WO2018041698A1

WO2018041698A1 - Verfahren zur montage einer gebauten nockenwelle sowie haubenmodul

Info

Publication number: WO2018041698A1
Application number: PCT/EP2017/071280
Authority: WO
Inventors: Heiko Schmid; Josef Sutter; Ulrich Schatton
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-03-08
Also published as: DE102016216223B4; DE102016216223A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube, wobei die gebaute Nockenwelle wenigstens eine Welle sowie einen Axiallagerring aufweist. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf: a) Vorpositionieren des zumindest einen Axiallagerrings in der Zylinderkopfhaube derart, dass der Axiallagerring mit einer seiner Stirnflächen eine Anschlagsfläche der Zylinderkopfhaube kontaktiert, b) zumindest Abkühlen der Welle oder Erwärmen der Zylinderkopfhaube, insbesondere des Axiallagerrings, c) Anordnen der Welle in der Zylinderkopfhaube derart, dass sich wenigstens ein Abschnitt der Welle durch eine Durchgangsöffnung des Axiallagerringes hindurch erstreckt, d) zumindest Erwärmen der Welle oder Abkühlen der Zylinderkopfhaube, insbesondere des Axiallagerrings, derart, dass ein Pressverband zwischen dem Axiallagerring und der Welle entsteht und der Axiallagerring in axialer Ausdehnungsrichtung der Welle bewegt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Haubenmodul aufweisend wenigstens zwei in einer Zylinderkopfhaube des Haubenmoduls angeordnete gebaute Nockenwellen.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle sowie Haubenmodul

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube, wobei die gebaute Nockenwelle wenigstens eine Welle sowie einen Axiallagering aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein

Haubenmodul aufweisend wenigstens zwei in einer Zylinderkopfhaube angeordnete gebaute Nockenwellen.

STAND DER TECHNIK

Aus der DE 41 21 504 C2 ist ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bekannt, welcher von einem Deckel abgedeckt ist. In dem Deckel des Zylinderkopfes sind Nockenwellen gelagert, wobei zwischen den Nockenwellen und der Oberseite des Deckels eine Saugleitung vorgesehen ist, sodass der Deckel eine Mindesthöhe aufweist, um zum einen der Nockenwellenlagerung sowie auch der Anordnung der Saugleitung zu dienen.

Grundlegend ist es bekannt, dass eine Zylinderkopfhaube einer Brennkraftmaschine derart ausgestaltet ist, dass sich zumindest eine Nockenwelle durch wenigstens eine Lagerbrücke entlang einer Lagergasse in der Zylinderkopfhaube erstreckt. So ist es des Weiteren als grundlegend bekannt anzusehen, dass die Zylinderkopfhaube beispielsweise mehrere in

Längsrichtung der Lagergasse verteilt angeordnete Stege aufweist, die jeweils als Halbschale ausgebildet sind und eine nach oben gerichtete Öffnung aufweisen, in welche die Nockenwelle eingefügt ist. Mittels einer Lagerdeckelung werden die Nockenwellen in ihrer Position gehalten.

Des Weiteren ist es als grundlegend bekannt anzusehen, dass die Nockenwelle ein definiertes Axiallagerspiel innerhalb der Zylinderkopfhaube aufweisen muss, um deren Funktionsfähigkeit nach der Montage des Haubenmoduls, aufweisend die Zylinderkopfhaube sowie die

Nockenwellen, an die Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Um dieses Axiallagerspiel zu ermöglichen, dient beispielsweise ein Axiallager, welches in einem mechanischen Fügeprozess auf die Welle in eine definierte Position auf der Welle geschoben wird. Aus der DE 103 31 089 AI ist beispielsweise eine Zylinderkopfhaube für eine

Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle bekannt, die sich durch wenigstens eine Lagerbrücke entlang einer Lagergasse für die Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube erstreckt, wobei die Lagerbrücke eine Öffnung bzw. Bohrung aufweist, welche die Nockenwelle vollständig umschließt. Demzufolge weist die Lagergasse wenigstens eine, insbesondere eine Mehrzahl an ungeteilten Lagerbrücken auf. Zur Anordnung der Nockenwelle in den ungeteilten Lagerbrücken der Lagergasse der Zylinderkopfhaube ist es erforderlich, dass die Nocken nach dem Einbau in die Zylinderkopfhaube an die Nockenwelle angebracht werden, wodurch wiederum eine sogenannte gebaute Nockenwellen erzeugt ist. Hierfür wird in bekannter Weise nach dem

Anordnen der Nocken zwischen den ungeteilten Lagerbrücken die durch die Nocken hindurch zu schiebende Welle abgekühlt, wodurch der Außendurchmesser der Welle schrumpft. Nach dem Abkühlen der Welle wird diese durch die Öffnungen der Nocken hindurchgeschoben. Nach dem Anordnen der Welle findet ein Temperaturausgleich statt, sodass sich die Welle wieder erwärmt, wodurch sich deren Außendurchmesser erweitert. Nach dem Temperaturausgleich weist die Nockenwelle wieder ihren normalen Außendurchmesser auf. Eine regulierende Positionierung der Nocken ist nach diesem Verfahren nicht mehr möglich. Vielmehr würde ein Verschieben der einzelnen Nocken nach dem Erwärmen der Welle zu einer Verminderung, im schlimmsten Fall zu einem Auflösen des Pressverbandes zwischen dem Nocken und der Welle führen. Ein

(nachträgliches) Positionieren eines Axiallagers wäre mittels dieses Verfahrens folglich nicht möglich.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle innerhalb einer Zylinderkopfhaube sowie ein Haubenmodul aufweisend zwei gebaute Nockenwellen zur Verfügung zu stellen, mittels welchen auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein Axiallagerspiel der gebauten Nockenwellen innerhalb der Zylinderkopfhaube eines Haubenmoduls ermöglicht wird. Dabei soll die Zylinderkopfhaube vorzugsweise eine geschlossene Lagergasse aufweisend eine Mehrzahl an ungeteilten

Lagerbrücken aufweisen. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer gebauten

Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube mit den

Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Haubenmodul mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den

Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstständig auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Haubenmodul und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

Das Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube, wobei die gebaute Nockenwelle wenigstens eine Welle sowie einen Axiallagering aufweist, weist zumindest die folgenden Schritte auf:

a) Vorpositionieren des zumindest einen Axiallagerings in der Zylinderkopfhaube derart, dass der Axiallagering mit einer seiner Stirnflächen eine Anschlagsfläche der Zylinderkopfhaube kontaktiert,

b) zumindest Abkühlen der Welle oder Erwärmen der Zylinderkopfhaube, insbesondere des Axiallagerrings,

c) Anordnung der Welle in der Zylinderkopfhaube derart, dass sich wenigstens ein Abschnitt der Welle durch eine Durchgangsöffnung des Axiallagerrings hindurch erstreckt,

d) zumindest Erwärmen der Welle oder Abkühlen der Zylinderkopfhaube, insbesondere des Axiallagerrings, derart, dass ein Pressverband zwischen dem Axiallagering und der Welle entsteht und der Axiallagering in axialer Ausdehnungsrichtung der Welle bewegt wird.

Vorteilhaft werden die Verfahrensschritte a) bis d) in zeitlicher Reihenfolge nacheinander ausgeführt. Die Zylinderkopfhaube weist vorteilhaft sich quer zur Lagergasse erstreckende und entlang der Lagergasse verteilt, insbesondere gleichmäßig entlang der Lagergasse verteilt angeordnete bzw. ausgebildete ungeteilte Lagerbrücken auf, welche eine geschlossene

Lagergasse bilden. Es ist denkbar, dass jede ungeteilte Lagerbrücke ein Lagerelement, wie beispielsweise ein Gleitlagerelement oder ein Wälzlagerelement zur Lagerung der Nockenwelle aufweist. Bei einer Verwendung eines Wälzlagerelementes wird vorteilhaft auch die Reibleistung gesenkt. Vorteilhaft ist das Wälzlagerelement als Kugellager oder Nadellager oder auch

Kegelrollenlager ausgebildet. Zur Herstellung der gebauten Nockenwelle wird vorteilhaft der Axiallagering zur Einstellung eines definierten Axiallagerspiels der gebauten Nockenwelle in einer definierten Position in der Zylinderkopfhaube vorteilhaft fluchtend zu den ungeteilten

Lagerbrücken der Lagergasse vorpositioniert. Besonders vorteilhaft wird der Axiallagering innerhalb der Lagergasse derart vorpositioniert, dass eine der Stirnseiten des Axiallagerrings eine Anschlagsfläche der Zylinderkopfhaube kontaktiert. Die Anschlagsfläche der Zylinderkopfhaube ist vorteilhaft eine innere Oberfläche einer Wandung, insbesondere einer stirnseitigen Wandung der Zylinderkopfhaube. So ist es möglich, dass die Zylinderkopfhaube beispielsweise sich in Längsrichtung der anzuordnenden Nockenwelle erstreckende Seitenwandungen und sich orthogonal zu den Seitenwandungen erstreckende stirnseitige Wandungen aufweist. Die stirnseitigen Wandungen weisen vorteilhaft stirnseitige Lagerelemente auf, die fluchtend zu den ungeteilten Lagerbrücken ausgebildet sind und zur Aufnahme der jeweiligen distalen Enden der Welle, insbesondere der Nockenwelle dienen. Es ist denkbar, dass die Anschlagsfläche der Zylinderkopfhaube eine innere Oberfläche einer Wandung, insbesondere einer stirnseitigen Wandung der Zylinderkopfhaube ist.

Es ist des Weiteren denkbar, dass die Vorpositionierung des Axiallagerrings mittels eines Positionierwerkzeuges durchgeführt wird, welches den Axiallagering in einer definierten Position, insbesondere die Anschlagsfläche der Zylinderkopfhaube kontaktierend, vorpositioniert. Die Vorposition des Axiallagerrings entspricht nicht der Endposition des Axiallagerrings, durch welche Endposition vorteilhaft ein definiertes Axiallagerspiel der gebauten Nockenwelle innerhalb der Zylinderkopfhaube ermöglicht wird. Um die Welle, welche beispielsweise als Vollwelle oder Hohlwelle ausgebildet ist, durch wenigstens einen Abschnitt der Durchgangsöffnung des Axiallagerrings hindurch zu verschieben, wird die Welle abgekühlt und/oder die

Zylinderkopfhaube, insbesondere der Axiallagering selbst erwärmt. Hierbei ist es denkbar, dass die Welle beispielsweise auf ca. -180 °C abgekühlt wird. Es ist besonders vorteilhaft möglich, dass sowohl ein Abkühlen der Welle sowie auch ein Erwärmen der Zylinderkopfhaube, vorteilhaft des Axiallagerrings erfolgt, bevor die Welle in die Zylinderkopfhaube eingebracht, insbesondere bevor die Welle in die Durchgangsöffnung des Axiallagerring eingeschoben wird.

Nach dem Anordnen der Welle in der Zylinderkopfhaube, insbesondere nach dem Durchschieben der Welle durch die Durchgangsöffnung des Axiallagerrings findet vorteilhaft ein

Temperaturausgleich statt. Hierbei wird vorteilhaft die Welle wieder auf Raumtemperatur erwärmt, wobei es auch denkbar ist, dass zusätzlich die Zylinderkopfhaube, vorteilhaft der Axiallagering auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Während dieses Temperaturausgleiches wird ein Pressverband, insbesondere ein Querpressverband zwischen dem Axiallagering und der Welle erzeugt. Vorteilhaft beginnt die Entstehung des Pressverbandes zwischen dem Axiallagering und der Welle bei einem Erreichen der Temperatur der Welle von ca. -120 °C bis -100 °. Des Weiteren ist es als vorteilhaft anzusehen, dass der Axiallagering sobald der Pressverband zwischen der Welle und dem Axiallagering entsteht, in axialer Ausdehnungsrichtung der Welle mit dieser mit bewegt wird. Das bedeutet, dass der Axiallagering von der Anschlagsfläche weg bewegt wird, vorteilhaft so lange, bis der Temperaturausgleich vollständig abgeschlossen ist. Der

Temperaturausgleich ist beispielsweise dann vollständig abgeschlossen, wenn die Welle und/oder die Zylinderkopfhaube bzw. der Axiallagering wieder eine Temperatur vergleichbar der Raumtemperatur aufweisen. Aufgrund des Mitwanderns des Axiallagerringes in axialer

Ausdehnungsrichtung der Welle, aufgrund der Ausdehnung der Welle in axialer Richtung, basierend auf deren kontinuierlichen Erwärmung nach dem Abkühlprozess, wandert der

Axiallagering mit dem sich ausdehnenden Material der Welle mit. Hierdurch entsteht ein definiertes Axiallagerspiel für die gebaute Nockenwelle innerhalb der Zylinderkopfhaube.

Es ist des Weiteren denkbar, dass ein Zahnrad an einer äußeren Wandlung der Zylinderkopfhaube fluchtend zum Axiallagering angeordnet wird, wobei die äußere Wandung der Anschlagsfläche gegenüberliegt. Das Zahnrad ist beispielsweise ein Riemenrad, welches mit einem Treibmittel, wie beispielsweise einem Riemen oder einer Kette wechselwirkt und wodurch folglich die

Nockenwelle derart angetrieben wird, dass diese um deren Drehachse, welche sich in

Längsrichtung der Nockenwelle erstreckt, angetrieben wird. Das Zahnrad weist vorteilhaft eine Durchgangsbohrung auf, welche demzufolge fluchtend zur Durchgangsbohrung bzw.

Durchgangsöffnung des Axiallagerrings ausrichtet wird. Das bedeutet, dass das Zahnrad eine Drehachse aufweist, welche sich bei Anordnung des Zahnrades an der Zylinderkopfhaube koaxial zur Drehachse des Axiallagerrings und folglich koaxial zur Drehachse der später anzuordnenden Welle erstreckt. Bei der Anordnung des Zahnrades an der Zylinderkopfhaube erstreckt sich vorteilhaft eine stirnseitige Wandung der Zylinderkopfhaube zwischen dem Axiallagering und dem Zahnrad, sodass folglich der Axiallagering und das Zahnrad durch diese Wandung, in axialer Richtung betrachtet, voneinander getrennt sind.

Es ist des Weiteren möglich, dass im Schritt a) zusätzlich wenigstens ein Nockensegment aufweisend zumindest ein Nockenelement mit einer Nockenbahn, insbesondere innerhalb der Zylinderkopfhaube, vorteilhaft in der Lagergasse der Zylinderkopfhaube, vorpositioniert wird. Hierbei ist es möglich, dass das wenigstens eine Nockensegment zeitlich vor der Anordnung des Zahnrades vorpositioniert wird. Es ist zudem auch denkbar, dass das Zahnrad zeitlich vor dem Vorpositionieren des Nockensegmentes an der äußeren Wandung der Zylinderkopfhaube angeordnet wird. Es ist ebenso möglich, dass das Nockensegment sowie auch das Zahnrad zeitgleich positioniert bzw. vorpositioniert werden. Vorteilhaft weist das wenigstens eine

Nockensegment zumindest zwei Nockenelemente mit jeweils zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen zur Auslösung eines unterschiedlichen Ventilhubes der Brennkraftmaschine auf. Dabei ist es auch denkbar, dass eines der Nockenelemente ein Nullhubnockenelement ist, dessen Nockenbahn keine Erhebung, das bedeutet keine Einlaufflanke und keine Auslaufflanke, sondern lediglich einen gleichmäßigen Kreisdurchmesser aufweist. Es ist des Weiteren möglich, dass das Nockensegment zusätzlich ein Schiebeelement zur axialen Verschiebung des

Nockensegmentes aufweist, wobei das Schiebeelement eine Führungsnut zur Aufnahme eines Aktuatorpins umfasst. Es ist denkbar, dass das Schiebeelement folglich ein Bestandteil des Nockensegmentes ist und axial benachbart zum Nockenelement ausgebildet ist. So ist es möglich dass das Schiebeelement und das Nockenelement einteilig oder einstückig ausgebildet sind. Bei einer einteiligen Ausbildung ist es denkbar, dass das Schiebeelement mittels eines

Verbundverfahrens, wie eines formschlüssigen, kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verfahrens am Nockenelement fixiert ist.

Ist des Weiteren möglich, dass im Schritt b) zusätzlich das wenigstens eine Nockensegment erwärmt wird. Vorteilhaft wird das wenigstens eine Nockensegment auf die gleiche Temperatur, wie der Axiallagering erwärmt. Es ist auch möglich, dass die Erwärmung des Nockensegmentes und folglich auch des Axiallagerrings entfällt, und lediglich die Welle unterhalb der

Raumtemperatur abgekühlt wird.

Demzufolge ist es des Weiteren denkbar, dass im Schritt c) die Welle derart in der

Zylinderkopfhaube angeordnet wird, dass sich die Welle zusätzlich durch eine Bohrung des wenigstens eine Nockensegmentes erstreckt. Das Nockensegment weist vorteilhaft eine zentrische Bohrung, welche auch als Durchgangsbohrung zu bezeichnen ist, auf.

Im Rahmen der Erfindung ist es folglich möglich, dass im Schritt d) zumindest die Welle derart erwärmt oder das wenigstens eine Nockensegmentes derart abgekühlt wird, dass ein Pressverband zwischen der Welle und dem Nockensegment entsteht. Vorteilhaft entsteht ein Querpressverband zwischen der Welle und dem Nockensegment. Es ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, wenn die Welle vor dem Einbringen in die Zylinderkopfhaube, insbesondere in die Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung des Nockensegmentes bzw. des Axiallagerringes unterhalb der Raumtemperatur abgekühlt wird. Hierbei ist es jedoch auch denkbar, dass zusätzlich zu dem Abkühlen der Welle, eine Erwärmung der einzelnen Bauteile, insbesondere des Axiallagerrings und des wenigstens eine Nockensegmentes, vorteilhaft der Mehrzahl an

Nockensegmentes ermöglicht wird.

Es ist des Weiteren möglich, dass zusätzlich zum Nockensegment ein Schiebeelement zur axialen Verschiebung des Nockensegmentes im Schritt a) (vor)positioniert wird. Hierbei ist das

Schiebeelement als ein separates Bauteil ausgebildet, welches vorteilhaft axial benachbart zum Nockensegment angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass das Schiebeelement formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssige mit dem Nockensegment verbunden wird. Vorteilhaft ist das Schiebeelement fluchtend zum Nockensegment ausgebildet, wobei die Drehachse des Schiebeelementes sich koaxial zur Drehachse des Nockensegmentes erstreckt. Besonders vorteilhaft ist jedem Nockensegment, bei Vorliegen einer Mehrzahl von Nockensegmenten, ein Schiebeelement zugeordnet. Auch ist es denkbar, dass ein Schiebeelement zur Verschiebung von zwei Nockensegmenten dient. Hierbei ist das Schiebeelement in axialer Richtung betrachtet zwischen den beiden Nockensegmenten angeordnet. Die Vorpositionierung bzw. Positionierung des Schiebeelementes erfolgt vergleichbar zur Positionierung bzw. zur Vorpositionierung des Nockensegmentes bzw. des Axiallagerrings in der Lagergasse der Zylinderkopfhaube. Hierbei dienen Halteelemente eines Positionierwerkzeugs, welche das Schiebeelement sowie auch das wenigstens eine Nockensegmentes und den Axiallagering in einer definierten Position halten, bis die Welle durch deren Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung in die Zylinderkopfhaube eingebracht ist.

Es ist des Weiteren möglich, dass im Schritt b) das Schiebeelement zusätzlich erwärmt und in Schritt c) die Welle zusätzlich durch eine Bohrung des Schiebeelementes eingebracht wird.

Auch ist es möglich, dass im Schritt d) zumindest die Welle derart erwärmt oder das

Schiebeelement derart abgekühlt wird, dass ein Pressverband zwischen der Welle und dem Schiebeelement entsteht. Vorteilhaft ist zur Ermöglichung des Verfahrens die Welle vor dem Einbringen in die Durchgangsöffnungen bzw. Durchgangsbohrungen des Schiebeelementes, des wenigstens einen Nockensegmentes sowie auch das Axiallagerrings abgekühlt worden, sodass diese folglich wieder erwärmt werden muss. Jedoch ist es auch denkbar, dass vor dem

Einbringen der Welle zusätzlich auch die einzelnen Elemente, wie beispielsweise das

Schiebeelement, dass wenigstens eine Nockensegment sowie auch der wenigstens eine

Axiallagering erwärmt wurden, welche folglich - nach dem Einbringen der Welle - wieder abgekühlt werden. Beim Erwärmen der Welle sowie auch dem Abkühlen der Elemente erfolgt ein Temperaturausgleich, wobei ein Pressverband zwischen der Welle und den einzelnen Elementen, wie dem Schiebeelement, dem wenigstens einen Nockensegment und dem Axiallagering entsteht.

Es ist des Weiteren ein Haubenmodul aufweisend wenigstens zwei in einer Zylinderkopfhaube angeordnete gebaute Nockenwellen beansprucht, wobei die gebaute Nockenwellen mit einem Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube gemäß der vorangegangenen Art montiert ist.

Es ist denkbar, dass eine der Nockenwellen für die Auslassventile der Brennkraftmaschine, während die andere der Nockenwellen für die Einlassventile der Brennkraftmaschine Verwendung finden. Vorteilhaft weist das Haubenmodul neben der Zylinderkopfhaube und der in der

Zylinderkopfhaube angeordneten gebauten Nockenwellen auch Radiallager auf, welche in den Lagerbrücken, insbesondere in den ungeteilten Lagerbrücken der Lagergasse der

Zylinderkopfhaube angeordnet sind. Vorteilhaft ist in jeder der ungeteilten Lagerbrücken ein Radiallager angeordnet. Zudem ist es möglich, dass auch in den stirnseitigen Wandungen der Zylinderkopfhaube, in welchen stirnseitige Lagerelemente ausgebildet sind, Radiallager ausgebildet bzw. angeordnet sind.

Bei dem beschriebenen Haubenmodul ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube gemäß dem ersten Aspekt Erfindung beschrieben worden sind.

Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haubenmoduls sowie eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Montage einer gebauten Nockenwelle mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Haubenmoduls,

Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht eine Zylinderkopfhaube einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haubenmoduls mit angeordnetem Axiallagering,

Figur 3 in einer perspektivischen Ansicht die in der Figur 2 gezeigt Zylinderkopfhaube mit zusätzlich angeordneten Zahnrad,

Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht die in der Figur 3 gezeigte Zylinderkopfhaube mit zusätzlich angeordneten Nockensegmenten, und

Figur 5 die in der Figur 4 gezeigte Zylinderkopfhaube mit zusätzlich angeordneter Welle.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

In der Figur 1 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Haubenmoduls 1 gezeigt. Das Haubenmodul 1 weist eine Zylinderkopfhaube 2 mit in Längsrichtung zueinander beabstandet ausgebildeten ungeteilten Lagerbrücken 3.1 bis 3.4 auf. Die ungeteilten Lagerbrücken 3.1 bis 3.4 erzeugen eine geschlossene Lagergasse 5, innerhalb welcher die jeweilige Nockenwelle 10 bzw. 20 gelagert ist. In der Zylinderkopfhaube 2 gemäß der Figur 1 sind zwei gebaute Nockenwellen 10 bzw. 20 angeordnet, wobei vorteilhaft eine erste gebaute Nockenwelle 10 zur Betätigung der Einlassventile und eine zweite gebauten Nockenwelle 20 zur Betätigung der Auslassventile eines hier nicht gezeigten Verbrennungsmotors dienlich sind. In den stirnseitigen Wänden 2.1 und 2.2 der Zylinderkopfhaube 2, welche sich in axialer Richtung beabstandet zueinander erstrecken, sind stirnseitige Lagerelemente 4.1 bzw. 4.2 ausgebildet. Jede gebaute Nockenwelle 10 bzw. 20 weist eine Welle 11 sowie wenigstens ein Nockensegmentes 13 und vorteilhaft eine Mehrzahl an Nockenwellensegmenten 13 bis 13.7 auf. Vorteilhaft weist jede der gebauten Nockenwellen 10 bzw. 20 auch jeweils einen Axiallagering 12 auf, welcher eine Anschlagsfläche 2.3 der stirnseitigen Wandung 2.1 der Zylinderkopfhaube 2 kontaktierend, in der Lagergasse 5 der Zylinderkopfhaube 2 angeordnet ist. Vorteilhaft ist an jeder der gebauten Nockenwellen 10 bzw. 20 ein Zahnrad 30 angeordnet, welches mit einem hier nicht gezeigten Treibmittel, wie beispielsweise einem Riemen oder einer Kette wechselwirkt, um die angebaute Nockenwelle 10 bzw. 20 derart anzutreiben, dass diese sich um deren Drehachse 50 bzw. 51 dreht.

In den Figuren 2 bis 5 sind die einzelnen Schritte für ein Verfahren zur Montage einer gebauten Nockenwelle 10 bzw. 20 mit definiertem Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube 2 dargestellt. Zur Vereinfachung wird das Verfahren anhand der Montage einer gebauten

Nockenwelle 10, insbesondere der ersten gebauten Nockenwelle 10 beschrieben. Hierbei ist anzumerken, dass bei der Montage der zweiten gebauten Nockenwelle 20 ein vergleichbares Verfahren Anwendung findet. Es ist denkbar, dass, wie in der Figur 2 gezeigt, in einem ersten Verfahrensschritt ein Axiallagering 12 in der Zylinderkopfhaube 2, insbesondere in der

Lagergasse 5 der Zylinderkopfhaube 2 vorpositioniert wird. Hierbei wird der Axiallagering 12 derart vorpositioniert, dass eine Stirnfläche des Axiallagerrings 12 kontaktierend eine

Anschlagsfläche 2.3 an einer stirnseitigen Wandung 2.1 der Zylinderkopfhaube 2 angeordnet wird. Vorteilhaft wird der Axiallagering 12 mittels eines hier nicht gezeigten Halteelementes eines Positionierwerkzeugs in einer definierten Position gehalten.

In einem nachfolgenden Montageschritt, wie in der Figur 3 gezeigt, ist es denkbar, dass ein Zahnrad 30 an einer äußeren Oberfläche 2.4 der distalen Wandung 2.1 der Zylinderkopfhaube 2 angeordnet wird. Die distale Wandung 2.1 erstreckt sich folglich zwischen dem Axiallagering 12 und den Zahnrad 30. Vorteilhaft sind das Zahnrad 30 und der Axiallagering 12 fluchtend zueinander angeordnet. Das bedeutet, dass insbesondere die Drehachse des Axiallagerrings 12 sich koaxial zur Drehachse des Zahnrad 30 erstreckend ausgebildet ist. Es ist auch denkbar, dass vor dem Anordnen des Zahnrades 30, wie in der Figur 3 gezeigt, das wenigstens eine

Nockensegmentes 13, vorteilhaft auch eine Mehrzahl an Nockensegmenten 13 bis 13.7 in der Lagergasse 5 der Zylinderkopfhaube 2, wie beispielsweise in der Figur 4 gezeigt, positioniert, insbesondere vorpositioniert werden. Es ist zudem auch denkbar, dass die Nockensegmente 13 bis 13.7 zeitgleich mit dem Zahnrad 30 in deren Position in der Zylinderkopfhaube 2 bzw. an der Zylinderkopfhaube 2 angeordnet werden. Vorteilhaft werden die einzelnen Nockensegmente 13 bis 13.7 mittels eines Haltemittels eines Positionierwerkzeugs in definierten Positionen gehalten, sodass auch die Nockenspitzen der Nockensegmente definiert ausgerichtet sind. Entsprechendes gilt für die Positionierung oder Vorpositionierung eines Sensorringes 14.

Vor dem Einbringen der Welle 11 in die Zylinderkopfhaube 2, wie in der Figur 5 gezeigt, wird die Welle 11 vorteilhaft unterhalb der Raumtemperatur abgekühlt. Besonders vorteilhaft wird die Welle 11 auf bis zu ca. -180 °C abgekühlt. Es ist auch denkbar, dass zusätzlich zur Abkühlung der Welle 11 zumindest die Nockensegmente 13 bis 13.7 - vor oder nach deren Positionierung in der Zylinderkopfhaube 2 - sowie auch der Axiallagering 12 - vor oder nach dessen Vorpositionierung in der Zylinderkopfhaube -oberhalb der Raumtemperatur erwärmt werden. Nach zumindest dem Abkühlen der Welle 11 wird diese durch die einzelnen Durchgangsöffnungen bzw.

Durchgangsbohrungen der Nockensegmente 13 bis 13.7 sowie des Axiallagerrings 12 sowie durch die Lageröffnungen der ungeteilten Lagerbrücken 3.1 bis 3.4 hindurchgeschoben. Das Hindurchschieben der Welle 11 erfolgt vorteilhaft solange bis diese das Zahnrad 30 bzw. ein hier nicht gezeigtes Anschlagselement - vorteilhaft ausgebildet bzw. angeordnet im Bereich des Zahnrades 30 - kontaktiert. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Zahnrad 30 selbst einen Anschlag zur Begrenzung der Bewegung der Welle 11 in axialer Richtung aufweist bzw. ausbildet. Mittels des hier nicht gezeigten Anschlages bzw. Anschlagselementes wird vorteilhaft auch eine

Ausdehnung der Welle 11 in Richtung des Zahnrades 30 bei einem Temperaturausgleich, insbesondere einem Erwärmen der Welle 11 auf Raumtemperatur, verhindert. Vielmehr dehnt sich die Welle 11 in Richtung der zweiten distalen Wandung 2.2 der Zylinderkopfhaube 2 aus, welche der ersten distalen Wandung 2.1, an welcher das Zahnrad 30, vorteilhaft auch der Axiallagerring 12 angeordnet ist, gegenüberliegend angeordnet ist. Hierdurch wird der sich mit der Welle 1 im Pressverband befindliche Axiallagerring 12 von der ersten distalen Wandung 2.1, insbesondere dem Zahnrad 30 weg bewegt. Bei der Erwärmung der Welle erfährt diese folglich eine Ausdehnung in Längsrichtung sowie auch in Umfangsrichtung, wodurch zum einen der Axiallagering 12 auf die Welle 11 aufgepresst und folglich mit dem sich in Längsrichtung ausdehnenden Materials der Welle 11 mit bewegt wird.

Vorteilhaft ist aufgrund des im Bereich des Zahnrades 30, insbesondere im Bereich der ersten stirnseitigen Wandung 2.1 der Zylinderkopfhaube 2 ausgebildeten Anschlages bzw.

Anschlagselementes eine Ausdehnung der Welle 11 lediglich in eine axiale Richtung möglich. Hierbei verringert sich die Ausdehnung der Welle 11, insbesondere des Materials der Welle 11 ausgehend von der ersten stirnseitigen Wandung 2.1 in Richtung der zweiten stirnseitigen Wandung 2.1 im Wesentlichen kontinuierlich. Das bedeutet, dass die Ausdehnung der Welle 11 in Bereich des Axiallagerrings 12 größer ist, als beispielsweise die Ausdehnung der Welle 11 im Bereich des letzten Nockensegmentes 13.7, insbesondere im Bereich der zweiten stirnseitigen Wandung 2.2, wie in der Figur 5 gezeigt.

Bezugszeichenliste

1 Haubenmodul

2 Zylinderkopfhaube

2.1 erste stirnseitige Wandung

2.2 zweite stirnseitige Wandung

2.3 Anschlagsfläche

2.4 äußere Oberfläche

3.1 - 3.4 ungeteilte Lagerbrücke

4.1, 4.2 stirnseitiges Lagerelement

5 geschlossene Lagergasse

10 (erste) gebaute Nockenwelle

11 Welle

12 Axiallagerring

13 - 13.7 Nockensegment

14 Sensorring

20 (zweite) gebaute Nockenwelle

30 Zahnrad

50, 51 Drehachse

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle (10, 20) mit definiertem

Axiallagerspiel innerhalb einer Zylinderkopfhaube (2), wobei die gebaute Nockenwelle (10, 20) wenigstens eine Welle (11) sowie zumindest einen Axiallagerring (12) aufweist und das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist:

a) Vorpositionieren des zumindest einen Axiallagerrings (12) in der Zylinderkopfhaube (2) derart, dass der Axiallagerring (12) mit einer seiner Stirnflächen eine Anschlagsfläche (2.

3) der Zylinderkopfhaube (2) kontaktiert,

b) zumindest Abkühlen der Welle (11) oder Erwärmen der Zylinderkopfhaube (2), insbesondere des Axiallagerrings (12),

c) Anordnen der Welle (11) in der Zylinderkopfhaube (2) derart, dass sich wenigstens ein Abschnitt der Welle (11) durch eine Durchgangsöffnung des Axiallagerringes (12) hindurch erstreckt,

d) zumindest Erwärmen der Welle (11) oder Abkühlen der Zylinderkopfhaube (2), insbesondere des Axiallagerrings (12), derart, dass ein Pressverband zwischen dem Axiallagerring (12) und der Welle (11) entsteht und der Axiallagerring (12) in axialer Ausdehnungsrichtung der Welle (11) bewegt wird.

Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Zahnrad (30) an einer äußeren Wandung (2.4) der Zylinderkopfhaube (2) fluchtend zum Axiallagering (12) angeordnet wird, wobei die äußere Wandung (2.

4) der

Anschlagsfläche (2.3) gegenüberliegt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Schritt a) zusätzlich wenigstens ein Nockensegmentes (13 - 13.7) aufweisend zumindest ein Nockenelement mit einer Nockenbahnen vorpositioniert wird.

Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Schritt b) zusätzlich das wenigstens eine Nockensegment (13 - 13.7) erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Schritt c) die Welle (11) derart in der Zylinderkopfhaube (2) angeordnet wird, dass sich die Welle (11) zusätzlich durch eine Bohrung des wenigstens einen Nockensegmentes (13 - 13.7) erstreckt.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Schritt d) zumindest die Welle (11) derart erwärmt oder das wenigsten eine

Nockensegment (13 - 13.7) derart abgekühlt wird, dass ein Pressverband zwischen der Welle (11) und dem Nockensegment (13 - 13.7) entsteht.

7. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zusätzliche zum Nockensegment (13 - 13.7) ein Schiebeelement zur axialen

Verschiebung des Nockensegmentes (13 - 13.7) im Schritt a) vorpositioniert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Schritt b) das Schiebeelement zusätzlich erwärmt und im Schritt c) die Welle (11) zusätzlich durch eine Bohrung des Schiebeelementes eingebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Schritt d) zumindest die Welle (11) derart erwärmt oder das Schiebeelement derart abgekühlt wird, dass ein Pressverband zwischen der Welle (11) und dem Schiebeelement entsteht.

10. Haubenmodul (1) aufweisend wenigstens zwei in einer Zylinderkopfhaube (2) des

Haubenmoduls (1) angeordnete gebaute Nockenwellen (10, 20), welche mit dem

Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9 in der

Zylinderkopfhaube (2) montiert sind.