DE102011117027A1

DE102011117027A1 - Nockenwellenverstellung

Info

Publication number: DE102011117027A1
Application number: DE102011117027A
Authority: DE
Inventors: Michael Schober; Felix Kuffner; Thomas Wickgruber
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-02
Also published as: WO2013060531A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, mit einer Antriebseite (4), in welche das Antriebsmoment für die Nockenwelle (1) eingeleitet wird, einer mit der Nockenwelle (1) drehfest gekoppelten Abtriebseite (3), sowie einer mit einem Antriebsmotor (7) gekoppelten Verstellwelle (8), über welche ein die relative Verdrehung von Antrieb- zur Abtriebseite (4, 3) bewirkendes Moment in das Verstellgetriebe einleitet wird, wobei das Verstellgetriebe an seiner Antrieb- oder seiner Abtriebseite einen Hohlwellenteil (5) aufweist, durch den hindurch die Verstellwelle (8) in das Verstellgetriebe hineingeführt ist, wobei die Verstellwelle (8) im Bereich des Antriebsmotors (7) nur eine Lagerstelle (14) aufweist und innerhalb des Verstellgetriebes wenigstens radial geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 10 2005 018 956 A1 oder der DE 102 48 355 A1 ist ein elektrischer Nockenwellenversteller einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle her halbtourig angetrieben, wozu ein Nockenwellenantriebsrad der Nockenwelle mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Ein Verstellgetriebe zwischen Nockenwelle und Nockenwellenantriebsrad erlaubt eine Verstellung der Phasenlage von Nockenwellenantriebsrad und der Nockenwelle. Das Verstellgetriebe kann bspw. als Doppelplanetengetriebe oder als Harmonic-Drive-Getriebe ausgebildet sein.
Der fest an der Verbrennungskraftmaschine montierte Verstellmotor (Elektromotor) für das Verstellgetriebe macht eine radiale Ausgleichskupplung zwischen der Motorwelle des Elektromotors und der Eingangswelle des Verstellgetriebes erforderlich, wie dies in der DE 10 2005 018 956 A1 gezeigt ist.
Die DE 103 52 255 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellantrieb. Der Elektromotor ist räumlich getrennt von der Verstellwelle des Verstellgetriebes angeordnet – das Verstellmoment wird durch eine flexible Welle übertragen. Eine Variante sieht vor, dass der Motor, die Motorwelle parallel zur Nockenwelle liegt und das Verstellmoment über einen als Kettentrieb, Riementrieb oder dgl. ausgebildeten Sekundärtrieb eingebracht wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nockenwellenverstellung mit einem Dreiwellengtriebe und ortsfestem Antriebsmotor in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Ausführung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Für die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellung ist vorgesehen: das als Dreiwellengetriebe ausgebildete Verstellgetriebe weist an seiner Antrieb- und/oder seiner Abtriebseite einen Hohlwellenteil auf, durch den hindurch die Verstellwelle in das Verstellgetriebe hineingeführt ist, wobei die Verstellwelle im Bereich des Antriebsmotors nur eine Lagerstelle aufweist und an dem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Endbereich wenigstens radial geführt ist.
Die Erfindung weiterbildend ist vorgesehen:

– die Lagerstelle im Bereich des Antriebsmotors kann im Übergang von Motor zum Getriebe bzw. dem Austritt der Welle aus dem Motorbereich angeordnet sein. Der den Rotor tragende Wellenteil ist innerhalb des Stators fliegend und weist keine weitere Lagerung auf. Alternativ kann das Lager der die Verstellwelle bildenden Motorwelle am dem Getriebe abgewandten Ende des Motors angeordnet sein.
– die Verstellwelle ist innerhalb des Verstellgetriebes in einem Lager aufgenommen. Das Lager wirkt dort stirnseitig auf das Ende der Verstellwelle bzw. trägt die Welle in deren Endbereich.
– die Verstellwelle weist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende ein mit Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmendes Ritzel auf. Das die Welle tragende Lager kann bei dieser Ausführung zwischen Wellenende und Ritzel oder im Bereich der stirnseitigen Fläche des Ritzels.
– die Verstellwelle ist über das mit den Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmende Ritzel radial geführt. Die Zahnräder des Verstellgetriebes tragen das Ritzel und verhindern zu große radiale Abweichungen des Wellenendes.
– das Lager ist innerhalb des Hohlwellenteils angeordnet. Eine Relativbewegung erfolgt hier zwischen Hohlwellenteil und Verstellwelle während einer Verstellbewegung.
– die Verstellwelle ist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende mit einer im Verstellgetriebe gelagerten Getriebeeingangswelle verbunden. Diese Getriebeeingangswelle lagert, führt das Wellenende. Die Verbindung zwischen Wellenende und der Eingangswelle ist bevorzugt in biegeelastischer Weise ausgeführt bzw. dergestalt, dass eine Winkeldifferenz ausgeglichen werden kann.

Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnungen.
1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellung. Eine hohl ausgeführte Nockenwelle 1 (bzw. ein die Nockenwelle verlängerndes und fest mit dieser verbundenes Wellenteil) ist an ihrem einen Ende in einem Lager 2 aufgenommen, welches die Nockenwelle 1 gegenüber dem Zylinderkopf einer nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine lagert. Das durch das Lager 2 hindurchragende Ende der Nockenwelle 1 ist mit dem Abtrieb 3 eines Verstellgetriebes drehfest verbunden.
Die Nockenwelle 1 wird über ein Antriebsrad 4 über einen nicht dargestellten Getriebezug von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Das die Antriebseite des Verstellgetriebes bildende Antriebsrad 4 sitzt drehbar gelagert auf einer kurzen Hohlwelle, einem Hohlwellenteil 5. Dieser Hohlwellenteil 5 ist drehfest mit dem Abtrieb 3 und somit der Nockenwelle 1 verbunden und über eine Lagerstelle 6 drehbar in einem am Zylinderkopf befestigten, eingelassenen Lageraufnahmeteil 12 bzw. direkt einer Wand des Zylinderkopfes gelagert.
Ein als Elektromotor ausgeführter Antriebsmotor 7 sitzt außerhalb des Zylinderkopfes und leitet über eine als Verlängerung der Motorwelle ausgeführte Verstellwelle 8 die zur relativen Verdrehung von Antrieb- und Abtriebseite nötige Drehmoment in das Verstellgetriebe ein. Die Verstellwelle 8 durchgreift dabei das den Hohlwellenteil 5 tragende Lager 6 sowie den Hohlwellenteil 5 selbst und ist an seinem im Verstellgetriebe befindlichen Ende mit einem Ritzel 9 verbunden, über welches dann die Verstellbewegung, die Verdrehung zwischen Antriebsrad 4 und Abtrieb 3 in einem hier nicht gezeigten und an sich bekannt aufgebauten Getriebeteil erfolgt.
Der Antriebsmotor 7, der Stator, ist mittels einer Motorplatte 13 an einem das Lager 6 und somit den Nockenwellenversteller tragenden Lageraufnahmeteil 12 befestigt. Die Verstellwelle 8 durchgreift ein in der Motorplatte 13 angeordnetes Lager 14 (Rillenkugellager) sowie ein sich in Erstreckungsrichtung der Verstellwelle 8 anschließendes Dichtmittel. Das Dichtmittel dient dazu den Austritt von Motoröl zu verhindern. Die Verstellwelle ist im Bereich des Antriebsmotors 7 nur über dieses Lager 14 gelagert – der vom Stator umgebende Rotorteil, die Motorwelle, weist keine weitere Lagerung auf.
Der Außenring des Lagers 14 ist von einem O-Ring umgeben, der in einer Nut des Lagersitzes eingelassen ist und das Mitdrehen des Außenringes verhindert. Weiterhin lässt dieser O-Ring auch leichte Schiefstellungen des Lagers 14 zu.
Bei der Version nach 1 ist im Inneren der Hohlwelle, des Hohlwellenteiles 5 ein Lager 15 (Rillenkugellager) angeordnet, durch welches die Verstellwelle 8 in diesem Teil geführt ist. Das Lager 15 ist dem Ende der Verstellwelle 8 im Bereich des Ritzels 9 zugeordnet und trägt so die Verstellwelle 8 innerhalb des Verstellgetriebes. Eine Relativbewegung erfolgt hier zwischen Hohlwellenteil 5 und Verstellwelle 8 nur während einer Verstellbewegung.
Wie in der 1 erkennbar, ist die Verstellwelle 8 an zwei möglichst weit voneinander beabstandeten Punkten gelagert, nämlich einmal im Bereich zwischen Motor 7 und Lageraufnahmeteil 12 sowie einmal innerhalb der Hohlwelle, dem Hohlwellenteil 5 im Bereich des Verstellgetriebes. Das Lager 15 sitzt mit seinem Innenring axial fest auf der Verstellwelle 8. Ein den Außenring des Lagers 15 umgebender und innerhalb einer Nut im Innenumfang des Hohlwellenteils 5 sitzender O-Ring sichert diesen Außenring am Mitdrehen.
Die Ausführung nach 2 sieht eine fliegende Lagerung, eine radiale Führung der in das Verstellgetriebe ragenden Verstellwelle 8 vor. Die Führung dieses Endes der Verstellwelle 8 erfolgt hier über das mit den weiteren Getrieberädern des Verstellgetriebes kämmenden Ritzel 9.
3 zeigt eine Variante, bei der ein als Rillenkugellager ausgebildetes Lager 16 mit seinem Außenring in einer Aufnahme eines Getriebeeinganges des Verstellgetriebes eingelassen ist. Der Innenring dieses Lagers 16 umgibt das Ende der Verstellwelle 8. Die zweite Lagerstelle der Verstellwelle 8 ist somit im Getriebeeingang gebildet.
Die Variante nach 4 sieht eine separate Getriebeeingangswelle 17 vor, die über zwei als Rillenkugellager ausgebildete Lager 18, 19 gegenüber dem Antriebsteil des Verstellgetriebe gelagert ist. Die hier nicht dargestellte Verstellwelle ist mit dieser Getriebeeingagswelle 17 verbunden. Die außerhalb der Motorseite liegende zweite Lagerung der Verstellwelle erfolgt hier über diese kurze Getriebeeingangswelle 17, welche die Verstellwelle an diesem Ende trägt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005018956 A1 [0002, 0003]
DE 10248355 A1 [0002]
DE 10352255 A1 [0004]

Claims

Nockenwellenverstellung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, mit einer Antriebseite (4), in welche das Antriebsmoment für die Nockenwelle (1) eingeleitet wird, einer mit der Nockenwelle (1) drehfest gekoppelten Abtriebseite (3), sowie einer mit einem Antriebsmotor (7) gekoppelten Verstellwelle (8), über welche ein die relative Verdrehung von Antrieb- zur Abtriebseite (4, 3) bewirkendes Moment in das Verstellgetriebe einleitet wird, wobei das Verstellgetriebe an seiner Antrieb- oder seiner Abtriebseite einen Hohlwellenteil (5) aufweist, durch den hindurch die Verstellwelle (8) in das Verstellgetriebe hineingeführt ist, wobei die Verstellwelle (8) eine Lagerstelle (14) im Bereich des Antriebsmotors (7) aufweist und innerhalb des Verstellgetriebes wenigstens radial geführt ist.
Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1, die Verstellwelle (8) ist innerhalb des Verstellgetriebes in einem Lager (15) aufgenommen.
Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 oder 2, die Verstellwelle (8) weist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende ein mit Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmendes Ritzel (9) auf.
Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 und 3, die Verstellwelle (8) ist über das mit den Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmende Ritzel (9) radial geführt.
Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 und 2, das Lager (15) ist innerhalb des Hohlwellenteils (5) angeordnet.
Nockenwellenverstellung nach einem der Ansprüche 1–3, die Verstellwelle (8) ist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende mit einer im Verstellgetriebe gelagerten Getriebeeingangswelle (17) verbunden.
Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1, die Lagerstelle (14) der Verstellwelle (8) im Bereich des Antriebsmotors (7) liegt am Richtung Verstellgetriebe liegenden Ende des Motors (7).
Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1, die Lagerstelle (14) der Verstellwelle (8) im Bereich des Antriebsmotors (7) liegt am dem Verstellgetriebe abgewandten Ende des Motors (7).