WO2023099482A1 - VERFAHREN ZUR MONTAGE EINES FUNKTIONSELEMENTES AUF EINER SCHIEBENOCKENWELLE UNTER ZUHILFENAHME EINES MONTAGEWERKZEUGS, SOWIE VERWENDUNG EINER AUßENVERZAHNUNG ODER EINES UNRUNDEN ABSCHNITTS EINER SCHIEBENOCKENWELLE - Google Patents

VERFAHREN ZUR MONTAGE EINES FUNKTIONSELEMENTES AUF EINER SCHIEBENOCKENWELLE UNTER ZUHILFENAHME EINES MONTAGEWERKZEUGS, SOWIE VERWENDUNG EINER AUßENVERZAHNUNG ODER EINES UNRUNDEN ABSCHNITTS EINER SCHIEBENOCKENWELLE Download PDF

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assembly tool
undercut
engagement
round section
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Jens Schirmer
Marko CURLIC
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Thyssenkrupp Dynamic Components Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a method for installing a functional element, in particular a gear wheel, phaser, etc., on a sliding camshaft with the aid of an assembly tool according to claim 1, and the use of external teeth or a non-round section of a sliding camshaft with at least one sliding cam according to claim 11 or 12.
  • a sliding camshaft is well known to those skilled in the art.
  • the shift camshaft includes a support shaft and at least one shift cam.
  • the sliding cam as such includes a first cam package, which has at least two partial cams with different cam contours, and a shift gate. The difference in the cam contour can also be generated by different phase angles of two identical partial cams.
  • the sliding cam can also include a second set of cams, which has at least two partial cams with different cam contours.
  • the sliding cam can be moved axially, but is accommodated on the support shaft with sliding teeth suitable for transmitting torque.
  • the sliding toothing generally comprises an external toothing on the supporting shaft side and an internal toothing on the sliding cam side. Combinations based, for example, on a non-round section of the support shaft are also conceivable.
  • the sliding camshaft generally includes a latching device between the sliding cam and the support shaft, which enables the support shaft to be locked axially in a detachable manner, so that the sliding cam can be shifted between a first and a second axial switching position.
  • a functional element such as a phase adjuster, is usually mounted on the end piece of the sliding camshaft, in particular the support shaft. Since the sliding cams are usually mounted up to the end piece, there is very little space on the support shaft for an area to counter the mounting torque. There is correspondingly little space for applying an assembly tool to initiate an assembly torque, so that damage to the support shaft here The result can be if, for example, the assembly tool slips or the assembly torque applied is too great for the available contact surface.
  • this object is achieved in that an undercut is arranged in the axial direction next to the external toothing or the non-round section, the assembly tool having a shank and an engagement corresponding to the external toothing or the non-round area, the method comprising the following method steps: a) radial feeding of the engagement around the undercut; b) Axial displacement of the engagement on the external toothing or the non-circular section; c) assembly of the functional element by introducing a torque and countering the torque with the assembly tool.
  • the external toothing that is usually present anyway on a support shaft of a sliding camshaft or a non-round section for guiding the sliding cam can be fitted with an assembly tool.
  • the undercut allows the assembly tool to be fed in in a confined space, in that the assembly tool can be fed radially. Since the aforementioned components are designed to transmit torque anyway, there is an advantageous possibility of additional use as a connection point for the assembly tool. Accordingly, no additional separate connections, such as dihedral, hexagonal or similar, which is milled or ground onto the shaft, for example, must be provided, which would lead to an undesired weakening of the shaft and would increase the manufacturing costs. Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired.
  • the undercut has a smooth surface.
  • a smooth surface can be easily produced by turning or grinding and is advantageously suitable for feeding the assembly tool radially.
  • the diameter of the undercut is smaller than the addendum circle diameter of the adjacent external toothing.
  • the assembly tool in particular its engagement, can preferably be pushed radially over the engagement and then pushed axially over the external toothing or the non-round section of the support shaft and brought into engagement.
  • the diameter of the undercut is smaller than the root diameter of the adjacent external toothing. In this way, the assembly tool can encompass more than half of the support shaft, resulting in better absorption of force.
  • the engagement comprises two jaws, in particular part-circular jaws, which do not touch at their free end, with a distance between the two ends being provided which is greater than the diameter of the undercut is. Accordingly, the assembly tool, in particular the engagement, can be pushed radially over the undercut.
  • the engagement has an inner contour that corresponds to the outer toothing or the non-round section. Accordingly, a form-fitting connection suitable for the transmission of torque can be produced between the assembly tool, in particular the engagement, and the external toothing or the non-round section.
  • an offset is provided between the shank and the engagement in the assembly tool. In this way, an adaptation to structural conditions of the camshaft can be made, for example in the event that the undercut is covered by the sliding cam in an assembly position, which can also correspond to an operating position.
  • the assembly tool is straight, in particular that there is no offset between the shaft and the engagement.
  • the straight variant i.e. the arrangement of shaft and engagement along a common longitudinal axis, represents the variant of the assembly tool that is easy to manufacture.
  • an auxiliary frame is used for the detachable fixing of the assembly tool. This can make assembly easier for the fitter, since the fitter then no longer has to hold the assembly tool himself.
  • a further object of the present invention is to propose an advantageous use of an external toothing or a non-round section of a sliding camshaft with at least one sliding cam.
  • this object is achieved by a use according to claim 11 or 12.
  • an undercut is arranged in the axial direction next to the external toothing or the non-circular section, the external toothing or the non-circular section being both for the torque-transmitting connection with an assembly tool and for the torque-transmitting connection with the sliding cam is used.
  • the advantage here lies in particular in the fact that a part of the sliding toothing on the supporting shaft side that is present anyway, ie the external toothing or the non-round section, is used as a torque-transmitting connection to the assembly tool.
  • the assembly tool for the torque-transmitting connection uses a partial area of the external toothing that does not form a torque-transmitting connection to the sliding cam during operation.
  • an undercut is arranged in the axial direction next to the external toothing or the non-round section, the external toothing or the non-round section being used for the torque-transmitting connection with an assembly tool.
  • the external teeth can be formed, for example, by rolling or pressing the support shaft through a die. As a rule, more external teeth can then be formed here in the axial direction than is required in operation.
  • FIG. 1 shows a sliding camshaft according to the invention in an operating position
  • FIG. 3 shows a sliding camshaft in an assembly position, in particular with the assembly tool in the undercut
  • FIG. 3a shows a cross-sectional illustration according to FIG. 3
  • FIG. 4a shows a cross-sectional illustration according to FIG. 4
  • FIG. 5 shows a sliding camshaft in an operating position, in particular with an alternative assembly tool over the undercut
  • FIG. 6 shows a sliding camshaft in an operating position, in particular with an alternative assembly tool engaged with a section of the external toothing
  • Fig. 7 i-iv is a perspective view of a shift camshaft in a sequence of process steps
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a cylinder head cover with an auxiliary frame.
  • the following reference symbols are used in the figures:
  • a sliding camshaft essentially comprises a support shaft 1 and at least one sliding cam 2.
  • the sliding cam 2 as such comprises a cam package 21, which has at least two partial cams 211, 212 with different cam contours, and a shift gate 22. The difference in the cam contour can also be caused by different phase angles two identical partial cams can be generated.
  • the sliding cam 2 can also include at least one other cam package (not shown), which has at least two partial cams with different cam contours.
  • a longitudinal axis L is drawn in for orientation.
  • the sliding cam 2 can be moved axially, but is accommodated on the support shaft with a sliding toothing suitable for the transmission of torque.
  • the Sliding toothing comprises an external toothing 11 on the supporting shaft side, as well as an internal toothing 23 on the sliding cam side.
  • the sliding cam 2 can be shifted between a first and a second axial switching position during operation.
  • an actuator (not shown here) is generally used, which engages in the shifting gate 22 accordingly, so that the sliding cam 2 is displaced axially during the rotation of the sliding camshaft.
  • the sliding teeth can, for example, also include a non-round section (not shown) of the support shaft, for example a dihedron, etc., and a correspondingly designed sliding cam.
  • a non-round section for example a dihedron, etc.
  • a correspondingly designed sliding cam Ultimately, pairings come into consideration here that are designed to transmit a torque, but also for the axial displacement of the sliding cam on the support shaft. However, the invention is described in more detail below with reference to a sliding toothing.
  • At least one undercut 4 is arranged next to the external toothing 11 of the support shaft 1 .
  • the undercut 4 preferably has a smooth surface.
  • the diameter DF of the undercut 4 is preferably smaller than the addendum circle diameter KA of the adjacent external toothing 11 .
  • the diameter DF of the undercut 4 is smaller than the root circle diameter FA of the adjacent external toothing 11 .
  • the assembly tool 5 with a shank 51 and an engagement 52 provided at the end is provided for the method.
  • the assembly tool 5 is preferably designed in the manner of an open ring spanner.
  • the engagement 52 preferably comprises two jaws 521, in particular part-circular jaws, which, however, open at their free end do not touch the end.
  • a distance A is preferably provided between the two ends, which is dimensioned smaller than the diameter DE of the engagement 52 .
  • the engagement 52 thus has an undercut. However, the distance A is dimensioned so large that the engagement 52 , in particular the jaws 521 , can be pushed over the undercut 4 . It is accordingly provided that the distance A is designed to be larger than the diameter DF of the undercut 4 .
  • the engagement 52 is provided on the inside with an inner contour 522 corresponding to the outer toothing 11 or the non-round section.
  • this is a corresponding internal toothing.
  • this would be a correspondingly complementary shape of the non-circular section.
  • the assembly tool 5 in particular the engagement 52, is arranged radially above the undercut 4 (FIG. 2).
  • the assembly tool 5 is moved radially, so that the engagement 52 at least partially encompasses the undercut (FIG. 3 or FIG. 3a).
  • the assembly tool 5, in particular the engagement 52 is axially displaced, so that the internal teeth 522 of the engagement 52 engage with the external teeth 11 of the support shaft 1.
  • a torque can be transmitted between the support shaft 1 and the assembly tool 5, so that, for example, by means of the assembly tool 5 when screwing a functional element, such as a phase adjuster (not shown) to be fastened at the end of the support shaft 1, it can be countered (Fig. 4 or 4a).
  • FIG. 7 i It can be seen in particular in FIG. 7 i how the assembly tool 5 is arranged radially over the undercut 4 .
  • FIG. 7ii it can be seen how the assembly tool 5 , in particular the engagement 52 , is pushed onto the undercut 4 .
  • FIG. 7iii it can be seen that the assembly tool 5 , in particular the engagement 52 , is pushed axially from the undercut 4 onto the external teeth 11 of the support shaft 1 .
  • the internal toothing 522 of the assembly tool 5 and the external toothing 11 of the support shaft 1 are engaged, so that a connection suitable for the transmission of a torque is established.
  • FIG. 7iv it is indicated in FIG. 7iv that a functional element, in particular a toothed wheel 6 by means of a screw, has been mounted on the end of the support shaft 1 .
  • the torque required for the screw connection could be countered accordingly using the assembly tool 5.
  • the assembly tool 5′ comprises a shank 51 and a fork-shaped section 52.
  • the fork-shaped section 52 and the shank 51 are arranged without offset from each other.
  • an auxiliary frame 7 can advantageously be provided for fixing the assembly tool 5, in particular the shaft 51, on a cylinder head cover 8 or a frame in which the camshaft N is installed.
  • the assembly tool 5 uses a partial area of the external teeth 11 for the torque-transmitting connection, which does not form a torque-transmitting connection to the sliding cam 2 during operation.
  • the external teeth 11 can be formed, for example, by rolling or pressing the support shaft or a support shaft blank through a die. As a rule, more external teeth can then be formed here in the axial direction than is required in operation.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Funktionselementes (6), insbesondere eines Zahnrads, Phasenstellers o.ä, auf einer Schiebenockenwelle (N) unter Zuhilfenahme eines Montagewerkzeugs (5), wobei die Schiebenockenwelle eine Tragwelle (1) mit einer Außenverzahnung (11) oder einem unrundem Abschnitt sowie mindestens einen Schiebenocken (2) umfasst, wobei ein Freistich (4) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (11) bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet ist, wobei das Montagewerkzeug (5) einen Schaft (51) und einen zu der Außenverzahnung (11) bzw. dem unrunden Bereich korrespondierenden Eingriff (52) aufweist, wobei folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind: - Radiales Zuführen des Montagewerkzeugs (5), insbesondere des Eingriffs (52) um den Freistich (4); - Axiales Verschieben des Eingriffs (52) auf die Außenverzahnung (11) bzw. dem unrunden Abschnitt; - Montage des Funktionselementes (6) durch Einleiten eines Drehmomentes und Kontern des Drehmomentes durch das Montagewerkzeug (5). Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Außenverzahnung (11) oder eines unrunden Abschnitts einer Schiebenockenwelle (N) gemäß Anspruch 11 bzw. 12.

Description

Verfahren zur Montage eines Funktionselementes auf einer Schiebenockenwelle unter Zuhilfenahme eines Montagewerkzeugs, sowie Verwendung einer Außenverzahnung oder eines unrunden Abschnitts einer Schiebenockenwelle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Funktionselementes, insbesondere eines Zahnrades, Phasers, etc., auf einer Schiebenockenwelle unter Zuhilfenahme eines Montagewerkzeugs gemäß Anspruch 1 , sowie die Verwendung einer Außenverzahnung oder eines unrunden Abschnitts einer Schiebenockenwelle mit mindestens einem Schiebenocken gemäß Anspruch 11 bzw. 12.
Eine Schiebenockenwelle ist dem Fachmann hinreichend bekannt. Im Wesentlichen umfasst die Schiebenockenwelle eine Tragwelle und mindestens einen Schiebenocken. Der Schiebenocken als Solches umfasst ein erstes Nockenpaket, welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist, sowie eine Schaltkulisse. Die Unterschiedlichkeit der Nockenkontur kann auch durch unterschiedliche Phasenwinkel zweier identischer Teilnocken erzeugt werden. Grundsätzlich kann der Schiebenocken auch ein zweites Nockenpaket, welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist, umfassen.
Der Schiebenocken ist axial verschieblich, jedoch mit einer zur Übertragung von Drehmomenten geeigneten Schiebeverzahnung auf der Tragwelle aufgenommen. Die Schiebeverzahnung umfasst dabei in der Regel eine tragwellenseitige Außenverzahnung, sowie eine schiebenockenseitige Innenverzahnung. Auch Kombinationen, die beispielsweise auf einem unrunden Abschnitt der Tragwelle basieren sind denkbar. Ferner umfasst die Schiebenockenwelle in der Regel eine Rastvorrichtung zwischen Schiebenocken und Tragwelle, die eine lösbare axiale Verriegelung der Tragwelle ermöglicht, so dass der Schiebenocken zwischen einer ersten und einer zweiten axialen Schaltposition verschoben werden kann.
Üblicherweise wird ein Funktionselement, wie beispielsweise ein Phasensteller, am Endstück der Schiebenockenwelle, insbesondere der Tragwelle, montiert. Da die Schiebenocken in der Regel bis zum Endstück montiert sind, ist nur sehr wenig Platz auf der Tragwelle für einen Bereich zum Kontern des Montagedrehmoments. Es ist entsprechend wenig Platz zum Ansetzen eines Montagewerkzeugs zum Einleiten eines Montagedrehmomentes gegeben, so dass hier Beschädigungen an der Tragwelle die Folge sein können, wenn beispielsweise das Montagewerkzeug abrutscht oder das eingebrachte Montagedrehmoment zu groß für die zur Verfügung stehende Anlagefläche ist.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe ein verbessertes Verfahren zur Montage eines Funktionselementes auf einer Schiebenockenwelle unter Zuhilfenahme eines Montagewerkzeugs vorzuschlagen, insbesondere ein Montageverfahren vorzuschlagen, mit dem die oben skizzierten Probleme abgestellt, zumindest aber vermindert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Freistich in axialer Richtung neben der Außenverzahnung bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet ist, wobei das Montagewerkzeug einen Schaft und einen zu der Außenverzahnung bzw. dem unrunden Bereich korrespondierenden Eingriff aufweist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Radiales Zuführen des Eingriffs um den Freistich; b) Axiales Verschieben des Eingriffs auf die Außenverzahnung bzw. den unrunden Abschnitt; c) Montage des Funktionselementes durch Einleiten eines Drehmomentes und Kontern des Drehmomentes durch das Montagewerkzeug.
Die auf einer Tragwelle einer Schiebenockenwelle meist ohnehin vorhandene Außenverzahnung bzw. ein unrunder Abschnitt für die Führung des Schiebenockens können mit einem Montagewerkzeug belegt werden. Durch den Freistich wird die Zuführung des Montagewerkszeugs in beengtem Bauraum ermöglicht, indem das Montagewerkzeug radial zugeführt werden kann. Da die vorgenannten Komponenten ohnehin auf Drehmomentübertragung angelegt sind, ergibt sich hier eine vorteilhafte Möglichkeit der zusätzlichen Nutzung als Anschlussstelle für das Montagewerkzeug. Entsprechend müssen keine zusätzlichen separaten Anschlüsse, wie Zweiflach, 6-kant oder ähnliche, welcher beispielsweise auf die Welle eingefräst oder geschliffen wird, vorgesehen sein, der zu einer unerwünschten Schwächung der Welle führen würde und die Herstellungskosten erhöhen würde. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Freistich eine glatte Oberfläche aufweist. Eine glatte Oberfläche lässt sich durch Drehen oder Schleifen leicht herstellen und eignet sich vorteilhaft, um das Montagewerkzeug radial zuzuführen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser des Freistichs kleiner als der Kopfkreisdurchmesser der angrenzenden Außenverzahnung ist. Vorzugsweise kann das Montagewerkzeug, insbesondere dessen Eingriff, radial über den Eingriff geschoben und anschließend axial über die Außenverzahnung bzw. den unrunden Abschnitt der Tragwelle geschoben und in Eingriff gebracht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser des Freistichs kleiner als der Fusskreisdurchmesser der angrenzenden Außenverzahnung ist. So kann das Montagewerkzeug mehr als die Hälfte der Tragwelle umgreifen, wodurch eine bessere Kraftaufnahme resultiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Eingriff zwei Backen, insbesondere teilkreisförmige Backen, umfasst, die sich an ihrem freien Ende nicht berühren, wobei ein Abstand zwischen den beiden Enden vorgesehen ist, der größer als der Durchmesser des Freistichs ausgestaltet ist. Entsprechend kann das Montagewerkzeug, insbesondere der Eingriff, radial über den Freistich geschoben werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Eingriff eine zu der Außenverzahnung oder dem unrunden Abschnitt korrespondierende Innenkontur aufweist. Entsprechend kann eine formschlüssige und zur Übertragung von Drehmomenten geeignete Verbindung zwischen dem Montagewerkzeug, insbesondere dem Eingriff, und der Außenverzahnung bzw. dem unrunden Abschnitt hergestellt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem Montagewerkzeug ein Versatz zwischen dem Schaft und Eingriff vorgesehen ist. Hierdurch kann eine Anpassung an bauliche Gegebenheiten der Nockenwelle vorgenommen werden, beispielsweise für den Fall, dass der Freistich in einer Montagestellung, die auch einer Betriebsstellung entsprechen kann, von dem Schiebenocken überdeckt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Montagewerkzeug gerade ist, insbesondere, dass kein Versatz zwischen dem Schaft und dem Eingriff vorgesehen ist. Die gerade Variante, also die Anordnung von Schaft und Eingriff entlang einer gemeinsamen Längsachse, stellt die einfach herzustellende Variante des Montagewerkzeuges dar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schiebenocken vor dem radialen Zuführen des Eingriffs um den Freistich zur Freigabe der Außenverzahnung axial verschoben wird. Dieser Schritt kann erforderlich werden, wenn beispielsweise ein gerades Montagewerkzeug verwendet werden soll.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei Durchführung des Verfahrens mit einer in einer Zylinderkopfhaube verbauten Nockenwelle, ein Hilfsrahmen zur lösbaren Fixierung des Montagewerkzeugs verwendet wird. Dies kann eine Montageerleichterung für den Monteur darstellen, da das Montagewerkzeug dann nicht mehr durch den Monteur selbst gehalten werden muss.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine vorteilhafte Verwendung einer Außenverzahnung oder eines unrunden Abschnitts einer Schiebenockenwelle mit mindestens einem Schiebenocken, vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verwendung gemäß Anspruch 11 bzw. 12 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Freistich in axialer Richtung neben der Außenverzahnung bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet, wobei die Außenverzahnung bzw. der unrunde Abschnitt sowohl zur drehmomentübertragenden Verbindung mit einem Montagewerkzeug, als auch zur drehmomentübertragenden Verbindung mit dem Schiebenocken verwendet wird. Der hierin liegende Vorteil liegt insbesondere darin, dass ein ohnehin vorhandener tragwellenseitiger Teil der Schiebeverzahnung, also die Außenverzahnung bzw. der unrunde Abschnitt, als drehmomentübertragende Verbindung zu dem Montagewerkzeug genutzt wird. Bezüglich weiterer sich hieraus ergebender Vorteile kann auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden.
Es ist ebenfalls denkbar, dass das Montagewerkzeug zur drehmomentübetragenden Verbindung einen Teilbereich der Außenverzahnung nutzt, der im Betrieb keine drehmomentübetragende Verbindung zum Schiebenocken ausbildet. Insofern kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein Freistich in axialer Richtung neben der Außenverzahnung bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung bzw. der unrunde Abschnitt zur drehmomentübertragenden Verbindung mit einem Montagewerkzeug verwendet wird.
Die Außenverzahnung kann beispielsweise durch Walzen oder das Pressen der Tragwelle durch eine Matrize ausgebildet werden. Hier kann dann in der Regel in axialer Richtung mehr Außenverzahnung ausgebildet werden, als im Betrieb benötigt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwelle in einer Betriebsstellung;
Fig. 2 eine Schiebenockenwelle in einer Montagestellung, insbesondere mit dem Montagewerkzeug über dem Freistich;
Fig. 3 eine Schiebenockenwelle in einer Montagestellung, insbesondere mit dem Montagewerkzeug in dem Freistich;
Fig. 3a eine Querschnittdarstellung gemäß Fig. 3;
Fig. 4 eine Schiebenockenwelle in einer Montagestellung, insbesondere mit dem Montagewerkzeug im Eingriff mit einem Abschnitt der Außenverzahnung;
Fig. 4a eine Querschnittdarstellung gemäß Fig. 4;
Fig. 5 eine Schiebenockenwelle in einer Betriebsstellung, insbesondere mit einem alternativen Montagewerkzeug über dem Freistich;
Fig. 6 eine Schiebenockenwelle in einer Betriebsstellung, insbesondere mit einem alternativen Montagewerkzeug im Eingriff mit einem Abschnitt der Außenverzahnung;
Fig. 7 i-iv eine perspektivische Darstellung einer Schiebenockenwelle in einer Abfolge von Verfahrensschritten;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Zylinderkopfhaube mit einem Hilfsrahmen. Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:
N Nockenwelle
L Längsachse
DF Durchmesser des Freistichs
FA Fusskreisdurchmesser der Außenverzahnung
KA Kopfkreisdurchmesser der Außenverzahnung
A Abstand der Backenöffnung
DE Durchmesser des Eingriffs
1 Tragwelle
2 Schiebenocken
3 Rastvorrichichtung
4 Freistich
5 Montagewerkzeug
6 Zahnrad
7 Hilfsrahmen
8 Zylinderkopfhaube
11 Außenverzahnung 21 Nockenpaket
22 Schaltkulisse
23 Innenverzahnung
51 Schaft
52 Eingriff, insbesondere gabelförmiger Abschnitt
211 Teilnocken
212 Teilnocken
521 Backe
522 Innenverzahnung bzw. Innenkontur
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.
Eine Schiebenockenwelle umfasst im Wesentlichen eine Tragwelle 1 und mindestens einen Schiebenocken 2. Der Schiebenocken 2 als Solches umfasst ein Nockenpaket 21 , welches mindestens zwei Teilnocken 211 , 212 mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist, sowie eine Schaltkulisse 22. Die Unterschiedlichkeit der Nockenkontur kann auch durch unterschiedliche Phasenwinkel zweier identischer Teilnocken erzeugt werden. Grundsätzlich kann der Schiebenocken 2 auch mindestens ein weiteres Nockenpaket (nicht dargestellt), welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist, umfassen. Zur Orientierung ist eine Längsachse L eingezeichnet.
Der Schiebenocken 2 ist axial verschieblich, jedoch mit einer zur Übertragung von Drehmomenten geeigneten Schiebeverzahnung auf der Tragwelle aufgenommen. Die Schiebeverzahnung umfasst dabei eine tragwellenseitige Außenverzahnung 11 , sowie eine schiebenockenseitige Innenverzahnung 23. Ferner umfasst die Schiebenockenwelle in der Regel eine Rastvorrichtung 3 zwischen Schiebenocken 2 und Tragwelle 1 , die eine lösbare axiale Verriegelung des Schiebenockens 2 auf der Tragwelle 1 ermöglicht. Der Schiebenocken 2 kann während des Betriebes zwischen einer ersten und einer zweiten axialen Schaltposition verschoben werden. Hierzu wird in der Regel ein hier nicht dargestellter Aktuator eingesetzt, der entsprechend in die Schaltkulisse 22 eingreift, so dass der Schiebenocken 2 während der Drehung der Schiebenockenwelle axial verschoben wird.
Die Schiebeverzahnung kann beispielsweise auch einen unrunden Abschnitt (nicht dargestellt) der Tragwelle, beispielsweise einen Zweiflach, etc., und einen entsprechend ausgestalteten Schiebenocken umfassen. Letztendlich kommen hier Paarungen in Frage, die zur Übertragung eines Drehmomentes, jedoch ebenfalls zur axialen Verschiebung des Schiebenockens auf der Tragwelle eingerichtet sind. Nachfolgend wird die Erfindung jedoch anhand einer Schiebeverzahnung näher beschrieben.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zumindest ein Freistich 4 neben der Außenverzahnung 11 der Tragwelle 1 angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Freistich 4 eine glatte Oberfläche auf. Der Durchmesser DF des Freistichs 4 ist vorzugsweise kleiner als der Kopfkreisdurchmesser KA der angrenzenden Außenverzahnung 11 . Ferner vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser DF des Freistichs 4 kleiner als der Fusskreisdurchmesser FA der angrenzenden Außenverzahnung 11 ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert werden. Es versteht sich, dass hier nur einige ausgewählte Verfahrensschritte dargestellt sind, wie sie für das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens hilfreich sind. Das Verfahren kann weitere, dem Fachmann bekannte, Schritte bzw. Zwischenschritte umfassen.
Für das Verfahren ist ein Montagewerkzeug 5 mit einem Schaft 51 und einem endseitig vorgesehen Eingriff 52 vorgesehen. Das Montagewerkzeug 5 ist vorzugsweise nach Art eines offenen Ringschlüssels ausgestaltet. Der Eingriff 52 umfasst vorzugsweise zwei Backen 521 , insbesondere teilkreisförmige Backen, die sich jedoch an ihrem freien Ende nicht berühren. Zwischen den beiden Enden ist vorzugsweise ein Abstand A vorgesehen, der geringer als der Durchmesser DE des Eingriffs 52 bemessen ist. Der Eingriff 52 weist damit einen Hinterschnitt auf. Der Abstand A ist jedoch so groß bemessen, dass der Eingriff 52, insbesondere die Backen 521 , über den Freistich 4 geschoben werden können. Entsprechend ist also vorgesehen, dass der Abstand A größer als der Durchmesser DF des Freistichs 4 ausgestaltet ist.
Der Eingriff 52 ist innen mit einer zu der Außenverzahnung 11 bzw. dem unrunden Abschnitt korrespondierenden Innenkontur 522 versehen. Im Fall der Außenverzahnung ist dies eine entsprechende Innenverzahnung. Im Fall des unrunden Abschnitts wäre dies eine entsprechend komplementäre Form des unrunden Abschnitts. Letztendlich kommen hier Paarungen in Frage, die eine axiale Verschiebung des Montagewerkzeugs auf der Außenverzahnung 11 bzw. dem unrunden Abschnitt, sowie eine Drehmomentübertragung ermöglichen.
In einem ersten Schritt, wird das Montagewerkzeug 5, insbesondere der Eingriff 52, radial oberhalb des Freistichs 4 angeordnet (Fig. 2).
In einem nächsten Schritt wird das Montagewerkzeug 5 radial verschoben, so dass der Eingriff 52 den Freistich zumindest teilweise umgreift (Fig. 3 bzw. Fig. 3a).
In einem nächsten Schritt wird das Montagewerkzeug 5, insbesondere der Eingriff 52, axial verschoben, so dass die Innenverzahnung 522 des Eingriffs 52 mit der Außenverzahnung 11 der Tragwelle 1 in Eingriff gelangt. In diesem Eingriff kann ein Drehmoment zwischen der Tragwelle 1 und dem Montagewerkzeug 5 übertragen werden, so dass beispielsweise mittels des Montagewerkzeugs 5 beim Verschrauben eines Funktionselementes, wie beispielsweise eines endseitig der Tragwelle 1 zu befestigen Phasenstellers (nicht dargestellt), gekontert werden kann (Fig. 4 bzw. Fig. 4a).
Die Abfolge der Schritte ist auch noch einmal in den Fig. 7i-7iv perspektivisch dargestellt.
Es ist insbesondere in der Fig. 7i erkennbar, wie das Montagewerkzeug 5 radial über dem Freistich 4 angeordnet wird. In der Fig. 7ii ist erkennbar, wie das Montagewerkzeug 5, insbesondere der Eingriff 52, auf den Freistich 4 aufgeschoben wird.
In der Fig. 7iii ist erkennbar, dass das Montagewerkzeug 5, insbesondere der Eingriff 52, axial von dem Freistich 4 auf die Außenverzahnung 11 der Tragwelle 1 geschoben ist. In dieser Position sind die Innenverzahnung 522 des Montagewerkzeugs 5 und die Außenverzahnung 11 der Tragwelle 1 im Eingriff, so dass eine zur Übertragung eines Drehmomentes geeignete Verbindung hergestellt ist.
Entsprechend ist in der Fig. 7iv angedeutet, dass ein Funktionselement, insbesondere ein Zahnrad 6 per Schraube, endseitig der Tragwelle 1 montiert worden ist. Das für die Verschraubung benötigte Drehmoment konnte entsprechend über das Montagewerkzeug 5 gekontert werden.
Es ist klar, dass am Ende des hier dargestellten Montageprozesses das Montagewerkzeug in umgekehrter Reihenfolge des Aufsetzprozesses wieder entfernt wird.
Eine alternative Ausführungsform des Montagewerkzeuges 5' ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Auch hier umfasst das Montagewerkzeug 5' einen Schaft 51 und einen gabelförmigen Abschnitt 52. Es ist jedoch, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Montagewerkzeug 5, vorgesehen, dass der gabelförmige Abschnitt 52 und der Schaft 51 versetzt zueinander angeordnet sind. Im Gegensatz dazu, sind bei dem oben beschriebenen Montagewerkzeug 5 der gabelförmige Abschnitt 52 und der Schaft 51 ohne Versatz zueinander angeordnet.
Der Unterschied in der Anwendung wird durch Zusammenschau der Fig. 1 und 2 bzw. 5 und 6 deutlich. Während der Zustand der Nockenwelle N von Fig. 1 zu Fig. 2 erst dahingehend geändert wird, als dass die zum Eingriff durch das Montagewerkzeug 5 vorgesehene Außenverzahnung 11 erst durch axiale Verschiebung des Schiebenockens 2 freigelegt werden muss, damit das gerade Montagewerkzeug 5 mit der Außenverzahnung 11 in Eingriff gebracht werden kann, wird diese Verschiebung bei einer Ausführungsform des Montagewerkzeugs 5' mit Versatz nicht benötigt.
Es ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass die Außenverzahnung 11 bzw. der unrunde Abschnitt der Tragwelle 1 sowohl für die Verbindung mit dem Montagewerkzeug 5, als auch im Rahmen der Schiebeverzahnung zwischen Schiebenocken 2 und Tragwelle 1 , also für den üblichen Betrieb der Nockenwelle N genutzt wird bzw. genutzt werden kann.
Es kann ferner vorteilhafterweise ein Hilfsrahmen 7 zur Fixierung des Montagewerkzeugs 5, insbesondere des Schaftes 51 , an einer Zylinderkopfhaube 8 oder einem Rahmen in dem die Nockenwelle N eingebaut wird, vorgesehen sein.
Es ist ebenfalls denkbar, dass das Montagewerkzeug 5 zur drehmomentübetragenden Verbindung einen Teilbereich der Außenverzahnung 11 nutzt, der im Betrieb keine drehmomentübetragende Verbindung zum Schiebenocken 2 ausbildet.
Die Außenverzahnung 11 kann beispielsweise durch Walzen oder das Pressen der Tragwelle bzw. eines Tragwellenrohlings durch eine Matrize ausgebildet werden. Hier kann dann in der Regel in axialer Richtung mehr Außenverzahnung ausgebildet werden, als im Betrieb benötigt.
Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine" und „der/die/das" auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf" und/oder „aufweisend", wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder" jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Montage eines Funktionselementes (6), insbesondere eines Zahnrads, Phasenstellers, o.ä., auf einer Schiebenockenwelle (N) unter Zuhilfenahme eines Montagewerkzeugs (5), wobei die Schiebenockenwelle eine Tragwelle (1 ) mit einer Außenverzahnung (11 ) oder einem unrundem Abschnitt sowie mindestens einen Schiebenocken (2) umfasst, wobei ein Freistich (4) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (11 ) bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet ist, wobei das Montagewerkzeug (5) einen Schaft (51 ) und einen zu der Außenverzahnung (11 ) bzw. dem unrunden Bereich korrespondierenden Eingriff (52) aufweist, wobei folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind: a) Radiales Zuführen des Montagewerkzeugs (5), insbesondere des Eingriffs (52) um den Freistich (4); b) Axiales Verschieben des Eingriffs (52) auf die Außenverzahnung (11 ) bzw. dem unrunden Abschnitt; c) Montage des Funktionselementes (6) durch Einleiten eines Drehmomentes und Kontern des Drehmomentes durch das Montagewerkzeug (5). Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Freistich (4) eine glatte Oberfläche aufweist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (DF) des Freistichs (4) kleiner als der Kopfkreisdurchmesser (KA) der angrenzenden Außenverzahnung (11 ) ist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (DF) des Freistichs (4) kleiner als der Fusskreisdurchmesser (FA) der angrenzenden Außenverzahnung (11 ) ist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff (52) zwei Backen (521), insbesondere teilkreisförmige Backen, umfasst, die sich an ihrem freien Ende nicht berühren, wobei ein Abstand (A) zwischen den beiden Enden vorgesehen ist, der größer als der Durchmesser des Freistichs (4) ausgestaltet ist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff (52) eine zu der Außenverzahnung (11 ) oder dem unrunden Abschnitt korrespondierende Innenkontur aufweist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Montagewerkzeug (5) ein Versatz zwischen dem Schaft (51 ) und Eingriff (52) vorgesehen ist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagewerkzeug (5) gerade ist, insbesondere, dass kein Versatz zwischen dem Schaft (51 ) und dem Eingriff (52) vorgesehen ist. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebenocken (2) vor dem Verfahrensschritte a) zur Freigabe der Außenverzahnung (11 ) bzw. des unrunden Abschnitts axial verschoben wird. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung des Verfahrens mit einer in einer Zylinderkopfhaube (8) verbauten Schiebenockenwelle (N), ein Hilfsrahmen (7) zur lösbaren Fixierung des Montagewerkzeugs (5) verwendet wird. Verwendung einer Außenverzahnung (11 ) oder eines unrunden Abschnitts einer
Schiebenockenwelle (N) mit mindestens einem Schiebenocken (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Freistich (4) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (11 ) bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung (11 ) bzw. der unrunde Abschnitt sowohl zur drehmomentübertragenden Verbindung mit einem Montagewerkzeug (5), als auch zur drehmomentübertragenden Verbindung mit dem Schiebenocken (2) verwendet wird. Verwendung einer Außenverzahnung (11 ) oder eines unrunden Abschnitts einer Schiebenockenwelle (N) mit mindestens einem Schiebenocken (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Freistich (4) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (11 ) bzw. dem unrunden Abschnitt angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung (11 ) bzw. der unrunde Abschnitt zur drehmomentübertragenden Verbindung mit einem Montagewerkzeug (5) verwendet wird.
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