DE102006039371A1

DE102006039371A1 - Verstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006039371A1
Application number: DE200610039371
Authority: DE
Inventors: Gerold Sluka; Frank Heidl
Original assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Current assignee: Hofer Mechatronik GmbH
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-02-28

Abstract

Diese Verstelleinrichtung ist für eine Brennkraftmaschine geeignet, wobei mit der Verstelleinrichtung die relative Lage einer Nockenwelle zur Beeinflussung von Steuerzeiten von Ventilen eines Ventiltriebs der Brennkraftmaschine veränderbar ist, welche Verstelleinrichtung einen fest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und eine mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelten Stator umfasst, und eine axiale Bohrung des Rotors nimmt einen Wellenabschnitt der Nockenwelle auf. Um diese Verstelleinrichtung mit der Nockenwelle zu optimieren, ist die axiale Bohrung des vom Stator umgebenen Rotors in wenigstens einer über die Breite der Verstelleinrichtung hinausgehenden axialen Verlängerung fortgeführt und der Rotor und die Verlängerung bilden eine die Nockenwelle umschließende Nabe.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Versteileinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit der die relative Lage einer Nockenwelle zur Beeinflussung von Steuerzeiten von Ventilen eines Ventiltriebs der Nockenwelle veränderbar ist nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist eine Vorrichtung zum Verändern der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine bekannt, DE 100 84 408 B4 , welche Vorrichtung auf einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine festgesetzt ist. Mit der Nockenwelle fest verbunden ist ein Rotor der Vorrichtung, und die Nockenwelle ragt mit einem relativ kurzen Endstück in eine Bohrung des Rotors hinein. Auf der der Nockenwelle entfernt liegenden Seite der Vorrichtung ist ein Impulsgeberrad vorgesehen, das als scheibenförmiges Formteil ausgeführt und mit einem Befestigungsflansch versehen ist. Der Befestigungsflansch ist mit einer axialen Befestigungsschraube zusammen mit dem Rotor und der Nockenwelle verschraubt.
Aus der DE 103 49 176 A1 geht eine Ventiltaktungsregelungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Rotor hervor, der mit einer Nockenwelle drehfest verbunden ist. Rotor und Nockenwelle arbeiten über eine Bohrung bzw. eine Nockenwellenendstück zusammen, die beide verhältnismäßig kurz sind. Auf der freien Seite des Rotors ist eine Verlängerung vorgesehen, an deren Ende eine axiale Befestigungsschraube vorgesehen ist, die zur Fixierung des Rotors auf der Nockenwelle dient. Die Verlängerung ragt mit einem zylinderischen Abschnitt in eine Bohrung hinein, wobei zwischen zylinderischem Abschnitt und Bohrung ringartige Dichtelemente vorgesehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Änderung der relativen Lage einer Nockenwelle zu schaffen, die so miteinander verbunden sind, dass bei freier Gestaltung der Nockenwelle die auftretenden Belastungen gezielt aufgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Verstelleinrichtung sich hervorragend zur Verbindung mit einer Nockenwelle eignet, die weitgehend frei gestaltbar ist, .d.h. die Nockenwelle kann auch gebauter Gattung sein. Dabei werden bspw. ein als Rohrkörper ausgeführter Schaft der Nockenwelle und die Nocken – zur Ventilbetätigung – in getrennten Fertigungsverfahren hergestellt und danach zu der eigentlichen Nockenwelle zusammengebaut. Der Rotor ist mit einer über die Breite der Verstelleinrichtung hinausragenden Verlängerung versehen, in der die Bohrung des Rotors fortgeführt ist. Diese Verlängerung ist zusammen mit dem Rotor als eine die Nockenwelle fest umschließende Nabe ausgeführt, wobei dieser feste Verbund zur Optimierung der Biegesteifigkeit der Nockenwelle beiträgt. Letzteres wird noch dadurch unterstützt, dass die Nabe des Rotors mit dem Nockenwellen-Lager gezielt zusammenarbeitet. Dabei ist günstig, dass die Verlängerung des Rotors in eine Lagerbohrung des Nockenwellenlagers hineinragt bzw. von besagter Lagerbohrung umgeben wird. Das Bauteil Rotor mit Verlängerung lässt sich auf einfache Weise unter Einsatz vertretbarer Mittel umsetzen. Schließlich eignen sich zur Fixierung der Nabe auf dem Rohrkörper formschlüssige, kraftschlüssige, stoffschlüssige Konstruktionen bzw. eine Kombination aus den besagten Konstruktionen.
In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt, die nachstehend näher beschrieben werden.
Es zeigen
1 einen Teillängsschnitt durch eine Brennkraftmaschine im Bereich einer Nockenwelle mit der Verstelleinrichtung nach der Erfindung,
2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A der 1,
3 eine Ansicht entsprechend 1 mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Einzelheit X der 1 als Schrägansicht.
Von einer Brennkraftmaschine 1 ist eine Nockenwelle 2 dargestellt – 1 –, die bspw. zur Betätigung von einen Brennraum der Brennkraftmaschine mit Medium versorgenden Ventilen – nicht dargestellt – eines Ventiltriebs 3 dient. An einem Ende 4 der Nockenwelle 2 ist eine Verstelleinrichtung 5 vorgesehen, mit der die relative Lage der Nockenwelle 2 veränderbar ist. Die Verstelleinrichtung 5 ist hydraulischer Bauart und umfasst einen Rotor 6 und einen Stator 7. Der Rotor 6 ist fest mit der Nockenwelle 2 verbunden, und der Stator 7 ist unter Vermittlung eines Antriebsrads 8 einer Antriebsvorrichtung mechanisch über ein Endlosglied 8' – Kette, Zahnriemen – mit einer nicht abgebildeten Kurbelwelle gekoppelt. Anstelle des Endlosglieds 8' kann auch ein Zahnradgetriebe vorgesehen sein. Zwischen Rotor 6 und Stator 7 sind nicht gezeigte Druckkammern ausgebildet, über die die Verstellung des Rotors 6 bzw. der in einem Zylinderkopf 9 – 2 – der Brennkraftmaschine 1 angeordneten Nockenwelle 2 bewerkstelligt wird. In den vom Stator 7 umgebenen Rotor 6 eingearbeitet ist eine axiale Bohrung 10, die einen Wellenabschnitt 11 der Nockenwelle 2 umgibt.
Der Rotor 6 ist mit einer über die Breite B der Verstelleinrichtung 5 hinausragenden axialen Verlängerung 12 versehen, die aus einem Stück mit dem Rotor 6 hergestellt ist; denkbar ist aber auch Verlängerung 12 und den Rotor 6 als getrennte Teile darzustellen, die nach ihrer Fertigung zu einer Baueinheit zusammengefasst werden. In der Verlängerung 12 ist die Bohrung 10 fortgeführt, und Verlängerung 12 und Bohrung 10 bilden eine den Wellenabschnitt 11 der Nockenwelle 2 fest umschließende Nabe 13.
Die von der Nabe 13 umschlossene Nockenwelle 2 umfasst einen Rohrkörper 14 auf dem Nocken 15 und 16 zur Betätigung der Ventile durch Fügen festgesetzt sind, d.h. die Nockenwelle 2 ist von gebauter Gattung –geringeres Gewicht –. Der Rohrkörper 14 und die Nocken 15 und 16 sind unabhängig voneinander produzierte Werkstücke, die dann zu der eigentlichen Nockenwelle zusammengebaut werden. Benachbart der Verstelleinrichtung 5 ist in einen Innenraum 17 des Rohrkörpers 14 ein zapfenartigen Einsatz 18 eingebracht der sich mit einem Zapfenkopf 19 an einer Stirnseite 20 des Rohrkörpers 14 abstützt. Der Einsatz 18 zentrisch hohl gebohrt unnimmt einen Ventilschieber auf – nicht abgbidet –. Der Ventilschieber dient zur Ölversorgung der Verstelleinrichtung 5.
Zur Lagerung der Nockenwelle 2 sind axial beabstandete Nockenwellen-Lager 21 und 22 vorgesehen, wovon das Nockenwellen-Lager 21 sich benachbart der Nabe 13 erstreckt. Um die Biegsteifigkeit der Nockenwelle 2 zusätzlich zu erhöhen wirken das Nockenwellen-Lager 21 und die Nabe 13 steifigkeitserhöhend zusammen. Hierzu ragt die Nabe 13 mit einem freien Ende 23 der Verlängerung 10 in eine Lagerbohrung 24 des Nockenwellenlagers 21 hinein, anders ausgedrückt, die Nabe 13 rotiert mit einer Außenseite 25 in der Lagerbohrung 24. Ein Innendurchmesser Di- und ein Auendurchmesser Da des Rohrkörpers 14 der Nockenwelle 2 sind über die gesamte Länge der besagten Nockenwelle 2 im Wesentlichen konstant.
Bei einer Nockenwelle 26 – 3 –, die mit einer Verstelleinrichtung 27 versehen ist, ist ein Rohrkörper 28 vorgesehen, der in einem Bereich einer Nabe 29 eines Rotors 30 mit einem Außendurchmesser Dak versehen ist, der kleiner ist als ein Außendurchmesser Dag im übrigen Bereich des Rohrkörpers 28. Die Innendurchmesser Dil und Dill sind bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechend angepasst. Dabei kann die Wanddicke Wd des Rohrkörpers 28 über die Längserstreckung des Rohrkörpers 28 gesehen konstant oder aber auch unterschiedlich dimensioniert sein, dergestalt, dass in letzterem Fall die Wanddicke Wd des Rohrkörper 28 – auch die des Rohrkörpers 14 – an die Belastungen der Nockenwelle 26 angepasst ist. Zur Lagerung der Nockenwelle 26 sind mit axialem Abstand Nockenwellen-Lager 31 und 32 vorgesehen. Aufgrund der Durchmesser Konfiguration DaK und Dag des Rohrkörpers 28 sowie DaN der Nabe 29 weisen Lagerbohrungen 33 und 34 einen gleichen Durchmesser auf, was zur Vereinfachung der mechanischen Bearbeitung dieser Lagerbohrungen 31 und 32 beiträgt.
Die Naben 13 – und auch die Nabe 29 – ist unter Vermittlung von Formschluss mit dem Rohrkörper 14 verbunden. Hierzu dient eine Verzahnung 35 zwischen Nabe 13 und Rohrkörper 14 wirksam ist. Es ist aber auch möglich die Fixierung der Nabe 13 auf dem Rohrkörper 14 mittels Kraftschluss vorzunehmen, wofür sich eine Längspressverband – Axiales Zusammenpressen bspw. ohne Erwärmung der Teile –, Querpressverband – Aufschrumpfen, und zwar durch Erwärmung der Nabe oder Abkühlung der Welle – oder dgl. eignet. Denkbar ist darüber hinaus die Nabe 13 auf dem Rohrkörper 14 stoffschlüssig, will heißen durch Schweißen, Kleben, Löten oder dgl. zu fixieren. Außerdem eignet sich ferner zur Fixierung der Nabe 13 auf dem Rohrkörper 14 eine Kombination von unterschiedlichen Verbindungs-Konstruktionen betreffend Form- und Kraftschluss.
Schließlich werden der Rotor 6 und der Stator 7 in axialer Richtung der Nockenwelle 2 gesehen von Schließplatten 36 und 37 begrenzt, die als vorgefertigte Bauteile ausgeführt sind. Diese Schließplatten 36 und 37 werden unter Vermittlung von Schrauben – nicht gezeigt – an der Verstelleinrichtung 5 in Lage gehalten.

Claims

Verstelleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit der die relative Lage einer Nockenwelle zur Beeinflussung von Steuerzeiten von Ventilen eines Ventiltriebs der Brennkraftmaschine veränderbar ist, welche Verstelleinrichtung einen fest mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und eine mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelten Stator umfasst, wobei eine axiale Bohrung des Rotors einen Wellenabschnitt der Nockenwelle aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bohrung (10) des vom Stator (7) umgebenen Rotors (6; 30) in wenigsten einer über die Breite der Verstelleinrichtung (5; 27) hinausgehenden axialen Verlängerung (12) fortgeführt ist und dass der Rotor (6; 30) und die Verlängerung (12) eine die Nockenwelle (2; 26) umschließende Nabe (13; 29) bilden.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verlängerung (12) aus einem Stück mit dem Rotor (6; 30) hergestellt ist.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verlängerung (12) und der Rotor (6; 30) getrennt voneinander hergestellt sind und dann zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Nabe (13; 29) umschlossene Nockenwelle (2; 26) einen Rohrkörper (14; 28) umfasst.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nockenwellen-Lager (21; 31) für die Nockenwelle (2; 26) sich benachbart der Nabe (13; 29) erstreckt, wobei das Nockenwellen-Lager (21, 31) und die Nabe (13; 29) zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Nockenwelle (2; 26) zusammenarbeiten.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (13; 29) in eine Lagerbohrung (24) des Nockenwellen-Lagers (21; 31) hineinragt.
Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (14) über die Länge der Nockenwelle (2) gesehen einen konstanten Außendurchmesser (Da) aufweist.
Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (28) zwischen Rotor (30) und Nockenwellenlager (31) einen kleineren Außendurchmesser (Dak) aufweist als in einem übrigen Bereich des Rohrkörpers (28).
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Nabe (13; 29) auf dem Rohrkörper (14; 28) durch Formschluss bspw. eine Verzahnung (35) erfolgt.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Nabe (13; 29) auf dem Rohrkörper (14; 28) durch Kraftschluss z.B. Längspressverband, Querpressverband oder dgl. erfolgt.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Nabe (13; 29) auf dem Rohrkörper (14; 28) durch Stoffschluss bspw. Schweißen, Kleben, Löten oder dgl. erfolgt.
Verstellleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Nabe (13; 29) auf dem Rohrkörper (14; 28) durch eine Kombination aus Form- und Kraftschluss erfolgt.
Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem dem Rotor (6) benachbarten Ende des Rohrkörpers (14) ein zapfenartiger Einsatz (18) in einem Innenraum (17) des besagten Rohrkörpers (14) vorgesehen ist.
Verstelleinrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor und der Stator in axialer Richtung der Nockenwelle (2; 16) gesehen von Schließplatten (36 und 37) begrenzt werden.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließplatten (36 und 37) durch vorgefertigte Bauteile gebildet werden.
Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (Di) und der Außendurchmesser (Da) des Rohrkörpers (14) über die axiale Länge des besagten Rohrkörpers (14) gesehen im wesentlichen konstant ist.
Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Innendurchmesser (Dil) des Rohrkörpers (28) über die axiale Länge des besagten Rohrkörpers (28) gesehen gezielt an die auftretenden Belastungen der Nockenwelle (26) angepasst ist.