nunmehr der Freischliff in eine exakte Drehwinkellage relativ zur Nockenwelle gebracht werden, bevor das Positionierelement fest mit der Nockenwelle verbunden, beispielsweise verklebt wird. Anschließend kann das Funktionselement wiederum in einfacher Weise in Axialrichtung auf die Nockenwelle aufgeschoben werden, bis die Nase des Funktionselementes in den positionierelementseitigen Freischliff eingreift. Ein Eingreifen kann dabei ausschließlich in einer einzigen Drehwinkelrelativlage erfolgen, so dass eine Falschmontage des Funktionselementes insbesondere hinsichtlich seiner Drehwinkellage, gänzlich ausgeschlossen werden kann.Suitably, the positioning element is a ring with a freischliff, which cooperates with a corresponding nose on the functional element. In this case, the clearance must now be brought into an exact rotational position relative to the camshaft, before the positioning element is firmly connected to the camshaft, for example glued. Subsequently, the functional element can in turn be pushed in a simple manner in the axial direction on the camshaft until the nose of the functional element engages in the positioning element-side free flute. An intervention can take place exclusively in a single angle of rotation relative position, so that a wrong assembly of the functional element, in particular with regard to its angular position, can be completely excluded.

Generell kann die Nase eine rechteckige, eine dreiecksförmige, eine achteckförmige oder eine kreissegmentartige Gestalt aufweisen. Bereits diese Aufzählung lässt erahnen, wie mannigfaltig die möglichen Ausführungsformen für derartige Nasen sind.In general, the nose may have a rectangular, a triangular, an octagonal or a circular segment-like shape. Already this list suggests how diverse the possible embodiments for such noses are.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Positionierelement als Radialstift ausgebildet, der in die Nockenwelle eingesteckt ist. Ein derartiger Radialstift kann beispielsweise lediglich eine Seite der Nockenwelle durchstoßen, denkbar ist aber auch, dass der Radialstift die Nockenwelle vollständig quert und an zwei Seiten über einen Außendurchmesser der Nockenwelle übersteht. In diesem Fall wären zwei entsprechende Ausnehmungen am Funktionselement vorzusehen, wodurch wiederum eine eindeutige Axialausrichtung sowie eine eindeutige Ausrichtung hinsichtlich der Drehwinkellage möglich sind.In a further alternative embodiment of the solution according to the invention, the positioning element is designed as a radial pin which is inserted into the camshaft. Such a radial pin, for example, pierce only one side of the camshaft, but it is also conceivable that the radial pin completely crosses the camshaft and protrudes on two sides over an outer diameter of the camshaft. In this case, two corresponding recesses would be provided on the functional element, which in turn allows a clear axial orientation and a clear orientation with respect to the angular position.

Zweckmäßig ist das Positionierelement einstückig mit der Nockenwelle ausgebildet, insbesondere aus dieser ausgeformt. Neben einer in den vorherigen Absätzen erwähnten, separaten Ausführungsform des Positionierelementes, kann dieses beispielsweise auch einstückig mit der Nockenwelle ausgebildet und beispielsweise in einem Innenhochdruckumformprozess nach außen gedrückt werden. Die einstückige Ausbildung des Positionierelementes zusammen mit der Nockenwelle bietet den großen Vorteil, dass dieses zusammen mit der Nockenwelle in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden kann und somit auf eine weitere, separate Montage des Positionierelementes zusammen mit dem entsprechenden Ausrichten verzichtet werden kann.Suitably, the positioning element is integrally formed with the camshaft, in particular formed from this. In addition to a mentioned in the previous paragraphs, separate embodiment of the positioning element, this can for example be integrally formed with the camshaft and pressed, for example, in a hydroforming process to the outside. The one-piece design of the positioning together with the camshaft has the great advantage that this can be produced together with the camshaft in a single process step and thus can be dispensed with a further, separate mounting of the positioning together with the corresponding alignment.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1
eine Schnittdarstellung und eine Ansicht auf eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit einem stiftartigen und einem ringförmigen Positionierelement,
Fig. 2
eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch ausschließlich mit einem stiftartigen Positionierelement,
Fig. 3
eine Darstellung wie in den Figuren 1 und 2, wobei am Funktionselement eine Nase und am Positionierelement eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen sind,
Fig. 4
eine erfindungsgemäße Nockenwelle mit zwei an einem Positionierelement angeordneten und ausgerichteten Funktionselementen,
Fig. 5
eine Darstellung wie in Fig. 4, wobei jedoch das zweite Funktionselement einstückig mit dem Positionierelement ausgebildet ist,
Fig. 6
eine mögliche Formschlussverbindung zwischen dem Positionierelement und einem zugehörigen Funktionselement,
Fig. 7
eine weitere mögliche Ausführungsform von Formschlussverbindungen, wobei am Positionierelement ein Freischliff und am Funktionselement eine zugehörige Nase angeordnet sind,
Fig. 8
eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwelle mit einem einstückig mit der Nockenwelle ausgebildeten Positionierelement,
Fig. 9
eine Darstellung der Nockenwelle mit einer zusätzlichen Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten eines zweiten Funktionselements.
Show, in each case schematically,
Fig. 1
3 is a sectional view and a view of a first possible embodiment of a camshaft according to the invention with a pin-like and an annular positioning element,
Fig. 2
a representation like in Fig. 1 , but only with a pin-like positioning element,
Fig. 3
a representation as in the Figures 1 and 2 in which a nose is provided on the functional element and a corresponding recess on the positioning element,
Fig. 4
a camshaft according to the invention with two functional elements arranged and aligned on a positioning element,
Fig. 5
a representation like in Fig. 4 but wherein the second functional element is formed integrally with the positioning element,
Fig. 6
a possible positive connection between the positioning element and an associated functional element,
Fig. 7
Another possible embodiment of form-fitting connections, wherein on the positioning a free-slip and the functional element are arranged on a corresponding nose,
Fig. 8
a representation of a camshaft according to the invention with an integrally formed with the camshaft positioning,
Fig. 9
a representation of the camshaft with an additional alignment device for aligning a second functional element.

Entsprechend den Figuren 1 bis 9 weist eine erfindungsgemäße Nockenwelle 1 für eine im Übrigen nicht gezeigte Brennkraftmaschine zumindest ein Funktionselement 2 auf, wobei das Funktionselement 2 beispielsweise als Phaser (Stelleinrichtung), als Geberrad, als Zahnrad oder als Stopfen ausgebildet sein kann. Für eine exakte Positionierung des Funktionselementes 2 sowohl in Axialrichtung als auch bezüglich einer relativen Drehwinkellage zur Nockenwelle 1 ist nun ein Positionierelement 3 vorgesehen, welches fest mit der Nockenwelle 1 verbunden ist und welches über einen Formschluss ein einfaches Ausrichten des zumindest einen Funktionselementes 2 an der Nockenwelle 1 erlaubt. Gemäß der Figur 1 ist das Positionierelement 3 als Radialstift ausgebildet, der in die Nockenwelle 1 eingesteckt ist. Zusätzlich ist ein Axialanschlag 4 vorgesehen, der separat zum Positionierelement 3 ausgebildet ist und mit der Nockenwelle 1 verpresst wurde bzw. über einen Schrumpfsitz mit dieser verbunden ist. Der Axialanschlag 4 bewirkt dabei eine Fixierung des Funktionselementes 2 in Axialrichtung, wogegen das als Radialstift ausgebildete Positionierelement 3 eine Schlüssel-Schlossfunktion mit einer zugehörigen Ausnehmung 5 im Funktionselement 2 bildet, so dass das Funktionselement 2 in ausschließlich einer einzigen definierten Drehwinkellage an der Nockenwelle 1 befestigbar ist. Der Axialanschlag 4 kann, muss aber nicht unbedingt vorhanden sein, wie dies beispielsweise gemäß der Figur 2 dargestellt ist, so dass in diesem Fall das Positionierelement 3 zusätzlich auch eine Fixierung des Funktionselementes 2 in Axialrichtung bewirkt. Eine Fixierung des Funktionselementes 2 kann darüber hinaus über eine entsprechende Mutter 6 erfolgen, über welche es gegen das Positionierelement 3 bzw. den Axialanschlag 4 vorgespannt wird.According to the FIGS. 1 to 9 has a camshaft 1 according to the invention for an otherwise not shown internal combustion engine, at least one functional element 2, wherein the functional element 2 may be formed, for example, as a phaser (adjusting device), as a donor wheel, as a gear or as a plug. For an exact positioning of the functional element 2 both in the axial direction and relative to a relative angular position to the camshaft 1, a positioning element 3 is now provided, which is fixedly connected to the camshaft 1 and which a simple alignment of the at least one functional element 2 on the camshaft 1 allowed. According to the FIG. 1 the positioning element 3 is designed as a radial pin which is inserted into the camshaft 1. In addition, an axial stop 4 is provided, which is formed separately to the positioning element 3 and was pressed with the camshaft 1 or is connected via a shrink fit with this. The axial stop 4 causes a fixation of the functional element 2 in the axial direction, whereas the positioning element 3 designed as a radial pin forms a key lock function with an associated recess 5 in the functional element 2, so that the functional element 2 can be fastened to the camshaft 1 in only a single defined angular position is. Of the Axial stop 4 may, but need not necessarily be present, as for example, according to the FIG. 2 is shown, so that in this case the positioning element 3 additionally causes a fixation of the functional element 2 in the axial direction. A fixation of the functional element 2 can moreover take place via a corresponding nut 6, by way of which it is prestressed against the positioning element 3 or the axial stop 4.

Sind die entsprechenden Ausnehmungen 5 gemäß den Figuren 1 und 2 im Funktionselement 2 angeordnet, so ist eine derartige Ausnehmung gemäß der Figur 3 im Positionierelement 3 vorgesehen (vergleiche rechte Darstellung der Figur 3), in welche das Funktionselement 2 mit einer angeformten Nase 7 eingreift und hierüber drehwinkelfixiert werden kann.Are the corresponding recesses 5 according to the Figures 1 and 2 arranged in the functional element 2, such a recess according to the FIG. 3 provided in the positioning element 3 (see right representation of the FIG. 3 ), in which the functional element 2 engages with a molded-on nose 7 and can be rotationally fixed thereto.

Betrachtet man die Figur 4, so kann erkennen, dass an dem dort gezeigten Positionierelement 3 zwei Funktionselemente 2 und 2' ausgerichtet sind, nämlich beispielsweise ein Phaser 2 und ein Zahnrad 2'. Das zweite Funktionselement 2' kann dabei als separates Bauteil ausgebildet sein oder aber einstückig mit dem Positionierelement 3, wie dies gemäß der Figur 5 dargestellt ist. Das Positionierelement 3 kann in diesem Fall einen Freischliff aufweisen, der mit einer entsprechenden Nase 7' am Funktionselement 2 bzw. 2' zusammenwirkt. Generell kann die Formschlussverbindung auch durch ein als Ring ausgebildetes Positionierelement 3 realisiert werden, an welchem eine axiale und/oder radiale Nase 7" angeordnet ist, die in eine entsprechende Ausnehmung 5 am Funktionselement 2 eingreift, wie dies gemäß der Figur 6 dargestellt ist. Generell kann dabei die Nase 7" auch durch einen am Positionierelement 3 angeordneten Axialstift 9 verwirklicht werden. Betrachtet man die Figur 7, so kann man wiederum ein Positionierelement 3 mit einem Freischliff 8 erkennen, welches mit einer entsprechenden Nase 7 des Funktionselementes 2 zusammenwirkt. Die Nase 7 kann dabei gemäß den Darstellungen in Figur 7b eine rechteckige, eine dreiecksförmige, eine achteckförmige oder auch eine kreissegmentartige Gestalt aufweisen. Die Nase 7 ist dabei vorzugsweise am Funktionselement 2 angeordnet, kann aber generell genauso gut auch am Positionierelement 3 angeordnet werden.Looking at the FIG. 4 , it can be seen that two functional elements 2 and 2 'are aligned on the positioning element 3 shown there, namely, for example, a phaser 2 and a gear 2'. The second functional element 2 'can be formed as a separate component or in one piece with the positioning element 3, as shown in FIG FIG. 5 is shown. In this case, the positioning element 3 can have a freischliff, which cooperates with a corresponding lug 7 'on the functional element 2 or 2'. In general, the positive connection can also be realized by a positioning element 3 designed as a ring, on which an axial and / or radial lug 7 "is arranged, which engages in a corresponding recess 5 on the functional element 2, as shown in FIG FIG. 6 is shown. In general, the nose 7 "can also be realized by an axial pin 9 arranged on the positioning element 3. Looking at the FIG. 7 , it can be seen again a positioning element 3 with a freischibling 8, which cooperates with a corresponding nose 7 of the functional element 2. The nose 7 can according to the representations in FIG. 7b have a rectangular, a triangular, an octagonal or a circular segment-like shape. The nose 7 is preferably arranged on the functional element 2, but can generally as well be arranged on the positioning element 3.

Betrachtet man die Figur 8, so kann man erkennen, dass das Positionierelement 3 einstückig mit der Nockenwelle 1 ausgebildet ist, insbesondere mittels Innenhochdruckumformverfahren aus dieser herausgeformt wurde. Hierdurch lässt sich insbesondere eine spätere und separate Montage umgehen.Looking at the FIG. 8 , it can be seen that the positioning element 3 is formed integrally with the camshaft 1, in particular by means of hydroforming process was formed out of this. This makes it possible in particular to avoid later and separate assembly.

Betrachtet man die Figur 9, so kann man eine Ausrichtvorrichtung 10 erkennen, über welche ein weiteres Funktionselement 2", beispielsweise ein Nocken oder ähnliches, bezüglich seiner axialen und radialen Lage an der Nockenwelle 1 ausgerichtet werden kann. Eine derartige Ausrichtvorrichtung 10 ermöglicht somit ein einfaches Ausrichten von weiteren Funktionselementen 2" anhand des zuvor exakt ausgerichteten und fixierten Funktionselements 2. Auch hier können wiederum formschlüssige Verbindungen zwischen der Ausrichtvorrichtung 10 und dem Funktionselement 2 bzw. dem Positionierelement 3 als auch dem Funktionselement 2" in Frage kommen. Wichtig ist dabei lediglich, dass die Ausrichtvorrichtung 10 ein Fixieren des weiteren Funktionselementes 2" in lediglich einer einzigen vordefinierten und exakt ausgerichteten Lage ermöglicht. Dies kann beispielsweise durch weitere Formschlussverbindungen 11 erfolgen, so dass an der Ausrichtvorrichtung 10 beispielsweise eine Gabel 12 angeordnet ist, die über entsprechende Freischliffe 8 und 8' des Funktionselementes 2" bzw. des Funktionselementes 2 geschoben werden kann und dadurch ein eindeutiges Ausrichten ermöglicht.Looking at the FIG. 9 Thus, one can recognize an alignment device 10, via which a further functional element 2 ", for example a cam or the like, can be aligned with respect to its axial and radial position on the camshaft 1. Such an alignment device 10 thus enables a simple alignment of further functional elements 2 Here again, interlocking connections between the alignment device 10 and the functional element 2 or the positioning element 3 as well as the functional element 2 "can come into consideration Fixing the further functional element 2 "in only a single predefined and precisely aligned position allows. This can be done for example by further form-locking connections 11, so that, for example, a fork 12 is arranged on the alignment device 10, which can be pushed over corresponding clearances 8 and 8 'of the functional element 2 "or of the functional element 2, thereby enabling unambiguous alignment.

Generell können die Nasen 7 zum Ausrichten einstückig oder einteilig mit dem jeweiligen Funktionselement 2 bzw. mit dem jeweiligen Positionierelement 3 ausgebildet sein, insbesondere können sie mit diesem verklebt, verschweißt oder verlötet sein.In general, the lugs 7 can be designed to be aligned in one piece or in one piece with the respective functional element 2 or with the respective positioning element 3, in particular they can be glued, welded or soldered thereto.

Die Mutter 6 kann beispielsweise ein Außengewinde aufweisen und direkt auf die Nockenwelle 1 aufgeschraubt werden oder aber auch ein Innengewinde, wie dies gemäß der Figur 3 dargestellt ist und über einen Umgriff nach außen das Funktionselement 2 gegen das Positionierelement 3 vorspannt. Generell kann die Mutter 6 auch als Stopfen ausgebildet werden.The nut 6 may for example have an external thread and be screwed directly onto the camshaft 1 or else an internal thread, as shown in the FIG. 3 is shown and biased by a wraparound to the outside, the functional element 2 against the positioning element 3. In general, the nut 6 can also be formed as a plug.

Mit dem erfindungsgemäßen System, das heißt mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1, kann diese nicht nur einfacher und schneller montiert werden bei gleichbleibend hoher Fertigungsqualität, sondern insbesondere bei Wartungs- und Reparaturarbeiten auch leichter repariert werden, da insbesondere beispielsweise der Austausch eines Phasers, das heißt eines Funktionselementes 2, nicht mehr unbedingt den kompletten Ausbau der Nockenwelle 1 aus der Brennkraftmaschine erfordert.With the system according to the invention, that is with the camshaft 1 according to the invention, this can not only be easier and faster mounted with consistently high production quality, but also easier to repair, especially in maintenance and repair work, since in particular, for example, the replacement of a phaser, that is one Functional element 2, not necessarily the complete expansion of the camshaft 1 from the internal combustion engine requires.

Claims (11)

Nockenwelle (1) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Funktionselement (2,2',2"),
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Nockenwelle (1) wenigstens ein Positionierelement (3) vorgesehen ist, welches fest mit der Nockenwelle (1) verbunden ist und welches über eine Formschlussverbindung (11) ein einfaches Ausrichten des zumindest einen Funktionselements (2,2',2") an der Nockenwelle (1) sowohl in Axialrichtung als auch bezüglich einer Drehwinkellage erlaubt.Camshaft (1) for an internal combustion engine having at least one functional element (2, 2 ', 2 "),
characterized,
in that at least one positioning element (3) is provided on the camshaft (1), which is fixedly connected to the camshaft (1) and which via a form-locking connection (11) a simple alignment of the at least one functional element (2,2 ', 2 ") on the camshaft (1) both in the axial direction and with respect to an angular position allowed. Nockenwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Positionierelement (3) ein Ring mit einer axialen und/oder radialen Nase (7,9) ist, die in eine entsprechende Ausnehmung (5) am Funktionselement (2,2',2") eingreift, oder umgekehrt.Camshaft according to claim 1,
characterized,
that the positioning element (3) is a ring with an axial and / or radial projection (7.9) which engages in a corresponding recess (5) on the functional element (2,2 ', 2 "), or vice versa. Nockenwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Positionierelement (3) ein Ring mit einem Freischliff (8) ist, der mit einer entsprechenden Nase (7') am Funktionselement (2) zusammenwirkt.Camshaft according to claim 1,
characterized,
in that the positioning element (3) is a ring with a clearance (8) which cooperates with a corresponding lug (7 ') on the functional element (2). Nockenwelle nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nase (7,7') eine rechteckige, eine dreiecksförmige, eine achteckigförmige oder eine kreissegmentartige Gestalt aufweist.Camshaft according to claim 3,
characterized,
that the nose (7,7 ') has a rectangular, a triangular, a square-shaped or eight circular-segment-like shape. Nockenwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Positionierelement (3) als Radialstift ausgebildet ist, der in die Nockenwelle (1) eingesteckt ist.Camshaft according to claim 1,
characterized,
that the positioning element (3) is designed as a radial pin which is inserted into the camshaft (1). Nockenwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Positionierelement (3) ein Nocken mit einem Nockenprofil ist, welches über die Formschlussverbindung (11) ein einfaches Ausrichten des zumindest einen Funktionselements (2,2',2") an der Nockenwelle (1) sowohl in Axialrichtung als auch bezüglich einer Drehwinkellage erlaubt.Camshaft according to claim 1,
characterized,
in that the positioning element (3) is a cam with a cam profile which, via the form-locking connection (11), simply aligns the at least one functional element (2, 2 ', 2 ") on the camshaft (1) both in the axial direction and in relation to a rotational angle position allowed. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Funktionselement (2,2',2") als Phaser, als Geberrad, als Zahnrad oder als Stopfen ausgebildet ist.Camshaft according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the functional element (2, 2 ', 2 ") is designed as a phaser, as a transmitter wheel, as a toothed wheel or as a stopper. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Positionierelement (3) einstückig mit der Nockenwelle (1) ausgebildet ist, insbesondere aus dieser ausgeformt ist.Camshaft according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the positioning element (3) is formed integrally with the camshaft (1), in particular being formed therefrom. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Positionierelement (3) auf die Nockenwelle (1) aufgeschrumpft ist.Camshaft according to one of the preceding claims,
characterized,
that the positioning element (3) is shrunk onto the camshaft (1). Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Funktionselement (2) über eine Mutter (6) gegen das Positionierelement (3) oder einen Axialanschlag (4) vorgespannt ist.Camshaft according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the functional element (2) is biased against the positioning element (3) or an axial stop (4) via a nut (6). Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ausrichtvorrichtung (10) vorgesehen ist, über welche ein weiteres Funktionselement (2") relativ zum ersten Funktionselement (2) oder zum Positionierelement (3) ausrichtbar ist.Camshaft according to one of the preceding claims,
characterized,
that an alignment device (10) is provided, via which is alignable another functional element (2 ") relative to the first functional element (2) or to the positioning member (3).
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