Lagerung einer Nockenwelle mittels Wälzlagern Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb, mit zumindest einem Zy- linderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem als Ein- oder Auslassventil ausgebildeten Gaswechselventil beherrscht sind, die durch Nocken zumindest einer Nockenwelle und von diesen angetriebenen Übertragungselementen betätigbar sind, wobei die Nocken aus Schiebenocken mit zumindest zwei Nocken pro Schiebenockeneinheit ausgebildet sind, die mittels Innenverzahnung auf einer Grundwelle mit Außenverzahnung drehfest aber axial verschiebbar angeordnet sind, mit zumindest einer brennkraftmaschinen- festen Vorrichtung zur Verschiebung der Schiebenockeneinheiten in unterschiedliche axiale Positionen mittels mit einem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten am Umfang der Schiebenockeneinheiten und mit Lagern zur radialen und axialen Festlegung der Nockenwelle an einem Bauteil der Brennkraftmaschine.

Hintergrund der Erfindung Eine Nockenwelle zum Einbau in eine derartige Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE- 101 48 243 A1 bekannt. Bei dieser Nockenwelle weisen die Schiebenockeneinheiten an ihrem Außenumfang Lagerstellen auf, die in an der Brennkraftmaschine abgestützten Gleitlagern geführt sind. Dabei entspricht die Breite der Lagerstelle der Breite des Gleitlagers zuzüglich des Verschiebewe- ges der Verschiebenockeneinheit in axialer Richtung. Deshalb benötigt das Gleitlager insgesamt eine große Erstreckung in axialer Richtung der Nockenwelle, wodurch ein großer Bauraum benötigt wird, was als ungünstig empfunden wird. Darüber hinaus ist die Grundwelle der Nockenwelle dadurch nur indi- rekt über die Innen- und Außenverzahnung der Schiebenockeneinheiten und der Grundwelle radial geführt. Auch dies wird nicht als optimal angesehen, da die Grundwelle der Nockenwelle, die mit dem Kurbeltrieb der Hubkolbenbrenn- kraftmaschine antriebsseitig in Verbindung steht, nicht hinreichend exakt ge- führt ist. Weiterhin wird die Kraft beim Verschieben der Schiebenockeneinheiten dadurch erhöht, da auch die Lagerreibung mit überwunden werden muss.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Lagerung der Nockenwelle einer Hub- kolbenbrennkraftmaschine so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile behoben werden, wobei eine exakte Lagerung der Nockenwelle erfolgen soll. Es soll auch eine kostengünstige Herstellung mit einfachen Mitteln vorgesehen werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Grundwelle mittels Lagern, die zwischen den Schiebenockeneinheiten angeordnet sind, an dem Bauteil der Brennkraftmaschine geführt ist. Dadurch ist eine exakte Lagerung der

Grundwelle und auch der Nockenwelle insgesamt gegeben, wobei auch die Breite der Lager nur entsprechend der Lager-Gegebenheiten ausgeführt wer- den muss. Auch die Verschiebekraft der Schiebenockeneinheiten wird verringert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Grundwelle zwischen den Schiebenockeneinheiten Direktlaufbahnen aufweist, die als Lagerinnenflächen dienen. An diesen Stellen hat die Grundwelle keine Außenverzahnung, so dass dort Lagerinnenflächen, beispielsweise durch Schleifen der Grundwelle zu Direktlaufbahnen, für Gleitlager, vorzugsweise aber für Wälzlager vorgesehen werden.

In vorteilhafter Weise sind die Wälzlager als Rollen- oder Nadellager ausgebil- det und die Käfige aufweitbar ausgeführt, damit die Käfige mit den Rollen oder Nadeln über die Außenverzahnung der Grundwelle eingesetzt werden können. Die Käfige sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und können daher aufgeweitet werden. Die Käfige haben zu diesem Zweck zumindest einen zur Achse der Grundwelle ausgerichteten Trennschlitz, so dass der Käfig federnd auf- gebogen und falls erforderlich wieder zusammengedrückt werden kann. Der Trennschlitz kann dabei aber auch durch einen Diagonalsteg verbunden sein, der den Käfig nicht trennt, aber trotzdem ein Aufweiten zulässt. Er kann daher auch direkt über die Direktlaufbahn geschoben werden. Es können aber auch zwei oder mehrere Trennschlitze angebracht sein, wobei die Käfige vorzugs- weise an ihren Enden aneinander befestigt werden können, z.B. durch Verhakungen.

Weiterhin sind Lageraußenringe vorgesehen, deren Innendurchmesser gleich oder größer als der Außendurchmesser der Außenverzahnung ausgeführt sind, damit die Lageraußenringe durch Überschieben über die Außenverzahnung der Grundwelle zu den betreffenden Käfigen bzw. Rollen oder Nadeln geschoben werden können. Die Lageraußenringe sind dabei mit höchstens einem nach innen gerichteten Bord ausgeführt, so dass sie auf die Rollen oder Nadeln aufgeschoben werden können. Die Lageraußenringe sind in Lagerböcken ange- ordnet und verspannt.

Die Grundwelle weist im Bereich einer ihrer Enden eine Axiallagerung auf, um auch den Schiebekräften der Schiebenockeneinheiten eine axiale Abstützung zu bieten.

Da die Lageraußenringe nur höchstens einen nach innen gerichteten Bord aufweisen, entfällt die vollständige axiale Führung der Rollen oder Nadeln bzw. des Käfigs in dem Lageraußenring. Deshalb wird eine geeignete Lösung zur axialen Fixierung des Nadelkranzes vorgesehen, z. B. durch die Ränder zu den Außenverzahnungen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung ei- ner Nockenwelle mit den folgenden Arbeitsschritten vorgeschlagen:

Herstellen der Grundwelle mit Außenverzahnungen im Bereich der Schiebenockeneinheiten und außenverzahnungsfreien Absätzen, Schleifen der Direktlaufbahnen für die Wälzlager an den Absätzen der Grundwelle,

- Waschen der Grundwelle,

Herstellen der Schiebenockeneinheiten und Vormontage derselben auf der Grundwelle,

Fertigschleifen der Nockenkonturen der Nocken der Schiebenockeneinheiten,

- Demontage der Schiebenockeneinheiten und Reinigen derselben und der Grundwelle,

Abwechselnde Montage der Schiebenockeneinheiten, der Käfige und der Lageraußenringe. Im Anschluss daran kann die fertige Nockenwelle an die betreffende Stelle im Bauteil der Brennkraftmaschine eingesetzt, die Lageraußenringe verspannt und die Axiallagerung angebracht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.

Es zeigen: Figur 1 : eine Ansicht einer Nockenwelle mit Teilschnitten durch Lagerböcke,

Figur 2: einen Schnitt durch ein Lager gemäß der Linie A-A in Figur 1 Figur 3: einen vergrößerten Ausschnitt gemäß dem Kreis Z in Figur 2, Figur 4: eine Nockenwelle ohne Lagerböcke mit Teilschnitt durch ein Lager,

Figur 5: eine vergrößerte Ansicht des Lagers gemäß Kreis Y in Figur 4 mit

Schnitt durch einen Lageraußenring und

Figur 6: eine perspektivische Teilansicht einer Nockenwelle im eingebauten Zustand mit einem Lagerbock.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen In den Figuren 1 bis 6 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein eine Nockenwelle bezeichnet, die eine Grundwelle 2 und Schiebenockeneinheiten 3 aufweist. Die Grundwelle 2 hat Außenverzahnungen 4 im Bereich der Schiebenockeneinheiten 3, wobei zwischen den Außenverzahnungen 4 und den Schiebenockeneinheiten 3 Absätze vorgesehen sind, mit einem Durchmesser der kleiner gleich dem Grundkreis der Außenverzahnung 4 ausgeführt ist. Diese Absätze sind als Direktlaufbahnen 5 ausgearbeitet und entsprechend geschliffen, so dass diese Direktlaufbahnen als Lagerinnenflächen für Wälzlager dienen. Auf diesen Direktlaufbahnen 5 sind Käfige 6 aufgebracht, die aus Kunststoff hergestellt sind und einen Trennschlitz 7 aufweisen, der vorzugsweise pa- rallel zur Längsachse der Grundwelle 2 ausgerichtet ist. Dadurch kann der jeweilige Käfig 6 mit eingesetzten Rollen oder Nadeln aufgeweitet, über die Außenverzahnung 4 oder direkt über die Lagerinnenfläche geschoben und an der zutreffenden Stelle platziert werden. Um die Käfige 6 herum sind Lageraußenringe 8 angeordnet, die einen gleichen oder größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Außenverzahnung 4 aufweisen, so dass die Lageraußenringe 8 über die Außenverzahnung 4 geschoben und um die Rollen oder Nadeln der Käfige 6 platziert werden können. Daraus folgt, dass die Rollen oder Nadeln eine solche Dicke aufweisen, dass die Außenabmessung zu dem Innendurchmesser der Lageraußenringe 8 passt. Die Lageraußenringe 8 haben, wie insbesondere Figur 5 zu entnehmen ist, kein bzw. höchstens einen nach innen vorstehenden Bord, so dass sie leicht auf die Rollen oder Nadeln geschoben werden können. Dadurch können sie aber keine vollständige Führung für die Käfige 6 in Achsrichtung zur Grundwelle 2 übernehmen. Diese wird in anderer Weise vorgenommen. Beispielsweise können die Stirnflächen der den Käfigen 6 zugewandten Außenverzahnungen 4 nach entsprechender Bearbeitung als Führung für die Käfige 6 dienen.

Wie Figur 6 zu entnehmen ist, sind die Lageraußenringe 8 in Lagerböcken 9 fixiert, die an einem geeigneten Bauteil der Brennkraftmaschine, insbesondere des Zylinderkopfes, angebracht oder an diesem befestigt, z.B. verschraubt, sind.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwelle

2 Grundwelle

3 Schiebenockeneinheiten

4 Au ßenverzahnungen

5 Direktlaufbahnen

6 Käfige

7 Trennschlitze

8 Lageraußenringe

9 Lagerböcke