DE102009048802A1

DE102009048802A1 - Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE102009048802A1
Application number: DE200910048802
Authority: DE
Inventors: Falk Schneider; Thomas Flender; Michael Kreisig
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2011-04-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (1), die über zumindest ein Wälzlager (2) mit mehreren Wälzkörpern (3) gelagert ist, wobei die Nockenwelle (1) im Bereich der Wälzkörper (3) wenigstens einen Ölzuführungskanal (4, 4') aufweist, der so ausgebildet ist, dass ein Ölaustritt aus dem Ölzuführungskanal (4, 4') das Wälzlager (2) schmiert, spült und/oder kühlt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle, die über zumindest ein Wälzlager gelagert ist.
Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten, ein so genannter Innenring sowie ein Außenring durch rollende Körper voneinander getrennt sind. Sie dienen der Abstützung von radialen und axialen Kräften bei Achsen und Wellen und sollen dabei die durch Reibung entstehende Verlustleistung und den Verschleiß möglichst gering halten. Zwischen den drei Hauptkomponenten eines derartigen Wälzlagers, Innenring, Außenring und Wälzkörper tritt hauptsächlich Rollreibung auf, welche jedoch aufgrund von im Innen- und Außenring vorhandenen gehärteten Stahlflächen relativ gering ist. Derartige Wälzlager werden schon seit längerem auch zur Lagerung von Nockenwellen eingesetzt.
Als Problem bei derzeit eingesetzten Wälzlagern zur Lagerung von Nockenwellen stellt sich dabei immer wieder heraus, dass die Wälzlager aufgrund von eindringenden Verunreinigungen oder aufgrund von in der Brennkraftmaschine auftretenden hohen Temperaturen relativ schnell verschleißen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine langlebige Lagerung einer Nockenwelle in einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Bereich eines Wälzlagers zur Lagerung einer Nockenwelle an letzterer einen Ölzuführungskanal vorzusehen, der so ausgebildet ist, dass ein Ölaustritt aus diesem das Wälzlager schmiert, spült und/oder kühlt. Das zumindest eine Wälzlager ist demgemäß nicht mehr auf einen ohnehin im Zylinderkurbelgehäuse vorhandenen Ölnebeistrom angewiesen, sondern wird mittels des erfindungsgemäß in der Nockenwelle angeordneten Ölzuführungskanal aktiv geschmiert, gekühlt und/oder gespült. Insbesondere die Spülwirkung, bei welcher der Ölzuführungskanal so angeordnet sein muss, dass ein aus diesem austretender Ölstrom in das Wälzlager eingedrungene Verunreinigungen aus diesem ausspült, bewirkt eine Steigerung der Lebensdauer des Wälzlager, da eventuell eingedrungene Verunreinigungen relativ rasch ausgespült und dadurch das Wälzlager nicht beschädigen. Durch eine entsprechende Kühlung des Ölstroms kann mit dem erfindungsgemäß angeordneten Ölzuführungskanal zudem eine Kühlung der Wälzlager erreicht werden, wodurch diese geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt sind, was sich ebenfalls positiv auf die Lebenserwartung eines derartigen Wälzlagers auswirkt. Die Kühlung des Wälzlagers durch einen entsprechend gekühlten Ölstrom kann dabei optional erfolgen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Ölzuführungskanal eine nach außen offene Ringnut an der Nockenwelle auf, die darüber hinaus als Ölreservoir dient. Der Begriff Öl wird in diesem Zusammenhang stellvertretend für sämtliche gängige Schmiermittel zur Schmierung einer Nockenwelle verstanden. Durch die in der Nockenwelle ausgebildete Ringnut kann eine besonders gleichmäßige Schmierung und, sofern diese im Wesentlichen mittig der zugehörigen Wälzkörper des Wälzlagers angeordnet ist, auch eine vergleichsweise hohe Spülwirkung erreicht werden. Darüber hinaus können durch die Ringnut, welche als Ölreservoir dient, die Anlaufeigenschaften, insbesondere eine Schmierung der Wälzlager beim Starten der Brennkraftmaschine, verbessert werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist der Ölzuführungskanal als ein die Nockenwelle radial durchdringender Kanal ausgebildet, der unmittelbar neben dem zugehörigen Wälzlager mündet, jedoch trotzdem so ausgerichtet ist, dass ein Ölaustritt aus dem Ölzuführungskanal das Wälzlager schmiert, spült und/oder kühlt. Die Spülwirkung ist in diesem Fall zwar leicht eingeschränkt, was jedoch durch deutlich verbesserte Lagereigenschaften kompensiert werden kann. Die verbesserten Lagereigenschaften resultieren dabei aus einer im Bereich der Wälzkörper durchgängigen Lauffläche der Nockenwelle. Der durch die Nockenwelle geführte Ölzuführungskanal muss dabei selbstverständlich nicht unbedingt radial verlaufen, sondern kann auch leicht schräg angeordnet sein, wodurch insbesondere die Spülwirkung für das zugehörige Wälzlager verbessert wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Nockenwelle,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit Alternativen für den Ölzuführungskanal.
Entsprechend den 1 und 2, weist eine Nockenwelle 1 zur Lagerung bspw. in einem Zylinderkurbelgehäuse zumindest ein Wälzlager 2 mit mehreren Wälzkörpern 3, wovon lediglich einer gezeichnet ist, auf. Die Wälzkörper 3 des Wälzlagers 2 rollen dabei in den gezeigten Ausführungsformen an einer Außenmantelfläche der Nockenwelle 1 ab. Um die Lebenserwartung dieser Wälzlager 2 erhöhen zu können, weist die Nockenwelle 1 im Bereich der Wälzkörper 3 zumindest einen Ölzuführungskanal 4 auf, der derart ausgebildet ist, dass ein Ölaustritt aus diesem das Wälzlager 2 schmiert, spült und/oder kühlt. Bei dem gemäß der 1 dargestellten Ölzuführungskanal 4 weist dieser eine nach außen offene Ringnut 5 an der Nockenwelle 1 auf. Diese Ringnut 5 kann dabei zugleich als Ölreservoir dienen und verbessert dadurch die Anlaufeigenschaften beim Start einer Brennkraftmaschine erheblich.
Betrachtet man den Ölzuführungskanal 4 und die zugehörige Ringnut 5 gemäß der 1, so kann man erkennen, dass bei einem Ölaustritt aus dem Ölzuführungskanal 4 bzw. der Ringnut 5 ein in beide Axialrichtungen gerichteter und durch das Wälzlager 2 strömender Ölstrom entsteht. Durch einen derart gerichteten Ölstrom wird das Wälzlager 2 gespült, so dass ein Eindringen von das Wälzlager 2 unter Umständen beschädigenden Verunreinigungen erschwert bzw. ausgeschlossen und bereits eingedrungene Verunreinigungen einfach ausgespült werden können. Durch den so erzeugten Spülstrom lässt sich ebenfalls die Lebenserwartung des Wälzlagers 2 deutlich erhöhen. Durch eine entsprechende Kühlung des Ölstroms kann darüber hinaus die auf das Wälzlager 2 einwirkende Temperaturbelastung verringert werden, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Lebenserwartung führt.
Der gemäß der 2 gezeigte Ölzuführungskanal 4 durchdringt die Nockenwelle 1 in im Wesentlichen radialer Richtung und tritt unmittelbar neben dem Wälzlager 2 aus. Vorzugsweise ist dieser Ölzuführungskanal trotzdem so ausgerichtet, dass ein Ölaustritt aus diesem das Wälzlager 2 schmiert, spült und/oder kühlt. Gemäß der 2 ist dabei der Ölzuführungskanal 4 radial zur Nockenwelle 1 ausgerichtet, während der Ölzuführungskanal 4' schräg zur Achse 6 der Nockenwelle 1 ausgerichtet und insbesondere auf die Wälzkörper 3 gerichtet ist, wobei lediglich angedeutet werden soll, dass die Orientierung der Ölzuführungskanäle 4, 4' lediglich so sein muss, dass eine ausreichende Schmierung, Spülung und/oder Kühlung des Wälzlagers 2 gewährleistet werden kann.
Vorteilhaft bei den gemäß der 2 gezeigten Ölzuführungskanälen 4, 4' ist dabei, dass die Außenmantelfläche der Nockenwelle 2, auf welcher die Wälzkörper 3 abrollen, im Bereich der Wälzkörper 3 nicht unterbrochen ist und dadurch keine Kanten aufweist, wodurch eine größere Lagerfläche und dadurch verbesserte Lagerleistungen erzielt werden können. Selbstverständlich können dabei die gemäß der 2 gezeigten Ölzuführungskanäle 4, 4' kumulativ oder alternativ angeordnet sein. Mit den erfindungsgemäß angeordneten Ölzuführungskanälen 4, 4' ist somit eine Innenschmierung des Wälzlagers 2 möglich, wodurch dieses besser geschmiert und insbesondere besser gespült und/oder gekühlt werden kann. Selbstverständlich können dabei die Wälzkörper 3 auch als so genannte Nadeln ausgebildet sein.

Claims

Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (1), die über zumindest ein Wälzlager (2) mit mehreren Wälzkörpern (3) gelagert ist, wobei die Nockenwelle (1) im Bereich der Wälzkörper (3) wenigstens einen Ölzuführungskanal (4, 4') aufweist, der so ausgebildet ist, dass ein Ölaustritt aus dem Ölzuführungskanal (4, 4') das Wälzlager (2) schmiert, spült und/oder kühlt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzuführungskanal (4, 4') als ein die Nockenwelle (1) vorzugsweise radial durchdringender Kanal ausgebildet ist, dessen Mündung beim Betrieb der Nockenwelle (1) mit den Wälzkörpern (3) in Kontakt steht.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzuführungskanal (4, 4') als ein die Nockenwelle (1) vorzugsweise radial durchdringender Kanal ausgebildet ist, der unmittelbar neben dem Wälzlager (2) mündet, jedoch trotzdem so ausgerichtet ist, dass ein Ölaustritt aus diesem das Wälzlager (2) schmiert, spült und/oder kühlt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzuführungskanal (4, 4') eine nach außen offene Ringnut (5) an der Nockenwelle (1) aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (5) als Ölreservoir ausgebildet ist.