DE3803685A1

DE3803685A1 - Nockenwelle

Info

Publication number: DE3803685A1
Application number: DE3803685A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Swars
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1988-02-07
Filing date: 1988-02-07
Publication date: 1989-08-17
Also published as: US4949683A; GB2215812A; JPH0796887B2; IT8905110A0; GB2215812B; GB8902327D0; FR2626950B1; FR2626950A1; IT1233460B; DE3803685C2; JPH01224513A; ES2012971A6

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle mit einem hohlen Wellenrohr und einem darin eingesetzten Innenrohr, die miteinander einen Ölführungsraum bilden, der über radiale Bohrungen im Wellenrohr mit Lagerstellen auf der Welle und mit einer Schmierölzuführung verbunden ist. Eine derartige Nockenwelle ist aus der DE 35 01 433 C 2 bekannt, bei der zusätzlich zu den genannten Bohrungen weitere radiale Bohrungen zu den Nockenlaufbahnen vorgesehen sind. Die Nockenwellen dieser Art gehen von der Problematik aus, daß bei hohlen Nockenwellen nicht genügend Material zur Einbringung dünner Ölführungsbohrungen vorhanden ist, daß andererseits der Gesamtquerschnitt des hohlen Wellenrohres ebenfalls nicht zur Schmierölführung verwendet werden soll, da sich hiermit unzulässige Verzögerungen bei der Ölzuführung besonders beim Start des Motors ergeben, wenn die Ölzuführquerschnitte entleert sind.

Hiervon ausgehend hat die Nockenwelle nach dem genannten Stand der Technik einen Einsatz in Form eines aus Kunst stoff hergestellten Zylinderrohres oder Stabkörpers, der als Kunststoffspritzteil in situ erzeugt wird und jeweils in Stopfen oder Deckel an den Enden der hohlen Nockenwelle eingreift. Bei langen Einsätzen sind zusätzliche Abstands halter erforderlich. Die hierfür erforderliche Art der Herstellung ist kompliziert, die Einsätze sind nur mit in das hohle Wellenrohr einführbaren Spezialformen herzu stellen, die teuer sind und sich nur bei Großserienfer tigung rechtfertigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Welle der eingangs genannten Art derart weiterzubil den, daß die Verwendung besonderer Abstandshalter und besonderer Stopfen an den Enden der Hohlwelle auch bei einer langen Nockenwelle entfallen kann, wobei in gün stiger Weiterbildung auch eine Reduzierung der Querschnit te der Schmierölführung möglich werden soll.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß das Innenrohr in Längsrichtung zumindest abschnittsweise mit dem Wellenrohr unmittelbar in abstützender Anlage ist. Nach dieser Aus gestaltung werden zusätzliche Abstandshalter überflüssig, indem bei Wahrung einer axial offenen Durchtrittsfläche für das Schmieröl die im Sinne freier Biegungsschwingungen schwingfähigen Bereiche des Innenrohres verkürzt bzw. eliminiert werden. Daneben ist die Möglichkeit gegeben, die Bereiche der Anlage am Wellenrohr an den Enden so auszubilden, daß zusätzliche Deckel entfallen und das Innenrohr selber den Querschnitt des Wellenrohres voll kommen verschließt. Die erfindungsgemäße Formgebung für das Innenrohr bietet dabei die verschiedensten Abwand lungsmöglichkeiten.

In einer ersten günstigen Ausgestaltung sind Querschnitts erweiterungen des Innenrohrs vorgesehen, die insbesondere an den Endabschnitten die Anlage mit dem Wellenrohr bil den. Dies bedeutet aber nicht, daß die Querschnittserwei terungen auf die Enden beschränkt sein müssen, sondern eine derartige Querschnittserweiterung mit rundem Durch messer kann auch mehrfach auf der Gesamtlänge der Nocken welle vorgesehen sein, wenn mehrere Schmierölzuführungen gleichwohl die Versorgung aller Lagerstellen mit Schmieröl möglich machen. Zwischen den Querschnittserweiterungen kann das Innenrohr vollkommen abstandsfrei zum Wellenrohr bei ebenfalls rundem Querschnitt liegen. Die schwingungs fähigen Bereiche sind hierdurch verkürzt. Eine günstige Weiterbildung geht dahin, das Innenrohr ganz oder in ein zelnen Längsabschnitten mit unrundem Querschnitt auszuge stalten, der etwa kleeblattartig ausgebildet ist und der unter Bildung einzelner axialer Längskanäle im Umfang an drei oder vier Stellen mit dem Wellenrohr in Anlage ist. Die offenen Längskanäle sind dabei so auszurichten, daß freie Kommunikation mit den radialen Zuführungsbohrungen entstehen kann.

Die unrunde Querschnittsform kann sich in der genannten Art über die gesamte Länge erstrecken oder aber auch nur Teilabschnitte erfassen, zwischen denen dann das Innenrohr vollständig runden Querschnitt aufweist. In diesen Be reichen runden Querschnitts kann entweder ein radialer Abstand zum Wellenrohr vorgesehen sein, wobei sich ein ringförmiger Schmierölkanal ausbildet, der Wellenquer schnitt kann jedoch auch in einen kreisrunden Durchmesser übergehen, der der Innenöffnung des Wellenrohres ent spricht und somit den freien Durchfluß insbesondere an den Wellenenden verschließt.

Die unrunde Querschnittsform läßt sich in einfachster Weise durch Einrollen einzelner Einprägungen in Längsrich tung erzeugen, wenn z.B. ein Stahlblechrohr als Ausgangs material gewählt ist. Es sind jedoch auch Aluminiumstrang profile oder Spritzformteile aus Kunststoff verwendbar.

Das Innenrohr muß in den Bereichen der Abstützung nicht notwendigerweise unmittelbar mit dem Wellenrohr in Kontakt sein, sondern die erfindungsgemäße Anlage kann auch gegen über einer in das Wellenrohr eingesteckten massiven Hülse bestehen, die beispielsweise ihrerseits ein Antriebsritzel am Ende des Wellenrohres tragen kann. Auch eine derartige Abwandlung macht vom zugrundeliegenden Gedanken Gebrauch. Um in den Bereichen der Anlage, insbesondere der am gesam ten Umfang bestehenden Anlage des Innenrohres gegenüber dem Wellenrohr eine Vorspannung auch bei weniger ela stischen Materialien für das Innenrohr zu erzeugen, kann nach einer bevorzugten Weiterbildung eine Kugel mit Über maß gegenüber dem Innendurchmesser in das Innenrohr ein gepreßt sein, die das Innenrohr gegenüber der Wandung des Wellenrohres festklemmt. Dem gleichen Zweck kann eine Spiralfeder dienen, die ebenfalls in der entspannten Form Übermaß gegenüber dem Innendurchmesser des Innenrohres aufweist und in dieses eingedrückt ist.

Andere Formen des Festklemmens, die bis zum formschlüs sigen Einpressen des Innenrohres in Nuten oder Riefen des Wellenrohres gehen, sind möglich, wobei entsprechende Stopfen oder Deckel insbesondere in den Endbereichen der Nockenwelle Verwendung finden können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Längsschnitt mit drei Querschnitten in verschiedenen Ebenen dargestellt.

Die dargestellte Nockenwelle besteht im einzelnen aus dem Wellenrohr 1 von über der Länge gleichbleibendem Durch messer, darauf festgelegten Antriebselementen in Form von Nocken 2 und einer einstückig mit einem Antriebselement in Form einer Flanschscheibe 3 verbundenen in das Wellenrohr 1 eingeschobenen Hülse 4. Ebenso wie die Nocken 2 vorzugs weise kraftschlüssig durch hydraulisches Aufweiten auf dem Wellenrohr 1 festgelegt sind, kann die Verbindung zwischen Hülse 4 und Wellenrohr 1 bevorzugt durch hydraulisches Aufweiten der Hülse 4 gegenüber dem Wellenrohr 1 erfolgen. Die Flanschscheibe 3 hat am Umfang verteilte Anschlußboh rungen 5 und eine zentrale Öffnung 6, in der ein Innenge winde oder Innennuten 7 in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Im Wellenrohr 1 sind radiale Ölzuführungsbohrungen 8 und Schmierbohrungen 9 im Bereich von Lagerstellen vorge sehen, die im Bereich der Innenhülse diese mit durchdrin gen. Im Wellenrohr 1 ist erfindungsgemäß ein Innenrohr 10 eingeführt, das sich in verschiedener Form abschnittsweise mit dem Wellenrohr 1 in abstützender Anlage befindet. Von links nach rechts sind drei Längsabschnitte 11, 12, 13 vorgesehen, auf denen das Innenrohr 10 runden Querschnitt hat und über dem gesamten Umfang mit dem Wellenrohr 1 bzw. der in dieses eingeschobenen Hülse 4 in dichtender Anlage ist. Auf dem Abschnitt 11 ist darüber hinaus durch eine eingepreßte Hülse 14 ein formschlüssiger Eingriff des Bereiches 11 in die Umfangsnuten 7 des Flansches 3 herge stellt. Im Bereich des im Querschnitt runden Abschnittes 12 wird durch eine eingedruckte Kugel 15 die Vorspannung zwischen Innenrohr 10 und Wellenrohr 1 zumindest in einer Umfangslinie erhöht, um Dichtigkeit gegenüber dem relativ hohen Öldruck zu erzielen. Wie auch im Schnitt III-III erkennbar, erfüllt eine Spiralfeder 16 mit Übermaß gegen über dem Wellenrohr 10 in entspanntem Zustand im Bereich des weiteren Abschnitts 13 mit rundem Durchmesser, der unmittelbar an der Innenwandung des Wellenrohres 1 anliegt, die gleiche Funktion wie die Kugel 15 im Abschnitt 12, jedoch über die gesamte Länge. Auch hier wird eine Ab dichtung gegenüber dem relativ hohen Öldruck nach außen verbessert. Wie im Schnitt I-I zu erkennen, ist zwischen dem Abschnitt 11, der sich in der Flanschöffnung 6 abstützt und dem Abschnitt 12, der sich in der Hülse 4 abstützt ein Abschnitt 17 von kreisrundem Querschnitt vorgesehen, der mit radialem Abstand zur Hülse 4 liegt und einen ringzylindrischen Ölführungsraum 18 bildet. Dieser Bereich verdeutlicht, daß das Innenrohr nicht notwendiger weise auf der gesamten Länge mit dem Wellenrohr 1 in ab stützender Anlage sein muß, sondern daß axiale Zwischenbe reiche abstützungsfrei sein können. Wie im Schnitt II-II dargestellt ist, befindet sich zwischen den Abschnitten 11 und 13 von kreisrundem Durchmesser des Innenrohres 10, die in vollständiger Anlage mit dem Wellenrohr 1 sind, ein Abschnitt 19 des Innenrohres 10, der unrunden Querschnitt aufweist und bei etwa kleeblattförmiger Umrißform an vier Umfangsbereichen mit dem Wellenrohr 1 in Anlage ist. Hier bei werden einzelne axiale Ölnuten 20 in Längsrichtung ausgebildet, von denen zumindest eine mit den Ölzuführungs- und Schmierölbohrungen 8, 9 in offener Verbindung stehen muß. Eine Federspirale 21 entsprechenden Durchmessers preßt das in Umfangsrichtung verformte Innenrohr 10 mit Vorspannung gegen das Wellenrohr 1. Der Abschnitt 19 kann als Verdeutlichung dafür dienen, daß die partielle unmit telbare Anlage des Innenrohres gegenüber dem Wellenrohr nicht umfangssymmetrisch über dem ganzen Umfang erfolgen muß, sondern daß der zugrundeliegende Gedanke Verformungen nach Art von Längsnuten am Innenrohr einschließt. Zwischen einzelnen Längsabschnitten des Innenrohres kann eine Quer wand zur Stabilisierung vorgesehen sein, die insbesondere bei der Herstellung des Innenrohres als Formspritzteil aus Kunststoff leicht darzustellen ist. Bei der Herstellung des Innenrohres aus einem Blechrohr, bei dem die Längsnu ten 20 einfach eingerollt werden können und die quer schnittsreduzierten Abschnitte durch Abstrecken auszubil den sind, wäre anstelle einer solch einstückigen Querwand ein eingeschobener Stopfen zu bevorzugen.

Bezugszeichenliste:

1 Wellenrohr
2 Nocken
3 Flansch
4 Hülse
5 Bohrung
6 Bohrung
7 Umfangsnut
8 Zuführungsbohrung
9 Versorgungsbohrung
10 Innenrohr
11 runder Abschnitt (anliegend)
12 runder Abschnitt (anliegend)
13 runder Abschnitt (anliegend)
14 Stopfen
15 Kugel
16 Federspirale
17 runder Abschnitt (berührungsfrei)
18 Ringkanal
19 unrunder Abschnitt
20 Längskanal
21 Spiralfeder

Claims

1. Nockenwelle mit einem hohlen Wellenrohr und einem darin eingesetzten Innenrohr, die miteinander einen Ölführungsraum bilden, der über radiale Bohrungen im Wellenrohr mit Lagerstellen auf der Welle und mit zumindest einer Schmierölzuführung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) sich in Längsrichtung zumindest abschnittsweise mit dem Wellenrohr (1) in abstützender Anlage befindet.

2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnittserweiterungen des Innenrohres (10), insbesondere an den Endabschnitten (13) die Anlage mit dem Wellenrohr (1) herstellen.

3. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnittsreduzierungen des Innenrohres (10), insbesondere an den Endabschnitten (11, 12) die Anlage gegenüber dem Wellenrohr (1) oder einer darin einge setzten Hülse (4) bilden.

4. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) im Bereich (11, 12, 13) der Anlage mit dem Wellenrohr (1) runden Querschnitt hat.

5. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der runden Form abweichende Querschnittsver formungen des Innenrohres (10) insbesondere auf wesentlichen mittleren Längsabschnitten (19) die Anlage mit dem Wellenrohr (1) herstellen.

6. Welle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß etwa kleeblattförmige Querschnittsformen des Innenrohres (10) einzelne mit den radialen Bohrungen (8, 9) kommunizierende Längskanäle (20) mit dem Wellenrohr (1) bilden.

7. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt unrundes Innenrohr (10) ab schnittsweise (11, 17, 12, 13) zum runden Querschnitt übergeht.

8. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine in das Innenrohr (10) eingeschobene Kugel mit Übermaß gegenüber dem freien Öffnungsquerschnitt, ins besondere aus Stahl, einen Klemmsitz des Innenrohres (10) gegenüber dem Wellenrohr (1) im Bereich der ab stützenden Anlage (11, 12, 13, 19) erzeugt.

9. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine in das Innenrohr (10) eingeschobene Federspi rale (16, 21) mit Übermaß gegenüber dem freien Quer schnitt einen Klemmsitz des Innenrohres (10) gegenüber dem Wellenrohr (1) im Bereich der abstützenden Anlage (13, 19) erzeugt.

10. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein eingepreßter Deckel oder Stopfen (14) das Innenrohr (10) zum formschlüssigen Eingriff mit Ausnehmungen (7), z.B. Umfangsnuten im Wellenrohr (1) bzw. einer darin eingesetzten Hülse (4) verformt.

11. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt unrundes Innenrohr (10) an den Enden stumpf an einen den Querschnitt des Wellenrohres (1) verschließenden Stopfen oder Deckel einstückig angesetzt ist (ohne Fig.).

12. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) aus plastisch verformbarem Werkstoff, z.B. Stahl-Blech besteht.

13. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) als Spritzgußteil beispiels weise aus Kunststoff besteht.

14. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (10) als Stranggußprofil beispiels weise aus Aluminium mit daran angesetzten Stopfen besteht.