AT513113A1

AT513113A1 - Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT513113A1
Application number: ATA50240/2012A
Authority: AT
Inventors: Gerhard Ing Maier; Rene Koegl; Martin Ing Zapf
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-01-15
Also published as: AT513113B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Großdieselbrennkraftmaschine, mit zumindest einem äußeren Nockenwellenteil (3) und zumindest einem mit diesem drehfest verbundenen ersten Nocken (7) und zumindest einem inneren Nockenwellenteil (4) mit zumindest einem mit diesem drehfest verbundenen zweiten Nocken (9), wobei der innere Nockenwellenteil (4) innerhalb des hohl ausgeführten äußeren Nockenwellenteils (3) angeordnet ist und die beiden Nockenwellenteile (4, 3) relativ zueinander verdrehbar sind. Um einen optimalen Verbrennungsablauf unter Inanspruchnahme von möglicht wenig Bauraum zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass zumindest zwei äußere Nockenwellenteile (3) axial beabstandet hintereinander angeordnet und drehfest miteinander verbunden sind und einen Zwischenraum definieren, in welchem zumindest ein relativ zu den äußeren Nockenwellenteilen (3) drehbarer und mit zumindest einem inneren Nockenwellenteil drehfest verbundener zweiter Nocken (9) angeordnet ist.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Großdieselbrennkraftmaschine, mit zumindest einem äußeren Nockenwellenteil und zumindest einem mit diesem drehfest verbundenen ersten Nocken und zumindest einem inneren Nockenwellenteil mit zumindest einem mit diesem drehfest verbundenen zweiten Nocken, wobei der innere Nockenwellenteil innerhalb des hohl ausgeführten äußeren Nockenwellenteils angeordnet ist und die beiden Nockenwellenteile relativ zueinander verdrehbar sind.

Es sind bei Großmotoren-Lösungen bekannt, die auf eine Verstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassnockenwelle oder Einlassventile ausgerichtet sind. Außerdem sind Systeme bekannt, bei denen sowohl die Einlassnockenwelle, als auch die Auslassnockenwelle, zum Beispiel bei Motoren mit zwei Nockenwellen, verstellt werden kann, um einen optimalen Verbrennungsablauf zu erzielen. Diese Lösungen erfordern allerdings viel Bauraum.

Aus den Druckschriften US 7,841,311 A, WO 08/075 094 Al, DE 10 2006 041 918 Al, DE 10 2006 028 611 Al, DE 10 2005 039 751 Al, EP 1 696 107 Al, DE 10 2004 056 191 Al, DE 197 57 504 Al und DE 362 48 27 Al sind konzentrisch ineinander angeordnete Nockenwellen für Ein- und Auslassnocken bekannt, deren Winkellagen unabhängig voneinander verstellt werden können.

Diese bekannten Lösungen eignen sich vor allem für Landfahrzeuge, aber nicht für Großmotoren.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art einen optimalen Verbrennungsablauf unter Inanspruchnahme von möglichst wenig Bauraum zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest zwei äußere Nockenwellenteile axial beabstandet hintereinander angeordnet und drehfest miteinander verbunden sind und einen Zwischenraum definieren, in welchem zumindest ein relativ zu den äußeren Nockenwellenteilen drehbarer und mit zumindest einem inneren Nockenwellenteil drehfest verbundener zweiter Nocken angeordnet ist. 2/14 2

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der äußere Nockenwellenteil und der innere Nockenwellenteil ein Nockenwellensegment bilden, wobei zumindest zwei Nockenwellensegmente in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind.

Dabei können die äußeren Nockenwellenteile von zumindest zwei axial benachbarten Nockenwellensegmenten über zumindest ein axiales erstes Verbindungselement miteinander drehfest verbunden sind.

Das erste Verbindungselement kann beispielsweise ein Verbindungsstift oder dergleichen sein, welcher in axiale Sackbohrungen im Wandbereich der äußeren Nockenwellenteile eingepresst ist. Vorzugsweise werden mehrere in einem Kreisringbereich des äußeren Nockenwellensegmentes liegende und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte erste Verbindungselemente eingesetzt.

Die benachbarten äußeren Nockenwellenteile können axial voneinander beabstandet sein und einen Zwischenraum definieren, in welchem zumindest ein relativ zu den äußeren Nockenwellenteilen drehbarer zweiter Nocken des inneren Nockenwellenteils angeordnet ist. Alle ersten Verbindungselemente durchdringen den zweiten Nocken axial. Der zweite Nocken weist zumindest eine vorzugsweise als Langloch ausgebildete Öffnung pro erstem Verbindungselement auf, wobei das erste Verbindungselement in Richtung eines Kreisbogens um die Nockenwellenachse ein die relative Verdrehbarkeit der äußeren und inneren Nockenwellenteile definierendes Spiel zur Öffnung aufweist.

Weiters kann vorgesehen sein, dass auch die inneren Nockenwellenteile von zumindest zwei axial benachbarten Nockenwellensegmenten über zumindest ein axiales zweites Verbindungselement miteinander drehfest verbunden sind. Die benachbarten inneren Nockenwellenteile sind bevorzugt axial beabstandet und definieren einen Zwischenraum, in welchem zumindest ein mit den inneren Nockenwellenteilen drehfest verbundener zweiter Nocken angeordnet ist.

Das zweite Verbindungselement kann durch einen Positionierstift zwischen den inneren Nockenwellenteilen und dem zweiten Nocken und/oder eine Verschraubung zwischen den benachbarten inneren Nockenwellenteilen gebildet sein.

In einer besonder bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest zwei benachbarte innere Nockenwellenteile hohl ausgebildet sind, 3/14 3 wobei vorzugsweise zumindest ein zweites Verbindungselement, besonders vorzugsweise die Verschraubung, innerhalb der Nockenwellenteile angeordnet ist und die beiden inneren Nockenwellenteile fest verbindet.

Zumindest ein innerer Nockenwellenteil ist vorteilhafterweise innerhalb zumindest eines äußeren Nockenwellenteiles drehbar gelagert.

Die relative Verdrehung der Winkellagen der inneren und äußeren Nockenwellenteile zueinander kann durch angeflanschte elektrische, elektrohydraulische oder hydraulische Phasenversteller erfolgen. Phasenverstellung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Ein- und Auslassnocken jeweils in Ihrer Phasenlage gegeneinander verdreht werden, die jeweilige Öffnungsdauer der Ventile und der Ventilhub aber unverändert bleiben.

Pro Zylinder weist die Nockenwelle zumindest ein Nockenwellensegment auf, wobei vorzugsweise pro Nockenwellensegment zumindest ein erster Nocken und vorzugsweise zumindest ein zweiter Nocken vorgesehen ist.

Die beschriebene Ausbildung ermöglicht auch den Einsatz bei Großdieselbrennkraftmaschinen, wodurch auf sehr kompakte Weise eine flexible Verstellung der Ein- und Auslassnocken unabhängig voneinander möglich wird, ohne dass zusätzliche Exzenterwellen notwendig werden. Weiters ist keine zusätzliche Bearbeitung im Kurbelgehäuse oder im Zylinderkopf erforderlich. Die gesamte Nockenwelle lässt sich auch außerhalb der Brennkraftmaschine vormontieren und als Einheit in die Brennkraftmaschine einbauen.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Fig. näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 ein Detail einer erfindungsgemäßen Nockenwelle in einem Längsschnit gemäß der Linie I-I in Fig.2, Fig. 2 die Nockenwelle in einem Schnitt gemäß der Linie Fig. II-II in Fig. 1 und Fig. 3 eine erfindungsgemäße Nockenwelle in einer Ansicht.

Die Nockenwelle 1 besteht aus Nockenwellensegmenten 2, deren Anzahl sich je nach Zylinderzahl zusammensetzen können. Die Nockenwellenachse ist mit la bezeichnet. Ein Nockenwellensegment 2 besteht, wie in Fig.l dargestellt, aus einem äußeren Nockenwellenteil 3 und einem inneren Nockenwellenteil 4. Die axial 4/14 4 benachbarten äußeren Nockenwellenteile 3 sind jeweils miteinander drehfest über erste Verbindungselemente 5, beispielsweise eingepresste Verbindungsstifte 5a, miteinander drehfest verbunden und bilden eine äußere Nockenwelle 11 mit ersten Nocken 7. Die axial benachbarten inneren Nockenwellenteile 4 sind ebenfalls miteinander über zweite Verbindungselemente 8, nämlich Positionierstifte 8a und Verschraubung 8b, drehfest miteinander verbunden und bilden zusammen mit zweiten Nocken 9 eine innere Nockenwelle 10. Zwischen benachbarte äußere Nockenwellenteile 3 und benachbarte innere Nockenwellenteile 4 ist jeweils ein Zwischenraum 16, 17 zur Aufnahme eines den zweiten Nocken 9 bildenden Nockensegmentes 9a ausgebildet.

Die äußere Nockenwelle 11 besteht im wesentlichen aus einem Rohrstück 12 , an dessem äußerem Mantel 12a zumindest ein erster Nocken 7 angeordnet oder angeformt ist, und einem Rohrstück 14 mit Lagerflansch 15. Die Verbindung von benachbarten äußeren Nockenwellenteilen 3 wird durch erste Verbindungselemente 5, im vorliegenden Fall eingepresste Verbindungsstifte 5a geschaffen, die durch als Langlöcher 18 ausgebildete Öffnungen 19 des zweiten Nockens 9 reichen und ein unabhängiges Verdrehen der äußeren und der inneren Nockenwelle 11, 10 ermöglichen.

Bei der inneren Nockenwelle 10 wird zwischen innere Nockenwellenteile 4 bildenden Rohrstücke 20 der als Nockensegment 9a ausgebildete zweite Nocken 9 positioniert und die inneren Nockenwellenteile 4 über die Verschraubung 8b miteinander drehfest verbunden.

Der innere Nockenwellenteil 4 stützt sich über die Führungsbuchse 21 im äußeren Nockenwellenteil 3 im Bereich der Nockenwellenlagerung 22 des Kurbelgehäuses 23 ab. Der Antrieb der montierten Nockenwelle 1 kann über Zahnräder 24, Kette oder Riemen erfolgen. Über Rollen 25 von beispielsweise Schlepphebel oder Stößel wird die Nockenerhebung auf nicht weiter dargestellte Ventiltriebsteile zur Betätigung der Ventile übertragen.Die äußere Nockenwelle 11 sowie die innere Nockenwelle 10 können durch angeflanschte elektrische, hydraulische oder elektro-hydraulische Phasensteller 25, 26 in ihrer Winkellage zueinander verstellt werden.

Der Vorteil dieser Bauweise ist neben der flexiblen Verstellbarkeit der ersten und zweiten Nocken 7, 9, welche Ein- und Auslassnocken bilden, die kompakte 5/14 5

Bauweise. Es müssen keine zusätzlichen Exzenterwellen betätigt werden, es ist keine zusätzliche Bearbeitung im Kurbelgehäuse 23 oder Zylinderkopf erforderlich. Die gesamte Nockenwelle 1 lässt sich außerhalb des Motors vormontieren und als gesamte Einheit in das Aggregat einbauen. 6/14

Claims

6 PATENTANSPRÜCHE 1. Nockenwelle (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Großdieselbrennkraftmaschine, mit zumindest einem äußeren Nockenwellenteil (3) und zumindest einem mit diesem drehfest verbundenen ersten Nocken (7) und zumindest einem inneren Nockenwellenteil (4) mit zumindest einem mit diesem drehfest verbundenen zweiten Nocken (9), wobei der innere Nockenwellenteil (4) innerhalb des hohl ausgeführten äußeren Nockenwellenteils (3) angeordnet ist und die beiden Nockenwellenteile (4, 3) relativ zueinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei äußere Nockenwellenteile (3) axial beabstandet hintereinander angeordnet und drehfest miteinander verbunden sind und einen Zwischenraum definieren, in welchem zumindest ein relativ zu den äußeren Nockenwellenteilen (3) drehbarer und mit zumindest einem inneren Nockenwellenteil drehfest verbundener zweiter Nocken (9) angeordnet ist.
2. Nockenwelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Nockenwellenteil (3) und der innere Nockenwellenteil (4) ein Nockenwellensegment (2) bilden, wobei zumindest zwei Nockenwellensegmente (2) in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind.
3. Nockenwelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Nockenwellenteile (3) von zumindest zwei axial benachbarten Nockenwellensegmenten (2) über zumindest ein axiales erstes Verbindungselement (5) miteinander drehfest verbunden sind.
4. Nockenwelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (5) durch jeweils zumindest einen Verbindungsstift (5a) gebildet ist.
5. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Nockenwellenteile (4) von zumindest zwei axial benachbarten Nockenwellensegmenten (2) über zumindest ein axiales zweites Verbindungselement (8) miteinander drehfest verbunden sind. 7/14 7
6. Nockenwelle (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten inneren Nockenwellenteile (4) axial beabstandet sind und einen Zwischenraum (17) definieren, in welchem zumindest ein mit den inneren Nockenwellenteilen (4) drehfest verbundener zweiter Nocken (9) angeordnet ist.
7. Nockenwelle (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Verbindungselement (8) durch zumindest einen Positionierstift (8a) gebildet ist.
8. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Verbindungselement (8) durch zumindest eine die inneren Nockenwellenteile (4) axial verbindende Verschraubung (8b) gebildet ist.
9. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei benachbarte innere Nockenwellenteile (4) hohl ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zumindest ein zweites Verbindungselement (8), besonders vorzugsweise die Verschraubung (8b), innerhalb der benachbarten inneren Nockenwellenteile (4) angeordnet ist.
10. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (5) den zweiten Nocken (9) axial durchdringt.
11. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nocken (9) zumindest eine vorzugsweise als Langloch (18) ausgebildete Öffnung (19) aufweist, wobei das erste Verbindungselement (5) in Richtung eines Kreisbogens um die Nockenwellenachse (la) ein die relative Verdrehbarkeit der äußeren und inneren Nockenwellenteile (3, 4) definierendes Spiel zur Öffnung (19) aufweist.
12. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein innerer Nockenwellenteil (4) innerhalb zumindest eines äußeren Nockenwellenteils (3) drehbar gelagert ist. 8/14 8
13. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Nockenwellenteile (4) und die äußeren Nockenwellenteile (3) durch einen elektrischen, elektro-hydraulischen oder hydraulischen Phasenversteller (25, 26) relativ zueinander verdrehbar sind.
14. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) pro Zylinder .zumindest ein Nockenwellensegment (2) aufweist.
15. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) pro Nockenwellensegment (2) zumindest einen ersten Nocken (7) und vorzugsweise zumindest einen zweiten Nocken (9) aufweist.
16. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nocken (9) durch ein Nockensegment (9a) gebildet ist.
17. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein äußerer Nockenwellenteil (3) durch ein Rohrstück (12, 14) gebildet ist.
18. Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein innerer Nockenwellenteil (4) durch ein Rohrstück (20) gebildet ist. 2012 06 22 Fu 9/14