DE10333850B4

DE10333850B4 - Gebaute Nockenwelle mit Nockenwellenversteller

Info

Publication number: DE10333850B4
Application number: DE10333850A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Asbeck; Michael Dipl.-Ing. Schebitz
Original assignee: Muhr und Bender KG
Current assignee: Muhr und Bender KG
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005042727A; DE10333850A1; EP1500793A3; EP1500793A2; US20070181086A1

Abstract

Gebaute Nockenwelle (11), bei der zumindest eine Ölverteilerhülse (14, 26) für einen Nockenwellenversteller (15) auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt eines Wellenrohres (12) kraftschlüssig befestigt ist, wobei die Ölverteilerhülse (14) eine auf die Achse (A) des Wellenrohres (12) zentrierte zylindrische Sitzfläche (31) und/oder eine auf die Achse (A) des Wellenrohres (12) normal ausgerichtete radiale Anlagefläche (32) für den Nockenwellenversteller (15) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine gebaute Nockenwelle, bei der zumindest eine Ölverteilerhülse für einen Nockenwellenversteller auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt eines Wellenrohres kraftschlüssig befestigt ist, sowie ein Verfahren zum Befestigen eines Nockenwellenverstellers auf einer gebauten Nockenwelle der vorstehend genannten Art. Gebaute Nockenwellen der hier angesprochenen Art bestehen aus einem Wellenrohr und darauf aufgeschobenen befestigten Nocken, die als Einzelelemente unabhängig vom Wellenrohr gesintert oder geschmiedet sind und dann auf diesem festgelegt sind. Zum Festlegen sind verschiedene Methoden in Gebrauch, z. B. das thermische Aufschrumpfen der Nocken oder das plastische Aufweiten der Rohrwelle in axial beschränkten Bereichen, um die Nocken kraftschlüssig auf der Rohrwelle festzulegen. Dieses Aufweiten kann durch Aufgabe eines hydraulischen Innendruckes auf die ganze Rohrwelle erfolgen, wenn die Rohrwelle mit den Nocken in ein entsprechendes Gesenk eingelegt wird, oder durch plastisches Aufweiten in einzelnen Längsabschnitten, wenn der hydraulische Innendruck mittels einer Sonde aufgegeben wird, die gegenüber dem Wellenrohr innen in einzelnen Abschnitten abgedichtet ist. Nockenwellen werden zunehmend mit Nockenwellenverstellern zur Verstellung der Steuerzeiten in Brennkraftmaschinen während des Motorbetriebs ausgerüstet. Diese Nockenwellenversteller umfassen einen inneren Ring, der fest mit dem Antriebsende der Nockenwelle verbunden ist und einen äußeren Ring, der gegenüber dem erstgenannten um einen variablen Drehwinkel verstellbar ist und ein Antriebszahnrad oder -kettenrad für den Antrieb der Nockenwelle trägt. Die Verstellung erfolgt auf hydraulischem Wege, wobei über eine Ölverteilerhülse auf der Nokkenwelle zwei verschiedenen Kammersystemen im Nockenwellenversteller Öldruck zugeführt werden muß. Die Ölverteilerhülse wird vom ersten Nockenwellenlager nächst dem Nockenwellenversteller mit Öldruck versorgt, wobei für die Beaufschlagung des einen oder anderen Kammersystems über zwei verschiedene Bohrungs- und Kanalsysteme in der Ölverteilerhülse ein am Nockenwellenlager integriertes Steuerungssystem vorhanden ist.

Aus der DE 101 60 246 C1 ist eine gebaute Nockenwelle bekannt, die ein Wellenrohr umfaßt, auf dessen einem Ende die Nabe eines Nockenwellenverstellers kraftschlüssig festgelegt ist. Hierzu ist ein Dorn in das Ende des Wellenrohres innerhalb der Nabe des Nockenwellenverstellers eingeschoben. Ölkanäle zur Versorgung des Nockenwellenverstellers werden durch eine in das Wellenrohr eingeschobene Buchse gebildet.

Aus der DE 101 25 498 A1 ist eine gebaute Nockenwelle bekannt, die an einem Ende einen Nockenwellenversteller aufnehmen soll, wobei eine Zentralwelle des Nokkenwellenverstellers auf die Nockenwelle aufgeschrumpft ist oder die Nockenwelle in die Zentralwelle des Nockenwellenverstellers eingepreßt ist. Ölkanäle zur Versorgung des Nockenwellenverstellers werden durch Längsnuten in der Zentralwelle oder auf der Nockenwelle gebildet.

Aus der DE 199 55 507 C2 ist eine Nockenwelle bekannt, bei der ein Nockenwellenversteller gegen die Nockenwelle über eine zentrale Schraubverbindung zentriert und verspannt ist. Ein Schraubschaft ist hierbei einstückig mit der Nockenwelle verbunden, wobei der Nockenwellenversteller mit einer Mutter auf dem Schraubschaft festgelegt ist.

Aus der DE 199 58 629 A1 ist ebenfalls eine Nockenwelle bekannt, bei der ein Nokkenwellenversteller mittels einer Schraubverbindung an der Nockenwelle befestigt ist, wobei eine Schraube mit Schraubenkopf zentral in das Ende der Nockenwelle eingedreht ist.

Schließlich ist aus der DE 199 62 981 A1 ein Nockenwellenversteller bekannt, der durch eine nicht dargestellte zentrale Befestigungsschraube mit einer Nockenwelle verschraubt werden soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockenwelle der genannten Art und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, bei der der Nokkenwellenversteller lagegenau und mit vereinfachten Mitteln an der Nockenwelle befestigt ist. Die Lösung liegt in einer gebauten Nockenwelle, bei der zumindest eine Ölverteilerhülse für einen Nockenwellenversteller auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt eines Wellenrohres kraftschlüssig befestigt ist, wobei die Ölverteilerhülse eine auf die Achse A des Wellenrohes zentrierte zylindrische Sitzfläche und/oder eine auf die Achse A des Wellenrohres normal ausgerichtete radiale Anlagefläche für den Nockenwellenversteller aufweist. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, daß der Nockenwellenversteller ebenfalls auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt des Wellenrohres kraftschlüssig befestigt ist. Das hierfür vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß nach dem Festlegen der zumindest einen Ölverteilerhülse auf dem Wellenrohr an dieser eine auf die Achse A des Wellenrohres zentrierte zylindrische Sitzfläche für den Nockenwellenversteller geschliffen wird und/oder eine zur Achse A des Wellenrohres normale Anlagefläche für den Nockenwellenversteller geschliffen wird und daß dann der Nockenwellenversteller in auf die Achse A des Wellenrohres zentrierter Anlage an der zumindest einen Ölverteilerhülse auf dem Wellenrohr festgelegt wird. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, daß der Nockenwellenversteller durch plastisches radiales Aufweiten des Wellenrohres infolge innerer hydraulischer Druckaufgabe kraftschlüssig auf dem Wellenrohr befestigt wird. Mit den hiermit vorgeschlagenen Mitteln wird die Möglichkeit gegeben, den Nockenwellenversteller in gleicher Weise wie die Nocken und die Ölversorgungshülse auf dem Wellenrohr der gebauten Welle festzulegen, nämlich durch plastisches radiales Aufweiten des Wellenrohes, ohne dabei Lagefehler in Kauf zu nehmen, wie sie insbesondere beim radialen Aufweiten am axialen Ende der Rohrwelle leicht entstehen können. Es werden daher an der zumindest einen Ölverteilerhülse nach deren Festlegen, das gegebenenfalls leichte Achsfehler entstehen läßt, eine Sitzfläche und/oder eine Anlagefläche mechanisch bearbeitet, d. h. feingedreht oder geschliffen, die derartige Fehler wieder ausgleichen. Auf diese Bezugsflächen wird der Nockenwellenversteller gesetzt, so daß der Antrieb der Nockenwelle exakt koaxial zur Nockenwelle befestigt werden kann.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß eine Ölverteilerhülse vorhanden ist, die zwei Gruppen von inneren Längsnuten umfaßt, die mit dem Wellenrohr Ölkanäle bilden, wobei erste Längsnuten über Radialbohrungen in einer radial offenen Umfangsnut münden und zweite Längsnuten in einer axial offenen Ringnut münden. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, daß beidseitig von der radial offenen Umfangsnut zwei Dichtnuten zur Aufnahme von Dichtelementen ausgebildet sind.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwei Ölverteilerhülsen vorhanden sind, wobei eine erste Ölverteilerhülse zwei Gruppen von Längsnuten umfaßt, die mit dem Wellenrohr Ölkanäle bilden, wobei erste Längsnuten über Radialbohrungen in einer radial offenen Umfangsnut münden und wobei zweite Längsnuten in einer Stirnfläche münden und wobei eine zweite Ölverteilerhülse dritte innere Längsnuten umfaßt, die mit dem Wellenrohr Ölkanäle bilden und die mit den zweiten Längsnuten in der ersten Ölverteilerhülse verbunden sind und über Radialbohrungen in einer weiteren radial offenen Umfangsnut münden. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, daß beidseitig außerhalb von den beiden radial offenen Umfangsnuten zwei Dichtnuten zur Aufnahme von Dicht elementen ausgebildet sind.

Zur ersten Ausführungsform wird weiterhin vorgeschlagen, daß mit Abstand von der Ölverteilerhülse ein Anschlagring auf dem Wellenrohr kraftschlüssig festgelegt ist und das Wellenrohr zwischen Ölverteilerhülse und Anschlagring einen Nockenwellenlagersitz bildet und daß die Umfangsnut und die Dichtnuten in einem Bund an der Ölverteilerhülse ausgebildet sind. Zur zweiten Ausführungsform wird insbesondere vorgeschlagen, daß die zweite Ölversorgungshülse einen Nockenwellenlagersitz bildet und daß die Umfangsnuten und die Dichtnuten in einem Bund an der ersten Ölverteilerhülse und einem Bund an der zweiten Ölverteilerhülse ausgebildet sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
1 zeigt das Ende einer gebauten Nockenwelle mit einem Nockenwellenversteller und einer Ölverteilerhülse in einer ersten Ausführung

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt durch die Ölverteilerhülse;

2 zeigt das Ende einer gebauten Nockenwelle mit einem Nockenwellenversteller und einer Ölverteilerhülse in einer zweiten Ausführung

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt durch die Ölverteilerhülse;

3 zeigt das Ende einer gebauten Nockenwelle mit einem Nockenwellenversteller und zwei Ölverteilerhülsen in einer ersten Ausführung

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt durch die erste Ölverteilerhülse;

4 zeigt das Ende einer gebauten Nockenwelle mit einem Nockenwellenversteller und zwei Ölverteilerhülsen in einer zweiten Ausführung

a) im Längsschnitt
b) im Querschnitt durch die erste Ölverteilerhülse;

In 1 ist das Ende einer gebauten Nockenwelle 11 dargestellt, die eine Rohrwelle 12, einen auf dieser festgelegten Axialanschlagring 13, eine auf dieser festgelegte Ölverteilerhülse 14 und einen Nockenwellenversteller 15 erkennen läßt. Der Nokkenwellenversteller 15 ist in seinen Umrißlinien als Einheit dargestellt. Funktionell besteht der Nockenwellenversteller aus einem Innenring, der auf dem Wellenrohr drehfest festgelegt ist und einem Außenring, der ein Zahnrad oder Kettenrad trägt und um einen begrenzten Drehwinkel gegenüber dem Innenring verstellbar ist. Hierzu wird der Nockenwellenversteller 15 über zwei Ölzuführungssysteme mit Öldruck versorgt. Die Zuführung erfolgt über die Ölverteilerhülse 14, die ihrerseits von einem Nockenwellenlager mit Öldruck versorgt wird. Zwischen dem Anschlagring 13 und der Verteilerhülse 14 ist auf der Rohrwelle 12 ein Lagersitz 16 ausgebildet, der in einem Nockenwellenlager gelagert wird, über welches die Ölverteilerhülse 14 mit Öldruck versorgt wird. Erste innere Längsnuten 17 in der Ölverteilerhülse 14 sind über Radialbohrungen 18 mit einer radial offenen Umfangsnut 19 verbunden, die von einem Nockenwellenlager so übergegriffen wird, das über die Umfangsnut 19 Öldruck auf die Längsnuten 17 aufgegeben werden kann. Dieser Öldruck tritt axial aus den Längsnuten 17 in den Nockenwellenversteller über. Die Umfangsnut 19 ist in einem Bund 20 ausgebildet. Zweite innere Längsnuten 21 in der Ölverteilerhülse 14 sind mit einer axial offenen Ringnut 22 verbunden, die vom Nockenwellenlager so abgedeckt wird, daß über die Ringnut 22 Öldruck auf die Längsnuten 21 aufgegeben werden kann, wobei der Öldruck über Radialbohrungen 23 in den Nockenwellenversteller übertritt. Nach dem Festlegen des Anschlagrings 13 und der Ölverteilerhülse 14 durch jeweils axial beschränktes plastisches radiales Aufweiten der Rohrwelle 12 durch hydraulische Innendruckaufgabe wird an der Ölverteilerhülse 14 eine zylindrische Sitzfläche 31 und eine achsnormale Stirnfläche 32 geschliffen, die koaxial bzw. achsnormal zur Längsachse A der Nockenwelle ausgerichtet sind. Dies erfolgt über ein Einspannen der Nockenwelle über eine große Länge für den Schleifvorgang.
Hierdurch werden Verzüge und Achsversätze der Ölverteilerhülse 14 gegenüber der Rohrwelle 12 ausgeglichen. Der mit der Sitzfläche 31 und der Stirnfläche 32 zur Anlage gebrachte Nockenwellenversteller, der über eine entsprechende Bohrung 33 und über eine entsprechende Anlagefläche 34 verfügt, ist damit exakt ausgerichtet. Erst wenn der Nockenwellenversteller 15 gegenüber der Ölverteilerhülse zentriert und mit ihr in Anlage ist, wird das Ende der Rohrwelle 12 ebenfalls durch hydraulische Innendruckaufgabe axial beschränkt plastisch radial aufgeweitet, so daß der Nockenwellenversteller 15 mit der gleichen Befestigungstechnik wie die übrigen Bauelemente, insbesondere die hier nicht dargestellten Nocken, mit der Rohrwelle 12 verbunden wird.
In 2 sind gleiche Einzelheiten wie in 1 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Beidseitig von der radial offenen Umfangsnut 19 sind zwei Dichtnuten 24, 25 vorgesehen, die zur Aufnahme von Dichtelementen vorgesehen sind, insbesondere von Hakendichtringen, mit denen die rotierende Ölverteilerhülse 14 gegenüber dem stehenden Nokkenwellenlager, das die Ölverteilerhülse 14 übergreift, abgedichtet werden. Die Dichtnuten 24, 25 sind ebenfalls in dem Bund 20 ausgeführt.
In 3 sind gleiche Einzelheiten wie in 1 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Abweichend von 1 zeigt die Ölverteilerhülse 14 hier keine stirnseitige Ringnut 23, die die zweiten Längsnuten 21 miteinander verbindet. An die erste Ölverteilerhülse 14 ist eine zweite Ölverteilerhülse 26 angesetzt, in der dritte innere Längsnuten 27 ausgebildet sind, die an die ersten Längsnuten 17 der ersten Ölverteilerhülse 14 anschließen. Diese dritten Längsnuten 27 münden in Radialbohrungen 28, die in eine radial offene Umfangsnut 29 mündet. Diese Umfangsnut 29 ist in einem Bund 30 ausgebildet. Zwischen dem Bund 20 der ersten Ölverteilerhülse 14 und dem Bund 30 der zweiten Ölversorgungshülse 26 ist an letzterer ein Lagersitz 36 für das Nockenwellenlager ausgebildet. Das feststehende Nockenwellenlager übergreift die rotierenden Verteilerhülsen so, daß die Umfangsnuten 19 und 29 mit Öl versorgt werden und abgedichtet sind.
In 4 sind gleiche Einzelheiten wie in 3 mit gleichen Bezugsziffern belegt.
Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Ergänzend zu den Merkmalen der 3 ist im Bund 20 der ersten Ölverteilerhülse 14 eine Dichtnut 24 vorgesehen, während im Bund 30 der zweiten Ölverteilerhülse 26 eine zweite Dichtnut 25 angeordnet ist. Auch hier übergreift das feststehende Nockenwellenlager die beiden Ölverteilerhülsen derart, daß die beiden Umfangsnuten 19, 29 mit Drucköl versorgt werden.

11: Nockenwelle
12: Rohrwelle
13: Anschlagring
14: Ölverteilerhülse
15: Nockenwellenversteller
16: Lagersitz
17: erste Längsnut
18: Radialbohrung
19: Umfangsnut
20: erster Bunde
21: zweite Längsnut
22: Ringnut
23: Radialbohrung
24: Dichtnut
25: Dichtnut
26: Ölverteilerhülse
27: dritte Längsnut
28: Radialbohrung
29: Umfangsnut
30: zweiter Bund
31: Sitzfläche (14)
32: Stirnfläche (14)
33: Sitzfläche (15)
34: Stirnfläche (15)
36: Lagersitz

Claims

Gebaute Nockenwelle (11), bei der zumindest eine Ölverteilerhülse (14, 26) für einen Nockenwellenversteller (15) auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt eines Wellenrohres (12) kraftschlüssig befestigt ist, wobei die Ölverteilerhülse (14) eine auf die Achse (A) des Wellenrohres (12) zentrierte zylindrische Sitzfläche (31) und/oder eine auf die Achse (A) des Wellenrohres (12) normal ausgerichtete radiale Anlagefläche (32) für den Nockenwellenversteller (15) aufweist.
Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenwellenversteller (15) ebenfalls auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt des Wellenrohres (12) kraftschlüssig befestigt ist.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ölverteilerhülse (14) vorgesehen ist, die zwei Gruppen von inneren Längsnuten (17, 21) umfaßt, die mit dem Wellenrohr (12) Ölkanäle bilden, wo bei erste Längsnuten (17) über Radialbohrungen (18) in einer radial offenen Umfangsnut (19) münden und zweite Längsnuten (21) in einer axial offenen Ringnut (22) münden.
Nockenwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig von der radial offenen Umfangsnut (19) zwei Dichtnuten (24, 25) zur Aufnahme von Dichtelementen ausgebildet sind. (2)
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ölverteilerhülsen (14, 26) vorgesehen sind, wobei eine erste Ölverteilerhülse (14) zwei Gruppen von Längsnuten (17, 21) umfaßt, die mit dem Wellenrohr (12) Ölkanäle bilden, wobei erste Längsnuten (17) über Radialbohrungen (18) in einer radial offenen Umfangsnut (19) münden und wobei zweite Längsnuten (21) in einer Stirnfläche münden und wobei eine zweite Ölverteilerhülse (26) dritte innere Längsnuten (27) umfaßt, die mit dem Wellenrohr (12) Ölkanäle bilden und mit den zweiten Längsnuten (21) in der ersten Ölverteilerhülse verbunden sind und über Radialbohrungen (28) in einer weiteren radial offenen Umfangsnut (29) münden. (3)
Nockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig außerhalb von den beiden radial offenen Umfangsnuten (19, 29) zwei Dichtnuten (24, 25) zur Aufnahme von Dichtelementen ausgebildet sind. (4)
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand von der Ölverteilerhülse (14) ein Anschlagring (13) auf dem Wellenrohr (12) kraftschlüssig festgelegt ist und das Wellenrohr (12) zwischen Ölverteilerhülse (14) und Anschlagring (13) einen Nockenwellenlagersitz (16) bildet.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ölverteilerhülse (26) einen Nockenwellenlagersitz (36) bildet.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) und die Dichtnuten (24, 25) in einem Bund (20) an der Ölverteilerhülse (14) ausgebildet sind.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) und die Dichtnut (24) der ersten Ölverteilerhülse (14) in einem Bund (20) an der ersten Ölverteilerhülse (14) und die Umfangsnut (29) und die Dichtnut (25) der zweiten Ölverteilerhülse (26) in einem Bund (30) an der zweiten Ölverteilerhülse (26) ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle (11), bei der zumindest eine Ölverteilerhülse (14, 26) für einen Nockenwellenversteller (15) auf einem plastisch aufgeweiteten Abschnitt des Wellenrohres (12) kraftschlüssig befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Festlegen der zumindest einen Ölverteilerhülse (14, 26) auf dem Wellenrohr (12) an dieser eine auf die Achse (A) des Wellenrohres (12) zentrierte zylindrische Sitzfläche (31) für den Nockenwellenversteller (15) mechanisch bearbeitet wird und/oder eine zur Achse (A) des Wellenrohres (12) normale Anlagefläche (34) für den Nockenwellenversteller (15) mechanisch bearbeitet wird und daß dann der Nockenwellenversteller (15) in auf die Achse (A) des Wellenrohres (12) zentrierter Anlage an der zumindest einen Ölverteilerhülse (14, 26) auf dem Wellenrohr (12) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenwellenversteller (15) durch plastisches radiales Aufweiten des Wellenrohres (12) infolge innerer hydraulischer Druckaufgabe kraftschlüssig auf dem Wellenrohr befestigt wird.