DE102007018686A1 - Nockenfolgerlagervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung geht aus von einer Nockenfolgerlagervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Hintergrund der Erfindung
- Aus der Druckschrift
DE 198 29 269 A1 ist eine gattungsbildende Nockenfolgerlagervorrichtung mit einem von einer Rolle gebildeten ersten Lagerkörper und einem von einer Achse gebildeten zweiten Lagerkörper bekannt, die über Gleitlagerflächen gekoppelt sind. Die Gleitlagerfläche der Rolle ist von einer zylindrischen Innenfläche gebildet, während die Gleitlagerfläche der Achse von einer zylindrischen Außenfläche gebildet ist. - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Nockenfolgerlagervorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig und mit geringen Verschleißeigenschaften ausgeführt werden kann.
- Beschreibung der Erfindung
- Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die Erfindung geht aus von einer Nockenfolgerlagervorrichtung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Lagerkörper, die über Gleitlagerflächen gekoppelt sind.
- Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Lagerkörper zumindest ein differenziertes Ausgleichsmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine betriebsbedingte Verformung zumindest teilweise auszugleichen. Unter „differenziert" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eine Ausgleichsfunktion des Ausgleichsmittels insbesondere durch eine sich verändernde Größe gebildet ist, wie insbesondere durch eine sich in zumindest eine Richtung verändernde Abmessung, Härte, Materialart, Legierung usw., und der Begriff „differenziert" soll insbesondere eine Abgrenzung gegenüber gleichförmigen Mitteln darstellen, wie insbesondere gegenüber einer gleichförmigen Härtung einer Lagerfläche, die in ihrer Gesamtheit einem Härteprozess unterzogen wurde. Unter einer „betriebsbedingten" Verformung soll insbesondere eine sich im Betrieb unter einer Last einstellende Verformung, insbesondere eine elastische Verformung, verstanden werden. Unter „ausgleichen" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass betriebsbedingte Verformungen und/oder deren unerwünschte Wirkungen zumindest reduziert werden. Ferner soll unter „vorgesehen" insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
- Durch eine entsprechende Ausgestaltung können betriebsbedingte Verformungen zumindest teilweise ausgeglichen und dadurch bedingte unerwünschte Effekte zumindest reduziert werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft gleichmäßiger Schmierspalt zwischen den Gleitlagerflächen für eine hydrodynamische Schmierung und damit eine vorteilhaft gleichmäßige Belastung erzielt werden. Bedingt durch den vorteilhaften Schmierspalt und die gleichmäßige Belastung können kostengünstige Materialien eingesetzt und es kann auf kostenintensive Gleitlagerwerkstoffe verzichtet werden. Besonders vorteilhaft sind dabei zumindest zwei Gleitlagerflächen zumindest teilweise aus metallischen Werkstoffen gebildet, beispielsweise können eine Gleitlagerfläche aus Gusseisen und eine Gleitlagerfläche aus Stahl gebildet sein, oder besonders vorteilhaft sind zumindest zwei korrespondierende Gleitlagerflächen zumindest teilweise aus Stahl gebildet. Vorzugsweise kann auch zumindest eine Gleitlagerfläche zumindest teilweise von einer Beschichtung gebildet sein. Unter „Stahl" soll dabei insbesondere eine Eisen-Kohlenstoff-Verbindung verstanden werden, die weniger als 2,06 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält und deren Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements. Unter „Gusseisen" soll insbesondere eine Eisen-Kohlenstoff-Verbindung mit gegenüber Stahl höheren Kohl enstoffanteilen verstanden werden.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Ausgleichsmittel von einer Ausformung gebildet ist. Dabei soll unter einer „Ausformung" insbesondere eine besondere, zum Ausgleich der Verformung vorgesehene Formgebung verstanden werden. Mittels einer entsprechenden Ausformung kann das Ausgleichsmittel konstruktiv einfach und kostengünstig realisiert werden.
- Ein besonders effektiver Ausgleich kann konstruktiv einfach erreicht werden, wenn zumindest eine Lagerfläche wenigstens eines Lagerkörpers die Ausformung aufweist, wobei besonders bevorzugt die Lagerfläche mit der Ausformung von einer Gleitlagerfläche gebildet ist.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ausformung zumindest teilweise quer zu einer Gleitrichtung gekrümmt, insbesondere zumindest teilweise konvex und besonders bevorzugt zumindest im Wesentlichen logarithmisch und/oder zumindest im Wesentlichen kreissegmentartig ausgebildet ist. Unter einer „Gleitrichtung" soll dabei eine Richtung verstanden werden, in der eine Hauptrelativbewegung zwischen den Gleitlagerflächen stattfindet.
- Dabei soll unter „zumindest im Wesentlichen logarithmisch" bzw. „zumindest im Wesentlichen kreissegmentartig" insbesondere verstanden werden, dass die Krümmung weniger als 10% und vorzugsweise weniger als 1% von einer logarithmisch bestimmten Kurve bzw. von einem Kreissegment abweicht und besonders bevorzugt unter Vernachlässigungen von Toleranzen einer entsprechenden Kurve entspricht. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann ein vorteilhaft harmonischer Übergang erzielt werden. Eine sich durch die Ausformung ergebende Dimensionsabweichung bzw. eine sich ergebende Konturabweichung liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 Promille vom Durchmesser des entsprechenden Lagerkörpers. Eine Axiallänge der Ausformung ist dabei vorzugsweise kleiner/gleich 40% einer Axialgesamtlagerflächenlänge des Lagerkörpers.
- Vorzugsweise ist zumindest ein Lagerkörper von einem Ring, insbesondere von einer Rolle, gebildet, wodurch eine vorteilhafte Kopplung mit einem Nocken erreicht werden kann. Weist der Ring die Gleitlagerfläche mit der Ausformung auf, kann das Ausgleichsmittel besonders konstruktiv einfach realisiert und es kann eine vorteilhafte Montage gewährleistet werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass der mit dem Ring korrespondierende Lagerkörper ein Ausgleichsmittel aufweist.
- Ferner wird vorgeschlagen, dass die Gleitlagerfläche des Rings einen zumindest im Wesentlichen zylindrischen Teilbereich aufweist, wodurch eine vorteilhafte Kopplung zwischen den Lagerkörpern, insbesondere eine vorteilhafte Führung des Rings, erreicht werden kann, und zwar insbesondere, wenn der zylindrische Teilbereich in einem axial mittleren Bereich und die Ausformung in einem axial äußeren Bereich angeordnet ist und/oder wenn der zylindrische Teilbereich mindestens 20% einer Gesamtringbreite des Rings beträgt. Die Ausformung schließt sich dabei vorzugsweise zumindest annähernd tangential an den zylindrischen Teilbereich an. Unter „im Wesentlichen zylindrisch" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Teilbereich unter Vernachlässigung von Toleranzen zylindrisch ausgebildet ist.
- Ist die Gleitlagerfläche des Rings in Axialrichtung spiegelsymmetrisch ausgebildet, kann diese konstruktiv einfach gestaltet und insbesondere kann einfach eine vorteilhafte Druckverteilung erzielt werden.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Lagerfläche mit der Ausformung von einer Radialaußenfläche des Rings gebildet ist, und zwar insbesondere von einer Lagerfläche, mittels der der Ring direkt oder indirekt mit einem Nocken gekoppelt ist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann wiederum ein vorteilhaftes Ausgleichsmittel geschaffen werden. Vorzugsweise ist die Ausformung zumindest teilweise quer zu einer Gleitrichtung gekrümmt ausgebildet und insbesondere ist die Ausformung von einer balligen Ausgestaltung gebildet, die einen Radius zwischen 120 mm bis 11.500 mm aufweisen kann.
- Ferner wird vorgeschlagen, dass das Ausgleichsmittel von einer variierenden Härte einer Lagerfläche, insbesondere einer Gleitlagerfläche gebildet ist, wodurch betriebsbedingte Verformungen und/oder deren unerwünschte Wirkungen konstruktiv einfach reduziert werden können. Dabei ist vorzugsweise ein Teilbereich der Lagerfläche um mindestens 10% und bevorzugt um mindestens 25% weicher als ein anderer Teilbereich der Lagerfläche.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
- Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine schematisiert dargestellte Nockenfolgerlagervorrichtung mit einem von einem Ring bzw. einer Rolle gebildeten ersten Lagerkörper10 und einem von einer Achse gebildeten zweiten Lagerkörper12 , die über aus Stahl gebildete Gleitlagerflächen14 ,16 gekoppelt sind. Anstatt einer dargestellten zweiteiligen Ausgestaltung sind auch Ausgestaltungen denkbar, die noch mehr Lagerkörper aufweisen, wie insbesondere ein Zwischenring. Die Nockenfolgerlagervorrichtung weist eine nicht näher dargestellte Druckölversorgung auf, die dazu vorgesehen ist, in einem Bereich einer im Wesentlichen lastfreien Zone Drucköl zuzuführen. Zusätzlich oder alternativ ist auch denkbar, dass sich die Nockenfolgerlagervorrichtung über im Zylinderkopf üblicherweise vorhandenes Motoröl selbst mit Schmierstoff versorgt. - Die Lagerkörper
10 ,12 weisen differenzierte Ausgleichsmittel18 ,20 ,22 ,24 ,26 auf, die dazu vorgesehen sind, eine betriebsbedingte Verformung, insbesondere in einem mittleren Bereich des Lagerkörpers12 , zumindest weitgehend auszugleichen. - Der Lagerkörper
10 weist drei von Ausformungen gebildete Ausgleichsmittel18 ,20 ,22 auf, und zwar weist die Gleitlagerfläche14 zwei quer zu einer Gleitrichtung30 gekrümmt, und zwar konvex ausgebildete Ausformungen auf und eine von einer Radialaußenfläche des Rings gebildete Lagerfläche28 weist eine quer zur Gleitrichtung30 gekrümmt, und zwar konvex ausgebildete Ausformung auf. Dabei ist zu beachten, dass die Ausformungen, insbesondere die der Gleitlagerfläche14 , zur Veranschaulichung übertrieben ausgeprägt dargestellt sind. - Die Krümmung der Lagerfläche
28 weist ca. einen Radius von 150 mm auf. Die Ausformungen der Gleitlagerfläche14 ,16 sind logarithmisch ausgebildet, so dass sich eine Innendurchmesserdifferenz h von ca. 0,06 mm ergibt. Die Gleitlagerfläche14 des Rings weist einen zylindrischen Teilbereich32 auf, der in einem axial mittleren Bereich angeordnet ist, während die von den Ausformungen gebildeten Ausgleichsmittel20 ,22 in axial äußeren Bereichen des Rings angeordnet sind. Der zylindrische Teilbereich32 weist ca. 30% einer Gesamtringbreite34 auf. Dabei ist die Gleitlagerfläche14 des Rings in Axialrichtung36 bzw. zu einer senkrecht auf der Axialrichtung36 stehenden Mittelachse44 spiegelsymmetrisch ausgebildet. - Ferner weist der Lagerkörper
12 Ausgleichsmittel24 ,26 auf, die von einer variierenden Härte der Gleitlagerfläche16 gebildet sind, und zwar weist die Gleitlagerfläche16 in ihrem axial äußeren Bereich eine um ca. 30% geringere Härte auf als in ihrem mittleren Bereich, wobei eine Summe von Axiallängen38 ,40 der beiden Ausgleichsmittel24 ,26 ca. 30% einer Axialgesamtlänge42 der Gleitlagerfläche16 beträgt. Die Summe der Axiallängen38 ,40 kann bis zu 35% der Axialgesamtlänge42 betragen. Die verschiedenen Härten sind durch verschiedene Wärmebehandlungsmethoden realisiert. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass unterschiedliche Lagerkörper der Nockenwellenlagervorrichtung unterschiedlichen Wärmebehandlungsmethoden unterzogen sind, insbesondere um Ausgleichsmittel in ihrer Funktion zu unterstützen und/oder zu realisieren. - Die Lagerflächen
14 ,16 ,28 werden jeweils aus einem Grundmaterial des jeweiligen Lagerkörpers10 bzw.12 , und zwar aus Stahl, gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die Lagerflächen14 ,16 ,28 zumindest teilweise von einer Beschichtung gebildet sind, die ein Ausgleichsmittel in seiner Funktion unterstützen und/oder auch selbst ein Ausgleichsmittel bilden kann. Insbesondere bietet sich vorteilhaft an, dass ein axial mittlerer Bereich der Gleitlagerfläche16 von einer Beschichtung gebildet ist. - Die Nockenwellenlagervorrichtung weist ein Lagerspiel s von ca. 1 Promille von einem Durchmesser d des Lagerkörpers
12 auf, wobei das Lagerspiel s durch einen Abstand im unbelasteten Zustand zwischen dem zylindrischen Teilbereich32 und der Gleitlagerfläche16 bestimmt ist. Grundsätzlich liegt das Lagerspiel s bei einer dargestellten zweiteiligen Ausführung vorteilhaft in einem Bereich zwischen 0,4 und 10 Promille von dem Durchmesser d des Lagerkörpers12 und bei einem dreiteiligen Ausführungsbeispiels mit einem Außenring, einem Zwischenring und einem von einer Achse gebildeten Lagerkörper vorteilhaft in einem Bereich zwischen 0,2 und 10 Promille von einem Durchmesser des jeweiligen Innenteils. - Durch die Ausgleichsmittel
18 ,20 ,22 ,24 ,26 wird die betriebbedingte elastische Verformung des Lagerkörpers12 , und zwar eine Durchmesserreduzierung im mittleren Bereich der Gleitlagerfläche16 , zumindest weitgehend ausgeglichen, so dass sich zwischen den Lagerkörpern10 ,12 bzw. den Gleitlagerflächen14 ,16 ein gleichmäßiger Schmierspalt für eine vorteilhafte hydrodynamische Schmierung einstellt und damit eine vorteilhaft gleichmäßige Belastung erzielt werden kann. -
- 10
- Lagerkörper
- 12
- Lagerkörper
- 14
- Gleitlagerfläche
- 16
- Gleitlagerfläche
- 18
- Ausgleichsmittel
- 20
- Ausgleichsmittel
- 22
- Ausgleichsmittel
- 24
- Ausgleichsmittel
- 26
- Ausgleichsmittel
- 28
- Lagerfläche
- 30
- Gleitrichtung
- 32
- Teilbereich
- 34
- Gesamtringbreite
- 36
- Axialrichtung
- 38
- Axiallänge
- 40
- Axiallänge
- 42
- Axialgesamtlänge
- 44
- Mittelachse
- s
- Lagerspiel
- h
- Innendurchmesserdifferenz
- d
- Durchmesser
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19829269 A1 [0002]
Claims (17)
- Nockenfolgerlagervorrichtung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Lagerkörper (
10 ,12 ), die über Gleitlagerflächen (14 ,16 ) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lagerkörper (10 ,12 ) zumindest ein differenziertes Ausgleichsmittel (18 ,20 ,22 ,24 ,26 ) aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine betriebsbedingte Verformung zumindest teilweise auszugleichen. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei korrespondierende Gleitlagerflächen (
14 ,16 ) zumindest teilweise aus metallischen Werkstoffen gebildet sind. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei korrespondierende Gleitlagerflächen (
14 ,16 ) zumindest teilweise aus Stahl gebildet sind. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsmittel (
18 ,20 ,22 ) von einer Ausformung gebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lagerfläche (
28 ,14 ) wenigstens eines Lagerkörpers (10 ) die Ausformung aufweist. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche mit der Ausformung von einer Gleitlagerfläche (
14 ) gebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung zumindest teilweise quer zu einer Gleitrichtung (
30 ) gekrümmt ausgebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung zumindest teilweise quer zu einer Gleitrichtung (
30 ) konvex ausgebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung quer zur Gleitrichtung (
30 ) zumindest im Wesentlichen logarithmisch und/oder zumindest im Wesentlichen kreissegmentartig ausgebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lagerkörper (
10 ) von einem Ring gebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring die Gleitlagerfläche (
14 ) mit der Ausformung aufweist. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerfläche (
14 ) des Rings einen zumindest im Wesentlichen zylindrischen Teilbereich (32 ) aufweist. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 4 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teilbereich (
32 ) in einem axial mittleren Bereich und die Ausformung in einem axial äußeren Bereich angeordnet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teilbereich (
32 ) mindestens 20% einer Gesamtringbreite (34 ) des Rings beträgt. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerfläche (
14 ) des Rings in Axialrichtung (36 ) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung zumindest nach Anspruch 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (
28 ) mit der Ausformung von einer Radialaußenfläche des Rings gebildet ist. - Nockenfolgerlagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsmittel (
24 ,26 ) von einer variierenden Härte einer Lagerfläche (16 ) gebildet ist.
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