EP2513434B1 - Nockeneinheit für eine gebaute nockenwelle - Google Patents

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EP2513434B1
EP2513434B1 EP10784449.0A EP10784449A EP2513434B1 EP 2513434 B1 EP2513434 B1 EP 2513434B1 EP 10784449 A EP10784449 A EP 10784449A EP 2513434 B1 EP2513434 B1 EP 2513434B1
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EP
European Patent Office
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main body
camshaft
cam
bearing seat
cam unit
Prior art date
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EP10784449.0A
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English (en)
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EP2513434A1 (de
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Peter Wiesner
Manfred Muster
Thomas Binder
Jonathan Heywood
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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Publication date
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Publication of EP2513434B1 publication Critical patent/EP2513434B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49293—Camshaft making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams

Definitions

  • the invention relates to a (built) cam unit for the rotationally fixed and axially displaceable arrangement on a camshaft main body of a (built or to be built) camshaft.
  • the invention comprises a camshaft with a camshaft main body and a rotationally fixed and axially displaceably arranged on the camshaft main body cam unit according to the main claim.
  • the invention comprises a camshaft module which carries in an at least partially closed bearing device a built camshaft with a drivable camshaft main body and with at least one on the camshaft main body axially displaceable and rotationally fixed cam unit according to the main claim.
  • a valvetrain for an internal combustion engine which has at least one camshaft, on the rotatably and axially displaceable at least one cam carrier is arranged.
  • means for applying an axial clamping force are formed between the camshaft and the at least one cam carrier, by which the at least one cam carrier is fixed axially in the bearing receptacle.
  • the proposed cam carrier has at least one cam on which at least two different cam tracks are formed, and is surrounded for storage by a cylinder head fixed camshaft bearing.
  • the proposed cam carrier consists essentially of a total of three components, an axial base body with integrated, double-sided cams and each of a pressed-on at both free ends of the body raceway profile.
  • the present invention has for its object to provide a cam unit (hereinafter also referred to as built cam unit), which on the one hand, the cam unit, and in corresponding developments, a such a (built) cam unit bearing (built) camshaft and a corresponding one such To optimize (built) camshaft camshaft module in terms of manufacturing costs and the functional requirements of such a (built) cam unit.
  • built cam unit a cam unit bearing (built) camshaft and a corresponding one such to optimize (built) camshaft camshaft module in terms of manufacturing costs and the functional requirements of such a (built) cam unit.
  • a cam unit (further) into individual prefabricated individual components in such a way that these individual components can be manufactured in a simplified manner and optimally designed in terms of their technical requirements, in particular by different material properties.
  • the modular design of such a "built” cam unit for a "built” camshaft, the assembly of a camshaft module with such a built (built) camshaft with regard to the installation of the camshaft in the at least partially closed bearing mount (bearing block or bearing or Leadframe or the like) of the camshaft module can be simplified.
  • this object is achieved by the totality of the features of claim 1.
  • a cam unit in the sense of a so-called “switchable cam” with at least two, a common cam follower different cam track profiles
  • the cam unit at least one tubular sleeve body and at least one on the sleeve body rotating and non-displaceably arranged cam member has.
  • the sleeve body as well as the at least one cam element are designed as separately produced individual parts.
  • the cam element is designed in several parts and has at least two individual, axially adjacent arranged and a common cam follower associated, disc elements with different cam track profiles (circumferential profiles).
  • the cam element may be formed in one piece, wherein it is circumferentially contoured such that axially next to each other a plurality of cam track profiles are formed.
  • a cam element is understood as meaning both a one-piece cam element with a plurality of cam track profiles, and also each individual wheel body of a multi-part cam element is referred to as a cam element.
  • the individual components such as sleeve body, cam element (s) and raceway elements can be made of different materials or different material compositions of the same material.
  • the individual components can be individually improved by further separate processing of the same in their properties and individually adapted and optimized with regard to their respective function.
  • a made of a simple structural steel eg St52-3, 40MnB5, 26MnB5, C60, CF53 od
  • a basic body made of a forged special and (eg inductively) hardened steel or an existing of a sintered metal cam element.
  • a track element to be connected to the sleeve main body can also be produced from a correspondingly further treated (eg nitrided) steel or from a sintered metal and with the sleeve main body consisting of another steel (or consisting of a different material or of a different material composition) get connected.
  • a correspondingly further treated (eg nitrided) steel or from a sintered metal and with the sleeve main body consisting of another steel (or consisting of a different material or of a different material composition) get connected.
  • the raceway elements manufactured separately and the sleeve body or bodies provided with an internal toothing are made of a conventional structural steel.
  • the cam members are preferably forged according to a standard manufacturing process for built camshafts.
  • the raceway elements are advantageously (inductively) hardened and in particular nitrated, while the forging cams can be hardened in a further processing step, in particular inductively or otherwise.
  • the connection between the separately produced separately and to be assembled to a cam unit components can be done via a press connection, a positive connection, a solder, glued or welded connection or any combination of said connection options.
  • camshaft main body which may be wholly or partially soft, hardened and / or nitrided
  • cam unit which also completely or partially soft, hardened and / or may be nitrided
  • camshaft module having a bearing device with bearing mounts for rotatably supporting the assembled camshaft, the assembled camshaft being of the type described above.
  • a bearing receptacle / mounting is understood that is formed partially or fully closed in such a way that an assembly of the camshaft base body or the camshaft is possible only by lateral insertion of the camshaft main body. Insertion of the camshaft, transversely to the axis of rotation thereof, into a corresponding bearing receptacle is not possible with such bearing receptacles.
  • the sleeve body of the cam unit is characterized in that, starting from one of its two free ends, it is at least partially adapted in its outer diameter to the inner diameter of the bearing device such that lateral insertion of the sleeve body into the closed bearing receptacle is ensured.
  • the cam unit is at least partially adapted in its outer diameter to the inner diameter of the bearing device such that a sliding bearing between the sleeve main body and bearing receptacle is ensured.
  • Fig. 1 shows a cam unit 1 with a tubular sleeve body 11 at its two free ends (end) in each case a raceway element 13 and on both sides inwardly adjacent each two individual disc elements (hereinafter referred to as cam elements 12) carries.
  • cam elements 12 both the sleeve main body 11 and the individual cam elements 12 and the two-sided raceway elements 13 are manufactured as individual separate components.
  • the individual components are assembled within different assembly steps to form a cam unit according to the invention (which is also referred to as a so-called "switchable cam" with different cam tracks).
  • cam member 12 In the fully assembled cam unit 1, the individual components, such as sleeve body 11, cam member 12 and raceway member 13 are interconnected such that between the sleeve body 11 and the components to be fastened thereto 12, 13, a rotational and non-displacement connection is realized.
  • the arranged at one free end or this associated with different cam elements 11 have different cam tracks or career profiles.
  • cam member 12 for example, as a cam member 12 for cylinder deactivation with the base circle diameter corresponding circumferentially constant (zero) stroke formed while the axially right next thereto arranged cam member 12 has a correspondingly designed stroke for controlled, temporary opening of gas exchange valves of an internal combustion engine has.
  • the sleeve main body 11 and the camshaft main body 2 at least partially according to each corresponding profiles (in particular multi-tooth profiles), so ensuring a rotationally fixed and axially displaceable mounting of the cam unit on the camshaft main body 2 is.
  • raceway elements 13 arranged radially to the sleeve body 11 (and fixedly arranged in the engine) pin elements not shown together, so when engaging such a pin member with a track a corresponding raceway element 13, the cam unit 1 on the camshaft base body 2 is displaceable in the corresponding axial direction.
  • On the sleeve body 11 are on both sides only a limited number of functional elements can be arranged so that in the central region of the sleeve main body 11 of this mounted in an internal combustion engine side bearing mount LA is axially displaceable or can be arranged.
  • the sleeve main body 11 preferably has circumferentially extending teeth or grooves on its inner surface for engaging a ball element mounted in the camshaft main body 2 in the radial direction against a spring force.
  • the cam unit 1 in different axial positions, in which the cam unit 1 each with either its left cam member 12 or with its axially right next to it arranged right cam member 12 with a corresponding cam follower (not shown) for actuating inlet or cooperates on the outlet side to be actuated gas exchange valves, temporarily fixed and lifted by a force acting axially on the cam unit force.
  • Fig. 2a - 2d the assembly of the cam unit 1 according to the invention is illustrated in a partially or fully enclosed bearing receptacle for mounting the assembled camshaft.
  • Fig. 2a is a first embodiment of a cam unit 1 pre-assembled from individually prefabricated components and provided for mounting in a circumferentially closed bearing receptacle LA.
  • illustrated cam unit 1 can already be a fully assembled cam unit 1 to be inserted into bearing receptacle LA.
  • the illustrated cam unit 1 merely represents a preassembled semifinished product.
  • the cam unit 1 has a raceway element 13 on its sleeve main body 11 at its free end on the left-hand side and two on the right-hand side individual cam elements 12 with different cam track profiles.
  • the individual functional elements 12, 13 are arranged on the sleeve main body 11 in a non-positive or frictionally engaged manner.
  • the pre-assembled semi-finished product is pushed laterally into a circumferentially closed bearing receptacle LA.
  • the sleeve body 11 of the cam unit 1 at least partially an outer diameter d NE and the bearing receptacle LA adapted thereto an inner diameter d LA , that a lateral insertion of the sleeve body 11 (and advantageously a sliding bearing between the two parts) in the (the) bearing LA is guaranteed.
  • the laterally inserted cam unit 1 is equipped at its free end in particular mirror-symmetrical to the already pre-assembled side with corresponding functional elements 12, 13.
  • Fig. 2d the finished assembled cam module in sections using the example of a fully assembled bearing LA shown.
  • the camshaft base body 2 is already inserted axially laterally into the preassembled sleeve body 11 and arranged axially fixed with its acting in the radial direction ball spring element in a corresponding annular inner groove of the sleeve body 11.
  • the described assembly process for mounting a cam unit 1 according to the invention in a closed bearing receptacle LA can be repeated as required for other bearing locations LA accordingly.
  • the insertion of the camshaft main body 2 according to Fig. 2d take place after mounting another cam unit 1 in a corresponding bearing mount LA.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine (gebaute) Nockeneinheit zur drehfesten und axial verschiebbaren Anordnung auf einem Nockenwellengrundkörper einer (gebauten bzw. aufzubauenden) Nockenwelle. Darüber hinaus umfasst die Erfindung eine Nockenwelle mit einem Nockenwellengrundkörper und einer drehfest und axial verschiebbar auf den Nockenwellengrundkörper angeordneten Nockeneinheit gemäß dem Hauptanspruch. Des Weiteren ist von der Erfindung ein Nockenwellenmodul umfasst, welches in einer zumindest teilumfänglich geschlossenen Lagereinrichtung eine gebaute Nockenwelle mit einem antreibbaren Nockenwellengrundkörper und mit zumindest einer auf dem Nockenwellengrundkörper axial verschiebbar und drehfest gelagerten Nockeneinheit gemäß dem Hauptanspruch trägt.
  • Aus der DE 10 2004 011 586 A1 ist ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt, der mindestens eine Nockenwelle aufweist, auf der drehfest und axial verschiebbar mindestens ein Nockenträger angeordnet ist. Dabei sind zwischen der Nockenwelle und dem mindestens einen Nockenträger Mittel zum Aufbringen einer axialen Spannkraft ausgebildet, durch welche der mindestens eine Nockenträger axial in der Lageraufnahme fixiert ist. Der vorgeschlagene Nockenträger weist mindestens einen Nocken auf, auf dem mindestens zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen ausgebildet sind, und ist zur Lagerung von einem zylinderkopffesten Nockenwellenlager umgeben. Der vorgeschlagene Nockenträger besteht dabei im Wesentlichen aus insgesamt drei Bauteilen, einem axialen Grundkörper samt integrierter, beidseitiger Nocken sowie aus jeweils einem an beiden freien Enden des Grundkörpers aufgepressten Laufbahnprofil.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nockeneinheit (im Folgenden auch als gebaute Nockeneinheit bezeichnet) zu schaffen, wodurch zum einen die Nockeneinheit, und in entsprechenden Weiterbildungen auch eine eine derartige (gebaute) Nockeneinheit tragende (gebaute) Nockenwelle sowie ein entsprechendes eine derartige (gebaute) Nockenwelle aufweisendes Nockenwellenmodul im Hinblick auf Fertigungskosten sowie die funktionellen Anforderungen an eine derartige (gebaute) Nockeneinheit zu optimieren.
  • Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, eine Nockeneinheit (weiter) in einzelne vorgefertigte Einzelbauteile zu unterteilen derart, dass diese Einzelbauteile auf vereinfachte Weise gefertigt und in ihren technischen Anforderungen, insbesondere durch unterschiedliche Werkstoffeigenschaften, optimal ausgestaltet werden können. Des Weiteren soll durch den modularen Aufbau einer derartigen "gebauten" Nockeneinheit für eine "gebaute" Nockenwelle die Montage eines Nockenwellenmoduls mit einer derartig aufgebauten (gebauten) Nockenwelle im Hinblick auf den Einbau der Nockenwelle in die zumindest teilumfänglich geschlossene Lageraufnahme (Lagerbock oder Lager- bzw. Leiterrahmen oder dergleichen) des Nockenwellenmoduls vereinfacht werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Gemäß Patentanspruch 1 wird vorgeschlagen, eine Nockeneinheit (im Sinne einer sogenannten "schaltbaren Nocke" mit zumindest zwei, einem gemeinsamen Nockenfolger zugeordneten unterschiedlichen Nockenlaufbahnprofilen) für die drehfeste und axial verschiebbare Anordnung auf einen Nockenwellengrundkörper einer gebauten Nockenwelle anzugeben, wobei die Nockeneinheit zumindest einen rohrförmigen Hülsengrundkörper sowie zumindest ein auf dem Hülsengrundkörper dreh und verschiebefest angeordnetes Nockenelement aufweist. Dabei sind gemäß der Erfindung der Hülsenkörper als auch das zumindest eine Nockenelement als separat hergestellte Einzelteile ausgebildet. Mit Vorteil ist das Nockenelement mehrteilig ausgebildet und weist zumindest zwei einzelne, axial benachbart angeordnete und einem gemeinsamen Nockenfolger zugeordnete, Scheibenelemente mit unterschiedlichen Nockenlaufbahnprofilen (Umfangsprofilen) auf. Alternativ kann das Nockenelement einteilig ausgebildet sein, wobei es umfänglich derart konturiert ist, dass axial nebeneinander mehrere Nockenlaufbahnprofile ausgebildet sind. In der nachfolgenden Beschreibung wird unter einem Nockenelement sowohl ein einteiliges Nockenelement mit mehreren Nockenlaufbahnprofilen verstanden, als auch jeder einzelne Scheibenkörper eines mehrteiligen Nockenelements als Nockenelement bezeichnet. In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, auch ein separat gefertigtes Laufbahnelement mit dem Hülsengrundkörper der Nockeneinheit zu verbinden. Hierdurch kann auf einfache Weise gewährleistet werden, dass die einzelnen Bauteile, wie Hülsengrundkörper, Nockenelement(e) als auch Laufbahnelemente aus unterschiedlichen Materialien oder unterschiedlichen Materialzusammensetzungen des gleichen Materials gefertigt werden können. Darüber hinaus können die einzelnen Bauteile auch durch weitere separate Bearbeitung derselben in ihren Eigenschaften individuell verbessert und im Hinblick auf ihre jeweilige Funktion individuell angepasst und optimiert werden. So kann beispielsweise ein aus einem einfachen Baustahl (z.B. St52-3, 40MnB5, 26MnB5, C60, CF53 o.d.) hergestellter Hülsengrundkörper ein aus einem geschmiedeten speziellen und (z.B. induktiv) gehärteten Stahl hergestelltes oder ein aus einem Sintermetall bestehendes Nockenelement tragen. Auch ein mit dem Hülsengrundkörper zu verbindendes Laufbahnelement kann aus einem entsprechend weiterbehandelten (z. B. nitrierten) Stahl oder aus einem Sintermetall bestehend hergestellt sein und mit dem aus einem anderen Stahl bestehenden (oder aus einem anderen Material oder aus einer anderen Materialzusammensetzung bestehenden) Hülsengrundkörper verbunden werden.
  • Um die Herstellungskosten entsprechend zu reduzieren, sind die separat hergestellten Laufbahnelemente und die bzw. der mit einer Innenverzahnung versehene Hülsengrundkörper aus einem herkömmlichen Baustahl hergestellt. Die Nockenelemente sind vorzugsweise gemäß einem Standardherstellungsprozess für gebaute Nockenwellen geschmiedet ausgebildet. Um die funktionellen Anforderungen an die einzelnen Bauteile optimal erfüllen zu können, sind die Laufbahnelemente mit Vorteil (induktiv) gehärtet und insbesondere nitriert ausgebildet, während die Schmiedenocken in einem weiteren Bearbeitungsschritt insbesondere induktiv oder anderweitig gehärtet werden können. Die Verbindung zwischen den einzeln separat hergestellten und zu einer Nockeneinheit zu montierenden Bauteilen, kann über eine Pressverbindung, einen Formschluss, ein Lot-, Klebe- oder Schweißverbindung oder eine beliebige Kombination der genannten Verbindungsmöglichkeiten erfolgen.
  • Mit von der Erfindung umfasst sind des Weiteren eine gebaute Nockenwelle mit einem Nockenwellengrundkörper (der ganz oder abschnittweise weich, gehärtet und/oder nitriert ausgebildet sein kann) und einer drehfest und axial verschiebbar auf dem Nockenwellengrundkörper angeordneten Nockeneinheit (welche ebenfalls ganz oder teilweise weich, gehärtet und/oder nitriert ausgebildet sein kann) wie sie gemäß vorstehender Ausführungen aufgebaut bzw. gefertigt wurde.
  • Des Weiteren von der Erfindung mit umfasst, ist ein Nockenwellenmodul mit einer Lagereinrichtung mit Lageraufnahmen zur drehbaren Lagerung der gebauten Nockenwelle, wobei die gebaute Nockenwelle vom vorstehend beschriebenen Typ ist.
  • In der besonders bevorzugten Ausführungsform des Nockenwellenmoduls ist die Montage und Lagerung einer gebauten Nockenwelle in geschlossenen Lagerböcken oder in einer sogenannten geschlossenen Lagergasse vorgesehen. Unter einer derartig geschlossenen Lagergasse wird im Sinne der Erfindung eine Lageraufnahme/Lagerung verstanden, die teilumfänglich oder vollumfänglich geschlossen ausgebildet ist derart, dass eine Montage des Nockenwellengrundkörpers bzw. der Nockenwelle nur durch seitliches Einschieben des Nockenwellengrundkörpers möglich ist. Ein Einlegen der Nockenwelle, quer zur Drehachse derselben, in eine entsprechende Lageraufnahme, ist bei derartigen Lageraufnahmen nicht möglich. Die Montage von gebauten Nockenwellen in einen einteiligen Lagerbock bzw. in einen einteiligen Leiterrahmen oder in eine geschlossene Lagerung einer Zylinderkopfhaube (monolithe Zylinderkopfhaube) o.d. ist aufgrund des engen Bauraums und des dadurch komplizierten Montageprozesses in der Regel sehr problematisch. Im bekannten Stand der Technik wurde dieses Problem in der Regel umgangen, indem der Leiterrahmen bzw. dessen Lageraufnahmen als mehrteilige separate Komponenten für eine sogenannten "offene Lageraufnahme" (in die eine Nockenwelle quer zur Lager- zw. Drehachse eingelegt werden kann) ausgeführt worden sind. In anderen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen wurde das Nockenwellenlager in seinem Innendurchmesser derart erweitert, dass die Nockenwelle sich einschließlich der darauf angeordneten Nocken und Funktionselemente axial (seitlich eingeschoben) in einem Stück montieren ließ (sog. Tunnellagerung). Im ersteren Fall ist regelmäßig eine erhöhter Fertigungs- und Montageaufwand unvermeidbar. Im letztgenannten Fall führt die Vergrößerung des Lagerdurchmessers zu einer erhöhten Reibung im Ventiltrieb und einer damit verbundenen negativen Auswirkung hinsichtlich des erforderlichen Bauraums. Bei dem vorgeschlagenen Nockenwellenmodul zeichnet sich der Hülsengrundkörper der Nockeneinheit dadurch aus, dass dieser ausgehend von einem seiner beiden freien Enden zumindest bereichsweise in seinem Außendurchmesser derart an den Innendurchmesser der Lagereinrichtung angepasst ist, dass ein seitliches Einschieben des Hülsengrundkörpers in die geschlossene Lageraufnahme gewährleistet ist. In einer Weiterbildung des Nockenwellenmoduls ist die Nockeneinheit zumindest bereichsweise in ihrem Außendurchmesser derart an den Innendurchmesser der Lagereinrichtung angepasst, dass eine Gleitlagerung zwischen Hülsengrundkörper und Lageraufnahme gewährleistet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungsfiguren für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt und näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Nockeneinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in einer möglichen ersten Ausführungsform, und
    Fig. 2a - 2d
    einzelne Montageschritte einer erfindungsgemäßen Nockeneinheit in eine umfänglich zumindest teilweise bzw. vollumfänglich geschlossene Lageraufnahme einer Brennkraftmaschine.
  • Fig. 1 zeigt eine Nockeneinheit 1 mit einem rohrförmigen Hülsengrundkörper 11 der an seinen beiden freien Enden (endseitig) jeweils ein Laufbahnelement 13 sowie beidseitig nach innenbenachbart jeweils zwei einzelne Scheibenelemente (im Folgenden auch als Nockenelemente 12 bezeichnet) trägt. Dabei sind sowohl der Hülsengrundkörper 11 als auch die einzelnen Nockenelemente 12 und die beidseitigen Laufbahnelemente 13 als einzelne separate Bauteile hergestellt. Die einzelnen Bauteile werden innerhalb von verschiedenen Montageschritten zu einer erfindungsgemäßen Nockeneinheit (die auch als sog. "schaltbare Nocke" mit unterschiedlichen Nockenbahnen bezeichnet wird) zusammengebaut. Bei der fertig zusammengebauten Nockeneinheit 1 sind die einzelnen Bauteile, wie Hülsengrundkörper 11, Nockenelement 12 und Laufbahnelement 13 derart miteinander verbunden, dass zwischen dem Hülsengrundkörper 11 und den auf diesem zu befestigenden Bauteilen 12, 13 eine dreh und verschiebefeste Verbindung realisiert ist. Die an jeweils einem freien Ende angeordneten bzw. diesem zugeordneten verschiedenen Nockenelemente 11 weisen unterschiedliche Nockenbahnen bzw. Laufbahnprofile auf. So ist im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils das axial links auf dem Hülsengrundkörper 11 angeordnete Nockenelement 12 beispielsweise als Nockenelement 12 zur Zylinderabschaltung mit einem dem Grundkreisdurchmesser entsprechenden, umfänglich gleichbleibendem (Null-)Hub ausgebildet, während das axial rechts daneben angeordnete Nockenelement 12 einen entsprechend ausgebildeten Hub zur gesteuerten, zeitweisen Öffnung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine aufweist. Zur axialen Verschiebung der Nockeneinheit 1 auf einem Nockenwellengrundkörper 2 einer gebauten Nockenwelle, können der Hülsengrundkörper 11 als auch der Nockenwellengrundkörper 2 zumindest bereichsweise entsprechend miteinander korrespondierende Profile (insbesondere Vielzahnprofile), aufweisen, sodass eine drehfeste und axial verschiebbare Lagerung der Nockeneinheit auf dem Nockenwellengrundkörper 2 gewährleistet ist. Um die Nockeneinheit 1 auf dem Nockenwellengrundkörper 2 axial verschieben zu können, wirken die beidseitig am Hülsengrundkörper 11 angeordneten Laufbahnelemente 13 mit radial zum Hülsengrundkörper 11 angeordneten (und ortsfest in der Brennkraftmaschine angeordneten) nicht dargestellten Stiftelementen zusammen, sodass bei Eingriff eines derartigen Stiftelementes mit einer Laufbahn eines entsprechenden Laufbahnelementes 13 die Nockeneinheit 1 auf dem Nockenwellengrundkörper 2 in die entsprechende axiale Richtung verschiebbar ist. Auf dem Hülsengrundkörper 11 sind beidseitig lediglich eine begrenzte Anzahl von Funktionselementen anordenbar, sodass im mittleren Bereich des Hülsgrundkörpers 11 dieser in einer brennkraftmaschinenseitig befestigten Lageraufnahme LA axial verschiebbar angeordnet ist bzw. anordenbar ist. Zur axialen Positionierung der Nockeneinheit 1 weist der Hülsengrundkörper 11 auf seiner inneren Oberfläche vorzugsweise umfänglich verlaufende Zähne bzw. Nuten für den Eingriff eines im Nockenwellengrundkörper 2 in radialer Richtung gegen eine Federkraft gelagerten Kugelelementes auf. Auf diese Weise kann die Nockeneinheit 1 in unterschiedlichen axialen Positionen, in denen die Nockeneinheit 1 jeweils entweder mit ihrem linken Nockenelement 12 oder mit ihrem in axialer Richtung rechts daneben angeordneten rechten Nockenelement 12 mit einem entsprechenden Nockenfolger (nicht dargestellt) zur Betätigung von einlass- oder auslassseitig zu betätigenden Gaswechselventilen zusammenwirkt, vorübergehend und durch eine axial auf die Nockeneinheit wirkende Kraft aufhebbar fixiert.
  • In den Fig. 2a - 2d wird die Montage der erfindungsgemäßen Nockeneinheit 1 in eine teilumfänglich oder vollumfänglich geschlossene Lageraufnahme zur Lagerung der gebauten Nockenwelle veranschaulicht. Gemäß Fig. 2a wird eine erste Ausführungsform einer Nockeneinheit 1 aus einzeln vorgefertigten Bauteilen vormontiert und zur Montage in einer umfänglich geschlossenen Lageraufnahme LA bereit gestellt. Die in Fig. 2a dargestellte Nockeneinheit 1 kann in einer möglichen Ausführungsform bereits eine fertig montierte und in die Lageraufnahme LA einzuschiebende Nockeneinheit 1 darstellen. Im nachfolgend geschilderten Montageprozess zur Lagerung einer axial seitlich in eine geschlossene Lageraufnahme LA einschiebbaren Nockenwelle, stellt die dargestellte Nockeneinheit 1 lediglich ein vormontiertes Halbzeug dar. Hierbei weist die Nockeneinheit 1 auf ihrem Hülsengrundkörper 11 linksseitig an ihrem freien Ende ein Laufbahnelement 13 sowie rechts daneben angeordnet zwei einzelne Nockenelemente 12 mit unterschiedlichen Nockenbahnprofilen auf. Dabei sind die einzelnen Funktionselemente 12, 13 kraftschlüssig oder kraftformschlüssig auf dem Hülsengrundkörper 11 angeordnet. In einem weiteren Montageschritt gemäß Fig. 2b wird das vormontierte Halbzeug seitlich in eine umfänglich geschlossene Lageraufnahme LA eingeschoben. Hierfür weisen der Hülsengrundkörper 11 der Nockeneinheit 1 zumindest bereichsweise einem Außendurchmesser dNE und die Lageraufnahme LA einen hieran angepassten Innendurchmesser dLA auf, dass ein seitliches Einschieben des Hülsengrundkörpers 11 (sowie mit Vorteil eine Gleitlagerung zwischen den beiden Teilen) in die (der) Lageraufnahme LA gewährleistet ist. In einem nächsten Montageschritt (Figur 2c) wird die seitlich eingeschobene Nockeneinheit 1 an ihrem freien Ende insbesondere spiegelsymmetrisch zu der bereits vormontierten Seite mit entsprechenden Funktionselementen 12, 13 bestückt. Schließlich ist in Fig. 2d das fertig montierte Nockenmodul ausschnittsweise am Beispiel einer fertig montierten Lagerstelle LA dargestellt. Hierbei ist der Nockenwellengrundkörper 2 bereits axial seitlich in den vormontierten Hülsengrundkörper 11 eingeschoben und mit seinem in radialer Richtung wirkenden Kugelfederelement in einer entsprechenden ringförmigen Innennut des Hülsengrundkörpers 11 axial fixiert angeordnet. Der beschriebene Montageprozess zur Montage einer erfindungsgemäßen Nockeneinheit 1 in einer geschlossenen Lageraufnahme LA kann je nach Bedarf für andere Lagerstellen LA entsprechend wiederholt werden. In diesem Fall wird das Einschieben des Nockenwellengrundkörpers 2 gemäß Fig. 2d erst nach Montage einer weiteren Nockeneinheit 1 in einer entsprechenden Lageraufnahme LA erfolgen.

Claims (10)

  1. Montage einer Nockeneinheit (1) in eine teilumfänglich oder vollumfänglich geschlossene Lageraufnahme (LA) umfassend die folgenden Schritte:
    a. Bereitstellen einer Nockeneinheit (1) in Form eines vormontierten Halbzeugs aus einzeln vorgefertigten Bauteilen, wobei die Nockeneinheit (1) einen Hülsengrundkörper (11) aufweist, an dessen einem freiem Ende Funktionselemente (12, 13) in Form eines Laufbahnelementes (13) sowie weiter innen daneben zweier einzelner Nockenelemente (12) mit unterschiedlichen Nockenbahnprofilen angeordnet sind
    b. Seitliches Einschieben des vormontierten Halbzeugs in eine teilumfänglich oder vollumfänglich geschlossene Lageraufnahme (LA)
    c. Bestücken des freien Endes der Nockeneinheit (1) mit Funktionselementen (12, 13).
  2. Montage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Schritt c das Bestücken mit Funktionselementen (12, 13) spiegelsymmetrisch zu der bereits vormontierten Seite erfolgt.
  3. Montage nach einem der Ansprüche 1-2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hülsengrundkörper (11) zumindest bereichsweise einen Außendurchmesser (dNE) und die Lageraufnahme (LA) einen hieran angepassten Innendurchmesser (dLA) aufweist, so dass das seitliche Einschieben nach Schritt b) in die Lageraufnahme (LA) gewährleistet ist.
  4. Montage nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Innendurchmesser (dLA) derart an den Außendurchmesser (dNE) angepasst ist, dass sich eine Gleitlagerung ergibt.
  5. Montage eines Nockenwellenmoduls umfassend die Montage einer Nockeneinheit (1) in eine teilumfänglich oder vollumfänglich geschlossene Lageraufnahme (LA) gemäß einem der Ansprüche 1-4 und nachfolgend den Schritt:
    a. Axial seitliches Einschieben des Nockenwellengrundkörpers (2) in den vormontierten Hülsengrundkörper (11).
  6. Montage eines Nockenwellenmoduls umfassend die Montage mehrerer Nockeneinheiten (1) in jeweilige Lageraufnahmen (LA) gemäß einem der Ansprüche 1-4 und nachfolgend den Schritt:
    a. Axial seitliches Einschieben des Nockenwellengrundkörper (2) in die vormontierten Hülsengrundkörper (11) der Nockeneinheiten (1).
  7. Montage eines Nockenwellenmoduls gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Nockenwellengrundkörper (2) ein in radialer Richtung wirkendes Kugelfederelement aufweist, der Hülsengrundköper (1) eine entsprechende ringförmige Innennut aufweist
    und der Nockenwellengrundkörper (2) beim axial seitlichen Einschieben mit dem Kugelfederelement in der Innennut axial fixiert wird.
  8. Nockenwellenmodul umfassend
    - eine Lagereinrichtung mit zumindest einer Lageraufnahme (LA) zur drehbaren Lagerung einer gebauten Nockenwelle,
    - eine gebaute Nockenwelle mit einem antreibbaren Nockenwellengrundkörper (2) und mit zumindest einer Nockeneinheit (1) zur drehfesten und axial verschiebbaren Anordnung auf dem Nockenwellengrundkörper (2), umfassend
    - einen rohrförmigen Hülsengrundkörper (11), sowie
    - zumindest ein auf dem Hülsengrundkörper (11) dreh- und verschiebefest angeordnetes Nockenelement (12),
    - wobei der Hülsengrundkörper (11) der zumindest einen Nockeneinheit (1) zur Lagerung der Nockenwelle von der Lageraufnahme (LA) umfasst ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Hülsengrundkörper (11) und das zumindest eine Nockenelement (12) als separiert hergestellte und nachträglich montierte Einzelteile ausgebildet sind
    - und die Lageraufnahme (LA) als teilumfänglich oder vollumfänglich geschlossene Lageraufnahme (LA) ausgebildet ist, derart, dass eine Montage des Nockenwellengrundkörpers (2) bzw. der Nockenwelle nur durch axiales, seitliches Einschieben des Nockenwellengrundkörpers (2) in die Lageraufnahme (LA) möglich ist.
  9. Nockenwellenmodul nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hülsengrundkörper (11) der Nockeneinheit (1) zumindest bereichsweise in seinem Aussendurchmesser (dNE) derart an den Innendurchmesser (dLA) der Lageraufnahme (LA) angepasst ist, dass ein seitliches Einschieben des Hülsengrundkörpers (11) in die Lageraufnahme (LA) gewährleistet ist.
  10. Nockenwellenmodul nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hülsengrundkörper (11) der Nockeneinheit (1) zumindest bereichsweise in seinem Aussendurchmesser (dNE) derart an den Innendurchmesser (dLA) der Lageraufnahme (LA) angepasst ist, dass eine Gleitlagerung zwischen Hülsengrundkörper (11) und Lageraufnahme (LA) gewährleistet ist.
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