DE102010007757A1

DE102010007757A1 - Konzentrische Nockenwelle und Montageverfahren

Info

Publication number: DE102010007757A1
Application number: DE102010007757A
Authority: DE
Inventors: Glenn E. Washington Clever; Roy Glenn Jackson Kaywood; Ronald Parma Hendrick
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-10-21
Also published as: US8156910B2; CN101915134A; US20100212144A1

Abstract

Ein Verfahren zum Montieren einer Nockenwelle kann umfassen, dass ein erstes Nockenelement einer Nockenwellenbaugruppe auf einer ersten Welle der Baugruppe angeordnet wird. Ein Verriegelungsstift kann in eine erste radiale Bohrung in dem ersten Nockenelement und in eine zweite radiale Bohrung der ersten Welle eingefügt werden. Der Verriegelungsstift kann eine ringförmige Wand aufweisen, die eine Stiftbohrung definiert, die sich von einem ersten Ende des Verriegelungsstifts bis zu einem zweiten Ende des Verriegelungsstifts erstreckt. Ein Umformelement kann in die Stiftbohrung gedrückt werden, um die ringförmige Wand in einer radialen Richtung nach außen und in einen Reibungseingriff mit der ersten radialen Bohrung zu verschieben. Das Drücken kann umfassen, dass ein Umformelement an dem ersten Ende des Verriegelungsstifts in die Stiftbohrung eintritt und an dem zweiten Ende des Verriegelungsstifts aus der Stiftbohrung austritt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motor-Nockenwellenbaugruppen.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
Motoren umfassen typischerweise eine Nockenwelle, um Einlass- und Auslassventile zu betätigen. Manche Nockenwellen sind konzentrische Nockenwellen, die für eine Relativdrehung beispielsweise zwischen den Einlass- und Auslassnocken sorgen. Die Einlassnocken können an einer äußeren Welle zur Drehung mit der Welle befestigt sein, und die Auslassnocken können auf der Welle drehbar gelagert sein. Alternativ können die Auslassnocken an der äußeren Welle zur Drehung mit der Welle befestigt sein, und die Einlassnocken können auf der Welle drehbar gelagert sein. Bei beiden Anordnungen können die Nocken, die auf der äußeren Welle drehbar gelagert sind, unter Verwendung eines Befestigungselements an der inneren Welle drehbar befestigt sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und umfasst nicht deren vollen Umfang oder alle ihre Merkmale.
Ein Verfahren zum Montieren einer Nockenwelle kann umfassen, dass ein erstes Nockenelement einer Nockenwellenbaugruppe auf einer ersten Welle der Baugruppe angeordnet wird. Ein Verriegelungsstift kann in eine erste radiale Bohrung in dem ersten Nockenelement und in eine zweite radiale Bohrung der ersten Welle eingefügt werden. Der Verriegelungsstift kann eine ringförmige Wand aufweisen, die eine Stiftbohrung definiert, die sich von einem ersten Ende des Verriegelungsstifts bis zu einem zweiten Ende des Verriegelungsstifts erstreckt. Ein Umformelement kann in die Stiftbohrung gedrückt werden, um die ringförmige Wand in einer radialen Richtung nach außen und in einen Reibungseingriff mit der ersten radialen Bohrung zu verschieben. Das Drücken kann umfassen, dass ein Umformelement an dem ersten Ende des Verriegelungsstifts in die Stiftbohrung eintritt und an dem zweiten Ende des Verriegelungsstifts aus der Stiftbohrung austritt.
Der Verriegelungsstift kann hohl sein, nachdem das Umformelement durch die Stiftbohrung gedrückt wurde.
Eine Nockenwellenbaugruppe kann eine erste Welle mit einer ersten radialen Bohrung, ein erstes Nockenelement, das auf der ersten Welle angeordnet ist und eine zweite radiale Bohrung aufweist, die mit der ersten radialen Bohrung ausgerichtet ist, und einen Verriegelungsstift umfassen. Der Verriegelungsstift kann in der ersten und der zweiten radialen Bohrung angeordnet sein. Der Verriegelungsstift kann einen ringförmigen Körper aufweisen, der eine im Wesentlichen hohle Längsbohrung definiert, die sich von einem ersten Längsende des Verriegelungsstifts bis zu einem zweiten Längsende des Verriegelungsstifts erstreckt. Das erste und das zweite Längsende können mit dem ersten Nockenelement in Reibungseingriff stehen.
Weitere Anwendbarkeitsgebiete werden aus der hierin angegebenen Beschreibung deutlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele sind lediglich zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Darstellungszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Perspektivansicht der Nockenwelle und eines Nockenphasenstellers von 1;
3 ist eine Perspektiv-Explosionsansicht der Nockenwelle von 1;
4 ist eine erste schematische Darstellung einer Nockenwelle und einer Werkzeugbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
5 ist eine zweite schematische Darstellung der Nockenwelle und des Werkzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur, und sie soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzung nicht beschränken.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist eine beispielhafte Motorbaugruppe 10 schematisch veranschaulicht. Die Motorbaugruppe 10 kann einen Motor 12 umfassen, der mehrere Zylinder 14 aufweist, in denen Kolben 16 angeordnet sind. Der Motor 12 kann ferner ein Einlassventil 18, ein Auslassventil 20 und Einlass- und Auslassventilhubmechanismen 22, 24 für jeden Zylinder 14 sowie eine Nockenwelle 26 und einen Nockenphasensteller 28 umfassen.
Der Einlassventilhubmechanismus 22 kann eine Stößelstange 30 und einen Kipphebel 32 umfassen. Der Auslassventilhubmechanismus 24 kann zusätzlich eine Stößelstange 30 und einen Kipphebel 32 umfassen. Die Stößelstangen 30 können mit der Nockenwelle 26 in Eingriff stehen, um die Kipphebel 32 zu betätigen und die Einlass- und Auslassventile 18, 20 selektiv zu öffnen. Obgleich die Motorbaugruppe 10 als ein Stößelstangenmotor veranschaulicht ist, ist zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf Stößelstangenmotoren beschränkt ist und genauso auf eine Vielfalt anderer Motorausbildungen anwendbar ist, wie etwa Motoren mit obenliegenden Nocken.
Mit Bezug auf 2–5 kann die Nockenwelle 26 eine erste und zweite Welle 34, 36, einen ersten Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46, einen zweiten Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 und Befestigungselemente 56 umfassen. In dem vorliegenden Beispiel kann der erste Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46 einen Einlassnockensatz bilden, und der zweite Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 kann einen Auslassnockensatz bilden. Es ist jedoch zu verstehen, dass alternative Anordnungen vorgesehen sein können, bei denen der erste Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46 einen Auslassnockensatz bilden kann und der zweite Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 einen Einlassnockensatz bilden kann. Ferner sind der erste und der zweite Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 nicht nur auf Einlass- und Auslassventile beschränkt. Beispielsweise können der erste und der zweite Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 jeweils einen Einlassnocken und/oder einen Auslassnocken umfassen. Die erste Welle 34 kann zur Drehung mit einem ersten Phasenstellerelement 58 befestigt sein, und die zweite Welle 36 kann zur Drehung mit einem zweiten Phasenstellerelement 60 befestigt sein. Das erste und zweite Phasenstellerelement 58, 60 können relativ zueinander und relativ zu einem drehbar angetriebenen Element 62 des Phasenstellers 28 drehbar sein.
Die erste Welle 34 kann eine ringförmige Wand 64 aufweisen, die eine Innenbohrung 66 definiert. Die zweite Welle 36 kann drehbar innerhalb der Innenbohrung 66 der ersten Welle 34 angeordnet sein. Die erste Welle 34 kann Schlitze 68 (in 4 und 5 zu sehen) dort hindurch umfassen, und die zweite Welle 36 kann Öffnungen 70 umfassen, die die Befestigungselemente 56 darin aufnehmen und den zweiten Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 zur Drehung mit der zweiten Welle 36 koppeln. Die Schlitze 68 können radiale Bohrungen durch die erste Welle 34 bilden, und die Öffnungen 70 können radiale Bohrungen durch die zweite Welle 36 bilden.
Die Schlitze 68 in der ersten Welle 34 können im Allgemeinen eine Drehbewegung der Befestigungselemente 56 darin zulassen.
Der erste Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46 kann zur Drehung mit der ersten Welle 34 befestigt sein. Der Eingriff zwischen dem ersten Satz Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46 und der ersten Welle 34 kann einen Reibungspassungseingriff umfassen. Der zweite Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 kann zwischen benachbarten des ersten Satzes Nockenelemente 38, 40, 42, 44, 46 angeordnet sein. Der zweite Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 kann drehbar auf der ersten Welle 34 angeordnet sein und durch die Befestigungselemente 56 zur Drehung mit der zweiten Welle 36 befestigt sein.
Wie in 4 und 5 zu sehen ist, können die Befestigungselemente 56 jeweils einen Verriegelungsstift 72 umfassen. Der Verriegelungsstift 72 kann eine ringförmige Wand 74 aufweisen, die eine Längsbohrung 76 definiert, die sich von einem ersten Ende 78 des Verriegelungsstifts 72 bis zu einem zweiten Ende 80 des Verriegelungsstifts 72 erstreckt. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Verriegelungsstift 72 in der Form eines Zylinderelements vorliegen, das eine im Wesentlichen kreisförmige Außenfläche 82 aufweist. Die Längsbohrung 76 kann auch einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Ein Umformelement 84 kann durch die Längsbohrung 76 des Verriegelungsstifts 72 gedrückt werden, um den Verriegelungsstift 72 mit dem zweiten Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 zu koppeln.
Ein Werkzeug 86 kann verwendet werden, um das Umformelement 84 durch die Längsbohrung 76 des Verriegelungsstifts 72 zu drücken. In dem in 4 und 5 gezeigten nicht einschränkenden Beispiel kann das Umformelement 84 im Wesentlichen kugelförmig sein und einen Durchmesser (D_d) aufweisen. Die Schlitze 68 in der ersten Welle 34 können eine axiale Weite (D_S1) aufweisen, und die Öffnungen 70 können einen Durchmesser (D_S2) aufweisen. Die axiale Weite (D_S1) kann größer als der Durchmesser (D_S2) sein. Der zweite Satz Nockenelemente 48, 50, 52, 54 kann jeweils eine radiale Bohrung 88 aufweisen, die einen Durchmesser (D_C) definiert. Der Durchmesser (D_C) kann kleiner als die axiale Weite (D_S1) und ungefähr gleich dem Durchmesser (D_S2) sein.
Auf 4 Bezug nehmend, kann die Längsbohrung 76 des Verriegelungsstifts 72 einen anfänglichen Innendurchmesser (D_Ii) und einen anfänglichen Außendurchmesser (D_Oi) aufweisen. Der anfängliche Innendurchmesser (D_Ii) kann kleiner als der Durchmesser (D_d) des Umformelements 84 sein, und der anfängliche Außendurchmesser (D_Oi) kann kleiner als der Durchmesser (D_C) der radialen Bohrung 88 des Nockenelements 48 sein. Das Umformelement 84 kann die ringförmige Wand 74 des Verriegelungsstifts 72 in einer radialen Richtung nach außen drücken, wenn das Umformelement in einer axialen Richtung (A) durch die Längsbohrung 76 gedrückt wird.
Genauer gesagt kann die Beziehung zwischen dem Durchmesser (D_d) des Umformelements 84 und dem anfänglichen Innendurchmesser (D_Li) des Verriegelungsstifts 72 für die nach außen gerichtete radiale Verschiebung der ringförmigen Wand 74 sorgen, wenn der Verriegelungsstift entlang der Längsbohrung 76 axial vordringt. Wenn das Umformelement 84 durch die Längsbohrung 76 verschoben wurde, kann der Verriegelungsstift 72 einen endgültigen Innendurchmesser (D_If) und einen endgültigen Außendurchmesser (D_Of) aufweisen, wie in 5 zu sehen ist.
Der endgültige Innendurchmesser (D_If) kann dem Durchmesser (D_d) des Umformelements 84 ungefähr gleich sein, und der endgültige Außen durchmesser (D_Of) kann dem Durchmesser (D_C) der Bohrung 88 des Nockenelements 48 ungefähr gleich sein. Der Verriegelungsstift 72 kann daher mit der Bohrung 88 des Nockenelements 48 in Reibungseingriff gelangen und in dieser gehalten werden. Zusätzlich kann der endgültige Außendurchmesser (D_Of) des Verriegelungsstifts 72 dem Durchmesser (D_S2) der Öffnung 70 in der zweiten Welle 36 ungefähr gleich sein sowie den Verriegelungsstift 72 an der zweiten Welle 36 befestigen.
Nachdem das Umformelement 84 durch die Längsbohrung 76 des Verriegelungsstifts 72 gedrängt wurde, kann der Verriegelungsstift 72 relativ zu dem Nockenelement 48 fixiert sein. Der Verriegelungsstift 72 kann hohl bleiben, nachdem er an dem Nockenelement 48 befestigt ist. Zusätzlich können das erste und das zweite Ende 78, 80 des Verriegelungsstifts 72 gestaucht oder in einer radialen Richtung nach außen umgeformt sein, um den Verriegelungsstift 72 relativ zu dem Nockenelement 48 weiter zu fixieren. Genauer gesagt können das erste und das zweite Ende 78, 80 von der Bohrung 88 des Nockenelements 48 radial nach außen und in Senkungen 90, 92 verschoben sein.
Es versteht sich, dass das Befestigungselement 56 in 4 und 5 der Einfachheit halber in Kombination mit dem Nockenelement 48 gezeigt ist und dass die Beschreibung ebenso für den Rest des zweiten Satzes Nockenelemente 50, 52, 54 gilt.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: ein erstes Nockenelement einer Nockenwellenbaugruppe auf einer ersten Welle der Nockenwellenbaugruppe angeordnet wird; ein Verriegelungsstift in eine erste radiale Bohrung in dem ersten Nockenelement und in eine zweite radiale Bohrung der ersten Welle eingefügt wird, wobei der Verriegelungsstift eine ringförmige Wand aufweist, die eine Stiftbohrung definiert, die sich von einem ersten Ende des Verriegelungsstifts bis zu einem zweiten Ende des Verriegelungsstifts erstreckt; und ein Umformelement in die Stiftbohrung gedrückt wird und die ringförmige Wand in einer radialen Richtung nach außen und in einen Reibungseingriff mit der ersten radialen Bohrung verschoben wird, wobei das Drücken umfasst, dass das Umformelement an dem ersten Ende des Verriegelungsstifts in die Stiftbohrung eintritt und an dem zweiten Ende des Verriegelungsstifts aus der Stiftbohrung austritt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das erste Ende des Verriegelungsstifts nach dem Drücken in einer radialen Richtung nach außen aus der ersten radialen Bohrung heraus umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Umformelement ein im Wesentlichen kugelförmiges Element umfasst, und/oder wobei der Verriegelungsstift nach dem Drücken hohl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nockenwellenbaugruppe eine zweite Welle umfasst, die erste Welle eine axiale Bohrung definiert und die zweite Welle in der axialen Bohrung angeordnet wird, wobei das Nockenelement auf ei- ner radialen Außenfläche der ersten Welle drehbar angeordnet wird und zur Drehung mit der zweiten Welle durch einen Eingriff zwischen dem Verriegelungsstift und der zweiten Welle befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die zweite Welle eine dritte radiale Bohrung aufweist, wobei das Drücken die ringförmige Wand in einer radialen Richtung nach außen und in einem Reibungseingriff mit der dritten radialen Bohrung verschiebt; und wobei insbesondere die zweite radiale Bohrung eine axiale Weite aufweist, die nach dem Drücken größer als ein Außendurchmesser des Verriegelungsstifts ist, der in der zweiten radialen Bohrung angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stiftbohrung einen Innendurchmesser aufweist, der vor dem Drücken kleiner als ein Außendurchmesser des Umformele ments ist, und/oder wobei der Verriegelungsstift einen im Wesentlichen zylindrischen Körper aufweist, und/oder wobei die Stiftbohrung einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Verfahren, das umfasst, dass: ein erstes Nockenelement einer Nockenwellenbaugruppe auf einer ersten Welle der Nockenwellenbaagruppe angeordnet wird; ein Verriegelungsstift in eine erste radiale Bohrung in dem ersten Nockenelement und in eine zweite radiale Bohrung der ersten Welle eingefügt wird, wobei der Verriegelungsstift eine ringförmige Wand aufweist, die eine Stiftbohrung definiert, die sich von einem ersten Ende des Verriegelungsstifts bis zu einem zweiten Ende des Verriegelungsstifts erstreckt; und ein Umformelement in die Stiftbohrung gedrückt wird und die ringförmige Wand in einer radialen Richtung nach außen und in einen Reibungseingriff mit der ersten radialen Bohrung verschoben wird, wobei der Verriegelungsstift nach dem Drücken hohl ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Nockenwellenbaugruppe eine zweite Welle aufweist, die erste Welle eine axiale Bohrung definiert und die zweite Welle in der axialen Bohrung angeordnet wird, wobei das Nockenelement auf einer radialen Außenfläche der ersten Welle drehbar angeordnet wird und zur Drehung mit der zweiten Welle durch einen Eingriff zwischen dem Verriegelungsstift und der zweiten Welle befestigt wird; und wobei insbesondere die zweite radiale Bohrung eine axiale Weite aufweist, die nach dem Drücken größer als ein Außendurchmesser des Verriegelungsstifts ist, der in der zweiten radialen Bohrung angeordnet wird.
Nockenwellenbaugruppe, die umfasst: eine erste Welle, die eine erste radiale Bohrung aufweist; ein erstes Nockenelement, das auf der ersten Welle angeordnet ist und eine zweite radiale Bohrung aufweist, die mit der ersten radialen Bohrung ausgerichtet ist; und einen Verriegelungsstift, der in der ersten und der zweiten radialen Bohrung angeordnet ist, wobei der Verriegelungsstift einen ringförmigen Körper aufweist, der eine im Wesentlichen hohle Längsbohrung definiert, die sich von einem ersten Längsende des Verriegelungsstifts bis zu einem zweiten Längsende des Verriegelungsstifts erstreckt, wobei das erste und das zweite Längsende mit dem ersten Nockenelement in Reibungseingriff stehen.
Nockenwellenbaugruppe nach Anspruch 9, wobei sich das erste Längsende des Verriegelungsstifts relativ zu der zweiten radialen Bohrung an dem ersten Längsende radial nach außen erstreckt.
Nockenwellenbaugruppe nach Anspruch 9, wobei der Verriegelungsstift einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Innendurchmesser der ersten radialen Bohrung ist, und/oder wobei der Verriegelungsstift im Wesentlichen zylindrisch ist, und/oder wobei die Längsbohrung des Verriegelungsstifts einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Nockenwellenbaugruppe nach Anspruch 9, die ferner eine zweite Welle umfasst, wobei die erste Welle eine axiale Bohrung aufweist und die zweite Welle in der axialen Bohrung angeordnet ist und eine dritte radiale Bohrung aufweist, die mit der ersten und der zweiten radialen Bohrung ausgerichtet ist und den Verriegelungsstift darin aufnimmt, wobei das erste Nockenelement auf der ersten Welle drehbar angeordnet ist und durch einen Eingriff mit dem Verriegelungsstift zur Drehung mit der zweiten Welle befestigt ist; und wobei insbesondere die dritte radiale Bohrung einen Durchmesser aufweist, der einem Durchmesser der zweiten radialen Bohrung im Wesentlichen gleich ist.