DE102009049219A1

DE102009049219A1 - Internal combustion engine, has camshaft forming inner ring of rolling bearing and including annular groove and/or bead formed complement to body of bearing, where rolling body is formed in round and/or cylindrical shape matched with groove

Info

Publication number: DE102009049219A1
Application number: DE200910049219
Authority: DE
Inventors: Falk Schneider; Thomas Flender; Michael Kreisig
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-04-28
Also published as: JP2011085137A

Abstract

The engine has a camshaft (1) forming an inner ring of a rolling bearing (4) and including an annular groove (2) and/or an annular bead (3). The annular bead is formed complement to a rolling body (6) of the bearing. The rolling body is formed in round and/or cylindrical shape matched with the groove. An outer ring (5) of the bearing has specific form adapted to the rolling body. The rolling body is formed as ball bearings and axial bearing. The annular bead or the groove allows an axial positioning of the bearing on the camshaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle, die über zumindest ein Wälzlager gelagert ist.The present invention relates to an internal combustion engine having at least one camshaft which is mounted via at least one rolling bearing.

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.Rolling bearings are bearings in which two mutually movable components, a so-called inner ring and an outer ring are separated by rolling bodies. They serve to support radial and axial forces in the case of axles and shafts and are intended to minimize the power loss and wear resulting from friction. Rolling friction mainly occurs between the three main components of such a roller bearing, inner ring, outer ring and rolling elements, which, however, is relatively low due to existing hardened steel surfaces in the inner and outer ring. Such rolling bearings have long been used for the storage of camshafts.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Wälzlager zur Lagerung einer Nockenwelle in einer Brennkraftmaschine eine alternative Ausführungsform anzugeben.The present invention addresses the problem of providing an alternative embodiment for a rolling bearing for supporting a camshaft in an internal combustion engine.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Lagerung einer Nockenwelle in einer Brennkraftmaschine ein Wälzlager vorzusehen, welches üblicherweise aus einem Innenring sowie einem Außenring und dazwischen angeordneten Wälzkörpern besteht, wobei im vorliegenden Fall die Nockenwelle einen Innenring/eine innere Lauffläche des wenigstens einen Wälzlagers bildet und zudem eine Ringnut und/oder einen Ringwulst aufweist, die/der komplementär zu einer Außenkontur der zugehörigen Wälzkörper des jeweiligen Wälzlagers ausgebildet ist. Ein derartiger Ringwulst bzw. eine derartige Ringnut ermöglicht somit eine Führung und gleichzeitig eine Halterung der Wälzkörper, so dass mit derartigen Wälzlagern nicht nur Radialkräfte, sondern theoretisch auch Axialkräfte abgetragen/übertragen werden können. Weist die Nockenwelle dabei erfindungsgemäß bspw. einen Ringwulst auf, so weisen die zugehörigen Wälzkörper eine komplementär dazu ausgebildete Ringnut auf, wobei das Zusammenwirken von nockenwellenseitigem Ringwulst und wälzkörperseitiger Ringnut die Möglichkeit der Aufnahme von Axialkräften eröffnet.The present invention is based on the general idea to provide for storage of a camshaft in an internal combustion engine, a rolling bearing, which usually consists of an inner ring and an outer ring and arranged therebetween rolling elements, in the present case, the camshaft an inner ring / inner raceway of the at least one rolling bearing forms and also has an annular groove and / or an annular bead, which is / is formed complementary to an outer contour of the associated rolling elements of the respective rolling bearing. Such an annular bead or such an annular groove thus allows a guide and at the same time a mounting of the rolling elements, so that not only radial forces, but theoretically also axial forces can be removed / transferred with such rolling bearings. If, in accordance with the invention, the camshaft has, for example, an annular bead, then the associated rolling elements have a complementary annular groove, the interaction of camshaft-side annular bead and rolling-body-side annular groove opening up the possibility of absorbing axial forces.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Außenring des Wälzlagers ebenfalls eine an die Wälzkörper angepasste Form auf. Eine Innenseite des Außenrings ist demgemäß bezüglich ihrer Form komplementär zur Form der Wälzkörper ausgebildet, wodurch ebenfalls sowohl eine Abtragung von Radialkräften als auch ein Abtragung von Axialkräften ermöglicht wird.In an advantageous development of the solution according to the invention, the outer ring of the rolling bearing also has a shape adapted to the rolling elements. An inside of the outer ring is accordingly formed with respect to their shape complementary to the shape of the rolling elements, which also both a removal of radial forces and a removal of axial forces is made possible.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

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.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Nockenwelle mit drei unterschiedlich ausgebildeten Wälzlagern, 1 a sectional view through a camshaft according to the invention with three differently designed rolling bearings,

2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei weiteren Ausführungsformen der Wälzlager, 2 a representation like in 1 but in further embodiments of the rolling bearings,

3 zusätzliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wälzlager. 3 additional embodiments of the rolling bearing according to the invention.

Entsprechend den 1 bis 3, weist eine erfindungsgemäße Nockenwelle 1 eine Ringnut 2 oder einen Ringwulst 3 auf, die/der einen Innenring eines Wälzlagers 4 bildet. Generell wird ein derartiges Wälzlager 4 aus dem in diesen Fällen bereits durch die Nockenwelle 1 gebildeten Innenring, einem Außenring 5 sowie zwischen der Nockenwelle 1 und dem Außenring 5 gelegenen Wälzkörpern 6 gebildet. Erfindungsgemäß ist nun der an der Nockenwelle 1 ausgebildete Ringwulst 3 oder die an der Nockenwelle 1 ausgebildete Ringnut 2 komplementär zu einer Außenform der Wälzkörper 6 ausgebildet, so dass die Wälzkörper 6 formschlüssig in der Ringnut 2 bzw. auf dem Ringwulst 3 laufen. In gleicher Weise kann auch eine Innenseite des Außenrings 5 komplementär zur Form der Wälzkörper 6 ausgebildet sein, wobei die Wälzkörper 6 generell bspw. als Kugeln oder als Zylinder mit zumindest bereichsweise balliger Ausbildung oder zumindest bereichsweise ringnutartigen Ausnehmungen ausgebildet sein können.According to the 1 to 3 , Has a camshaft according to the invention 1 an annular groove 2 or a ring bead 3 on, the / an inner ring of a rolling bearing 4 forms. Generally, such a rolling bearing 4 from the already in these cases by the camshaft 1 formed inner ring, an outer ring 5 and between the camshaft 1 and the outer ring 5 located rolling elements 6 educated. According to the invention is now on the camshaft 1 trained torus 3 or the on the camshaft 1 trained annular groove 2 complementary to an outer shape of the rolling elements 6 formed so that the rolling elements 6 positively in the annular groove 2 or on the torus 3 to run. In the same way, an inner side of the outer ring 5 complementary to the shape of the rolling elements 6 be formed, wherein the rolling elements 6 Generally, for example, as balls or as a cylinder with at least partially crowned training or at least partially annular groove-like recesses may be formed.

Gemäß der 2 ist in der linken Darstellung ein Wälzlager 4 gezeichnet, welches zwei unterschiedliche Arten von Wälzkörpern 6 aufweist. In diesem Fall ist dabei ein Wälzkörper 6a als Kugel ausgebildet, während ein Wälzkörper 6b als Nadel, dass heißt zylinderförmig, ausgebildet ist. Die rechte Darstellung in 2 zeigt ein Wälzlager 4, welches ähnlich dem linken Wälzlager 4 gemäß der 1 ausgebildet ist, wobei bei dem Wälzlager gemäß der 2 eine Form der Ringnut 2 in der Nockenwelle 1 lediglich an die Außenkontur des Wälzkörpers 6 angenähert ist.According to the 2 is in the left illustration a rolling bearing 4 drawn, which are two different types of rolling elements 6 having. In this case is a rolling element 6a formed as a ball while a rolling element 6b as a needle, that is cylindrical, is formed. The right representation in 2 shows a rolling bearing 4 , which is similar to the left rolling bearing 4 according to the 1 is formed, wherein in the rolling bearing according to the 2 a form of the ring groove 2 in the camshaft 1 only to the outer contour of the rolling element 6 is approximated.

Gemäß der 3 ist in der linken Darstellung ein Wälzlager 4 gezeigt, bei welchem die Wälzkörper 6 im Wesentlichen zylindrisch, dass heißt nadelförmig, ausgebildet sind und in einer rechteckförmigen Ringnut 2 in der Nockenwelle 1 laufen. Der zugehörige Außenring 5 ist dabei an einer Stirnseite offen ausgebildet, um über die Wälzkörper 6 übergeschoben werden zu können und dadurch die Montage des Wälzlagers 4 zu erleichtern.According to the 3 is in the left illustration a rolling bearing 4 shown, in which the rolling elements 6 substantially cylindrical, that is needle-shaped, are formed and in a rectangular annular groove 2 in the camshaft 1 to run. The associated outer ring 5 is designed to be open on one end face, over the rolling elements 6 to be pushed over and thereby the mounting of the rolling bearing 4 to facilitate.

In der rechten Darstellung der 3 ist ein Wälzlager 4 gezeigt, bei welchem der zur Nockenwelle 1 gehörende Innenring in der Art eines Ringwulstes 3 ausgebildet ist, während die Wälzkörper 6 keine an den Ringwulst 3 angepasste Form aufweisen und daher lediglich in linienförmigem Kontakt mit diesem stehen. Hieraus ergibt sich eine besonders geringe Rollreibung, wobei jedoch ein derartig ausgebildetes Wälzlager 4 nicht zur Übertragung von Axialkräften herangezogen werden kann. Möglich ist mit einem derartigen Wälzlager 4 jedoch die Aufnahme von Radialkräften, so dass das gemäß der rechten Darstellung in 3 gezeigte Wälzlager 4 bspw. zusätzlich zu einem der anderen, gemäß der Erfindung ausgebildeten, Wälzlagern 4, eingesetzt werden kann. Beide gemäß der 3 gezeigte Wälzlager 4 sind dabei derart ausgebildet, dass sie besonders einfach zu montieren sind.In the right-hand illustration of the 3 is a rolling bearing 4 shown in which the camshaft 1 belonging inner ring in the manner of a torus 3 is formed while the rolling elements 6 none at the torus 3 have adapted shape and therefore only in line contact with this stand. This results in a particularly low rolling friction, but with such a trained rolling bearing 4 can not be used for the transmission of axial forces. Is possible with such a rolling bearing 4 However, the inclusion of radial forces, so that according to the right representation in 3 shown bearings 4 For example, in addition to one of the other, designed according to the invention, rolling bearings 4 , can be used. Both according to the 3 shown bearings 4 are designed such that they are particularly easy to assemble.

Mit den erfindungsgemäßen Wälzlagern 4 können nicht nur Radialkräfte, sondern zusätzlich auch Axialkräfte aufgenommen werden, da eine Form der Wälzkörper 6 komplementär zu einem an der Nockenwelle 1 angeordnetem Ringwulst 3 oder komplementär zur einer an der Nockenwelle 1 angeordnetem Ringnut 2 ausgebildet ist.With the rolling bearings of the invention 4 Not only radial forces, but also axial forces can be absorbed as a form of rolling elements 6 complementary to one on the camshaft 1 arranged annular bead 3 or complementary to one on the camshaft 1 arranged annular groove 2 is trained.

Generell ist durch nicht gezeigte Klemmen eine Vorpositionierung der Wälzlager 4 auf der Nockenwelle 1 möglich, wobei es auch denkbar ist, dass der Ringwulst 3 bzw. die Ringnut 2 eine axiale Positionierung des Wälzlagers 4 ermöglicht, vgl. insbesondere die 1 und 2.In general, by not shown terminals, a pre-positioning of the bearings 4 on the camshaft 1 possible, it is also conceivable that the annular bead 3 or the annular groove 2 an axial positioning of the rolling bearing 4 allows, cf. especially the 1 and 2 ,

Claims

Internal combustion engine with at least one camshaft ( 1 ), which via at least one rolling bearing ( 4 ) is mounted, wherein the camshaft ( 1 ) an inner ring of the at least one rolling bearing ( 4 ) and an annular groove ( 2 ) and / or an annular bead ( 3 ) which is complementary to the rolling elements ( 6 ) of the rolling bearing ( 4 ) is trained.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the rolling bodies ( 6 ) are formed spherical and / or cylindrical with at least one groove.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that an outer ring ( 5 ) of the rolling bearing ( 4 ) one to the rolling elements ( 6 ) has adapted form.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rolling bodies ( 6 . 6a ) are formed as bearing balls.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rolling bearing ( 4 ) two different types of rolling elements ( 6a . 6b ) having.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rolling bearing ( 4 ) is designed as a thrust bearing.

Internal combustion engine according to one of claims 2 to 6, characterized in that the outer ring ( 5 ) for sliding over the rolling elements ( 6 ) is open at one end face.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the annular bead ( 3 ) or the annular groove ( 2 ) an axial positioning of the rolling bearing ( 4 ) on the camshaft ( 1 ).