DE102009012143A1

DE102009012143A1 - Konzentrische Nockenwelle mit Lagerhülse und Verfahren zum Entfernen von Rückständen

Info

Publication number: DE102009012143A1
Application number: DE102009012143A
Authority: DE
Inventors: Glenn E. Washington Clever; Roy Glenn Jackson Kaywood
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2009-10-01
Also published as: CN101532403A; US8028666B2; CN101532403B; US20090229550A1

Abstract

Eine Nockenwelle kann eine erste Welle, ein Lagerhülsenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und an dieser befestigt ist, und ein erstes Nockenelement umfassen, das an der ersten Welle angeordnet ist und zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschoben werden kann. Das erste Nockenelement kann relativ zu dem Lagerhülsenelement axial versetzt sein, wenn es sich in der ersten Position befindet, um ein maschinelles Bearbeiten einer Außenfläche des Lagerhülsenelements und ein Entfernen von Rückständen des maschinellen Bearbeitens von der Außenfläche zu ermöglichen. Das erste Nockenelement kann auf das Lagerhülsenelement axial ausgerichtet und an diesem gelagert sein, wenn es sich in der zweiten Position befindet.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motornockenwellanordnungen und insbesondere konzentrische Nockenwellenanordnungen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit und bilden möglicherweise nicht den Stand der Technik.
Motoren umfassen typischerweise eine Nockenwelle, um Einlass- und Auslassventile zu betätigen. Einige Nockenwellen sind konzentrische Nockenwellen, die eine Relativdrehung zwischen den Einlass- und Auslassnocken bereitstellen. Die Einlassnocken können an einer äußeren Welle zur Drehung mit der Welle befestigt sein und die Auslassnocken können an der Welle drehbar gelagert sein. Alternativ können die Auslassnocken an der äußeren Welle zur Drehung mit der Welle befestigt sein und die Einlassnocken können an der Welle drehbar gelagert sein. Bei beiden Anordnungen können die Nocken, die an der Welle drehbar gelagert sind, eine Außenfläche der Welle als Lagerfläche verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Nockenwelle kann eine erste Welle, ein Lagerhülsenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und an dieser befestigt ist, und ein erstes Nockenelement umfassen, das an der ersten Welle angeordnet ist und zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschoben werden kann. Das erste Nockenelement kann relativ zu dem Lagerhülsenelement axial versetzt sein, wenn es sich in der ersten Position befindet, um ein maschinelles Bearbeiten einer Außenfläche des Lagerhülsenelements und ein Entfernen von Rückstanden des maschinellen Bearbeitens von der Außenfläche zu ermöglichen. Das erste Nockenelement kann auf das Lagerhülsenelement axial ausgerichtet und an diesem gelagert sein, wenn es sich in der zweiten Position befindet.
Eine Motoranordnung kann eine Motorstruktur, eine an der Motorstruktur gelagerte Nockenwelle und einen mit der Nockenwelle gekoppelten Nockenphasensteller umfassen. Die Nockenwelle kann eine erste Welle, ein Lagerhülsenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und an dieser befestigt ist, und ein erstes Nockenelement umfassen, das an der ersten Welle angeordnet ist und zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschoben werden kann. Das erste Nockenelement kann relativ zu dem Lagerhülsenselement axial versetzt sein, wenn es sich in der ersten Position befindet, um ein maschinelles Bearbeiten einer Außenfläche des Lagerhülsenelements und ein Entfernen von Rückständen des maschinellen Bearbeitens von der Außenfläche zu ermöglichen. Das erste Nockenelement kann auf das Lagerhülsenelement axial ausgerichtet und an diesem gelagert sein, wenn es sich in der zweiten Position befindet. Der Nockenphasensteller kann mit der Nockenwelle gekoppelt sein und kann das erste Nockenelement an dem Lagerhülsenelement selektiv drehen, wenn sich das erste Nockenelement in der zweiten Position befindet.
Ein Verfahren kann umfassen, dass ein erstes Nockenelement an einer ersten Welle einer Motornockenwelle befestigt wird, dass ein Lagerhülsenelement an der ersten Welle befestigt wird, dass ein zweites Nockenelement an der ersten Welle angeordnet wird, und dass ein drittes Nockenelement nach dem Anordnen an der ersten Welle befestigt wird. Das zweite Nockenelement kann zwischen dem ersten und dem dritten Nockenelement angeordnet werden. Das Verfahren kann ferner umfassen, dass das zweite Nockenelement mit Bezug auf das Lagerhülsenelement axial verschoben wird, um eine Außenfläche des Lagerhülsenelements freizulegen und um nach dem Verschieben einen Endbearbeitungsprozess an der Außenfläche des zweiten Nockenelements auszuführen.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hier bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung keinesfalls beschränken.
1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Motoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Nockenwelle von 1;
3 ist eine Schnittansicht der Nockenwelle von 1, die ein Nockenelement in einer ersten Orientierung zeigt; und
4 ist eine Schnittansicht der Nockenwelle von 1, die ein Nockenelement in einer zweiten Orientierung zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen. Es versteht sich, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Nun mit Bezug auf 1 ist eine beispielhafte Motoranordnung 10 schematisch veranschaulicht. Die Motoranordnung 10 kann einen Motor 12 umfassen, der eine Vielzahl von Zylindern 14 mit darin angeordneten Kolben 16 umfasst. Der Motor 12 kann ferner ein Einlassventil 18 und ein Auslassventil 20 für jeden Zylinder 14 sowie eine Nockenwelle 26 und einen Nockenphasensteller 28 umfassen. Obwohl die Motoranordnung 10 als ein Motor mit einer einzigen obenliegenden Nockenwelle veranschaulicht ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung ebenso auf eine Vielzahl weiterer Motorkonfigurationen angewendet werden kann.
Mit Bezug auf 2–4 kann die Nockenwelle 26 eine erste und eine zweite Welle 32, 34, einen ersten Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42, einen zweiten Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50, ein Anordnungselement 52, Lagerhülsen 54 und Mitnehmerstifte 56 umfassen. Bei dem vorliegenden Beispiel kann der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 einen Einlassnockensatz bilden und der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50 kann einen Auslassnockensatz bilden. Es versteht sich jedoch, dass alternative Anordnungen bereitgestellt werden können, bei denen der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 einen Auslassnockensatz bilden kann und der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50 einen Einlassnockensatz bilden kann.
Die zweite Welle 34 kann innerhalb der ersten Welle 32 drehbar angeordnet sein. Die erste Welle 32 kann durch sie hindurch verlaufende Schlitze 58 umfassen und die zweite Welle 34 kann Öffnungen 60 umfassen. Die Stifte 56 können sich durch die Schlitze 58 und die Öffnungen 60 hindurch erstrecken und können mit dem zweiten Satz Nockenelemente 44, 46,48, 50 in Eingriff stehen, um den ersten Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 zur Drehung mit der zweiten Welle 34 zu koppeln. Die Schlitze 58 in der ersten Welle 32 können einen Drehweg der Stifte 56 darin allgemein ermöglichen.
Der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50 kann zur Drehung mit der ersten Welle 32 befestigt sein. Der Eingriff zwischen dem zweiten Satz Nockenelemente 44, 48, 50, 52 und der ersten Welle 32 kann einen Reibungspassungseingriff umfassen. Die Elemente des ersten Satzes Nockenelemente 36, 38, 40, 42 können einander ähneln. Die Elemente des zweiten Satzes Nockenelemente 44, 46, 48, 50 können zudem einander ähneln. Das Nockenelement 36 wird daher mit dem Verständnis beschrieben, dass die Beschreibung gleichermaßen auf den Rest des ersten Satzes Nockenelemente 38, 40, 42 zutrifft, und das Nockenelement 44 wird mit dem Verständnis beschrieben, dass die Beschreibung gleichermaßen auf den Rest des zweiten Satzes Nockenelemente 46, 48, 50 zutrifft. Das Nockenelement 36 kann eine Bohrung 62 umfassen, die einen ersten Innendurchmesser (D1) definiert, und das Nockenelement 44 kann eine Bohrung 64 umfassen, die einen zweiten Innendurchmesser (D2) definiert. Der zweite Durchmesser (D2) kann kleiner als der erste Durchmesser (D1) sein.
Das Anordnungselement 52 kann an einem Ende der ersten Welle 32 in der Nähe des Nockenphasenstellers 28 befestigt sein. Das Anordnungselement 52 kann an der ersten Welle 32 auf eine Weise befestigt sein, die der Befestigung des zweiten Satzes Nockenelemente 44, 46, 48, 50 ähnelt, etwa durch einen Reibungspassungseingriff. Das Anordnungselement 52 kann einen ersten und einen zweiten Endabschnitt 66, 68 und einen Lagerabschnitt 70 umfassen, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt 66,68 erstreckt. Der Lagerabschnitt 70 kann durch den Motor 12 und den ersten und zweiten Endabschnitt 66, 68 drehbar gelagert sein. Der erste Endabschnitt 66 kann mit dem Nockenphasensteller 28 gekoppelt sein und der zweite Endabschnitt 68 kann einen Anschlag bilden, wie nachstehend erörtert wird.
Die Lagerhülsen 54 können an der ersten Welle 32 befestigt sein und können einen Schlitz 72 umfassen, der allgemein auf den Schlitz 58 in der ersten Welle 32 ausgerichtet ist. Die Lagerhülse 54 kann eine Außenfläche 74 umfassen, die einen Außendurchmesser (D3) definiert, der größer als der erste Innendurchmesser (D1) und kleiner als der zweite Innendurchmesser (D2) ist. Die Lagerhülse 54 kann erste und zweite Abschnitte 76, 78 umfassen. Das Nockenelement 36 kann an den ersten Abschnitt 76 drehbar angeordnet sein. Der zweite Abschnitt 78 kann sich axial von dem ersten Abschnitt 76 und dem Nockenelement 44 weg erstrecken, um eine Lagerfläche für die Nockenwelle 26 zu bilden. Der axiale Abstand (L1) zwischen benachbarten Lagerhülsen 54 und dem zweiten Satz Nocken-Elemente 44, 46, 48, 50 und der axiale Abstand (L2) zwischen der Lagerhülse 54 und dem Anordnungselement 52 können jeweils größer als das axiale Ausmaß (L3) jedes Nockenelements des ersten Satzes Nockenelemente 36, 38, 40, 42 sein.
Mit Bezug auf 3 und 4 wird nun der Zusammenbau der Nockenwelle 26 erörtert. Der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42, der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50, das Anordnungselement 52 und die Lagerhülsen 54 können an der ersten Welle 32 in der Anordnung angeordnet werden, die in 3 gezeigt ist, bei welcher der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 von den Lagerhülsen 54 weg verschoben ist, um die Außenflächen 74 freizulegen. Der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 und der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50 können vollständig endbearbeitet sein (d. h. es werden keine weiteren maschinellen Bearbeitungsprozesse benötigt), bevor sie an der ersten Welle 32 platziert werden. Als nächstes können der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50, das Anordnungselement 52 und die Lagerhülsen 54 an der ersten Welle 32 befestigt werden. Der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50, das Anordnungselement 52 und die Lagerhülsen 54 können an der ersten Welle 32 auf mehrere Weisen befestigt werden. Zum Beispiel kann eine radial nach außen gerichtete Kraft von innerhalb der ersten Welle 32 aus aufgebracht werden, um den Reibungseingriff zwischen dem zweiten Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50, dem Anordnungselement 52 und den Lagerhülsen 54 und der ersten Welle 32 bereitzustellen. Die radial nach außen gerichtete Kraft kann auf mehrere Weisen aufgebracht werden, die den Prozess des Drückens einer Kugel durch eine Bohrung umfassen.
Nachdem der zweite Satz Nockenelemente 44, 46, 48, 50, das Anordnungselement 52 und die Lagerhülsen 54 an der ersten Welle 32 befestigt sind, können die Außenflächen 74 der Lagerhülsen 54 auf eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit bearbeitet werden. Das maschinelle Bearbeiten kann ein Schleifen der Außenflächen 74 auf die gewünschte Oberflächen beschaffenheit umfassen. Der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 kann während des maschinellen Bearbeitungsprozesses von den Lagerhülsen 54 isoliert werden, was verhindert, dass die Bohrung 62 des ersten Satzes Nockenelemente 36, 38, 40, 42 Rückstanden von der maschinellen Bearbeitungsoperation ausgesetzt wird. Sobald die maschinelle Bearbeitungsoperation abgeschlossen ist, können die Rückstände dann von den Außenflächen 74 der Lagerhülsen 54 entfernt werden. Der erste Satz Nockenelemente 36, 38, 40, 42 kann dann an den Lagerhülsen 54 angeordnet und an der zweiten Welle 34 zur Drehung an den Lagerhülsen 54 befestigt werden.

Claims

Nockenwelle, die umfasst: eine erste Welle; ein Lagerhülsenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und an dieser befestigt ist; und ein erstes Nockenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschoben werden kann, wobei das erste Nockenelement relativ zu dem Lagerhülsenelement axial versetzt ist, wenn es sich in der ersten Position befindet, um ein maschinelles Bearbeiten einer Außenfläche des Lagerhülsenelements und ein Entfernen von Rückständen des maschinellen Bearbeitens von der Außenfläche zu ermöglichen, wobei das erste Nockenelement auf das Lagerhülsenelement axial ausgerichtet und an diesem gelagert ist, wenn es sich in der zweiten Position befindet.
Nockenwelle nach Anspruch 1, die ferner ein zweites Nockenelement umfasst, das an der ersten Welle befestigt ist, wobei das erste Nockenelement zu dem zweiten Nockenelement hin verschoben ist, wenn es sich in der ersten Position befindet.
Nockenwelle nach Anspruch 2, wobei das zweite Nockenelement einen Innendurchmesser umfasst und das Lagerhülsenelement einen Außendurchmesser umfasst, der größer als der Innendurchmesser ist.
Nockenwelle nach Anspruch 3, wobei ein Innendurchmesser des ersten Nockenelements größer als der Innendurchmesser des zweiten Nockenelements und der Außendurchmesser des Lagerhülsenelements ist.
Nockenwelle nach Anspruch 2, wobei ein Abstand zwischen dem zweiten Nockenelement und dem Lagerhülsenelement mindestens gleich einem axialen Ausmaß des ersten Nockenelements ist, um zu ermöglichen, dass eine gesamte Außenfläche des Lagerhülsenelements freigelegt ist, wenn sich das erste Nockenelement in der ersten Position befindet.
Nockenwelle nach Anspruch 1, die ferner eine zweite Welle umfasst, wobei die erste Welle eine durch sie hindurch verlaufende Bohrung umfasst und die zweite Welle innerhalb der Bohrung zur Drehung relativ zu der ersten Welle angeordnet ist, wobei das erste Nockenelement zur Drehung mit der zweiten Welle befestigt ist.
Nockenwelle nach Anspruch 6, wobei die erste Welle einen ersten Schlitz umfasst, der sich durch sie hindurch erstreckt, und das Lagerhülsenelement einen zweiten Schlitz umfasst, der sich durch es hindurch erstreckt und auf den ersten Schlitz ausgerichtet ist, wobei das erste Nockenelement mit der zweiten Welle durch den ersten und zweiten Schlitz gekoppelt ist.
Nockenwelle nach Anspruch 1, wobei sich ein Abschnitt der Lagerhülse axial von dem ersten Nockenelement weg erstreckt, um eine Lagerfläche zur Drehung der ersten Welle zu bilden.
Motoranordnung, die umfasst: eine Motorstruktur; eine Nockenwelle, die an der Motorstruktur gelagert ist und umfasst: eine erste Welle; ein Lagerhülsenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und an dieser befestigt ist; und ein erstes Nockenelement, das an der ersten Welle angeordnet ist und zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschoben werden kann, wobei das erste Nockenelement relativ zu dem Lagerhülsenelement axial versetzt ist, wenn es sich in der ersten Position befindet, um ein maschinelles Bearbeiten einer Außenfläche des Lagerhülsenelements und ein Entfernen von Rückständen des maschinellen Bearbeitens von der Außenfläche zu ermöglichen, wobei das erste Nockenelement auf das Lagerhülsenelement axial ausgerichtet und an diesem gelagert ist, wenn es sich in der zweiten Position befindet; und einen mit der Nockenwelle gekoppelten Nockenphasensteller, der das erste Nockenelement an dem Lagerhülsenelement selektiv dreht, wenn sich das erste Nockenelement in der zweiten Position befindet.
Nockenwelle nach Anspruch 9, die ferner ein zweites Nockenelement umfasst, das an der ersten Welle befestigt ist, wobei das erste Nockenelement zu dem zweiten Nockenelement hin verschoben ist, wenn es sich in der ersten Position befindet.
Nockenwelle nach Anspruch 10, wobei das zweite Nockenelement einen Innendurchmesser umfasst und das Lagerhülsenelement einen Außendurchmesser umfasst, der größer als der Innendurchmesser ist.
Nockenwelle nach Anspruch 11, wobei ein Innendurchmesser des ersten Nockenelements größer als der Innendurchmesser des zweiten Nockenelements und der Außendurchmesser des Lagerhülsenelements ist.
Nockenwelle nach Anspruch 10, wobei ein Abstand zwischen dem zweiten Nockenelement und dem Lagerhülsenelement mindestens gleich einem axialen Ausmaß des ersten Nockenelements ist, um zu ermöglichen, dass eine gesamte Außenfläche des Lagerhülsenelements freigelegt ist, wenn sich das erste Nockenelement in der ersten Position befindet.
Nockenwelle nach Anspruch 9, die ferner eine zweite Welle umfasst, wobei die erste Welle eine durch sie hindurch verlaufende Bohrung umfasst und die zweite Welle innerhalb der Bohrung zur Drehung relativ zu der ersten Welle angeordnet ist, wobei das erste Nockenelement zur Drehung mit der zweiten Welle befestigt ist.
Verfahren, das umfasst, dass: ein erstes Nockenelement an einer ersten Welle einer Motornockenwelle befestigt wird; ein Lagerhülsenelement an der ersten Welle befestigt wird; ein zweites Nockenelement an der ersten Welle angeordnet wird; ein drittes Nockenelement nach dem Anordnen an der ersten Welle befestigt wird, wobei das zweite Nockenelement zwischen dem ersten und dem dritten Nockenelement angeordnet wird; das zweite Nockenelement mit Bezug auf das Lagerhülsenelement axial verschoben wird, um eine Außenfläche des Lagerhülsenelements freizulegen; und nach dem Verschieben ein Endbearbeitungsprozess an der Nockenwelle ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Ausführen eines Endbearbeitungsprozesses ein maschinelles Bearbeiten einer Außenfläche des Lagerhülsenelements umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst, dass Rückstande von dem Lagerhülsenelement entfernt werden, die aus dem Endbearbeitungsprozess resultieren.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst, dass das zweite Nockenelement nach dem Entfernen axial über das Lagerhülsenelement geschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst, dass eine zweite Welle in einer Bohrung der ersten Welle angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner umfasst, dass das zweite Nockenelement an der zweiten Welle befestigt wird, nachdem das zweite Nockenelement axial über das Lagerhülsenelement geschoben wurde.