WO2013156564A1 - Nockenwellenmodul und zugehöriges herstellungsverfahren - Google Patents

Nockenwellenmodul und zugehöriges herstellungsverfahren Download PDF

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WO2013156564A1
WO2013156564A1 PCT/EP2013/058081 EP2013058081W WO2013156564A1 WO 2013156564 A1 WO2013156564 A1 WO 2013156564A1 EP 2013058081 W EP2013058081 W EP 2013058081W WO 2013156564 A1 WO2013156564 A1 WO 2013156564A1
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WO
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shaft
functional element
bearing
camshaft
camshaft module
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PCT/EP2013/058081
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English (en)
French (fr)
Inventor
Antonio Menonna
Thomas Flender
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/042—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts specially adapted for combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/02—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
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49293—Camshaft making

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a
  • Camshaft module with a shaft and at least one functional element according to the preamble of claim 1 and such a camshaft module.
  • a camshaft is used in a known manner, for example, the operation of intake and exhaust valves of an internal combustion engine and is well known from the prior art. It is desirable to mount the camshaft in a bearing assembly and to arrange it in a camshaft module in order to achieve a simplified assembly of the camshaft to the associated internal combustion engine.
  • the bearing assembly may, for example, as
  • Cylinder head cover be configured so that when assembling or during assembly of the associated internal combustion engine, only the
  • Camshaft module must be mounted to the internal combustion engine.
  • Such a camshaft module is known, for example, from DE 10 2009 060 350 A1.
  • Camshaft module initially placed in positioning and brought in a desired axial position and angular orientation and held in this position or orientation. Subsequently, a shaft by a relative movement of the functional elements and the shaft, by a
  • Production methods are known from DE 10 2008 064 194 A1 and from DE 10 2009 051 636 A1 as well as from DE 10 2009 060 348 A1.
  • the present invention deals with the problem for a
  • Camshaft module as well as for an associated manufacturing method to provide an improved embodiment, which is characterized in particular by a simplified assembly and / or by an accurate positioning and / or by an accurate alignment of associated functional elements and / or by a cost-effective production.
  • the present invention is based on the general idea that
  • Camshaft module to implement after the introduction of an associated shaft in the camshaft module, wherein the angular orientation of the respective Functional element is realized by a rotation of the shaft.
  • the camshaft module comprises the shaft and at least one such functional element, which has a functional element opening, which is penetrated by the shaft.
  • the functional element is fixed in the finished assembled camshaft module in a seat portion of the shaft with this, the fixation is advantageously carried out via a press fit.
  • the at least one functional element and the shaft having camshaft is mounted in a bearing assembly.
  • the shaft has at least one adjusting section which is axially adjacent to the seat section, the axial direction being given with respect to the shaft.
  • a first outer diameter of the adjusting section or in the region of the adjusting section is smaller than a second outer diameter of the seat section or in the region of the seat section.
  • an inner diameter of the functional element opening is smaller than the second outer diameter of the seat portion and larger than the first
  • a method according to the invention for producing such a camshaft module can take place in that first the at least one functional element is introduced into the bearing arrangement such that the functional element opening is aligned with bearing points of the bearing arrangement in which the shaft is subsequently mounted. Subsequently, the shaft is inserted through the bearings and through the functional element opening in the bearing assembly, wherein the functional element is warmed up to the extent of inserting the shaft, that the shaft through the functional element opening can be pushed through. Furthermore, it should be noted in the arrangement or when introducing the functional element into the bearing arrangement that the functional element during the subsequent insertion of the shaft in the
  • Bearing arrangement is arranged in such an associated adjustment portion of the shaft.
  • the shaft can be rotated without the functional element being rotated.
  • the shaft is next rotated to a position corresponding to a desired angular orientation of the functional element in such an associated seat portion.
  • the angular orientation of the functional element is achieved by rotating the shaft relative to the functional element. If the shaft is rotated in such a position, the functional element is heated so far that the
  • Inner diameter of the functional element opening is greater than the second outer diameter of the associated seat portion and the functional element can thus be moved into the associated seat portion.
  • the displacement of the functional element takes place in the associated seat portion in the axial direction.
  • the functional element is fixed in the associated seat portion with the shaft, wherein the fixation preferably takes place in that the functional element cools down and correspondingly through the
  • Press fit in particular a transverse press fit, is fixed with the shaft.
  • the functional element can be designed as a cam, as a bearing ring, as a signal transmitter wheel, as a sleeve, as a rotary encoder, as a gear, as an aligning element or as a mounting aid element.
  • the bearing assembly may be part of a cylinder head cover or a bearing frame.
  • an axial extension of the adjusting section is equal to or greater than an axial extent of the functional element. That's it
  • Functional element and the shaft in an arrangement of the functional element in the adjusting portion, relative to each other rotationally movable and / or axially movable.
  • the bearing of the camshaft in the bearing assembly may, for example, be realized by means of one or more plain bearings and / or one or more rolling bearings.
  • the camshaft in particular in
  • the bearing arrangement can have at least one bearing lane with at least two bearing points in which, for example, said plain bearings and / or roller bearings are realized or arranged.
  • the camshaft in particular the shaft, has one or more bearing sections which are used for mounting the camshaft in the bearing arrangement in FIG the bearing assembly, in particular stored in said bearings.
  • the bearing section can be arranged axially adjacent to such an adjusting section and / or such a seat section.
  • the shaft is in the region of
  • Diameter in the region of the seat portion corresponds.
  • the third outer diameter corresponds to the second diameter.
  • the production of the shaft is simplified because the shaft has substantially two different outer diameter. Accordingly, such a shaft is compared with a shaft in which the first outer diameter, the second outer diameter and the third outer diameter are respectively
  • camshaft module can have a plurality of functional elements. Also, the camshaft module may be two or more
  • camshafts that run in particular parallel.
  • the respective camshaft is preferably mounted in an associated storage lane or in an associated bearing arrangement.
  • fixation of the functional element with the shaft is preferably realized as already mentioned by a transverse press fit. Since the functional element prior to insertion of the shaft in the bearing assembly or by the
  • Functional element opening is already warmed up, the functional element can also be kept warm until it cools down in the associated seat portion.
  • the production or assembly of the camshaft module can be made by means of a mounting device.
  • the mounting device preferably has a positioning device which moves the functional element axially into the associated seat section.
  • Camshaft module to be decided from which axial side of the
  • the respective camshaft has a plurality of functional elements, these can also be fixed to the shaft by the method according to the invention, all functional elements being brought into the bearing arrangement before the shaft is pushed through and being arranged in the bearing arrangement in such a way that their functional element openings communicate with the bearing points of the
  • Bearing arrangement are aligned and that they are each arranged in such an associated adjustment section. After fixation of the first
  • Functional element can then be fixed to the second functional element with the shaft by first the shaft is rotated to a position corresponding to a desired angular orientation of this functional element in such a corresponding seat portion corresponds, the functional element, in particular by means of the positioning, axially displaced in the associated seat portion and fixed in the associated seat portion with the shaft.
  • the rotation of the shaft to achieve the desired angular orientation of the respective functional element can be omitted when the shaft is already in such a position.
  • the rotation of the shaft in the angular orientation of the first functional element can be omitted.
  • the respective functional element can be glued to the shaft for fixing.
  • the respective functional element is held during rotation of the shaft to achieve the desired angular orientation in order to achieve the most accurate angular orientation possible. It should also be mentioned that the shaft can be held during displacement of the functional element in the seat portion and / or in the fixation of the functional element with the shaft to a precise positioning of the particular in the longitudinal press fit
  • the at least one adjusting section can be machined with a comparatively favorable turning method, during which the at least one seat section and / or the at least one bearing section is ground.
  • a comparatively favorable turning method during which the at least one seat section and / or the at least one bearing section is ground.
  • FIG. 1 is a perspective view of a camshaft module
  • a camshaft module 1 has at least one
  • Camshaft 2 which is mounted in a bearing assembly 3 of the camshaft module 1 (see Fig. 3), wherein the camshaft module 1 shown in Fig. 1 has two such camshafts 2, which are parallel. It can the Bearing assembly 3 part of a cylinder head cover 4 or a
  • the bearing assembly 3 For supporting the respective camshaft 2, the bearing assembly 3, as shown in Fig. 2, a bearing lane 5, wherein the respective bearing lane 5 in the example shown in Figure 2 six bearings 6 and in the example shown in FIG. 1 5 such bearings 6 has.
  • the respective bearing points 6 are formed in partitions 7 which extend transversely to the axial direction 8 of the respective camshaft 2.
  • the camshafts 2 each have one at one of its axial ends
  • Internal combustion engine and optionally with each other, can be coupled and are designed as gears.
  • the respective camshaft 2 comprises a shaft 10 as well as a plurality of functional elements 1 1 fixed to the shaft 10.
  • the respective functional element 1 1 has a functional element opening 12, which is penetrated by the shaft 10.
  • the respective functional element 1 1 by means of a press fit in one
  • the shaft 10 has at least one adjustment section 14 axially adjacent to the respective seat section 13.
  • a first outer diameter 15 of the shaft 10 in the region of the adjusting portion 14 is smaller than a second outer diameter 16 in the region of the seat portion 13.
  • an inner diameter 17 of the functional element opening 1 1 is smaller than the second outer diameter 16 of the seat portion 13 and larger than the first outer diameter 15 of the Justierabiteses 14.
  • the assembly or production of the camshaft module 1 proceed as follows:
  • the respective functional elements 1 1 are first in the bearing assembly 3, as shown, for example. In Fig. 2, introduced.
  • Fig. 2 introduced.
  • Function element opening 12 of the respective functional element 1 1 with the bearings 6 of the associated storage lane 5 is aligned. Subsequently, as shown in Fig. 3, the shaft 10 through the bearings 6 of the associated
  • Functional element 1 1 substantially the axial extent of the 18
  • Seat portion 13 corresponds, while an axial extent 19 of the respective adjustment portion 14 is greater than the axial extent A of the respective functional element 1 first Furthermore, all functional elements 1 1 have the same axial extent A. All illustrated seat sections 13 have the same axial extension 18, while the adjustment sections 14 have different axial extensions 19. So is the axial
  • Extension 19 'of the adjusting portion 14' smaller than the axial extent 19 " of the adjusting section 14 ", which in turn is smaller than the axial extension 19"'of the adjusting section 14 "'.
  • the two left in Fig. 4 functional elements 1 1 ', 1 1 "shown in a state in which they are already cooled again, so that the shaft 10 and these functional elements 1 1', 1 1" only in the associated adjustment section 14th
  • the shaft 10 and the functional elements 1 1 ', 1 1 can be rotated relative to each other.
  • Functional element 1 1 "'shown, the respective functional element 1 1 warmed up so far that it can be moved by means of gripping arms 20 of a positioning device 21 with play on the associated seat portion 13.
  • Functional element 1 1 "" is shown. Before moving the respective functional element 1 1 in the associated seat portion 13, the shaft 10 is rotated about its axis of rotation 22 until a position of the shaft 10 relative to this functional element 1 1 a desired angular orientation of this
  • Functional element 1 1 corresponds. After fixing this functional element 1 1 with the shaft 10, the shaft is rotated again about its axis of rotation 22, if necessary, until a desired angular orientation for the next to be fixed Functional element 1 1 is reached. Only then is the latter functional element 1 1 moved into the associated seat portion 13.
  • the shaft is rotated again about its axis of rotation 22, if necessary, until a desired angular orientation for the next to be fixed Functional element 1 1 is reached. Only then is the latter functional element 1 1 moved into the associated seat portion 13.
  • camshaft module 1 according to the invention
  • Adjustment section 14 for example, by such a partition 7, difficult, so the functional element 1 1" when introduced into the bearing assembly 3 are arranged such that it is after insertion of the shaft 10 in the other adjustment portion 14 ''.
  • the respective functional element 11 may in this case be any component of the camshaft 2 to be fixed on the shaft 10. So can the respective
  • Functional element 1 for example, as a cam 23, as a bearing ring 24 or as a gear 25 and the like, be formed.
  • the respective functional element 1 1 can be glued to the shaft 10 in the associated seat section 13.
  • the bearing sections 26 of the shaft 10 are each mounted in such a bearing point 6 of the bearing lane 5, wherein in FIG. 5 no functional elements 10 are shown due to the illustration.
  • the shaft 10 in the region of the bearing portions 26 has a third outer diameter 27.
  • the third outer diameter 27 of the bearing portions 26 corresponds to the second outer diameter 16 of the seat portions 13.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls (1) sowie ein solches Nockenwellenmodul (1), wobei das Nockenwellenmodul (1) eine Welle (10) sowie zumindest ein mit der Welle (10) in einem Sitzabschnitt (13) fixiertes Funktionselement (11) aufweist, welches eine von der Welle (10) durchsetzte Funktionselementöffnung (12) aufweist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Welle zumindest einen dem Sitzabschnitt (13) axial benachbarten Justierabschnitt (14) aufweist, wobei ein erster Außendurchmesser (15) des Justierabschnittes (14) kleiner ist als ein zweiter Außendurchmesser (16) des Sitzabschnittes (13), während ein Innendurchmesser (17) der Funktionselementöffnung (12) kleiner als der zweite Außendurchmesser (16) und größer als der erste Außendurchmesser (15) ist. Dabei ist das Funktionselement (11) bei der Herstellung des Nockenwellenmoduls (1) zunächst in einem solchen zugehörigen Justierabschnitt (14) angeordnet und wird anschließend in einen solchen zugehörigen Sitzabschnitt (13) verschoben.

Description

Nockenwellenmodul und zugehöriges Herstellungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Nockenwellenmoduls mit einer Welle und zumindest einem Funktionselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein solches Nockenwellenmodul.
Eine Nockenwelle dient in bekannter Weise beispielsweise der Betätigung von Einlass- und Auslassventilen einer Brennkraftmaschine und ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Dabei ist es wünschenswert, die Nockenwelle in einer Lageranordnung zu lagern und darüber in einem Nockenwellenmodul anzuordnen, um eine vereinfachte Montage der Nockenwelle an der zugehörigen Brennkraftmaschine zu erreichen. Die Lageranordnung kann bspw. als
Zylinderkopfhaube ausgestaltet sein, so dass beim Zusammenbauen bzw. bei der Montage der zugehörigen Brennkraftmaschine lediglich das
Nockenwellenmodul an die Brenn kraftmasch ine montiert werden muss.
Ein solches Nockenwellenmodul ist bspw. aus der DE 10 2009 060 350 A1 bekannt. Hierbei werden Funktionselemente, insbesondere Nocken, des
Nockenwellenmoduls zunächst in Positionierscheiben angeordnet und in einer erwünschten axialen Stellung und Winkelausrichtung gebracht und in dieser Stellung bzw. Ausrichtung festgehalten. Anschließend wird eine Welle durch eine Relativbewegung der Funktionselemente und der Welle, durch eine
Funktionselementöffnung des jeweiligen Funktionselements hindurchgeschoben. Nach dem Durchschieben der Welle durch die Funktionselemente werden die Funktionselemente auf der Welle fixiert. Weitere derartige Nockenwellenmodule bzw. entsprechende
Herstellungsverfahren sind aus der DE 10 2008 064 194 A1 sowie aus der DE 10 2009 051 636 A1 sowie aus der DE 10 2009 060 348 A1 bekannt.
Nachteilig bei diesen Nockenwellenmodulen ist, dass eine axiale Positionierung des jeweiligen Funktionselements auf der Welle sowie eine genaue
Winkelausrichtung des jeweiligen Funktionselements vor dem Einbringen der Welle schwer realisierbar sind. Handelt es sich bei der Lageranordnung zudem um eine Zylinderkopfhaube, so wird diese genaue Positionierung bzw.
Ausrichtung dahingehend erschwert, dass innerhalb der Zylinderkopfhaube wenig Raum zur Verfügung steht. Auch können gewisse Stellen der Lageranordnung zur Positionierung bzw. Ausrichtung des Funktionselements schwer zugänglich sein.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein
Nockenwellenmodul sowie für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Montage und/oder durch eine genaue Positionierung und/oder durch eine genaue Ausrichtung von zugehörigen Funktionselementen und/oder durch eine kostengünstige Herstellung auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die
Positionierung und/oder die Ausrichtung von Funktionselementen eines
Nockenwellenmoduls nach dem Einbringen einer zugehörigen Welle in das Nockenwellenmodul zu realisieren, wobei die Winkelausrichtung des jeweiligen Funktionselements durch eine Drehung der Welle realisiert wird. Dem
Erfindungsgedanken entsprechend umfasst das Nockenwellenmodul die Welle und zumindest ein solches Funktionselement, das eine Funktionselementöffnung aufweist, die von der Welle durchsetzt ist. Das Funktionselement ist beim fertig montierten Nockenwellenmodul in einem Sitzabschnitt der Welle mit dieser fixiert, wobei die Fixierung zweckmäßig über einen Presssitz erfolgt. Zudem ist die das zumindest eine Funktionselement und die Welle aufweisende Nockenwelle in einer Lageranordnung gelagert. Zweckmäßig weist die Welle zumindest einen Justierabschnitt auf, der dem Sitzabschnitt axial benachbart ist, wobei die axiale Richtung bzgl. der Welle gegeben ist. Dabei ist ein erster Außendurchmesser des Justierabschnittes bzw. im Bereich des Justierabschnittes kleiner als ein zweiter Außendurchmesser des Sitzabschnittes bzw. im Bereich des Sitzabschnittes. Ferner ist ein Innendurchmesser der Funktionselementöffnung kleiner als der zweite Außendurchmesser des Sitzabschnittes und größer als der erste
Außendurchmesser des Justierabschnittes. Eine solche Ausbildung der Welle und des Funktionselements dienen dabei dem Zweck, das Funktionselement bei der Herstellung bzw. Montage des Nockenwellenmoduls zunächst im
Justierabschnitt anzuordnen, wo die Welle und das Funktionselement relativ zueinander beweglich sind. Anschließend wird das Funktionselement in den Sitzabschnitt verschoben, wobei eine erwünschte Winkelausrichtung des
Funktionselements durch eine Drehung der Welle erreicht wird.
Dementsprechend kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines solchen Nockenwellenmoduls dadurch erfolgen, dass zunächst das zumindest eine Funktionselement derart in die Lageranordnung eingebracht wird, dass die Funktionselementöffnung mit Lagerstellen der Lageranordnung, in denen die Welle anschließend gelagert ist, fluchtet. Anschließend wird die Welle durch die Lagerstellen und durch die Funktionselementöffnung in die Lageranordnung eingeschoben, wobei das Funktionselement vor dem Einschieben der Welle soweit aufgewärmt wird, dass die Welle durch die Funktionselementöffnung hindurchgeschoben werden kann. Ferner ist bei der Anordnung bzw. beim Einbringen des Funktionselements in die Lageranordnung zu beachten, dass das Funktionselement beim anschließenden Einschieben der Welle in die
Lageranordnung in einem solchen zugehörigen Justierabschnitt der Welle angeordnet ist. Somit sind das Funktionselement und die Welle nach dem
Einbringen der Welle in die Lageranordnung relativ zueinander beweglich.
Insbesondere kann die Welle gedreht werden, ohne dass das Funktionselement gedreht wird. Erfindungsgemäß wird als nächstes die Welle in eine Stellung gedreht, die einer gewünschten Winkelausrichtung des Funktionselements in einem solchen zugehörigen Sitzabschnitt entspricht. Mit anderen Worten, die Winkelausrichtung des Funktionselements wird dadurch erreicht, dass die Welle relativ zum Funktionselement gedreht wird. Ist die Welle in eine solche Stellung gedreht, so wird das Funktionselement soweit erwärmt, dass der
Innendurchmesser der Funktionselementöffnung größer ist als das zweite Außendurchmesser des zugehörigen Sitzabschnittes und das Funktionselement somit in den zugehörigen Sitzabschnitt verschoben werden kann. Dabei erfolgt das Verschieben des Funktionselements in den zugehörigen Sitzabschnitt in axialer Richtung. Anschließend wird das Funktionselement im zugehörigen Sitzabschnitt mit der Welle fixiert, wobei die Fixierung vorzugsweise dadurch erfolgt, dass das Funktionselement abkühlt und entsprechend durch den
Presssitz, insbesondere einen Querpresssitz, mit der Welle fixiert wird.
Somit kann insbesondere eine Drehung des Funktionselements zur Realisierung der Winkelausrichtung des Funktionselements entfallen. Durch die Wahl der Anordnung des Funktionselements im Justierabschnitt bzw. durch die Wahl des zugehörigen Justierabschnittes sind zudem ein Zugang zum Funktionselement sowie eine entsprechende axiale Verschiebung des Funktionselements erleichtert. Folglich ist das erfindungsgemäße Nockenwellenmodul leicht montierbar und somit kostengünstig herzustellen. Zudem ist eine genaue Positionierung des Funktionselements und/oder eine genaue Winkelausrichtung des Funktionselements auf der Welle vereinfacht.
Das Funktionselement kann dabei als ein Nocken, als ein Lagerring, als ein Signalgeberrad, als eine Hülse, als ein Drehgeber, als ein Zahnrad, als ein Ausrichtelement oder als ein Montagehilfeelement ausgebildet sein.
Ferner kann die Lageranordnung Bestandteil einer Zylinderkopfhaube oder eines Lagerrahmens sein.
Um die relative Bewegung des Funktionselements zur Welle bei einer Anordnung des Funktionselements im Justierabschnitt zu gewährleisten und/oder zu verbessern, ist eine axiale Erstreckung des Justierabschnittes gleich oder größer als eine axiale Erstreckung des Funktionselements. Damit sind das
Funktionselement und die Welle, bei einer Anordnung des Funktionselements im Justierabschnitt, relativ zueinander rotationsbeweglich und/oder axialbeweglich.
Die Lagerung der Nockenwelle in der Lageranordnung kann bspw. mittels eines oder mehrerer Gleitlager und/oder eines oder mehrerer Wälzlager realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Nockenwelle, insbesondere in
entsprechenden Lagerstellen, eine Gleitbeschichtung aufweisen. Eine solche Gleichbeschichtung ist dabei bspw. durch eine Phosphatierung der Nockenwelle, insbesondere der Welle, erreicht. Zur Lagerung der Nockenwelle kann die Lageranordnung zumindest eine Lagergasse mit zumindest zwei Lagerstellen aufweisen, in denen bspw. besagte Gleitlager und/oder Wälzlager realisiert bzw. angeordnet sind.
Zweckmäßig weist die Nockenwelle, insbesondere die Welle, eine oder mehrere Lagerabschnitte auf, die zur Lagerung der Nockenwelle in der Lageranordnung in der Lageranordnung, insbesondere in besagten Lagerstellen gelagert sind. Dabei kann der Lagerabschnitt axial einem solchen Justierabschnitt und/oder einem solchen Sitzabschnitt benachbart angeordnet sein.
Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Welle im Bereich des
Lagerabschnittes einen dritten Außendurchmesser auf, der dem zweiten
Durchmesser im Bereich des Sitzabschnittes entspricht. Vorzugsweise entspricht der dritte Außendurchmesser dem zweiten Durchmesser. Somit ist insbesondere die Herstellung der Welle vereinfacht, weil die Welle im Wesentlichen zwei unterschiedliche Außendurchmesser aufweist. Dementsprechend ist eine solche Welle im Vergleich zu einer Welle, bei der der erste Außendurchmesser, der zweite Außendurchmesser und der dritte Außendurchmesser jeweils
unterschiedlich sind erheblich kostengünstiger und einfacher herzustellen.
Es versteht sich, dass das Nockenwellenmodul mehrere Funktionselemente aufweisen kann. Auch kann das Nockenwellenmodul zwei oder mehrere
Nockenwellen aufweisen, die insbesondere parallel verlaufen. Bevorzugt ist dabei die jeweilige Nockenwelle in einer zugehörigen Lagergasse bzw. in einer zugehörigen Lageranordnung gelagert.
Die Fixierung des Funktionselements mit der Welle wird wie bereits erwähnt bevorzugt durch einen Querpresssitz realisiert. Da das Funktionselement vor dem Einschieben der Welle in die Lageranordnung bzw. durch die
Funktionselementöffnung bereits aufgewärmt ist, kann das Funktionselement auch durchgängig bis zur Abkühlung im zugehörigen Sitzabschnitt aufgewärmt gehalten werden.
Es ist auch denkbar, den Presssitz durch einen Längspresssitz zu realisieren. Dabei wird das Funktionselement auf den Sitzabschnitt aufgeschoben, ohne dass es soweit aufgewärmt wird, dass es mit Spiel auf den zugehörigen Sitzabschnitt aufgeschoben werden kann. In diesem Fall erfolgt die Fixierung des
Funktionselements mit der Welle während der Verschiebung des
Funktionselements in den zugehörigen Sitzabschnitt.
Die Herstellung bzw. Montage des Nockenwellenmoduls kann mithilfe einer Montagevorrichtung vorgenommen werden. Dabei weist die Montagevorrichtung bevorzugt eine Positioniereinrichtung auf, die das Funktionselement axial in den zugehörigen Sitzabschnitt verschiebt.
Es versteht sich, dass die Welle auf beiden axialen Seiten des jeweiligen
Sitzabschnittes einen solchen benachbarten Justierabschnitt aufweisen kann. Demensprechend kann bei der Herstellung bzw. Montage des
Nockenwellenmoduls entschieden werden, von welcher axialen Seite des
Sitzabschnittes aus ein erleichterter Zugang zum zugehörigen Funktionselement gegeben ist. Folglich wird das Funktionselement derart in die Lageranordnung eingebracht, dass es nach dem anschließenden Durchschieben der Welle in diesem, den leichteren Zugang gewährleistenden Justierabschnitt angeordnet ist.
Weist die jeweilige Nockenwelle mehrere Funktionselemente auf, so können auch diese durch das erfindungsgemäße Verfahren mit der Welle fixiert werden, wobei hier sämtliche Funktionselemente vor dem Durchschieben der Welle in die Lageranordnung gebracht werden und in der Lageranordnung derart angeordnet sind, dass ihre Funktionselementöffnungen mit den Lagerstellen der
Lageranordnung fluchten und dass sie jeweils in einem solchen zugehörigen Justierabschnitt angeordnet sind. Nach der Fixierung des ersten
Funktionselements kann dann das zweite Funktionselement mit der Welle fixiert werden, indem zunächst die Welle in eine Stellung gedreht wird, die einer erwünschten Winkelausrichtung dieses Funktionselements in einem solchen zugehörigen Sitzabschnitt entspricht, das Funktionselement, insbesondere mithilfe der Positioniereinrichtung, axial in den zugehörigen Sitzabschnitt verschoben und im zugehörigen Sitzabschnitt mit der Welle fixiert wird.
Selbstverständlich kann die Drehung der Welle zum Erreichen der erwünschten Winkelausrichtung des jeweiligen Funktionselements entfallen, wenn sich die Welle bereits in einer solchen Stellung befindet. Insbesondere kann die Drehung der Welle bei der Winkelausrichtung des ersten Funktionselements entfallen. Alternativ oder zusätzlich kann das jeweilige Funktionselement zur Fixierung mit der Welle verklebt werden.
Es versteht sich, dass das jeweilige Funktionselement während der Drehung der Welle zum Erreichen der erwünschten Winkelausrichtung gehalten wird, um eine möglichst genaue Winkelausrichtung zu erreichen. Es sei ferner erwähnt, dass die Welle beim Verschieben des Funktionselements in den Sitzabschnitt und/oder bei der Fixierung des Funktionselements mit der Welle gehalten werden kann, um insbesondere beim Längspresssitz eine genaue Positionierung des
Funktionselements zu erlauben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der zumindest eine Justierabschnitt mit einem vergleichsweise günstigen Drehverfahren bearbeitet werden, während der zumindest eine Sitzabschnitt und/oder der zumindest eine Lagerabschnitt geschliffen wird. Somit ist es möglich, die Herstellungskosten des Nockenwellenmoduls weiter zu reduzieren.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. 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.
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.
Es zeigt, jeweils schematisch
Fig. 1 eine räumliche Ansicht eines Nockenwellenmoduls,
Fig. 2 eine räumliche Ansicht einer Lageranordnung,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Nockenwellenmodul während der
Herstellung,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Nockenwelle während der
Herstellung des Nockenwellenmoduls,
Fig. 5 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Nockenwellenmodul.
Entsprechend der Fig. 1 , weist ein Nockenwellenmodul 1 zumindest eine
Nockenwelle 2 auf, die in einer Lageranordnung 3 des Nockenwellenmoduls 1 gelagert ist (vgl. Fig. 3), wobei das in Fig. 1 gezeigte Nockenwellenmodul 1 zwei derartige Nockenwellen 2 besitzt, die parallel verlaufen. Dabei kann die Lageranordnung 3 Bestandteil einer Zylinderkopfhaube 4 oder eines
Lagerrahmens 4' sein. Zur Lagerung der jeweiligen Nockenwelle 2 weist die Lageranordnung 3, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Lagergasse 5 auf, wobei die jeweilige Lagergasse 5 im in der Figur 2 gezeigten Beispiel sechs Lagerstellen 6 und im in der Fig. 1 gezeigten Beispiel 5 solche Lagerstellen 6 aufweist. Die jeweiligen Lagerstellen 6 sind in Trennwänden 7 ausgebildet, die quer zur axialen Richtung 8 der jeweiligen Nockenwelle 2 verlaufen. Wie in der Fig. 1 zu sehen ist, weisen die Nockenwellen 2 an einem ihrer axialen Enden jeweils eine
Antriebseinrichtung 9 auf, die zum Antrieb der Nockenwellen 2 mit einer zugehörigen Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine und optional miteinander, gekoppelt sein können und als Zahnräder ausgebildet sind.
Die jeweilige Nockenwelle 2 umfasst eine Welle 10 sowie mehrere mit der Welle 10 fixierte Funktionselemente 1 1 . Das jeweilige Funktionselement 1 1 weist eine Funktionselementöffnung 12 auf, die von der Welle 10 durchsetzt ist. Dabei ist das jeweilige Funktionselement 1 1 mittels eines Presssitzes in einem
Sitzabschnitt 13 der Welle 10 mit der Welle 10 fixiert.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist die Welle 10 zumindest einen dem jeweiligen Sitzabschnitt 13 axial benachbarten Justierabschnitt 14 auf. Dabei ist ein erster Außendurchmesser 15 der Welle 10 im Bereich des Justierabschnittes 14 kleiner als ein zweiter Außendurchmesser 16 im Bereich des Sitzabschnittes 13. Zudem ist ein Innendurchmesser 17 der Funktionselementöffnung 1 1 kleiner als der zweite Außendurchmesser 16 des Sitzabschnittes 13 und größer als der erste Außendurchmesser 15 des Justierabschnittes 14. Hierbei kann die Montage bzw. Herstellung des Nockenwellenmoduls 1 wie folgt ablaufen: Die jeweiligen Funktionselemente 1 1 werden zunächst in die Lageranordnung 3, wie sie bspw. in Fig. 2 dargestellt ist, eingebracht. Dabei werden die
Funktionselemente 1 1 so in der Lageranordnung 3 angeordnet, dass die
Funktionselementöffnung 12 des jeweiligen Funktionselements 1 1 mit den Lagerstellen 6 der zugehörigen Lagergasse 5 fluchtet. Anschließend wird, wie in Fig. 3 dargestellt, die Welle 10 durch die Lagerstellen 6 der zugehörigen
Lagergasse 5 sowie durch die Funktionselementöffnungen 12 der zugehörigen Funktionselemente 1 1 in die Lageranordnung 3 hineingeschoben. Dabei ist in Fig. 3 die in der dargestellten Ansicht obere Welle 10 bereits gänzlich in die Lageranordnung 3 hineingeschoben, während die untere Welle 10 von links nach rechts in die zugehörige Lagergasse 5 bzw. durch die zugehörigen
Funktionselemente 1 1 hineingeschoben wird. Beim Eindringen der
Funktionselemente 1 1 in die Lageranordnung 3 ist dabei zu beachten, dass nach dem Einschieben der zugehörigen Welle 10 in die Lageranordnung 3 das jeweilige Funktionselement 1 1 in einem solchen zugehörigen Justierabschnitt 14 angeordnet ist.
Eine solche Anordnung der Funktionselemente 1 1 ist in Fig. 4 bei den in der gezeigten Ansicht beiden linken Funktionselementen 1 1 ', 1 1 " zu sehen. Hierbei ist auch zu sehen, dass eine axiale Erstreckung A des jeweiligen
Funktionselements 1 1 im Wesentlichen der axialen Erstreckung 18 des
Sitzabschnittes 13 entspricht, während eine axiale Erstreckung 19 des jeweiligen Justierabschnittes 14 größer ist als die axiale Erstreckung A des jeweiligen Funktionselements 1 1 . Ferner weisen alle Funktionselemente 1 1 die gleiche axiale Erstreckung A auf. Auch sämtliche dargestellte Sitzabschnitte 13 weisen die gleiche axiale Erstreckung 18 auf, während die Justierabschnitte 14 unterschiedliche axiale Erstreckungen 19 aufweisen. So ist die axiale
Erstreckung 19' des Justierabschnittes 14' kleiner als die axiale Erstreckung 19" des Justierabschnittes 14", die ihrerseits kleiner ist als die axiale Erstreckung 19"' des Justierabschnittes 14"'.
Da der Innendurchmesser 17 der Funktionselementöffnung 12 kleiner ist als der zweite Außendurchmesser 16 der Sitzabschnitte 13, wird das jeweilige
Funktionselement 1 1 vor dem in Fig. 3 gezeigten Einschieben der Welle 10 in die Lageranordnung 3 soweit aufgewärmt, dass die Welle 10 und insbesondere die Sitzabschnitte 13 und Lagerabschnitte 26 (siehe Figur 5) durch die jeweilige Funktionselementöffnung 12 hindurchpassen. Hierbei sind die beiden in Fig. 4 linken Funktionselemente 1 1 ', 1 1 " in einem Zustand gezeigt, bei dem sie bereits wieder abgekühlt sind, so dass die Welle 10 und diese Funktionselemente 1 1 ', 1 1 " lediglich im zugehörigen Justierabschnitt 14"' relativ zueinander beweglich sind. Zudem können die Welle 10 und die Funktionselemente 1 1 ', 1 1 " relativ zueinander gedreht werden.
Zur Montage des jeweiligen Funktionselements 1 1 wird, wie beim
Funktionselement 1 1 "' dargestellt, das jeweilige Funktionselement 1 1 soweit aufgewärmt, dass es mithilfe von Greifarmen 20 einer Positioniereinrichtung 21 mit Spiel auf den gehörigen Sitzabschnitt 13 verschoben werden kann.
Anschließend wird der Presssitz zwischen der Funktionselemente 1 1 und der Welle 10 im zugehörigen Sitzabschnitt 13 durch Abkühlung des
Funktionselements 1 1 realisiert, wobei dieser Zustand beim rechten
Funktionselement 1 1 "" dargestellt ist. Vor dem Verschieben des jeweiligen Funktionselements 1 1 in den zugehörigen Sitzabschnitt 13 wird die Welle 10 um ihre Rotationsachse 22 gedreht, bis eine Stellung der Welle 10 relativ zu diesem Funktionselement 1 1 einer erwünschten Winkelausrichtung dieses
Funktionselements 1 1 entspricht. Nach der Fixierung dieses Funktionselements 1 1 mit der Welle 10 wird die Welle bei Bedarf erneut um ihre Rotationsachse 22 gedreht, bis eine erwünschte Winkelausrichtung für das nächste zu fixierende Funktionselement 1 1 erreicht ist. Erst dann wird letzteres Funktionselement 1 1 in den zugehörigen Sitzabschnitt 13 verschoben. Somit ist einerseits eine genaue axiale Positionierung des jeweiligen Funktionselements 1 1 auf der Welle 10 möglich, und andererseits eine genaue Winkelausrichtung des jeweiligen
Funktionselements auf der Welle 10 gewährleistet.
Zudem bietet das erfindungsgemäße Nockenwellenmodul 1 sowie das
zugehörige Herstellungsverfahren den Vorteil, dass das jeweilige
Funktionselement 1 1 zur Fixierung mit der Welle 10 bei Bedarf wahlweise von einer der axial benachbarten Seiten des zugehörigen Sitzabschnittes 13 oder der anderen benachbarten Seiten zugänglich ist. Ist der Zugang zu einem der Funktionselemente 1 1 , hier zum Funktionselement 1 1 ", von einer der dem zugehörigen Sitzabschnitt 13 benachbarten Justierabschnitte 14, hier zum
Justierabschnitt 14", bspw. durch eine solche Trennwand 7, erschwert, so kann das Funktionselement 1 1 " beim Einbringen in die Lageranordnung 3 derart angeordnet werden, dass es nach dem Einschieben der Welle 10 im anderen Justierabschnitt 14"' angeordnet ist.
Das jeweilige Funktionselement 1 1 kann hierbei jeder, auf der Welle 10 zu fixierende Bestandteil der Nockenwelle 2 sein. So kann das jeweilige
Funktionselement 1 1 bspw. als Nocken 23, als Lagerring 24 oder als Zahnrad 25 und dergleichen, ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich zum Presssitz kann das jeweilige Funktionselement 1 1 im zugehörigen Sitzabschnitt 13 mit der Welle 10 verklebt werden.
Wie beim in der Fig. 5 gezeigten Schnitt illustiert, sind die Lagerabschnitte 26 der Welle 10 jeweils in einer solchen Lagerstelle 6 der Lagergasse 5 gelagert, wobei in Fig. 5 darstellungsbedingt keine Funktionselemente 10 gezeigt sind. Hierbei ist zu sehen, dass die Welle 10 im Bereich der Lagerabschnitte 26 einen dritten Außendurchmesser 27 aufweist. Der dritte Außendurchmesser 27 der Lagerabschnitte 26 entspricht dem zweiten Außendurchmesser 16 der Sitzabschnitte 13. Somit weist die Welle 10 lediglich zwei unterschiedliche Außendurchmesser 15, 16, 27 auf, so dass die Herstellung der Welle 10 erheblich einfacher und kostengünstiger realisiert werden kann, als bei einer Welle 10 mit drei unterschiedlichen Außendurchmessern 15, 16, 27.
*****

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Nockenwellenmoduls (1 ) mit einer Welle (10) und zumindest einem Funktionselement (1 1 ), das eine
Funktionselementöffnung (12) aufweist, welche von der Welle (10) durchsetzt ist, wobei das Funktionselement (1 1 ) in einem Sitzabschnitt (13) der Welle (10) mit der Welle (10) fixiert ist, und mit einer
Lageranordnung (3), in der zumindest ein Lagerabschnitt (26) der Welle (10) gelagert ist, wobei
- die Welle (10) zumindest einen, dem wenigstens einen Sitzabschnitt
(13) axial benachbarten Justierabschnitt (14) aufweist,
- ein erster Außendurchmesser (15) im Bereich des Justierabschnittes
(14) kleiner ist als ein zweiter Außendurchmesser (16) im Bereich des Sitzabschnittes (13),
- ein Innendurchmesser (17) der Funktionselementöffnung (12) kleiner als der zweite Außendurchmesser (16) und größer als der erste Außendurchmesser (15) ist,
gekennzeichnet durch die Schritte,
- das zumindest eine Funktionselement (1 1 ) wird derart in die
Lageranordnung (3) eingebracht, dass die Funktionselementöffnung (12) mit Lagerstellen (6) der Lageranordnung (3) fluchtet, und dass das Funktionselement (1 1 ) beim anschließenden Einschieben der Welle (10) in die Lageranordnung (3) in einem zugehörigen Justierabschnitt (14) der Welle (10) angeordnet ist, - das Funktionselement (1 1 ) wird soweit erwärmt wird, dass die Welle (10) durch die Funktionselementöffnung (12) hindurchgeschoben werden kann,
- die Welle (10) wird durch die Lagerstellen (6) und durch die
Funktionselementöffnung (12) in die Lageranordnung (3) geschoben,
- die Welle (10) wird in eine Stellung gedreht, die einer erwünschten Winkelausrichtung des Funktionselements (1 1 ) in einem zugehörigen Sitzabschnitt (13) entspricht,
- das Funktionselement (1 1 ) wird soweit erwärmt, dass es mit Spiel auf den zugehörigen Sitzabschnitt (23) verschoben werden kann,
- das Funktionselement (1 1 ) wird axial in den zugehörigen Sitzabschnitt (13) verschoben,
- das Funktionselement wird durch Abkühlung relativ zur Welle (10) mit der Welle (10) fixiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle (10) vor der Montage in das Nockenwellenmodul (1 ) soweit bearbeitet, insbesondere fertig bearbeitet, wird, dass sie nach der Montage keiner weiteren Bearbeitung bedarf.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Justierabschnitt (14) mit einem Drehverfahren bearbeitet wird, während der zumindest eine Sitzabschnitt (13) geschliffen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1 1 ) zur Fixierung mit der Welle (10) zusätzlich verklebt wird.
5. Nockenwellenmodul (1 ), das durch ein Verfahren gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.
6. Nockenwellenmodul nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein dritter Außendurchmesser (27) im Bereich des Lagerabschnittes (26) im Wesentlichen dem zweiten Außendurchmesser (16) entspricht.
7. Nockenwellenmodul nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine axiale Erstreckung (19) des Justierabschnittes (14) größer oder gleich ist wie eine axiale Erstreckung (A) des Funktionselements (1 1 ).
8. Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lageranordnung (3) zumindest eine Lagergasse (5) mit zumindest zwei die Nockenwelle (2) lagernden Lagerstellen (6) aufweist.
9. Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lageranordnung (3) Bestandteil einer Zylinderkopfhaube (4) oder eines Lagerrahmens (4') ist.
10. Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenmodul (1 ) zwei Nockenwellen (2) aufweist.
1 1 . Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest eine Funktionselement (1 1 ) als Nocken (23), Lagerring (24), Signalgeberrad, Hülse, Drehgeber, Zahnrad (25), Ausrichtelement oder Montagehilfselement ausgebildet ist.
12. Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nockenwelle (2) mittels eines Gleitlagers und/oder eines Wälzlagers in der Lageranordnung (3) gelagert ist, und/oder dass die Nockenwelle (2) eine Gleitbeschichtung, insbesondere eine Phosphatierung, aufweist.
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