DE102007014544B4 - Internal combustion engine with at least one camshaft - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einer Nockenwelle (2), die zur Bildung eines Axiallagers (6) mindestens ein Anschlagelement (5) aufweist, das zur axialen Lagerung mit einem Lagerrahmen (7) des Axiallagers (6) zusammenwirkt, wobei das Anschlagelement (5) von einem Nocken (4) der Nockenwelle (2) gebildet ist, und der Lagerrahmen (7) einen Freiraum (9) für die Nockenform des Nockens (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerrahmen (7) mit beiden Stirnseiten (21, 22) des Nockens (4) zusammenwirkt, und dass der Lagerrahmen (7) eine Rahmenöffnung (16) aufweist, in die sich mindestens ein Abschnitt des Nockens (4) stets hinein erstreckt, so dass in jeder Drehstellung des Nockens (4) zwei axiale Berührungskontakte zwischen Nocken (4) und Lagerrahmen (7) gewährleistet sind.Internal combustion engine (1) with at least one camshaft (2), which has at least one stop element (5) for axial bearing (6), which cooperates with a bearing frame (7) of the axial bearing (6) for axial bearing, wherein the stop element (5 ) of a cam (4) of the camshaft (2) is formed, and the bearing frame (7) has a clearance (9) for the cam shape of the cam (4), characterized in that the bearing frame (7) with both end faces (21 , 22) of the cam (4) cooperates, and that the bearing frame (7) has a frame opening (16) into which at least a portion of the cam (4) always extends, so that in each rotational position of the cam (4) two axial contact between cam (4) and bearing frame (7) are ensured.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, die zur Bildung eines Axiallagers mindestens ein Anschlagelement aufweist.The invention relates to an internal combustion engine with a camshaft having at least one stop element for forming a thrust bearing.
Stand der TechnikState of the art
Die für den Gaswechsel zuständigen Einlass- und Auslassventile einer Brennkraftmaschine werden in der Regel von jeweils einem Nocken einer Nockenwelle betätigt. Die Form beziehungsweise (Außen-)Kontur des Nockens bestimmt dabei die Größe des Ventilhubs, den Öffnungswinkel des Ventils und den Bewegungsablauf während des Öffnungs- und Schließvorgangs. Eine Ventilfeder sorgt dabei dafür, dass das Ventil stets in Berührungskontakt mit dem jeweiligen Nocken steht. Das hat zur Folge, dass der Nocken das Ventil gegen die Ventilfeder-Kraft betätigt, wodurch hohe Kräfte über den Nocken auf die Nockenwelle übertragen werden. Zur Aufnahme von Radialkräften wird die Nockenwelle dazu in geteilten oder ungeteilten Gleitlagern gelagert. Zusätzlich zu den Radialkräften werden Axialkräfte auf die Nockenwelle übertragen, sodass auch eine axiale Lagerung der Nockenwelle notwendig ist, um einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine dauerhaft zu gewährleisten. Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, die hierzu eine auf der Nockenwelle fest angeordnete Kreisringscheibe aufweisen, die zusammen mit einem entsprechenden Gehäuseteil der Brennkraftmaschine ein Axiallager für die Nockenwelle bildet.The responsible for the gas exchange inlet and exhaust valves of an internal combustion engine are usually operated by a respective cam of a camshaft. The shape or (outer) contour of the cam determines the size of the valve lift, the opening angle of the valve and the movement during the opening and closing operation. A valve spring ensures that the valve is always in touching contact with the respective cam. As a result, the cam actuates the valve against the valve spring force, whereby high forces are transmitted via the cam to the camshaft. To absorb radial forces, the camshaft is stored in split or undivided plain bearings. In addition to the radial forces axial forces are transmitted to the camshaft, so that an axial bearing of the camshaft is necessary to ensure safe operation of the internal combustion engine permanently. There are known internal combustion engines, which for this purpose have a fixedly arranged on the camshaft annular disc, which forms a thrust bearing for the camshaft together with a corresponding housing part of the internal combustion engine.
Die Gebrauchsmusterschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung sieht eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle vor, die zur Bildung eines Axiallagers mindestens ein Anschlagelement aufweist, das zur axialen Lagerung mit einem Lagerrahmen des Axiallagers zusammenwirkt, wobei das Anschlagelement von einem Nocken der Nockenwelle gebildet ist, und der Lagerrahmen einen Freiraum für die Nockenform des Nockens aufweist. Es ist also vorgesehen, dass der entsprechende Nocken der Nockenwelle nicht nur zum Betätigen eines Gaswechselventils, sondern auch zum axialen Lagern der Nockenwelle ausgebildet ist, wobei der Nocken mit einem Lagerrahmen zusammenwirkt, der zumindest bereichsweise einen Teil des Axiallagers bildet. Der Lagerrahmen wird auf die, zweckmäßigerweise in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine montierte oder eingelegte Nockenwelle, gesetzt, sodass der das Axiallager bildende Bereich des Lagerrahmens zusammen mit dem Nocken der Nockenwelle das Axiallager bildet. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige axiale Lagerung der Nockenwelle ermöglicht.The invention provides an internal combustion engine with at least one camshaft having at least one stop element for forming a thrust bearing, which cooperates for axial bearing with a bearing frame of the thrust bearing, wherein the stop element is formed by a cam of the camshaft, and the bearing frame a clearance for the Cam shape of the cam has. It is thus envisaged that the corresponding cam of the camshaft is designed not only for actuating a gas exchange valve, but also for axially supporting the camshaft, wherein the cam cooperates with a bearing frame, which forms at least partially a part of the thrust bearing. The bearing frame is placed on the, suitably mounted in a cylinder head of the internal combustion engine or inserted camshaft, so that the thrust bearing forming portion of the bearing frame together with the cam of the camshaft forms the thrust bearing. As a result, a simple and inexpensive axial bearing of the camshaft is made possible.
Erfindungsgemäß wirkt der Lagerrahmen mit beiden Stirnseiten des Nockens zusammen. Der Nocken und/oder der Lagerrahmen sind dazu derart ausgebildet, dass zwischen Nocken und Lagerrahmen im montierten Zustand zwei Berührungskontakte vorliegen, wobei die Berührungskontakte Axial-Berührungskontakte sind. Dadurch wird der Nocken und somit die Nockenwelle axial in beide Richtungen an dem Lagerrahmen abgestützt.According to the invention, the bearing frame cooperates with both end faces of the cam. The cam and / or the bearing frame are designed in such a way that between the cam and the bearing frame in the mounted state, there are two touch contacts, wherein the contact contacts are axial contact contacts. Thereby, the cam and thus the camshaft is supported axially in both directions on the bearing frame.
Erfindungsgemäß weist der Lagerrahmen eine Rahmenöffnung auf, in die sich mindestens ein Abschnitt des Nockens hinein erstreckt. Wie vorstehend bereits beschrieben, weist der Lagerrahmen einen Freiraum für die Nockenform des Nockens auf. Dieser Freiraum erlaubt, dass der Nocken frei um seine Drehachse rotieren kann, ohne an den Lagerrahmen zu stoßen. Der die Rahmenöffnung bildende Bereich des Lagerrahmens ist dabei derart ausgebildet, dass sich ein Abschnitt des Nockens stets in die Rahmenöffnung hinein erstreckt, sodass in jeder Drehstellung der Nockenwelle beziehungsweise des Nockens zwei (axiale) Berührungskontakte zwischen Nocken und Lagerrahmen gewährleistet sind, wobei die Rahmenöffnung einen Teil des Freiraums bildet.According to the invention, the bearing frame has a frame opening into which at least a portion of the cam extends. As already described above, the bearing frame has a clearance for the cam shape of the cam. This clearance allows the cam to rotate freely about its axis of rotation without impacting the bearing frame. The area of the bearing frame forming the frame opening is designed in such a way that a section of the cam always extends into the frame opening, so that two (axial) contact contacts between the cam and the bearing frame are ensured in each rotational position of the camshaft or of the cam, wherein the frame opening has a Part of the open space forms.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Rahmen mindestens einen Rahmenlängssteg auf, der zur Ausbildung des Freiraums oder eines Anteils des Freiraums mit Abstand zu einer Mantelfläche des Nockens liegt. Besonders bevorzugt bildet der Rahmenlängssteg zusammen mit zwei Rahmenquerstegen die den Abschnitt des Nockens aufnehmende Rahmenöffnung. Damit der Freiraum eine freie Drehung des Nockens ermöglicht, liegt der Rahmenlängssteg im montierten Zustand beabstandet zu der Mantelfläche, insbesondere beabstandet zu der Mantelfläche des Nockens, die den größten Abstand zur Drehachse des Nockens aufweist. Durch die Rahmenbauweise des Lagerrahmens ergibt sich eine besonders leichte, beziehungsweise Material sparende Ausbildung des Axiallagers.According to a development of the invention, the frame has at least one frame longitudinal web, which lies to form the free space or a portion of the free space at a distance from a lateral surface of the cam. Particularly preferably, the frame longitudinal web forms, together with two frame crossbars, the frame opening receiving the portion of the cam. So that the free space allows a free rotation of the cam, the frame longitudinal web is in the mounted state spaced from the lateral surface, in particular spaced from the lateral surface of the cam, which has the greatest distance from the axis of rotation of the cam. Due to the frame construction of the bearing frame results in a particularly easy, or material-saving design of the thrust bearing.
Vorteilhafterweise ist der Lagerrahmen mit einer Verstiftungsvorrichtung an der Brennkraftmaschine positioniert, sodass bei der Montage der Lagerrahmen auf einfache Art und Weise genau auf der Nockenwelle ausgerichtet ist, beziehungsweise die Nockenwelle genau ausrichten kann. Zusätzlich oder alternativ zu Stiften der Verstiftungsvorrichtung können auch Schrauben vorgesehen sein, die den Lagerrahmen an der Brennkraftmaschine, insbesondere an einem die Nockenwelle aufweisenden Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigen.Advantageously, the bearing frame is positioned with a pinning device on the internal combustion engine, so that during assembly of the bearing frame is aligned in a simple manner exactly on the camshaft, or precisely align the camshaft. In addition or as an alternative to pins of the pinning device, it is also possible to provide screws which engage the bearing frame on the internal combustion engine, in particular on attach a cylinder head having the cylinder head of the internal combustion engine.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnseiten (des Nockens), die mit dem Lagerrahmen zusammenwirken, zur Axialpositionierung mechanisch bearbeitet. Insbesondere ist die jeweilige Stirnseite derart bearbeitet, dass eine besonders glatte Oberfläche vorliegt, die die Reibung zwischen Nocken und Lagerrahmen weitestgehend minimiert. Insbesondere mechanische Verluste werden dadurch vermindert. Besonders bevorzugt ist ebenfalls die mit der Stirnseite zusammenwirkende Oberfläche des Lagerrahmens entsprechend mechanisch bearbeitet, um die Reibung weiter zu verringern.In a preferred embodiment of the invention, the end faces (of the cam), which interact with the bearing frame, are mechanically machined for axial positioning. In particular, the respective end face is machined so that a particularly smooth surface is present, which minimizes the friction between cam and bearing frame as far as possible. In particular, mechanical losses are reduced. Particularly preferably, the front face cooperating surface of the bearing frame is also machined accordingly to further reduce the friction.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Nockenwelle eine geschmiedete, gegossene oder gebaute Nockenwelle. Die mechanische Bearbeitung des Nockens an seinen beiden Stirnseiten kann sowohl vor als auch nach dem Fügen des Nockens einer gebauten Nockenwelle durchgeführt werden, wenn das Verfahren zum Fügen des Nockens auf die „Grund-”Nockenwelle hinreichend genau die Axial-Positionierung des Nockens gewährleistet. Bei einer geschmiedeten und/oder gegossenen Nockenwelle wird der mit der Nockenwelle einstückig ausgebildete Nocken entsprechend mechanisch bearbeitet.According to a development of the invention, the camshaft is a forged, cast or built camshaft. The mechanical machining of the cam at its two end faces can be performed both before and after joining the cam of a built camshaft, if the method of joining the cam to the "base" camshaft sufficiently accurately ensures the axial positioning of the cam. In a forged and / or cast camshaft, the cam formed integrally with the camshaft is machined accordingly.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung mindestens eines Nockens einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine als Anschlagelement eines Axiallagers der Nockenwelle bei einer Brennkraftmaschine, wie sie vorstehend beschrieben wurde.Furthermore, the invention relates to the use of at least one cam of a camshaft of an internal combustion engine as a stop element of a thrust bearing of the camshaft in an internal combustion engine, as described above.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to some figures. Show this
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die
Die
Die
Im montierten Zustand erstreckt sich ein Abschnitt des das Anschlagelement
Der Lagerrahmen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Nockenwellecamshaft
- 33
- Nockencam
- 44
- Nockencam
- 55
- Anschlagelementstop element
- 66
- Axiallagerthrust
- 77
- Lagerrahmenbearing frame
- 88th
- Gehäuseteilhousing part
- 99
- Freiraumfree space
- 1010
- Drehachseaxis of rotation
- 1111
- RahmenquerstegFrame crosspiece
- 1212
- RahmenquerstegFrame crosspiece
- 1313
- RahmenlängsstegFrame longitudinal web
- 1414
- RahmenlängsstegFrame longitudinal web
- 1515
- Mantelflächelateral surface
- 1616
- Rahmenöffnungframe opening
- 1717
- Anschlagflächestop surface
- 1818
- Anschlagflächestop surface
- 1919
- Ausnehmungrecess
- 2020
- Ausnehmungrecess
- 2121
- Stirnseitefront
- 2222
- Stirnseitefront
- 2323
- Oberflächesurface
- 2424
- Oberflächesurface
- 2525
- Anlaufbundstop collar
- 2626
- Anlaufbundstop collar
- 2727
- Durchbruchbreakthrough
- 2828
- Durchbohrungperforation
- 2929
- VerstiftungsvorrichtungVerstiftungsvorrichtung
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