WO2013087204A1 - Wälzlagerung für eine gebaute nockenwelle - Google Patents

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Tobias Mederer
Lutz Kirbach
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/18—Camshafts

Definitions

  • Reciprocating internal combustion engine with a crank mechanism with at least one cylinder head whose inlet and outlet channels are dominated by at least one inlet and outlet gas exchange valve, which can be actuated by cam elements and driven by these transmission components, wherein the cam elements on a basic shaft rotatably and axially fixed, and with at least one bearing for at least radial fixing of the fundamental to a housing component of the internal combustion engine, which are components of a built camshaft with the cam elements, wherein the at least one bearing is designed as a rolling bearing, the rolling elements directly or with the interposition of an inner ring with the fundamental wave in connection stand and whose outer ring is fixed in the housing component.
  • Such a camshaft is known from EP-2 065 603 B1.
  • the outer rings of these bearings are either radial projections on the inner ring or by the rolling elements bez. their cage or by fixed on the ground shaft thrust washers so fixed that they can be set when installing the camshaft in the cylinder head or another component of the reciprocating internal combustion engine.
  • the housing member has projecting collar, between which the outer ring is guided.
  • the object of the invention is therefore to avoid the disadvantages described above and to provide a storage available that manages without pre-positioning. This is very important because the pre-positioning takes place only when the camshaft in the reciprocating internal combustion engine, so mostly only at the customer. Summary of the invention
  • the object of the invention is achieved in that the width of the outer ring is designed according to the distance of the cam elements minus a Berntontikabstandes.
  • the outer ring receives a pre-adjustment before installation of the ring in the housing component, so that only has to be checked at locations outside the housing component that the outer ring does not contact the cam elements.
  • This is simple because the housing component is somewhat narrower than the spacing of the cam elements.
  • fixing elements are attached to the outer ring at a distance corresponding to the width of the housing component.
  • the outer ring is formed as a sleeve and the fixing elements are arranged on the rolling elements facing away from the side of the sleeve. Since the outer ring is pre-positioned according to the large overall width, the outer ring or the sleeve is positioned by the fixing in its final position by inserting and then joining the housing member, which preferably has a bearing cap. This ensures that the outer ring is not unilaterally applied to a cam element and generates friction by grinding during operation.
  • the mutually facing bevels of the fixing elements have a non-self-locking pitch, so that during assembly an automatic positioning of the outer ring (5) or the sleeve (5 a) takes place in the housing component (7).
  • Such a sleeve is preferably produced as a sheet-metal drawing part, since in this case the fixing elements formed as beads can simply be rolled up in the soft state of the sleeve.
  • a correspondingly shaped drawn part or a machined outer ring can be provided, the fixing elements or beads are made by turning.
  • the sleeve has steps of increased diameter and that the steps are designed as fixing elements. Following the steps, a cylindrical area can follow, in which various recesses are incorporated.
  • the sleeve may also have formed from its wall tabs, which are formed as fixing elements.
  • FIG. 1 shows a section through a section of a camshaft with cam elements and a bearing arranged therebetween with a completely assembled housing component
  • FIG. 3 a partial section similar to FIG. 3 with a modified fixing element, a partial section similar to FIG. 3 with a machined outer ring,
  • the WälzSystem hofig 4 substantially fills the entire distance between the cam elements 2, but has sufficient lateral clearance to this. For easy assembly of the rolling elements 3 and allow the Wälz stresses sake sakefigs 4, this can be made in several parts and possibly connected together at its ends.
  • an outer ring 5 is further provided, which is formed as a sleeve 5a.
  • the sleeve 5a and the outer ring 5 has a width which also corresponds approximately to the distance of the cam elements 2 with each other, however, a lateral Berstoffschutzabstand is provided so that the outer ring 5 can be centered with sufficient lateral play to the cam elements 2.
  • Fixing elements 6, the spacing of which is selected such that the cylindrical area between the fixing elements 6 corresponds to the width of a housing component 7, are incorporated in the sleeve 5a or the outer ring 5.
  • the housing component 7 is part of a cylinder head or other connected to the reciprocating internal combustion engine component.
  • the fixing element 6 formed as a bead 6a is produced by widening the sleeve 5a.
  • the fixing element 6 designed as a bead ring 6b is produced by widening and compressing the sleeve 5a in the soft part of the sleeve.
  • the outer ring 5 according to Figure 5 is made by machining and executed by tightening a fixing element 6.
  • the sleeve 5a is characterized in its end by a step 8, wherein the step 8 is designed as a fixing element 6.
  • the step 8 is followed by a cylindrical region, in which openings 9 are incorporated.
  • the sleeve 5 a has recesses 10 in its end region instead of the openings.
  • tabs 11 can be worked out of the sleeve wall in the case of the sleeve 5 a, which ensure axial fixing of the sleeve 5 a in the housing component 7.

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Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassgaswechselventil beherrscht sind, die durch Nockenelemente (2) und von diesen angetriebenen Übertragungsbauteilen betätigbar sind, wobei die Nockenelemente (2) auf einer Grundwelle (1) dreh- und axialfest fixierbar sind, und mit zumindest einem Lager zur zumindest radialen Festlegung der Grundwelle (1) an einem Gehäusebauteil (7) der Brennkraftmaschine, die mit den Nockenelementen (2) Bestandteile einer gebauten Nockenwelle sind, wobei das zumindest eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (3) direkt oder unter Zwischenschaltung eines Innenringes mit der Grundwelle (1 ) in Verbindung stehen und dessen Außenring (5) im Gehäusebauteil (7) festlegbar ist, und wobei die Breite des Außenringes (5) entsprechend dem Abstand der Nockenelemente (2) abzüglich eines Berührschutzabstandes ausgeführt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlagerung für eine gebaute Nockenwelle
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassgaswechselventil beherrscht sind, die durch Nockenelemente und von diesen angetriebenen Übertragungsbauteilen betätigbar sind, wobei die Nockenelemente auf einer Grundwelle dreh- und axialfest fixierbar sind, und mit zumindest einem Lager zur zumindest radialen Festlegung der Grundwelle an einem Gehäusebauteil der Brennkraftmaschine, die mit den Nockenelementen Bestandteile einer gebauten Nockenwelle sind, wobei das zumindest eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper direkt oder unter Zwischenschaltung eines Innenringes mit der Grundwelle in Verbindung stehen und dessen Außenring im Gehäusebauteil festlegbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Nockenwelle ist aus der EP- 2 065 603 B1 bekannt. Die Außenringe dieser Lager sind entweder über radiale Vorsprünge am Innenring oder durch die Wälzkörper bez. deren Käfig oder durch auf der Grundwelle festgelegte Anlaufscheiben so fixiert, dass sie beim Einbau der Nockenwelle in den Zylinderkopf oder ein anderes Bauteil der Hubkolbenbrennkraftmaschine festgelegt werden können.
Es wird dort weiterhin vorgeschlagen, dass das Gehäusebauteil vorstehende Kragen aufweist, zwischen denen der Außenring geführt ist.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die vorgeschlagenen Bauweisen haben den Nachteil, dass in axialer Richtung Reibflächen entstehen können, die unerwünscht sind. Weiterhin ist der Herstellungsprozess aufwendig und teuer, da besondere Materialien an den Reibflächen erforderlich sind.
Es besteht weiterhin das Problem, dass der Außenring dann, wenn er nicht durch das Gehäusebauteil geführt ist, während der Montage in diesem fixiert werden muss, wodurch die Gefahr einer Falschpositionierung besteht.
Wird der Außenring aber in dem Gehäusebauteil fixiert, dann ist dieses aufwendig und ungünstig in der Herstellung.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die zuvor beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Lagerung zur Verfügung zu stellen, die ohne Vorpositionierung auskommt. Dies ist sehr wichtig, weil die Vorpositionierung erst beim Einbau der Nockenwelle in die Hubkolbenbrennkraftmaschine, also zumeist erst beim Kunden erfolgt. Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Breite des Außenringes entsprechend dem Abstand der Nockenelemente abzüglich eines Berührschutzabstandes ausgeführt ist. Dadurch erhält der Außenring vor Einbau des Ringes in das Gehäusebauteil eine Vorjustierung, so dass lediglich an Stellen außerhalb des Gehäusebauteils überprüft werden muss, dass der Außenring die Nockenelemente nicht kontaktiert. Dies ist einfach, da das Gehäusebauteil um Einiges schmäler ist, als der Abstand der Nockenelemente. Um bei der Montage sicherzustellen, dass der Außenring nicht einseitig anliegt, werden in einem Abstand, der der Breite des Gehäusebauteils entspricht, Fixierelemente an den Außenring angebracht. Vorzugsweise ist dabei der Außenring als Hülse ausgebildet und die Fixierelemente sind auf der den Wälzkörpern abgewandten Seite der Hülse angeordnet. Da der Außenring entsprechend der großen Gesamtbreite schon vorpositioniert ist, wird durch das Einlegen und anschließende Zusammenfügen des Gehäusebauteils, das vorzugsweise einen Lagerdeckel aufweist, der Außenring bzw. die Hülse durch die Fixierelemente in seine Endlage positioniert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Außenring nicht einseitig an einem Nockenelement anliegt und durch das Anschleifen im Betrieb Reibung erzeugt. Die einander zugewandten Schrägen der Fixierelemente weisen eine nicht selbsthemmende Steigung auf, sodass somit bei der Montage eine selbsttätige Positionierung des Außenringes (5) bzw. der Hülse (5a) im Gehäusebauteil (7) erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, im Seitenbereich des Außenringes bzw. der Hülse Aussparungen einzubringen, um eine Versorgung mit Schmieröl durch die Umgebung zu erleichtern.
Eine solche Hülse wird vorzugsweise als Blechziehteil hergestellt, da hierbei die als Wülste ausgebildeten Fixierelemente im Weichzustand der Hülse einfach mit eingerollt werden können. Alternativ kann auch ein entsprechend geformtes Ziehteil oder ein gespanter Außenring vorgesehen werden, dessen Fixierelemente bzw. Wülste durch Andrehen hergestellt sind.
Um eine Positionierung zu erleichtern, ist es generell sinnvoll, den Bereich der Fixierelemente als nicht selbsthemmende Schräge auszuführen.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Hülse Stufen mit vergrößertem Durchmesser aufweist und dass die Stufen als Fixierelemente ausgebildet sind. Im Anschluss an die Stufen kann sich ein zylindrischer Bereich anschließen, in dem verschiedenartige Aussparungen eingearbeitet sind. Die Hülse kann auch aus ihrer Wand geformte Laschen aufweisen, die als Fixierelemente ausgebildet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen: einen Schnitt durch einen Teilabschnitt einer Nockenwelle mit Nockenelementen und einer dazwischen angeordneten Lagerung mit fertig montiertem Gehäusebauteil,
einen Schnitt entsprechend Figur 1 , bei dem allerdings das Gehäusebauteil noch nicht mit dem Lageraußenring verbunden ist, einen Teilschnitt durch einen als Hülse ausgebildeten Außenring mit Fixierelement,
einen Teilschnitt ähnlich Figur 3 mit modifiziertem Fixierelement, einen Teilschnitt ähnlich Figur 3 mit spanend hergestelltem Außenring,
einen Endbereich eines als Hülse ausgebildeten Außenrings mit Stufung und Öffnungen,
einen Schnitt ähnlich Figur 6 mit Aussparungen und
einen Endbereich eines als Hülse ausgebildeten Außenrings mit angeformten Laschen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren 1 bis 8 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Grundwelle bezeichnet, auf der Nockenelemente 2 dreh- und axialfest angeordnet sind. Da es verschiedenartige Ausgestaltungen der Nockenelemente 2 und Festlegungsmöglichkeiten zwischen Grundwelle 1 und Nockenelementen 2 gibt, wird an dieser Stelle auf Einzelheiten nicht eingegangen.
Zwischen den Nockenelementen 2 ist auf der Grundwelle 1 eine Lagerfläche vorgesehen, auf der Wälzkörper 3 angeordnet sind, die in einem Wälzkörperkäfig 4 geführt sind. Der Wälzkörperkäfig 4 füllt im Wesentlichen den kompletten Abstand zwischen den Nockenelemente 2 aus, hat aber zu diesen hinreichendes seitliches Spiel. Um eine leichte Montage der Wälzkörper 3 und des Wälzkörperkäfigs 4 zu ermöglichen, kann dieser mehrteilig ausgeführt und ggf. an seinen Enden miteinander verbunden sein.
Zwischen den Nockenelementen 2 ist weiterhin ein Außenring 5 vorgesehen, der als Hülse 5a ausgebildet ist. Die Hülse 5a bzw. der Außenring 5 hat eine Breite, die ebenfalls etwa dem Abstand der Nockenelemente 2 untereinander entspricht, wobei allerdings ein seitlicher Berührschutzabstand vorgesehen ist, sodass der Außenring 5 mit hinreichendem seitlichem Spiel zu den Nockenelementen 2 zentriert werden kann.
In der Hülse 5a bzw. dem Außenring 5 sind Fixierelemente 6 eingearbeitet, deren Abstand so gewählt ist, dass der zylindrische Bereich zwischen den Fixierelementen 6 der Breite eines Gehäusebauteils 7 entspricht. Das Gehäusebauteil 7 ist Bestandteil eines Zylinderkopfes oder eines sonstigen mit der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbundenen Bauteils. Durch das Montieren und Zusammenfügen des Gehäusebauteils 7, das vorzugsweise einen Lagerdeckel aufweist, der mit dem Grundgehäusebauteil verschraubt wird, wird die Hülse 5a bzw. der Außenring 5 über als Wulste 6a ausgebildete Fixierelemente 6 so weit verschoben und zentriert, dass der Außenring 5 zu dem Gehäusebauteil 7 passt und axial festgelegt ist.
In Figur 3 ist ersichtlich, dass das als Wulst 6a ausgebildete Fixierelement 6 durch Aufweiten der Hülse 5a hergestellt ist. In Figur 4 ist das als Wulstring 6b ausgebildete Fixierelement 6 durch Aufweiten und Stauchen der Hülse 5a im Weichteil der Hülse hergestellt.
Der Außenring 5 gemäß Figur 5 ist spanend hergestellt und durch Andrehen eines Fixierelementes 6 ausgeführt. In Figur 6 ist die Hülse 5a in ihrem Endbereich durch eine Stufe 8 gekennzeichnet, wobei die Stufte 8 als Fixierelement 6 ausgeführt ist. An die Stufe 8 schließt sich ein zylindrischer Bereich an, in dem Öffnungen 9 eingearbeitet sind. Im Gegensatz zu Figur 6 weist die Hülse 5a im ihrem Endbereich statt der Öffnungen Aussparungen 10 auf. Alternativ zu den Fixierelementen 6 und der Stufe 8 können bei der Hülse 5a Laschen 11 aus der Hülsenwand ausgearbeitet werden, die eine axiale Festlegung der Hülse 5a in dem Gehäusebauteil 7 sicherstellen.
Bezugszeichenliste
Grundwelle
Nockenelemente
Wälzkörper
Wälzkörperkäfig
Außenring
a Hülse
Fixierelemente
a Wulst
b Wulstring
Gehäusebauteil
Stufe
Öffnungen
0 Aussparungen
1 Laschen

Claims

Patentansprüche
1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassgaswechselventil beherrscht sind, die durch Nockenelemente (2) und von diesen angetriebenen Übertragungsbauteilen betätigbar sind, wobei die Nockenelemente (2) auf einer Grundwelle (1) dreh- und axialfest fixierbar sind, und mit zumindest einem Lager zur zumindest radialen Festlegung der Grundwelle (1) an einem Gehäusebauteil (7) der Brennkraftmaschine, die mit den Nockenelementen (2) Bestandteile einer gebauten Nockenwelle sind, wobei das zumindest eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (3) direkt oder unter Zwischenschaltung eines Innenringes mit der Grundwelle (1) in Verbindung stehen und dessen Außenring (5) im Gehäusebauteil (7) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Außenringes (5) entsprechend dem Abstand der Nockenelemente (2) abzüglich eines Berührschutzabstandes ausgeführt ist.
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) als Hülse (5a) ausgebildet ist und dass die Hülse (5a) Fixierelemente (6) aufweist, die auf der den Wälzkörpern (3) abgewandten Seite der Hülse (5a) angeordnet sind.
3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Fixierelemente (6) im Wesentlichen der Breite des Gehäusebauteils (7) entspricht und
dass die einander zugewandten Schrägen der Fixierelemente (6) eine nicht selbsthemmende Steigung aufweisen.
4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) vorzugsweise in den Seitenbereichen Aussparungen (10) aufweisen.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6) als Wulste (6a) ausgeführt sind.
6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) einen Weichteilbereich aufweist und dass die Fixierelemente (6), vorzugsweise Wulste (6a), durch einen Rolliervorgang im Weichteil der Hülse (5a) eingearbeitet sind.
7. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6), vorzugsweise Wulstringe (6b), durch einen Stauchvorgang der Hülse (5a) im Weichteil ausgeführt sind.
8. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6) durch Andrehen in einem spanend hergestellten Außenring (5) ausgeführt sind.
9. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) Stufen (8) mit vergrößertem Durchmesser aufweist und die Stufen (8) als Fixierelemente (6) ausgebildet sind.
10. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5a) aus ihrer Wand geformte Laschen (11 ) aufweist, die als Fixierelemente (6) ausgeführt sind.
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