WO2020178266A1 - Nockenwelle, kraftfahrzeug und verfahren zum montieren einer nockenwelle - Google Patents

Nockenwelle, kraftfahrzeug und verfahren zum montieren einer nockenwelle Download PDF

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WO2020178266A1
WO2020178266A1 PCT/EP2020/055503 EP2020055503W WO2020178266A1 WO 2020178266 A1 WO2020178266 A1 WO 2020178266A1 EP 2020055503 W EP2020055503 W EP 2020055503W WO 2020178266 A1 WO2020178266 A1 WO 2020178266A1
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cam element
base shaft
camshaft
opening
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Michael Kunz
Uwe Dietel
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the invention relates to a camshaft, a motor vehicle and a method for assembling a camshaft.
  • a camshaft according to the preamble of claim 1 is known, for example, from DE 10 2013 010 330 A1.
  • sliding camshafts are used for variable valve control in
  • Camshaft arranged displaceably along the longitudinal axis.
  • the sliding cams are essentially adjusted by actuators that interact with a shift gate of the sliding cams. To the sliding cam after an adjustment at the corresponding axial positions on the
  • camshafts with a base shaft and a cam carrier is known, which is arranged displaceably on the base shaft.
  • the base shaft and the cam carrier have teeth that mesh with one another for a non-rotatable connection.
  • the camshaft further includes a
  • Latching device which is pushed into the base shaft through a mounting opening in the cam carrier and a receiving opening in the latter.
  • the camshaft is arranged in a cylinder head cover when the locking device is installed.
  • a retaining disk is provided in order to prevent the locking device from being lost through the assembly opening during operation.
  • connection between the base shaft and the cam carrier is only a small angular range between a cam tip of the cam carrier and the
  • Locking device available to arrange the locking device in the base shaft. This has the disadvantage of restricting the freedom of design.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a camshaft in which assembly is facilitated by a simplified structure and overall costs are reduced.
  • the invention is also based on the object of specifying a motor vehicle and a method for assembling a camshaft.
  • this object is achieved with regard to the camshaft by the subject matter of claim 1.
  • the aforementioned object is achieved by the subject matter of claim 12 (motor vehicle) and claim 13 (method).
  • the task is achieved by a camshaft with a base shaft and at least one sliding cam element that is axially on the base shaft
  • the base shaft and the sliding cam element each have an associated through opening through which the locking device is introduced into the base shaft.
  • the passage openings of the sliding cam element are rotated relative to one another, so that the locking device is radially secured, in particular held, in the base shaft by the sliding cam element.
  • the locking device can be mounted, for example, in a closed bearing lane of a cylinder head cover, through the through openings of the base shaft and the sliding cam element.
  • the locking device is introduced through the through openings and secured radially by the relative rotation of the through openings in the base shaft.
  • the locking device is limited radially to the outside by the sliding cam element for securing purposes.
  • the locking device is held radially in the base shaft in a simple manner by the relative rotation of the through openings. The assembly effort is reduced and the overall costs are reduced. Subsequent assembly of the locking device in the base shaft, in particular in narrow ones, is therefore advantageous
  • the camshaft preferably has more than one sliding cam element.
  • the camshaft preferably comprises two sliding cam elements.
  • the passage opening of the sliding cam element and / or of the base shaft can be formed at an angle.
  • the through opening can be formed at an angle to a longitudinal axis of the sliding cam element and / or the base shaft.
  • the sliding cam element has at least one shift gate section and / or at least one further section in which the associated through opening is provided.
  • the shift gate section preferably has at least one shift groove which can interact with an actuator for axial displacement.
  • Shift gate section can have a V-shaped shift groove, a Y-shaped shift groove and / or at least one S-shaped shift groove.
  • the through opening can be formed in an area that is not functionally involved. In other words, the through opening can be formed in an area which does not influence the function of the shift gate section and / or the further section and thus does not affect a displacement process. It is advantageous here that the installation space on the sliding cam element is efficiently used by the formation of the through hole in the shift gate section.
  • the further section can be through a cylindrical section of the
  • Sliding cam element be formed.
  • this comprises
  • Sliding cam element has at least one latching groove which is formed radially on the inside on the sliding cam element, the associated through opening opening into the latching groove or the associated through opening being axially offset from the latching groove. This is due to the locking groove and the locking device Sliding cam element can be fixed in an axial position. In other words, the locking device interacts with the locking groove in order to releasably fix the sliding cam element on the base shaft in an axial position.
  • the sliding cam element preferably has at least two locking grooves.
  • the locking device is advantageously secured radially outwardly by the relative rotation and the sliding cam element is releasably fixed in an axial position.
  • the assembly position of the sliding cam element during the assembly of the locking device corresponds to a first axial position of the sliding cam element on the base shaft during operation. It is therefore advantageous that no subsequent axial displacement of the sliding cam element is required in order to bring the sliding cam element into a first operating position.
  • the latching groove is preferably designed to run radially around the inside of the sliding cam element. This advantageously enables a simple, axial alignment of the sliding cam element on the base shaft. When dismantling, the locking device can be removed quickly and easily, as the
  • the sliding cam element and / or the base shaft can be rotated indefinitely in the circumferential direction.
  • the locking device comprises
  • the spring element can be formed by a helical spring.
  • the spring element can be formed by at least one plate spring.
  • the locking means can be formed by a locking ball. It is also conceivable that the locking means is formed by a locking pin.
  • the basic shaft preferably has at least one receiving element which is arranged in the basic shaft and in which the locking device is embedded. This has the advantage that the locking means is guided in the receiving element.
  • the basic shaft is designed as a hollow shaft
  • Receiving element a housing for the locking device.
  • the receiving element can be formed by a sleeve.
  • the receiving element can be cylindrical.
  • the receiving element can have a receiving base on which the spring element is to
  • the basic shaft further preferably has at least one receiving bore which is formed in the basic shaft and into which the locking device
  • the fundamental wave can be formed by a solid wave, in particular a solid material.
  • the receiving bore can be formed in the solid material of the base shaft.
  • the receiving bore can be cylindrical.
  • the receiving bore can have a receiving base on which the spring element is supported in order to pretension the locking means.
  • the receiving bore has the advantage that the locking means is guided in it.
  • Receiving element or an inner diameter of the receiving bore and an inner diameter of the through opening of the sliding cam element for introducing the locking device are the same size or have a different size. It is conceivable that the inner diameter of the receiving element or the receiving bore is larger than the inner diameter of the
  • Receiving element or the receiving bore are preferable.
  • the inner diameter is made so large that the locking device can be introduced into the base shaft or into the receiving element.
  • the receiving element and / or the receiving bore preferably have at least one hardened inner surface on which the latching means rests.
  • At least one transmission element is provided which connects the sliding cam element to the base shaft in a rotationally fixed manner.
  • the base shaft has at least one recess and the sliding cam element comprises at least one assembly opening through which the transmission element can be inserted into the recess of the base shaft.
  • Locking device can be fixed in at least one axial position and is connected by the at least one transmission element to the base shaft in a rotationally fixed manner, in particular with a torque lock.
  • the non-rotatable connection of the sliding cam element with the base shaft can be released so that the base shaft and the
  • Sliding cam element are relatively rotatable relative to one another.
  • the transmission element as well as the locking device can be mounted subsequently or in the installed state of the camshaft, for example in a bearing alley, through the mounting opening. This advantageously simplifies assembly or assembly of the camshaft and reduces assembly time. This also reduces the overall cost of the camshaft.
  • the base shaft and the sliding cam element have, at least in sections, a toothing that connects the base shaft to the sliding cam element in a rotationally fixed manner by interlocking.
  • the sliding cam element can thus be fixed in an axial position by the locking device and is connected to the base shaft in a rotationally fixed manner, in particular in a torque-locked manner, through the form-fit connection of the teeth.
  • the sliding cam element has internal teeth and the base shaft has external teeth. The teeth are only partially formed on the base shaft and / or the sliding cam element.
  • the non-rotatable connection of the sliding cam element with the base shaft can be released so that the base shaft and the sliding cam element can be rotated relative to one another.
  • a secondary aspect of the invention relates to a motor vehicle with at least one camshaft according to the invention.
  • the camshaft can be designed as a sliding camshaft.
  • the motor vehicle preferably comprises more than one camshaft, in particular two camshafts.
  • a base shaft and at least one sliding cam element are provided in a first method step.
  • the sliding cam element and the base shaft each have at least one associated through opening.
  • the sliding cam element is arranged axially displaceably on the base shaft.
  • the sliding cam element is arranged on the base shaft in such a way that the respective through openings correspond.
  • a third method step the sliding cam element is arranged on the base shaft in such a way that the respective through openings correspond.
  • Method step is at least one locking device by the
  • the locking device is arranged by being pushed into the base shaft.
  • the base shaft and / or the sliding cam element is / are rotated relatively in such a way that the
  • the base shaft and the sliding cam element are arranged in a bearing lane of a cylinder head housing during provision.
  • the locking device is preferably introduced into the base shaft through the through openings after the base shaft and the sliding cam element have been introduced into the bearing alley.
  • At least one receiving element is arranged through the associated through opening in the basic shaft before the basic shaft is provided.
  • the locking device is introduced into the base shaft by an assembly tool. This advantageously enables an increase in the degree of automation and precise assembly of the
  • Motor vehicle and the method alternatively or additionally have individual features or a combination of several features mentioned above with regard to the camshaft.
  • FIG. 1 shows a detail of a longitudinal sectional view of a camshaft according to a preferred exemplary embodiment according to the invention, in a bearing alley;
  • FIG. 2 shows a detail of a longitudinal sectional view of a camshaft according to a further exemplary embodiment according to the invention, in a bearing alley;
  • FIG. 3 is a perspective view of a sliding cam element of FIG.
  • FIG. 6 shows a detail of a longitudinal sectional view of the camshaft according to
  • FIG. 1 shows a detail of a longitudinal sectional view of a camshaft 10 according to a preferred exemplary embodiment according to the invention. 4 to 7 show the camshaft 10 according to FIG. 1 in different ways
  • the camshaft 10 is in a bearing alley 25 of a cylinder head housing 26 of a
  • camshaft 10 Internal combustion engine arranged. Specifically, the camshaft 10 is in the
  • Storage aisle 25 rotatably mounted.
  • the camshaft 10 comprises a base shaft 11 and a sliding cam element 12.
  • the sliding cam element 12 is arranged on the base shaft 11 such that it can be axially displaced. Furthermore, the sliding cam element 12 is non-rotatably connected to the base shaft 11.
  • the rotationally fixed connection can by a
  • Form-fit connection can be made by means of at least one transmission element and / or by means of at least one toothing in sections.
  • the camshaft 10 can also have more than one sliding cam element 12. Furthermore, the camshaft 10 comprises a locking device 13 and a
  • the basic shaft 11 is designed as a hollow cylinder. In other words, the basic shaft 11 is tubular.
  • the base shaft 11 has a smooth outer surface 37 'at least in the area of the sliding cam element 12. In other words, the fundamental wave 11 is at least in the area of
  • Sliding cam element 12 is formed free of form-locking means in the form of elevations or projections, in particular a toothing.
  • the basic shaft 11 has a through opening 14 through which the
  • the receiving element 22 is introduced into the base shaft 11.
  • the basic shaft 11 has a further through opening 32, which the
  • the through openings 14, 32 have a common axis.
  • the through openings 14, 32 are each formed by a bore.
  • the through openings 14, 32 can each have a circular or angular cross section.
  • the receiving element 22 is inserted in the basic shaft 11.
  • the receiving element 22 is arranged in the base shaft 11 transversely to the longitudinal axis.
  • the receiving element 22 has a first end 33 through which the
  • the locking device 13 is introduced into the receiving element 22.
  • the receiving element 22 has a receiving area 36 ′ which is designed to be open towards the first end 33.
  • the locking device 13 is arranged in the receiving area 36 '.
  • the locking device 13 comprises a spring element 19 and a locking means 21.
  • the locking means 21 is formed by a locking ball which interacts with a locking groove 17 ′, 17 ′′ for the releasable locking of the sliding cam element 12.
  • the locking groove 17 ', 17 will be discussed in greater detail later.
  • the locking means 21 can alternatively be formed by a locking pin.
  • the spring element 19 is formed by a helical spring.
  • the spring element 19 can also be formed by at least one plate spring or at least one leaf spring. Furthermore, the spring element 19 can also be formed by a spring of another type.
  • the locking device 13 is arranged in the receiving element 22 in such a way that the latching means 21 is pushed radially outward by the spring element 19, in particular is pressed. Specifically, the locking means 26 is through the
  • the passage opening 14 of the base shaft 11 is pushed radially outward by the spring element 27 and pressed against the sliding cam element 12.
  • the latching means 21 is biased radially outward against the sliding cam element 12 by the spring element 19.
  • the locking means 21 is thus limited radially outward by the sliding cam element 12.
  • the locking means 21 is locked in a locking groove 17 ', whereby the sliding cam element 12 is releasably fixed in an axial position 18'.
  • the base shaft 11 and / or the sliding cam element 12 are rotated relative to one another, so that the locking device 13 is radially secured, in particular held, by the sliding cam element 13 in the receiving element 22.
  • the receiving element 22 is sleeve-shaped and has a receiving base 47 ', on which the locking device 13 is supported for pretensioning.
  • the receiving element 22 is partially designed as a hollow cylinder.
  • the receiving element 22 can also have a cuboid shape.
  • the receiving element 22 comprises a Through hole which extends from the receiving base 47 'to the second end 34.
  • the first end 33 of the receiving element 22 is partially in the
  • the receiving element 22 has a second end 34 which is inserted into a material recess 35 of the
  • the material recess 35 is formed on the base shaft 11 radially on the inside.
  • the material recess 35 forms a seat which receives the second end 34 of the receiving element 22.
  • the further through opening 32 of the basic shaft 11 is in the area of
  • the sliding cam element 12 according to FIGS. 1, 2 and 4 to 7 corresponds to the sliding cam element 12 according to FIG. 3.
  • the sliding cam element 12 comprises a base body 38 with a central through opening 39 through which the sliding cam element 12 is pushed onto the base shaft 11.
  • the base shaft 11 and the sliding cam element 12 have a common longitudinal axis.
  • the sliding cam element 12 comprises two pairs of cams 28 with two different cam contours.
  • the sliding cam element 12 can also have more than two different cam contours.
  • the pairs of cams 28 are arranged rotated relative to one another. In other words, they know
  • Cam pairs 28 have a flub offset to one another.
  • the sliding cam element 12 has a shift gate section 16 with two shift grooves 41 and one arranged between them
  • an actuator engages with an actuator pin in one of the switching grooves 41 during operation, so that the sliding cam element 12 is displaced in the longitudinal direction of the base shaft 11.
  • the actuator can be a multiple actuator.
  • the shift gate section 16 is arranged between the pairs of cams 28. Specifically, the shift gate section 16 adjoins a first of the cam pairs 28 on.
  • a cylindrical element section 43 is formed between the shutter link section 16 and the second of the cam pairs 28. The cylindrical element section 43 is free from elevations and projections. In other words, the cylindrical element section 43 has a smooth one
  • the sliding cam element 12 has a through opening 15 which is arranged on an outer circumferential area 44 of the link web 42.
  • Through opening 15 extends radially inward from the outer circumferential area 44. Specifically, the through opening 15 forms from the central one
  • the through opening 15 can also be in
  • the through opening 15 forms an assembly opening for introducing, in particular pushing in, the locking device 13 into the receiving area 36 'of the receiving element 22.
  • the through opening 15 is formed by a bore.
  • the through opening 15 can alternatively have an angular shape in cross section.
  • the sliding cam element 12 has two latching grooves 17 which are formed radially on the inside on the sliding cam element 12.
  • the sliding cam element 12 can also have more than two
  • the locking grooves 17 are from the central
  • the locking grooves 17 are designed to be radially inwardly open.
  • a first latching groove 17 ′ forms a first axial position 18 ′ and a second latching groove 17 ′′ forms a second axial position 18 ′′ of the sliding cam element 12.
  • the locking means 21 engages in the first locking groove 17 'by the relative rotation of the sliding cam element 12 and / or the base shaft 11, since the through opening 15 opens into the first locking groove 17'.
  • the locking means 21 is secured radially by the first locking groove 17 'and the
  • the sliding cam element 12 is displaced in the longitudinal direction on the base shaft 11 during operation, the latching means 21 latches into the second latching groove 17 ".
  • the sliding cam element 12 is thus releasably fixed in a second axial position 18".
  • the through opening 15 is formed in the sliding cam element 12 in such a way that, as described above, it opens into the first locking groove 17 '.
  • the through opening 15 can also open into the second latching groove 17 ". It is conceivable that the through opening 15 is designed such that it is axially offset from the first latching groove 17 'and / or the second latching groove 17".
  • the sliding cam element 12 has a plurality of longitudinal grooves 29 which are formed on an inner side 45 of the sliding cam element 12.
  • the longitudinal grooves 29 run in the longitudinal direction of the sliding cam element 12 and are designed to be open towards the central through opening 39.
  • the sliding cam element 12 has a material recess 46 which is formed on the inside 45 in a radially circumferential manner.
  • the material recess 46 can also be configured in sections in the circumferential direction.
  • the longitudinal grooves 29 are through the
  • Material recess 46 and the locking grooves 17 interrupted in the longitudinal direction.
  • FIG. 2 shows a detail of a longitudinal sectional view of a camshaft 10 according to a further exemplary embodiment according to the invention.
  • the camshaft 10 like the camshaft 10 according to FIG. 1, is arranged in a bearing alley 25.
  • the basic shaft 11 is provided as a solid shaft.
  • the basic shaft 11 is formed from a solid material.
  • the camshaft 10 according to FIG. 2 comprises a receiving bore 27 for the arrangement of the
  • the receiving bore 27 is in the solid material of the
  • Basic wave 11 is formed.
  • the receiving element 22, as described in FIG. 1 can thus be omitted.
  • the locking device 13 is arranged in the receiving bore 27.
  • the receiving bore 27 forms a receiving area 36 ", the
  • Receiving area 36 'of the receiving element 22 of the camshaft 10 according to FIG. 1 corresponds.
  • the receiving bore 27 has a receiving base 47 ′′ on which the spring element 19 is supported for pretensioning the latching means 21.
  • the receiving element 22 according to FIG. 1 and the receiving bore 27 according to FIG. 2 have an inner surface 31 which can be hardened.
  • the locking means 21 rests on the inner surface 31.
  • the locking means 21 is through the
  • This method can also be used for assembling the camshaft 10 according to FIG. 2.
  • Sliding cam element 12 is provided in a bearing alley 25 of a cylinder head housing 26.
  • the sliding cam element 12 is between two
  • Storage locations 49 of the storage lane 25 are arranged. Before the base shaft 11 is pushed into the bearing lane 25, the receiving element 22 is introduced into the base shaft 11 through the through opening 14 of the latter. Is the fundamental wave
  • FIG 5 shows a second assembly step in which the base shaft 11 and the sliding cam element 12 are aligned with one another in such a way that the through opening 14 of the base shaft 11 and the through opening 15 of the sliding cam element 12 correspond.
  • Sliding cam element 12 can be rotated relative to the base shaft 11 and / or the base shaft 11 relative to the sliding cam element 12. Specifically, the base shaft 11 and / or the sliding cam element 12 can be rotated relative to one another, so that the through openings 14, 15 correspond or are aligned coaxially. It is conceivable here that the base shaft 11 and / or the sliding cam element 12 are additionally displaced relative to one another in order to align the through openings 14, 15.
  • the receiving region 36 of the receiving element 22 and the through opening 15 of the sliding cam element 12 are coaxial
  • the receiving bore and the through opening 15 is aligned coaxially.
  • the inner diameter 23 'of the receiving area 36 or of the receiving element 22 is made smaller than the inner diameter 24 of the through opening 15 of the sliding cam element 12. It is also conceivable that the inner diameter 23' of the receiving area 36 is made larger than the inner diameter 24 of the through opening 15.
  • the inner diameters 23 ', 24 can also be of the same size.
  • the spring element 19 and the latching means 21 are introduced or pushed into the receiving area 36 of the receiving element 22.
  • the spring element 19 and the locking means 21 are in a receiving area of the
  • the locking device 13 is introduced through the corresponding through openings 14, 15.
  • the introduction can be carried out by means of an assembly tool.
  • 7 shows the camshaft 10 with the locking device 13 that has been introduced.
  • the base shaft 11 and / or the sliding cam element 12 is / are relatively rotated in such a way that the inserted locking device 13 is limited radially outward by the sliding cam element 12 .
  • Locking device 13, in particular the locking means 21 and the spring element 19, are held radially.
  • 2 also shows the final assembly state of the camshaft 10 with the base shaft 11 as a solid shaft.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle (10) mit einer Grundwelle (11) und wenigstens einem Schiebenockenelement (12), das auf der Grundwelle (11) axial verschiebbar angeordnet ist, und wenigstens einer Arretiereinrichtung (13), wobei die Grundwelle (11) und das Schiebenockenelement (12) jeweils eine zugehörige Durchgangsöffnung (14, 15) aufweisen, durch die die Arretiereinrichtung (13) in die Grundwelle (11) eingebracht ist, wobei die Durchgangsöffnung (14) der Grundwelle (11) und die Durchgangsöffnung (15) des Schiebenockenelements (12) relativ gegeneinander verdreht sind, so dass die Arretiereinrichtung (13) durch das Schiebenockenelement (12) in der Grundwelle (11) radial gesichert, insbesondere gehalten ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Nockenwelle und ein Montageverfahren.

Description

Nockenwelle, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Montieren einer
Nockenwelle
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Montieren einer Nockenwelle. Eine Nockenwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bspw. aus der DE 10 2013 010 330 Al bekannt.
Generell werden Schiebenockenwellen zur variablen Ventilsteuerung in
Verbrennungsmotoren eingesetzt. Die Schiebenocken sind dabei auf der
Nockenwelle entlang der Längsachse verschieblich angeordnet. Die axiale
Verstellung der Schiebenocken erfolgt im Wesentlichen durch Aktuatoren, die mit einer Schaltkulisse der Schiebenocken Zusammenwirken. Um die Schiebenocken nach einer Verstellung an den entsprechenden, axialen Positionen auf der
Nockenwelle zu fixieren, kommen üblicherweise Arretiereinrichtungen zum
Einsatz.
Derartige Arretiereinrichtungen werden oftmals während des Montageprozesses in die Nockenwellen nachträglich eingebaut. Aus der eingangs genannten DE 10 2013 010 330 Al ist bspw. eine Nockenwelle mit einer Grundwelle und einem Nockenträger bekannt, der auf der Grundwelle verschiebbar angeordnet ist. Die Grundwelle und der Nockenträger weisen Verzahnungen auf, die zur drehfesten Verbindung ineinandergreifen. Die Nockenwelle umfasst ferner eine
Rastvorrichtung, die durch eine Montageöffnung des Nockenträgers und eine Aufnahmeöffnung der Grundwelle in diese eingeschoben wird. Die Nockenwelle ist bei der Montage der Rastvorrichtung in einer Zylinderkopfhaube angeordnet. Um im Betrieb ein Verlieren der Rastvorrichtung durch die Montageöffnung zu verhindern, ist eine Haltescheibe vorgesehen.
Nachteilig ist hierbei, dass zur radialen Sicherung der Rastvorrichtung durch die Haltescheibe ein zusätzliches Bauteil erforderlich ist. Dadurch wird ein
Fertigungsaufwand erhöht sowie durch die Handhabung mehrerer Einzelteile die Montage der Rastvorrichtung erschwert. Ferner steht durch die drehfeste
Verbindung zwischen der Grundwelle und dem Nockenträger lediglich ein kleiner Winkelbereich zwischen einer Nockenspitze des Nockenträgers und der
Rastvorrichtung zur Verfügung, um die Rastvorrichtung in der Grundwelle anzuordnen. Dies hat nachteilig eine Einschränkung der Designfreiheit zur Folge. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Nockenwelle anzugeben, bei der durch einen vereinfachten Aufbau eine Montage erleichtert ist sowie Gesamtkosten verringert sind. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Montage einer Nockenwelle anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Nockenwelle durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Kraftfahrzeugs und des Verfahrens wird die vorstehend genannte Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 12 (Kraftfahrzeug) und des Anspruchs 13 (Verfahren) gelöst.
Konkret wird die Aufgabe durch eine Nockenwelle mit einer Grundwelle und wenigstens einem Schiebenockenelement, das auf der Grundwelle axial
verschiebbar angeordnet ist, und wenigstens einer Arretiereinrichtung gelöst. Die Grundwelle und das Schiebenockenelement weisen jeweils eine zugehörige Durchgangsöffnung auf, durch die die Arretiereinrichtung in die Grundwelle eingebracht ist. Die Durchgangsöffnung der Grundwelle und die
Durchgangsöffnung des Schiebenockenelements sind relativ gegeneinander verdreht, so dass die Arretiereinrichtung durch das Schiebenockenelement in der Grundwelle radial gesichert, insbesondere gehalten ist.
Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Durch die Durchgangsöffnungen der Grundwelle und des Schiebenockenelements ist die Arretiereinrichtung im eingebauten Zustand der Nockenwelle bspw. in einer geschlossenen Lagergasse einer Zylinderkopfhaube montierbar. Bei der Montage wird die Arretiereinrichtung durch die Durchgangsöffnungen eingebracht und durch das Relativverdrehen der Durchgangsöffnungen in der Grundwelle radial gesichert. Mit anderen Worten ist die Arretiereinrichtung durch das Schiebenockenelement zur Sicherung radial nach außen begrenzt. Hierbei ist vorteilhaft, dass durch die Relativverdrehung der Durchgangsöffnungen die Arretiereinrichtung auf einfache Art und Weise in der Grundwelle radial gehalten wird. Dabei wird ein Montageaufwand verringert und somit die Gesamtkosten reduziert. Vorteilhaft wird somit eine nachträgliche Montage der Arretiereinrichtung in der Grundwelle, insbesondere in engen
Bauräumen ermöglicht.
Die Relativverdrehbarkeit der Grundwelle und des Schiebenockenelements hat den weiteren Vorteil, dass die Ausrichtung bzw. die Winkellage der
Arretiereinrichtung in der Grundwelle unabhängig von der Position der
Durchgangsöffnung des Schiebenockenelements frei wählbar ist. Dadurch ist vorteilhaft eine Designfreiheit maßgeblich erhöht. Es ist denkbar, dass bei der Montage die Grundwelle und/oder das Schiebenockenelement unbegrenzt gegeneinander relativ verdrehbar sind.
Vorzugsweise weist die Nockenwelle mehr als ein Schiebenockenelement auf. Bevorzugt umfasst die Nockenwelle zwei Schiebenockenelemente. Die
Durchgangsöffnung des Schiebenockenelements und/oder der Grundwelle kann schräg ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Durchgangsöffnung zu einer Längsachse des Schiebenockenelements und/oder der Grundwelle winkelig ausgebildet sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schiebenockenelement wenigstens einen Schaltkulissenabschnitt und/oder wenigstens einen weiteren Abschnitt auf, in dem die zugehörige Durchgangsöffnung vorgesehen ist. Der Schaltkulissenabschnitt weist vorzugsweise wenigstens eine Schaltnut auf, die zum axialen Verschieben mit einem Aktuator Zusammenwirken kann. Der
Schaltkulissenabschnitt kann eine V-förmige Schaltnut, eine Y-förmige Schaltnut und/oder wenigstens eine S-förmige Schaltnut aufweisen. Die Durchgangsöffnung kann in einem Bereich ausgebildet sein, der funktionsunbeteiligt ist. Mit anderen Worten kann die Durchgangsöffnung in einem Bereich ausgebildet sein, der die Funktion des Schaltkulissenabschnitts und/oder des weiteren Abschnitts und somit einen Verschiebevorgang nicht beeinflusst. Hierbei ist vorteilhaft, dass durch die Ausbildung der Durchgangsbohrung im Schaltkulissenabschnitt der Bauraum am Schiebenockenelement effizient ausgenutzt ist.
Der weitere Abschnitt kann durch einen zylindrischen Abschnitt des
Schiebenockenelements gebildet sein. Mit anderen Worten kann die
Durchgangsbohrung an einem weiteren, insbesondere freien, Abschnitt im
Schiebenockenelement ausgebildet sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das
Schiebenockenelement wenigstens eine Rastnut, die am Schiebenockenelement radial innen ausgebildet ist, wobei die zugehörige Durchgangsöffnung in die Rastnut mündet oder die zugehörige Durchgangsöffnung zur Rastnut axial versetzt ist. Durch die Rastnut und die Arretiereinrichtung ist das Schiebenockenelement an einer Axialposition fixierbar. Mit anderen Worten wirkt die Arretiereinrichtung mit der Rastnut zusammen, um das Schiebenockenelement auf der Grundwelle an einer Axialposition lösbar zu fixieren. Bevorzugt weist das Schiebenockenelement wenigstens zwei Rastnuten auf.
Ist die Durchgangsöffnung derart ausgebildet, dass diese in die Rastnut mündet, ist vorteilhaft durch die Relativverdrehung die Arretiereinrichtung radial nach außen gesichert und das Schiebenockenelement an einer Axialposition lösbar fixiert. Die Montageposition des Schiebenockenelements bei der Montage der Arretiereinrichtung entspricht hierbei im Betrieb einer ersten Axialposition des Schiebenockenelements auf der Grundwelle. Es ist somit vorteilhaft kein anschließendes, axiales Verschieben des Schiebenockenelements erforderlich, um das Schiebenockenelement in eine erste Betriebsstellung zu bringen.
Vorzugsweise ist die Rastnut innen am Schiebenockenelement radial umlaufend ausgebildet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine einfache, axiale Ausrichtung des Schiebenockenelements auf der Grundwelle. Bei einer Demontage kann die Arretiereinrichtung einfach und schnell entfernt werden, da das
Schiebenockenelement und/oder die Grundwelle unbegrenzt in Umfangsrichtung verdrehbar sind. Mit anderen Worten kann die Arretiereinrichtung zur
Durchgangsöffnung des Schiebenockenelements einfach und schnell ausgerichtet werden, um diese zu demontieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Arretiereinrichtung
wenigstens ein Federelement und wenigstens ein Rastmittel, wobei das Rastmittel durch das Federelement gegen das Schiebenockenelement zur Arretierung radial vorgespannt ist. Das Federelement kann durch eine Schraubenfeder gebildet sein. Alternativ kann das Federelement durch wenigstens eine Tellerfeder gebildet sein. Das Rastmittel kann durch eine Rastkugel gebildet sein. Es ist auch denkbar, dass das Rastmittel durch einen Raststift gebildet ist. Bei einem axialen Verschieben, insbesondere einem Verschiebevorgang, des Schiebenockenelements auf der Grundwelle wirkt das Rastmittel durch die Vorspannung über das Federelement mit der Rastnut zusammen. Das Schiebenockenelement ist dadurch an einer Axialposition lösbar fixiert. Dies hat den Vorteilhaft, dass das
Schiebenockenelement an der entsprechenden Axialposition auf einfache Weise lösbar arretiert wird. Vorzugsweise weist die Grundwelle wenigstens ein Aufnahmeelement auf, das in der Grundwelle angeordnet ist und in das die Arretiereinrichtung eingebettet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Rastmittel im Aufnahmeelement geführt wird.
Insbesondere bei der Ausbildung der Grundwelle als Hohlwelle bildet das
Aufnahmeelement ein Gehäuse für die Arretiereinrichtung.
Das Aufnahmeelement kann durch eine Hülse gebildet sein. Das
Aufnahmeelement kann zylinderförmig ausgebildet sein. Das Aufnahmeelement kann einen Aufnahmeboden aufweisen, an dem sich das Federelement zur
Vorspannung des Rastmittels abstützt.
Weiter vorzugsweise weist die Grundwelle wenigstens eine Aufnahmebohrung auf, die in der Grundwelle ausgebildet ist und in die die Arretiereinrichtung
eingebettet ist. Die Grundwelle kann durch eine Vollwelle, insbesondere ein Vollmaterial, gebildet sein. Die Aufnahmebohrung kann im Vollmaterial der Grundwelle ausgebildet sein. Die Aufnahmebohrung kann zylinderförmig ausgebildet sein. Die Aufnahmebohrung kann einen Aufnahmeboden aufweisen, an dem sich das Federelement zur Vorspannung des Rastmittels abstützt. Die Aufnahmebohrung hat den Vorteil, dass das Rastmittel in dieser geführt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind ein Innendurchmesser des
Aufnahmeelements oder ein Innendurchmesser der Aufnahmebohrung und ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Schiebenockenelements zum Einbringen der Arretiereinrichtung gleich groß oder weisen eine unterschiedliche Größe auf. Es ist denkbar, dass der Innendurchmesser des Aufnahmeelements oder der Aufnahmebohrung größer ist als der Innendurchmesser des
Schiebenockenelements. Alternativ kann der Innendurchmesser des
Schiebenockenelement größer sein als der Innendurchmesser des
Aufnahmeelements oder der Aufnahmebohrung. Vorzugweise sind beide
Innendurchmesser derart groß ausgebildet, dass die Arretiereinrichtung in die Grundwelle bzw. in das Aufnahmeelement einbringbar ist.
Vorzugsweise weisen das Aufnahmeelement und/oder die Aufnahmebohrung wenigstens eine gehärtete Innenoberfläche auf, an der das Rastmittel anliegt.
Dies hat den Vorteil, dass eine Funktionssicherheit der Arretiereinrichtung sowie eine Lebensdauer durch geringeren Verschleiß erhöht sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Übertragungselement vorgesehen, das das Schiebenockenelement mit der Grundwelle drehfest verbindet. Hierbei weist die Grundwelle wenigstens eine Ausnehmung auf und das Schiebenockenelement umfasst wenigstens eine Montageöffnung, durch die das Übertragungselement in die Ausnehmung der Grundwelle einsetzbar ist. Dies hat den Vorteil, dass im Betrieb das Schiebenockenelement durch die
Arretiereinrichtung in wenigstens einer Axialposition fixierbar ist und durch das wenigstens eine Übertragungselement mit der Grundwelle drehfest, insbesondere drehmomentschlüssig, verbunden ist. Bei einer Montage bzw. Demontage der Arretiereinrichtung kann die drehfeste Verbindung des Schiebenockenelements mit der Grundwelle gelöst werden, sodass die Grundwelle und das
Schiebenockenelement gegeneinander relativ verdrehbar sind.
Ferner ist vorteilhaft, dass durch die Montageöffnung das Übertragungselement ebenso wie die Arretiereinrichtung nachträglich bzw. im eingebauten Zustand der Nockenwelle bspw. in einer Lagergasse montierbar ist. Dadurch werden vorteilhaft eine Montage bzw. ein Zusammenbau der Nockenwelle vereinfacht sowie eine Montagezeit reduziert. Ferner werden dadurch die Gesamtkosten der Nockenwelle reduziert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Grundwelle und das Schiebenockenelement zumindest abschnittsweise eine Verzahnung auf, die die Grundwelle mit dem Schiebenockenelement durch Ineinandergreifen drehfest verbindet. Das Schiebenockenelement ist somit durch die Arretiereinrichtung in einer Axialposition fixierbar ist und durch den Formschluss der Verzahnungen mit der Grundwelle drehfest, insbesondere drehmomentschlüssig, verbunden. Das Schiebenockenelement weist bei dieser Ausführungsform eine Innenverzahnung und die Grundwelle eine Außenverzahnung auf. Die Verzahnungen sind lediglich teilweise an der Grundwelle und/oder dem Schiebenockenelement ausgebildet.
Bei einer Montage bzw. Demontage der Arretiereinrichtung kann die drehfeste Verbindung des Schiebenockenelements mit der Grundwelle gelöst werden, sodass die Grundwelle und das Schiebenockenelement gegeneinander relativ verdrehbar sind.
Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Nockenwelle. Die Nockenwelle kann als Schiebenockenwelle ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug mehr als eine Nockenwelle, insbesondere zwei Nockenwellen. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Montieren einer Nockenwelle, insbesondere einer Schiebenockenwelle werden in einem ersten Verfahrensschritt eine Grundwelle und wenigstens ein Schiebenockenelement bereitgestellt. Das Schiebenockenelement und die Grundwelle weisen jeweils wenigstens eine zugehörige Durchgangsöffnung auf. Ferner ist das Schiebenockenelement auf der Grundwelle axial verschiebbar angeordnet. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Schiebenockenelement auf der Grundwelle derart angeordnet, dass die jeweiligen Durchgangsöffnungen korrespondieren. In einem dritten
Verfahrensschritt wird wenigstens eine Arretiereinrichtung durch die
korrespondierenden Durchgangsöffnungen in die Grundwelle eingebracht. Die Arretiereinrichtung wird durch Einschieben in der Grundwelle angeordnet.
Anschließend wird/werden in einem weiteren Verfahrensschritt die Grundwelle und/oder das Schiebenockenelement derart relativ verdreht, dass die
eingebrachte Arretiereinrichtung durch das Schiebenockenelement in der
Grundwelle radial gesichert, insbesondere gehalten wird. Dabei kann das
Schiebenockenelement gegenüber der Grundwelle und/oder die Grundwelle gegenüber dem Schiebenockenelement verdreht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden beim Bereitstellen die Grundwelle und das Schiebenockenelement in einer Lagergasse eines Zylinderkopfgehäuses angeordnet. Hierbei wird die
Arretiereinrichtung vorzugsweise nach dem Einbringen der Grundwelle und des Schiebenockenelements in die Lagergasse durch die Durchgangsöffnungen in die Grundwelle eingebracht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Bereitstellen der Grundwelle wenigstens ein Aufnahmeelement durch die zugehörige Durchgangsöffnung in der Grundwelle angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Aufnahmeelement bspw. vor der Anordnung der Grundwelle und des Schiebenockenelements in der Lagergasse der Zylinderkopfhaube vormontiert wird. Dadurch wird ein Montageaufwand sowie eine Montagezeit reduziert.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens die Arretiereinrichtung durch ein Montagewerkzeug in die Grundwelle eingebracht. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Erhöhung des Automatisierungsgrades sowie eine präzise Montage der
Arretiereinrichtung. Zu den Vorteilen des Kraftfahrzeugs und des Verfahrens zur Montage einer erfindungsgemäßen Nockenwelle wird auf die im Zusammenhang mit der
Nockenwelle erläuterten Vorteile verwiesen. Darüber hinaus können das
Kraftfahrzeug und das Verfahren alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor in Bezug auf die Nockenwelle genannte Merkmale aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen stellen Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Nockenwelle ausgestaltet sein kann. Ferner stellen die dargestellten Ausführungsformen einzelne
Verfahrensschritte zum Montieren der erfindungsgemäßen Nockenwelle dar.
In diesen zeigen
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht einer Nockenwelle gemäß einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, in einer Lagergasse;
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht einer Nockenwelle nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, in einer Lagergasse;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Schiebenockenelements der
Nockenwellen gemäß Fig. 1 und 2;
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht der Nockenwelle gemäß
Fig. 1, in einem ersten Verfahrensschritt eines bevorzugten erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
Fig. 5 einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht der Nockenwelle gemäß
Fig. 1, in einem zweiten Verfahrensschritt des bevorzugten erfindungsgemäßen Montageverfahrens;
Fig. 6 einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht der Nockenwelle gemäß
Fig. 1, in einem dritten Verfahrensschritt des bevorzugten erfindungsgemäßen Montageverfahrens; und Fig. 7 einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht der Nockenwelle gemäß
Fig. 1, nach dem dritten Verfahrensschritt, insbesondere mit einer eingebrachten Arretiereinrichtung, des bevorzugten
erfindungsgemäßen Montageverfahrens.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht einer Nockenwelle 10 gemäß einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Fig. 4 bis 7 zeigen die Nockenwelle 10 gemäß Fig. 1 in unterschiedlichen
Montagezuständen, auf die später näher eingegangen wird. Die Nockenwelle 10 ist in einer Lagergasse 25 eines Zylinderkopfgehäuses 26 eines
Verbrennungsmotors angeordnet. Konkret ist die Nockenwelle 10 in der
Lagergasse 25 drehbar gelagert.
Die Nockenwelle 10 umfasst eine Grundwelle 11 und ein Schiebenockenelement 12. Das Schiebenockenelement 12 ist auf der Grundwelle 11 axial verschiebbar angeordnet. Ferner ist das Schiebenockenelement 12 mit der Grundwelle 11 drehfest verbunden. Die drehfeste Verbindung kann durch eine
Formschlussverbindung mittels wenigstens eines Übertragungselements und/oder mittels wenigstens einer abschnittsweisen Verzahnung hergestellt sein.
Die Nockenwelle 10 kann auch mehr als ein Schiebenockenelement 12 aufweisen. Ferner umfasst die Nockenwelle 10 eine Arretiereinrichtung 13 und ein
Aufnahmeelement 22, auf die später näher eingegangen wird.
Die Grundwelle 11 ist hohlzylindrisch ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Grundwelle 11 rohrförmig ausgebildet. Die Grundwelle 11 weist zumindest im Bereich des Schiebenockenelements 12 eine glatte Außenoberfläche 37' auf. Mit anderen Worten ist die Grundwelle 11 zumindest im Bereich des
Schiebenockenelements 12 frei von Formschlussmitteln in Form von Erhebungen oder Vorsprüngen, insbesondere einer Verzahnung ausgebildet.
Die Grundwelle 11 weist eine Durchgangsöffnung 14 auf, durch die das
Aufnahmeelement 22 in die Grundwelle 11 eingebracht ist. Zusätzlich weist die Grundwelle 11 eine weitere Durchgangsöffnung 32 auf, die der
Durchgangsöffnung 14 gegenüber ausgebildet ist. Die Durchgangsöffnungen 14, 32 weisen eine gemeinsame Achse auf. Die Durchgangsöffnungen 14, 32 sind jeweils durch eine Bohrung gebildet. Die Durchgangsöffnungen 14, 32 können jeweils im Querschnitt kreisförmig oder eckig ausgebildet sein. In der Grundwelle 11 ist das Aufnahmeelement 22 eingesetzt. Das Aufnahmeelement 22 ist in der Grundwelle 11 quer zur Längsachse angeordnet. Das Aufnahmeelement 22 weist ein erstes Ende 33 auf, durch das die
Arretiereinrichtung 13 in das Aufnahmeelement 22 eingebracht ist. Das
Aufnahmeelement 22 weist dazu einen Aufnahmebereich 36' auf, der zum ersten Ende 33 hin offen ausgebildet. Die Arretiereinrichtung 13 ist im Aufnahmebereich 36' angeordnet.
Gemäß Fig. 1 umfasst die Arretiereinrichtung 13 ein Federelement 19 und ein Rastmittel 21. Das Rastmittel 21 ist durch eine Rastkugel gebildet, die zur lösbaren Arretierung des Schiebenockenelements 12 mit einer Rastnut 17', 17” zusammenwirkt. Auf die Rastnut 17', 17” wird später näher eingegangen. Das Rastmittel 21 kann alternativ durch einen Raststift gebildet sein.
Das Federelement 19 ist durch eine Schraubenfeder gebildet. Das Federelement 19 kann auch durch wenigstens eine Tellerfeder oder wenigstens eine Blattfeder gebildet sein. Ferner kann das Federelement 19 auch durch eine Feder einer anderen Art gebildet sein.
Die Arretiereinrichtung 13 ist im Aufnahmeelement 22 derart angeordnet, dass das Rastmittel 21 durch das Federelement 19 radial nach außen geschoben, insbesondere gedrückt wird. Konkret wird das Rastmittel 26 durch die
Durchgangsöffnung 14 der Grundwelle 11 mittels dem Federelement 27 radial nach außen geschoben und gegen das Schiebenockenelement 12 gedrückt. Mit anderen Worten ist das Rastmittel 21 durch das Federelement 19 gegen das Schiebenockenelement 12 radial nach außen vorgespannt. Das Rastmittel 21 ist somit durch das Schiebenockenelement 12 radial nach außen begrenzt. Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist das Rastmittel 21 in einer Rastnut 17' eingerastet, wodurch das Schiebenockenelement 12 in einer Axialposition 18' lösbar fixiert ist. Die Grundwelle 11 und/oder das Schiebenockenelement 12 sind relativ gegeneinander verdreht, sodass die Arretiereinrichtung 13 durch das Schiebenockenelement 13 im Aufnahmeelement 22 radial gesichert, insbesondere gehalten ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Aufnahmeelement 22 hülsenförmig ausgebildet und weist einen Aufnahmeboden 47' auf, an dem sich die Arretiereinrichtung 13 zur Vorspannung abstützt. Mit anderen Worten ist das Aufnahmeelement 22 ist teilweise hohlzylindrisch ausgebildet. Das Aufnahmeelement 22 kann auch quaderförmig ausgebildet sein. Das Aufnahmeelement 22 umfasst eine Durchgangsbohrung, die sich vom Aufnahmeboden 47' zum zweiten Ende 34 erstreckt.
Das erste Ende 33 des Aufnahmeelements 22 ist teilweise in der
Durchgangsöffnung 14 der Grundwelle 11 angeordnet. Das Aufnahmeelement 22 weist ein zweites Ende 34 auf, das in eine Materialausnehmung 35 der
Grundwelle 11 eingreift. Die Materialausnehmung 35 ist an der Grundwelle 11 radial innen ausgebildet. Die Materialausnehmung 35 bildet einen Sitz, der das zweite Ende 34 des Aufnahmeelements 22 aufnimmt.
Die weitere Durchgangsöffnung 32 der Grundwelle 11 ist im Bereich der
Materialausnehmung 35 ausgebildet. Die weitere Durchgangsöffnung 32 und die Durchgangsbohrung 48' des Aufnahmeelement 22 verbinden zusammen den Aufnahmebereich 36' des Aufnahmeelements 22 mit einer Außenoberfläche 37' der Grundwelle 11.
Das Schiebenockenelement 12 gemäß Fig. 1, 2 sowie 4 bis 7 entspricht dem Schiebenockenelement 12 gemäß Fig. 3. Das Schiebenockenelement 12 umfasst einen Grundkörper 38 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 39, durch die das Schiebenockenelement 12 auf die Grundwelle 11 aufgeschoben ist. Die
Grundwelle 11 und das Schiebenockenelement 12 weisen eine gemeinsame Längsachse auf.
Ferner umfasst das Schiebenockenelement 12 zwei Nockenpaare 28 mit zwei unterschiedlichen Nockenkonturen. Das Schiebenockenelement 12 kann auch mehr als zwei unterschiedliche Nockenkonturen aufweisen. Die Nockenpaare 28 sind zueinander verdreht angeordnet. Mit anderen Worten weisen die
Nockenpaare 28 einen Flubversatz zueinander auf.
Des Weiteren weist das Schiebenockenelement 12 einen Schaltkulissenabschnitt 16 auf, mit zwei Schaltnuten 41 und einem dazwischen angeordneten
Kulissensteg 42. Bei einem Verschiebevorgang greift im Betrieb ein nicht dargestellter Aktuator mit einem Aktuatorpin in eine der Schaltnuten 41 ein, sodass das Schiebenockenelement 12 in Längsrichtung der Grundwelle 11 verschoben wird. Der Aktuator kann ein Mehrfachaktuator sein.
Der Schaltkulissenabschnitt 16 ist zwischen den Nockenpaaren 28 angeordnet. Konkret grenzt der Schaltkulissenabschnitt 16 an ein erstes der Nockenpaare 28 an. Zwischen dem Schalkulissenabschnitt 16 und dem zweiten der Nockenpaare 28 ist ein zylinderförmiger Elementabschnitt 43 ausgebildet. Der zylinderförmige Elementabschnitt 43 ist frei von Erhebungen und Vorsprüngen ausgebildet. Mit anderen Worten weist der zylinderförmige Elementabschnitt 43 eine glatte
Oberfläche auf.
Das Schiebenockenelement 12 weist eine Durchgangsöffnung 15 auf, die an einem Außenumfangsbereich 44 des Kulissenstegs 42 angeordnet ist. Die
Durchgangsöffnung 15 erstreckt sich vom Außenumfangsbereich 44 radial nach innen. Konkret bildet die Durchgangsöffnung 15 von der zentralen
Durchgangsöffnung 39 ausgehend durch den Grundkörper 38 radial nach außen einen freien Durchgang. Die Durchgangsöffnung 15 kann auch im
zylinderförmigen Elementabschnitt 43 angeordnet sein. Die Durchgangsöffnung 15 bildet eine Montageöffnung zum Einbringen, insbesondere Einschieben, der Arretiereinrichtung 13 in den Aufnahmebereich 36' des Aufnahmeelements 22. Die Durchgangsöffnung 15 ist durch eine Bohrung gebildet. Die Durchgangsöffnung 15 kann alternativ im Querschnitt eine eckige Form aufweisen.
Gemäß den Fig. 1, 2 sowie 4 bis 7 ist ersichtlich, dass das Schiebenockenelement 12 zwei Rastnuten 17 aufweist, die am Schiebenockenelement 12 radial innen ausgebildet sind. Das Schiebenockenelement 12 kann auch mehr als zwei
Rastnuten 17 aufweisen. Die Rastnuten 17 sind von der zentralen
Durchgangsöffnung 39 radial nach außen im Grundkörper 38 radial umlaufend ausgebildet. Die Rastnuten 17 sind radial nach innen offen ausgebildet. Dabei bildet eine erste Rastnut 17' eine erste Axialposition 18' und eine zweite Rastnut 17" eine zweite Axialposition 18" des Schiebenockenelements 12.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, greift das Rastmittel 21 durch das Relativverdrehen des Schiebenockenelement 12 und/oder der Grundwelle 11 in die erste Rastnut 17' ein, da die Durchgangsöffnung 15 in die erste Rastnut 17' mündet. Das Rastmittel 21 wird durch die erste Rastnut 17' radial gesichert und das
Schiebenockenelement 12 in einer ersten Axialposition 18' lösbar fixiert bzw.
arretiert. Wird im Betrieb das Schiebenockenelement 12 auf der Grundwelle 11 in Längsrichtung verschoben, rastet das Rastmittel 21 in die zweite Rastnut 17" ein. Das Schiebenockenelement 12 ist somit in einer zweiten Axialposition 18" lösbar fixiert. Die Durchgangsöffnung 15 ist im Schiebenockenelement 12 derart ausgebildet, dass diese, wie vorstehend beschrieben, in die erste Rastnut 17' mündet. Die Durchgangsöffnung 15 kann auch in die zweite Rastnut 17" münden. Es ist denkbar, dass die Durchgangsöffnung 15 derart ausgebildet ist, dass diese zu ersten Rastnut 17' und/oder zur zweiten Rastnut 17" axial versetzt ausgebildet ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist das Schiebenockenelement 12 mehrere Längsnuten 29 auf, die an einer Innenseite 45 des Schiebenockenelements 12 ausgebildet sind. Die Längsnuten 29 verlaufen in Längsrichtung des Schiebenockenelements 12 und sind zur zentralen Durchgangsöffnung 39 hin offen ausgebildet. Gemäß den Fig. 1, 2 sowie 4 bis 7 ist erkennbar, dass das Schiebenockenelement 12 eine Materialausnehmung 46 aufweist, die an der Innenseite 45 radial umlaufend ausgebildet ist. Die Materialausnehmung 46 kann auch in Umfangsrichtung abschnittsweise ausgebildet sein. Die Längsnuten 29 sind durch die
Materialausnehmung 46 und die Rastnuten 17 in Längsrichtung unterbrochen.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht einer Nockenwelle 10 nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Nockenwelle 10 ist ebenso wie die Nockenwelle 10 gemäß Fig. 1 in einer Lagergasse 25 angeordnet. Im Unterschied zur Nockenwelle 10 gemäß Fig. 1 ist die Grundwelle 11 als Vollwelle vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Grundwelle 11 aus einem Vollmaterial gebildet. Ferner umfasst die Nockenwelle 10 gemäß Fig. 2 anstatt des Aufnahmeelements 22 eine Aufnahmebohrung 27 zur Anordnung der
Arretiereinrichtung 13. Die Aufnahmebohrung 27 ist im Vollmaterial der
Grundwelle 11 ausgebildet. Bei der Nockenwelle 10 gemäß Fig. 2 kann somit das Aufnahmeelement 22, wie in Fig. 1 beschrieben, entfallen. Gemäß Fig. 2 ist die Arretiereinrichtung 13 in der Aufnahmebohrung 27 angeordnet.
Die Aufnahmebohrung 27 bildet einen Aufnahmebereich 36", der dem
Aufnahmebereich 36' des Aufnahmeelements 22 der Nockenwelle 10 gemäß Fig. 1 entspricht. Die Aufnahmebohrung 27 weist einen Aufnahmeboden 47" auf, an dem sich das Federelement 19 zur Vorspannung des Rastmittels 21 abstützt. Im Vollmaterial der Grundwelle 11 ist ferner eine Durchgangsbohrung 48"
ausgebildet, die sich vom Aufnahmeboden 47" zu einer Außenoberfläche 37" der Grundwelle 11 erstreckt. Das Aufnahmeelement 22 gemäß Fig. 1 und die Aufnahmebohrung 27 gemäß Fig. 2 weisen eine Innenoberfläche 31 auf, die gehärtet sein kann. Das Rastmittel 21 liegt an der Innenoberfläche 31 an. Das Rastmittel 21 wird durch die
Innenoberfläche 31des Aufnahmeelements 22 oder der Aufnahmebohrung 27 geführt.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage der Nockenwelle
10 gemäß Fig. 1 anhand der Fig. 4 bis 7 beschrieben. Dieses Verfahren ist ebenso zur Montage der Nockenwelle 10 gemäß Fig. 2 anwendbar.
In einem ersten Montageschritt wird die Grundwelle 11 und das
Schiebenockenelement 12 in einer Lagergasse 25 eines Zylinderkopfgehäuses 26 bereitgestellt. Dabei wird das Schiebenockenelement 12 zwischen zwei
Lagerstellen 49 der Lagergasse 25 angeordnet. Vor einem Einschieben der Grundwelle 11 in die Lagergasse 25 wird das Aufnahmeelement 22 durch die Durchgangsöffnung 14 der Grundwelle 11 in diese eingebracht. Ist die Grundwelle
11 durch eine Vollwelle mit einer Aufnahmebohrung gebildet, kann das Einbringen des Aufnahmeelements 22 entfallen. Die Grundwelle 11 wird anschließend in die Lagergasse 25 eingeschoben, sodass das Schiebenockenelement 12 auf der Grundwelle 11 axial verschiebbar angeordnet ist. Dieser Vormontagezustand ist in Fig. 4 gezeigt.
Fig. 5 zeigt einen zweiten Montageschritt, bei dem die Grundwelle 11 und das Schiebenockenelement 12 derart zueinander ausgerichtet werden, dass die Durchgangsöffnung 14 der Grundwelle 11 und die Durchgangsöffnung 15 des Schiebenockenelements 12 korrespondieren. Hierbei kann das
Schiebenockenelement 12 gegenüber der Grundwelle 11 und/oder die Grundwelle 11 gegenüber dem Schiebenockenelement 12 relativ verdreht werden. Konkret können die Grundwelle 11 und/oder das Schiebenockenelement 12 relativ gegeneinander verdreht werden, sodass die Durchgangsöffnungen 14, 15 korrespondieren bzw. koaxial ausgerichtet werden. Dabei ist denkbar, dass die Grundwelle 11 und/oder das Schiebenockenelement 12 zur Ausrichtung der Durchgangsöffnungen 14, 15 zusätzlich relativ gegeneinander verschoben werden.
Wie in Fig. 5 gezeigt, sind der Aufnahmebereich 36 des Aufnahmeelements 22 und die Durchgangsöffnung 15 des Schiebenockenelements 12 koaxial
ausgerichtet. Bei der Grundwelle 11 als Vollwelle sind die Aufnahmebohrung und die Durchgangsöffnung 15 koaxial ausgerichtet. Der Innendurchmesser 23' des Aufnahmebereichs 36 bzw. des Aufnahmeelements 22 ist kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser 24 der Durchgangsöffnung 15 des Schiebenockenelements 12. Es ist auch denkbar, dass Der Innendurchmesser 23' des Aufnahmebereichs 36 größer ausgebildet ist als der Innendurchmesser 24 der Durchgangsöffnung 15. Die Innendurchmesser 23', 24 können auch gleich groß sein.
In einem dritten Montageschritt werden, wie in Fig. 6 gezeigt, das Federelement 19 und das Rastmittel 21 in den Aufnahmebereich 36 des Aufnahmeelements 22 eingebracht bzw. eingeschoben. Bei der Grundwelle 11 als Vollwelle wird das Federelement 19 und das Rastmittel 21 in einen Aufnahmebereich der
Aufnahmebohrung eingebracht. Das Einbringen der Arretiereinrichtung 13 erfolgt durch die korrespondierenden Durchgangsöffnungen 14, 15. Die Einbringung kann mittels eines Montagewerkzeugs erfolgen. Fig. 7 zeigt die Nockenwelle 10 mit der fertig eingebrachten Arretiereinrichtung 13.
Ist die Arretiereinrichtung 13 in der Grundwelle 11 bzw. dem Aufnahmeelement 22 eingeschoben, wird/werden anschließen in einem vierten Montageschritt die Grundwelle 11 und/oder das Schiebenockenelement 12 derart relativ verdreht, dass die eingebrachte Arretiereinrichtung 13 durch das Schiebenockenelement 12 radial nach außen begrenzt wird. Nach dem Verdrehen weisen die
Durchgangsöffnungen 14, 15 einen Winkelversatz auf, sodass die
Arretiereinrichtung 13, insbesondere das Rastmittel 21 und das Federelement 19, radial gehalten werden. Dies stellt den in Fig. 1 gezeigten Endmontagezustand der Nockenwelle 10 dar, in dem die Arretiereinrichtung 13 in der Grundwelle 11 angeordnet ist und das Schiebenockenelement 12 die Arretiereinrichtung 13 radial sichert. Ebenso stellt die Fig. 2 den Endmontagezustand der Nockenwelle 10 mit der Grundwelle 11 als Vollwelle dar.
Bezuaszeichenliste
10 Nockenwelle
11 Grundwelle
12 Schiebenockenelement
13 Arretiereinrichtung
14 Durchgangsöffnung der Grundwelle
15 Durchgangsöffnung des Schiebenockenelements
16 Schal kulissenabschnitt , 17', 17" Rastnuten
, 18', 18" Axialposition
Federelement
Rastmittel
Aufnahmeelement
' Innendurchmesser des Aufnahmeelements " Innendurchmesser der Aufnahmebohrung
Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des
Schiebenockenelements
Lagergasse
Zylinderkopfgehäuse
Aufnahmebohrung
Nockenpaar
Längsnut
Innenoberfläche
weitere Durchgangsöffnung der Grundwelle erstes Ende
zweites Ende
Materialausnehmung
', 36" Aufnahmebereich
', 37" Außenoberfläche
Grundkörper
zentrale Durchgangsöffnung
Schaltnut
Kulissensteg
zylinderförmiger Elementabschnitt
Außenumfangsbereich
Innenseite
Materialausnehmung
', 47" Aufnahmeboden
', 48" Durchgangsbohrung
Lagerstellen

Claims

Ansprüche
1. Nockenwelle (10) mit einer Grundwelle (11) und wenigstens einem
Schiebenockenelement (12), das auf der Grundwelle (11) axial verschiebbar angeordnet ist, und wenigstens einer Arretiereinrichtung (13), wobei die Grundwelle (11) und das Schiebenockenelement (12) jeweils eine zugehörige Durchgangsöffnung (14, 15) aufweisen, durch die die Arretiereinrichtung (13) in die Grundwelle (11) eingebracht ist, dad u rch geken nzeich net, dass
die Durchgangsöffnung (14) der Grundwelle (11) und die
Durchgangsöffnung (15) des Schiebenockenelements (12) relativ gegeneinander verdreht sind, so dass die Arretiereinrichtung (13) durch das Schiebenockenelement (12) in der Grundwelle (11) radial gesichert, insbesondere gehalten ist.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1,
dad u rch geken nzeich net, dass
das Schiebenockenelement (12) wenigstens einen Schaltkulissenabschnitt (16) und/oder wenigstens einen weiteren Abschnitt (43) aufweist, in dem die zugehörige Durchgangsöffnung (15) vorgesehen ist.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net, dass
das Schiebenockenelement (12) wenigstens eine Rastnut (17) umfasst, die am Schiebenockenelement (12) radial innen ausgebildet ist, wobei die zugehörige Durchgangsöffnung (15) in die Rastnut (17) mündet oder die zugehörige Durchgangsöffnung (15) zur Rastnut (17) axial versetzt ist.
4. Nockenwelle nach Anspruch 3
dad u rch geken nzeich net, dass
die Rastnut (17) innen am Schiebenockenelement (12) radial umlaufend ausgebildet ist.
5. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Arretiereinrichtung (13) wenigstens ein Federelement (19) und wenigstens ein Rastmittel (21) umfasst, wobei das Rastmittel (21) durch das Federelement (19) gegen das Schiebenockenelement (15) zur Arretierung radial vorgespannt ist.
6. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Grundwelle (11) wenigstens ein Aufnahmeelement (22) umfasst, das in der Grundwelle (11) angeordnet ist und in das die Arretiereinrichtung (13) eingebettet ist.
7. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Grundwelle (11) wenigstens eine Aufnahmebohrung (27) aufweist, die in der Grundwelle (11) ausgebildet ist und in die die Arretiereinrichtung (13) eingebettet ist.
8. Nockenwelle nach Anspruch 6 oder 7,
dad u rch geken nzeich net, dass
ein Innendurchmesser (23') des Aufnahmeelements (22) oder ein
Innendurchmesser (23") der Aufnahmebohrung (27) und ein
Innendurchmesser (24) der Durchgangsöffnung (15) des
Schiebenockenelements (12) zum Einbringen der Arretiereinrichtung (13) gleich groß sind oder eine unterschiedliche Größe aufweisen.
9. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dad u rch geken nzeich net, dass
das Aufnahmeelement (22) und/oder die Aufnahmebohrung (27) wenigstens eine gehärtete Innenoberfläche (31) aufweisen, an der das Rastmittel (21) anliegt.
10. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
wenigstens ein Übertragungselement vorgesehen ist, das das
Schiebenockenelement (12) mit der Grundwelle (11) drehfest verbindet, wobei die Grundwelle (11) wenigstens eine Ausnehmung aufweist und das Schiebenockenelement (12) wenigstens eine Montageöffnung umfasst, durch die das Übertragungselement in die Ausnehmung der Grundwelle (11) einsetzbar ist.
11. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Grundwelle (11) und das Schiebenockenelement (12) zumindest abschnittsweise eine Verzahnung aufweisen, die die Grundwelle (11) mit dem Schiebenockenelement (12) durch Ineinandergreifen drehfest verbindet.
12. Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Nockenwelle (10), insbesondere einer Schiebenockenwelle, nach Anspruch 1.
13. Verfahren zum Montieren einer Nockenwelle (10), insbesondere einer Schiebenockenwelle, bei dem
- eine Grundwelle (11) und wenigstens ein Schiebenockenelement (12) bereitgestellt werden, wobei das Schiebenockenelement (12) und die Grundwelle (11) jeweils wenigstens eine zugehörige
Durchgangsöffnung (14, 15) aufweisen, und wobei das
Schiebenockenelement (12) auf der Grundwelle (11) axial
verschiebbar angeordnet ist;
- das Schiebenockenelement (12) auf der Grundwelle (11) derart
angeordnet wird, dass die jeweiligen Durchgangsöffnungen (14, 15) korrespondieren;
- wenigstens eine Arretiereinrichtung (13) durch die korrespondierenden Durchgangsöffnungen (14, 15) in die Grundwelle (11) eingebracht wird; und
- die Grundwelle (11) und/oder das Schiebenockenelement (12) derart relativ verdreht wird/werden, dass die eingebrachte
Arretiereinrichtung (13) durch das Schiebenockenelement (12) in der Grundwelle (11) radial gesichert, insbesondere gehalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dad u rch geken nzeich net, dass
beim Bereitstellen die Grundwelle (11) und das Schiebenockenelement (12) in einer Lagergasse (25) eines Zylinderkopfgehäuses (26)
angeordnet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dad u rch geken nzeich net, dass
vor dem Bereitstellen der Grundwelle (11) wenigstens ein
Aufnahmeelement (22) durch die zugehörige Durchgangsöffnung (14) in der Grundwelle (11) angeordnet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Arretiereinrichtung (13) durch ein Montagewerkzeug in die Grundwelle (11) eingebracht wird.
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