Dichtringes an einer Nockenwelle in einer Lagergasse einer

Verbrennungskraftmaschine, sowie eine Nockenwelle mit mindestens einem so montierten Dichtring, wobei der mindestens eine Dichtring mit einem elastisch verformbaren Polymer, insbesondere mit Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet ist.

Nockenwellen sind an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine unterhalb einer abgedichteten Zylinderkopfhaube in Lagern, die eine

Lagergasse bilden, drehbar gelagert. Zur Schmierung wird ein geeignetes Schmieröl eingesetzt, so dass neben der Abdichtung der Zylinderkopfhaube am Zylinderkopf auch Dichtelemente an einer Nockenwelle erforderlich sind. Dazu werden Dichtringe auf einer geeigneten Oberfläche der Nockenwelle, insbesondere im Bereich eines Endstückes, jeweils mit einer radial an der Oberfläche ausgebildeten umlaufenden Nut fixiert.

Aus Kostengründen werden Nockenwellen als ganzes Teil in die Lager, die eine Lagergasse bilden, eingesetzt. Dabei sind die Lager in der Regel bereits geschlossen, so dass die Nockenwelle durch die Öffnungen der einzelnen Lager eingeführt werden muss.

Dabei gibt es aber Probleme mit den über den äußeren Umfang der

Nockenwelle überstehenden Bereichen der Dichtringe, die bei der Montage der Nockenwelle beschädigt werden können. Der Überstand wird durch die Montage der Dichtringe auf die Nockenwelle erhöht, da sich Dichtringe dabei aufweiten. Auch durch die Elastizität allein reduziert sich die Aufweitung nicht in ausreichendem Maß. Ein Dichtring wird so zwar kraft- und formschlüssig in einer an der äußeren Mantelfläche ausgebildeten Nut gehalten. Die so erreichbare Fixierung genügt aber den Anforderungen an eine sicher

Dichtwirkung und Befestigung des jeweiligen Dichtringes an der Nockenwelle nicht in ausreichendem Maß. Ein wie vorab erläutertes Verbauen unterhalb der Zylinderkopfhaube ist dabei ebenfalls nicht möglich, ohne dass gesichert werden kann, dass kein Dichtring bei der Montage beschädigt oder entlang der Längsachse der Nockenwelle so verschoben wird, dass keine sichere Abdichtung mehr erreicht werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine sicherere Montage von Dichtringen anzugeben, die eine Beschädigung vermeiden und die gewünschte Dichtwirkung gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 14 betrifft eine Nockenwelle mit mindestens einem so montierten Dichtring. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Dichtring, der zumindest teilweise aus einem elastisch verformbaren Polymer, insbesondere mit Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet ist, auf die äußere Oberfläche der Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine aufgeschoben. Bevorzugt werden zwei Dichtringe in paralleler Anordnung zueinander aufgeschoben und jeweils mit einer Nut daran fixiert. Die Nuten sind dabei in Längsrichtung der Nockenwelle in einem Abstand zueinander angeordnet.

Der mindestens eine Dichtring wird dabei auf einen Bereich der Nockenwelle, in dem eine am äußeren Durchmesser der Nockenwelle radial umlaufende Nut ausgebildet ist, aufgeschoben, so dass der jeweilige Dichtring in der Nut angeordnet ist. Der mindestens eine Dichtring ist in der Nut kraft- und formschlüssig gehalten.

Beim Montieren wird in einer ersten Alternative ein Kalibrierwerkzeug mit einer rotationssymmetrischen Öffnung, deren kleinster Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Nockenwelle im Bereich der jeweiligen Nut und kleiner als der Außendurchmesser des mindestens einen auf die Nockenwelle im Bereich der Nut aufgeschobenen Dichtrings ist, über den mindestens einen Dichtring geschoben, so dass der mindestens eine Dichtring in die jeweilige Nut eingedrückt wird und in der Nut kraft- und formschlüssig gehalten ist

In einer zweiten Alternative der Erfindung erfolgt beim Montieren ein Einschieben der Nockenwelle derart in ein Kalibrierwerkzeug mit einer rotationssymmetrischen Öffnung, deren kleinster Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Nockenwelle im Bereich der jeweiligen Nut und kleiner als der Außendurchmesser des mindestens einen auf die

Nockenwelle im Bereich der Nut aufgeschobenen Dichtrings ist, so dass der mindestens eine Dichtring in die Nut eingedrückt wird und in der Nut kraft- und formschlüssig gehalten ist.

Die Nockenwelle kann in die Lager einer Lagergasse, die an einem

Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine angebracht sind, eingeführt und das Kalibrierwerkzeug von der Nockenwelle vor oder während des Einführens der Nockenwelle in die Lagergasse abgezogen oder abgestreift werden.

Vorteilhaft kann ein Kalibrierwerkzeug eingesetzt werden, das zumindest einen sich konisch verjüngenden Bereich ausgehend von einer Strinseite einer Öffnung des Kalibrierwerkzeugs aufweist. Dabei sollte der Innendurchmesser der Öffnung an der Seite des Kalibrierwerkzeugs, die zuerst auf den mindestens einen Dichtring aufgeschoben wird, größer als der

Außendurchmesser des mindestens einen Dichtrings nach dem Aufschieben auf die Nockenwelle sein. Der sich konisch verjüngende Bereich kann in einen zylinderförmigen Bereich mit konstantem Innendurchmesser übergehen. Der konstante

Innendurchmesser sollte dem Wert entsprechen, den der Außendurchmesser des Dichtringes bei der Montage der mit Dichtring bestückten Nockenwelle aufweisen soll. Eine solche Ausbildung kann bei einer Ausführung des Kalibrierwerkzeuges mit an zwei gegenüberliegend angeordneten Öffnungen eingesetzt werden.

Ein Kalibrierwerkzeug mit lediglich einer Öffnung in die der Bereich der Nockenwelle an dem die Nut(en) für die Fixierung des/der Dichtringe(s) mit dem/den aufgeschobenen Dichtring(en) eingeschoben werden kann, kann über die gesamte Länge eines kegelstumpfförmigen Hohlraumes im Inneren des Kalibrierwerkzeuges ausgehend von der dann einen Öffnung sich konisch verjüngend ausgebildet sein. Der kleinste Innendurchmesser in diesem

Hohlraum sollte dabei dem maximalen Außendurchmesser des in die jeweilige Nut mit dem Kalibrierwerkzeug eingedrückten Dichtringes entsprechen.

Die Nockenwelle sollte vor dem Einführen in die Lager der Lagergasse oder vor dem Aufschieben des Kalibrierwerkzeuges gekühlt werden. Dies kann allein oder auch mit dem bereits aufgeschobenen Dichtring(en) erfolgen, so dass die Möglichkeit besteht, dass die Nockenwelle mit dem bereits aufgeschobenen Dichtring gemeinsam gekühlt wird. Bei der Kühlung sollte eine Temperatur von maximal - 100 °C erreicht werden. Eine Kühlung kann bevorzugt durch Eintauchen der Nockenwelle in flüssigen Stickstoff erfolgen.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Nockenwelle mit dem bereits aufgeschobenen mindestens einen Dichtring gemeinsam mit dem

Kalibrierwerkzeug oder ohne das Kalibrierwerkzeug gekühlt wird

Das Kalibrierwerkzeug kann in einer Alternative vor oder nach dem Kühlen über den mindestens einen Dichtring geschoben und der mindestens eine Dichtring dadurch tiefer in die jeweilige Nut eingedrückt werden. Die als Hohlraum oder Hohlzylinder im Kalibrierwerkzeug ausgebildete Aufnahme, die über einen jeweiligen bereits teilweise in einer Nut kraft- und

formschlüssig fixierten Dichtring geschoben werden kann, sollte mit ihrem Innendurchmesser so dimensioniert sein, dass ein Dichtring mit dem

Kalibrierwerkzeug zwar tiefer in die jeweilige Nut eingedrückt wird, dabei aber die äußere Mantelfläche des Dichtrings im Bereich seines kleinsten

Innendurchmessers den Boden der jeweiligen Nut nicht erreicht und somit ein Spalt zwischen dem äußeren Mantel der jeweiligen Dichtung mit bevorzugt kreisförmigem Querschnitt und dem Boden der Nut verbleibt. Der jeweilige Dichtring ist trotzdem ausreichend fest und sicher kraft- und formschlüssig in der Nut mit dem entsprechenden Bereich der Nockenwelle verbunden.

Bei der Durchführung des Verfahrens kann ein Aufbau für die Montage des/der Dichtringe(s) und das Einführen der Nockenwelle in die Lager der Lagergasse eingesetzt werden, bei dem die Nockenwelle mit dem bereits aufgeschobenen und in der jeweiligen Nut kraft- und formschlüssig fixierten mindestens einen Dichtring beim Einführen in die Lager der Lagergasse durch ein vor dem in Einführrichtung der Nockenwelle vor dem ersten Lager angeordnetes Kalibrierwerkzeug geschoben und dabei der mindestens eine Dichtring tiefer in die jeweilige Nut hinein gedrückt wird.

Der mindestens eine Dichtring sollte auf eine jeweilige Nut, die im Bereich eines Endstückes der Nockenwelle ausgebildet ist, geschoben und in diese Nut mit dem Kalibrierwerkzeug eingedrückt werden. Ein Endstück kann ein Teil einer einstückigen Nockenwelle oder ein mit dem die Nocken tragenden Teil der Nockenwelle verbundenes Einzelteil einer gebauten Nockenwelle sein.

Der mindestens eine Dichtring sollte mittels des Kalibrierwerkzeuges so tief in die jeweilige Nut eingedrückt werden, dass mindestens 5 %, bevorzugt mindestens 10 % seines Volumens außerhalb der Nut angeordnet sind und über die Oberfläche des Bereiches, an dem der/die Dichtring(e) fixiert sind, überstehen.

Der mindestens eine Dichtring sollte vorteilhaft mit dem Kalibrierwerkzeug soweit in die mindestens eine Nut hineingedrückt werden, so dass die äußere Mantelfläche des Dichtringes im Bereich seines kleinsten Innendurchmessers den Boden der jeweiligen Nut nicht erreicht. Dadurch kann eine Beschädigung des jeweiligen Dichtringes bei der Montage vermieden werden und die durch die elastische Verformbarkeit des Dichtringes erreichbare Dichtwirkung verbessert werden, da der Dichtring den Boden der jeweiligen Nut bei der Montage und beim Betrieb der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine nicht berührt.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Die in den einzelnen Beispielen und Figuren beschriebenen und erkennbaren Merkmale können unabhängig vom jeweiligen Beispiel oder der Figur miteinander kombiniert werden. Einzelne Merkmale sind nicht auf das jeweilige Beispiel oder die jeweilige Figur beschränkt.

eine Ansicht eines Teiles einer Nockenwelle an einer Stirnseite ohne Dichtringe;

Figur 2 die Darstellung von Figur 1 mit vormontierten aufgeweiteten

Dichtringen;

Figur 3 den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Teil der Nockenwelle mit einem auf Dichtringe aufgeschobenen Kalibrierwerwerkzeug;

Figur 4 eine Darstellung einer Nockenwelle mit einem mit Dichtringen versehenen Endstück an dem ein Kalibrierwerkzeug bei der Montage der Nockenwelle in eine Lagergasse eines Zylinderkopfes vorhanden ist.

Figur 5 in schematischer Form ein Kalibrierwerkzeug, das an einem Lager einer Lagergasse angeordnet ist, mit dem ein Hineindrücken aufgeweiter Dichtringe erreichbar ist.

Figur 6 in schematischer Form eine Darstellung mit möglichen Abläufen für die Verfahrensführung bei der Montage mindestens eines Dichtringes an einer Nockenwelle.

In Figur 1 ist ein Teil einer Nockenwelle 2, an deren einer Stirnseite ein Endstück 2.1 Bestandteil der Nockenwelle 2 oder das Endstück 2.1 mit der Nockenwelle 2 verbunden ist, gezeigt. Im Bereich des Endstücks 2.1 sind zwei parallele Nuten 3 senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle 2 radial umlaufend ausgebildet.

In der Darstellung von Figur 2 sind zwei Dichtringe 1 aus PTFE auf das

Endstück 2.1 von der hier links gezeigten Seite soweit aufgeschoben worden, dass die Dichtringe 1 in der jeweiligen Nut 3 auch formschlüssig gehalten sind, aber zu hoch über die äußere Oberfläche im Bereich des Endstücks 2.1 überstehen. Beim Aufschieben wurden die elastischen Dichtringe 1

aufgeweitet.

Durch das Aufschieben des Kalibrierwerkzeugs 4 von einer Seite auf den Bereich des Endstücks 2.1 der Nockenwelle 2 werden die Dichtringe 1 in die jeweilige N ut 3 tiefer hineingedrückt. Das Kalibrierwerkzeug 4 weist bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel einen Hohlzylinder auf. Bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel weist das Kalibrierwerkzeug 4 an der Stirnseite, die zuerst auf das Endstück 2.1 und die Dichtringe 1 aufgeschoben wird innenseitig einen sich konisch verjüngenden Bereich 4.1 auf, dessen größter

Innendurchmesser an der Stirnseite angeordnet ist, die zuerst auf das Endstück 2.1 aufgeschoben wird. An den sich konisch verjüngenden Bereich 4.1 schließt sich ein Bereich an dessen I nnendurchmesser konstant ist und dem kleinsten Innendurchmesser, der wiederum dem größten

Außendurchmesser der Dichtringe lentspricht, den die Dichtringe 1 während der Montage der Nockenwelle 2 in die Lagergasse aufweisen sollen. Der Bereich des Kalibrierwerkzeugs 4 mit dem konstanten I nnendurchmesser hat eine Breite in Längsachsrichtung der Nockenwelle 2, mit der gesichert werden kann, dass alle Dichtringe 1 entsprechend tief in die jeweilige Nut 3 eingedrückt werden, wenn das Kalibrierwerkzeug 4 auf das Endstück 2.1 und die Dichtringe 1 aufgeschoben worden ist.

Durch das Aufschieben des Kalibrierwerkzeugs 4 werden die Dichtringe tiefer in die Nuten 3 soweit hineingedrückt, dass sie mit ihrem äußeren

Durchmesser über die äußere Oberfläche des Endstücks 2.1 überstehen und den Boden der jeweiligen N ut 3 nicht berühren.

Mit dem Pfeil in Figur 3 soll die Bewegungsrichtung des Kalibrierwerkzeugs 4 beim Aufschieben auf den jeweiligen Dichtring 1 verdeutlicht werden, durch die der jeweilige Dichtring 1 definiert in die entsprechende Nut 3 eingeführt und darin formschlüssig und kraftschlüssig fixiert werden kann.

In schematischer Form zeigt Figur 4 eine Ansicht einer Nockenwelle 2, die in die mit den Lagern 5.1, 5.2 und 5.3 gebildete Lagergasse einer

Verbrennungskraftmaschine hier von links nach rechts eingeschoben worden ist. Dabei sind die zwei in den Nuten 3 des Endstücks 2.1 fixierten Dichtringe 1 mittels des Kalibrierwerkzeugs 4 nach dem Aufschieben und

dementsprechenden Aufweiten tiefer in die jeweilige N ut 3 hinein gedrückt worden.

Nach der Montage der Nockenwelle 2 kann das Kalibrierwerkzeug 4 wieder abgezogen werden. Das Abziehen kann bei der Montage der Nockenwelle 2 von einem der Lager 5.x unterstützt werden, gegen das das Kalibrierwerkzeug 4 beim Einführen der Nockenwelle 2 in die Lagergasse anstößt und dadurch abgestreift wird. Dieser Sachverhalt ist in Figur 4 nicht dargestellt.

Die Figur 5 zeigt ein Beispiel bei dem sich ein Kalibrierwerkzeug 4 bei der Montage einer Nockenwelle 2 in die geschlossene Lagergasse an einem der Lager 5.x abstützt.

Ein Kalibrierwerkzeug 4 kann aber auch mit einer Manipulatoreinheit (nicht gezeigt) entsprechend bewegt werden, so dass ein Aufschieben und Abziehen möglich ist.

In Figur 6 sind verschiedene Möglichkeiten für die Montage mindestens eines Dichtringes an einer Nockenwelle gezeigt. So kann eine Nockenwelle mit oder ohne bereits montiertem Dichtring vor dem Einführen in die Lagergasse einer Verbrennungskraftmaschine gekühlt werden, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnt ist.

Das Abkühlen der Nockenwelle kann auch mit dem bereits montierten mindestens einen Dichtring gemeinsam mit dem Kalibrierwerkzeug oder nach dem Abziehen des Kalibrierwerkzeuges vor dem Montieren der Nockenwelle in die Lagergasse der Verbrennungskraftmaschine erfolgen.