DE102014116443A1 - Camshaft for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle (10) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend wenigstens einen Nocken (20) mit einer Kontaktfläche (22) zur Kontaktierung einer Gegenkontaktfläche (122) für ein Öffnen und Schließen eines Brennkammerventils (120), wobei innerhalb des Nockens (20) eine Druckkammer (24) ausgebildet ist für die Aufnahme von unter Druck stehendem Schmierfluid (110) und in der Kontaktfläche (22) eine Ventilvorrichtung (30) angeordnet ist für einen Auslass von Schmierfluid (110) aus der Druckkammer (24) auf die Kontaktfläche (22) bei jeder Umdrehung des Nockens (20).The invention relates to a camshaft (10) for an internal combustion engine, comprising at least one cam (20) with a contact surface (22) for contacting a mating contact surface (122) for opening and closing a combustion chamber valve (120), wherein within the cam (20). a pressure chamber (24) is formed for receiving pressurized lubricating fluid (110) and in the contact surface (22) a valve device (30) is arranged for an outlet of lubricating fluid (110) from the pressure chamber (24) on the contact surface ( 22) with each revolution of the cam (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren für die getaktete Schmierung einer Kontaktfläche eines Nockens einer Nockenwelle. The present invention relates to a camshaft for an internal combustion engine and a method for the clocked lubrication of a contact surface of a cam of a camshaft.
Nockenwellen sind im Einsatz für Brennkraftmaschinen bekannt. Sie dienen dazu, Einlassventile und Auslassventile in die Brennkammer von Brennkraftmaschinen zu takten. Hierfür sind die Nockenwellen mit einzelnen Nocken ausgestattet, welche bezogen auf die Rotationsachse der Nockenwelle eine exzentrisch ausgebildete umlaufende Kontaktfläche aufweisen. Diese Kontaktfläche ist zumindest abschnittsweise während der Umdrehung in Kontakt mit entsprechenden Gegenkontaktflächen, z. B. zugehörigen Hebeln oder direkt mit den Brennkraftventilen, um eine Öffnungs- und Schließbewegung durchzuführen. Camshafts are known in use for internal combustion engines. They serve to clock intake valves and exhaust valves in the combustion chamber of internal combustion engines. For this purpose, the camshafts are equipped with individual cams which, relative to the axis of rotation of the camshaft, have an eccentrically formed circumferential contact surface. This contact surface is at least partially during the rotation in contact with corresponding mating contact surfaces, for. B. associated levers or directly with the combustion valves to perform an opening and closing movement.
Auch ist es bekannt, dass für eine Reduktion von Verschleiß und für eine Reduktion von Reibung an der Kontaktfläche bzw. der Gegenkontaktfläche Schmiermöglichkeiten vorgesehen werden. So sind beispielsweise Schmierkanäle in den entsprechenden Oberflächen Stand der Technik, welche der Zuführung von zugehörigen Schmiermitteln dienen können. It is also known that lubrication possibilities are provided for a reduction of wear and for a reduction of friction at the contact surface or the mating contact surface. For example, lubrication channels in the respective surfaces are state of the art, which can serve to supply associated lubricants.
Nachteilhaft bei bekannten Lösungen ist es, dass die Schmierung nur unkoordiniert durchgeführt werden kann. Dies führt dazu, dass entweder mit geringem Schmiererfolg oder aber mit sehr hoher Schmiermittelmenge die gewünschte Schmiersituation an der Kontaktfläche bzw. der Gegenkontaktfläche zur Verfügung gestellt werden kann. A disadvantage of known solutions is that the lubrication can only be performed uncoordinated. As a result, the desired lubricating situation at the contact surface or the mating contact surface can be made available either with little success or with a very high lubricant quantity.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehenden beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere wird es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einfacher und kostengünstiger Weise eine Verbesserung des Schmierverhaltens zu erzielen, insbesondere unter Reduktion des Schmiermittelverbrauchs. It is an object of the present invention to at least partially overcome the above-described disadvantages. In particular, it is an object of the present invention to achieve a simple and cost-effective way to improve the lubricating behavior, in particular while reducing the consumption of lubricant.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Nockenwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The above object is achieved by a camshaft with the features of claim 1 and a method having the features of
Erfindungsgemäß ist eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine vorgesehen. Diese Nockenwelle weist wenigstens einen Nocken mit einer Kontaktfläche zur Kontaktierung einer Gegenkontaktfläche für ein Öffnen und ein Schließen eines Brennkammerventils auf. Eine erfindungsgemäße Nockenwelle zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb des Nockens eine Druckkammer ausgebildet ist für die Aufnahme von unter Druck stehendem Schmierfluid. In der Kontaktfläche ist eine Ventilvorrichtung angeordnet für einen Auslass von Schmierfluid aus der Druckkammer auf die Kontaktfläche bei jeder Umdrehung des Nockens. According to the invention, a camshaft for an internal combustion engine is provided. This camshaft has at least one cam with a contact surface for contacting a mating contact surface for opening and closing a combustion chamber valve. A camshaft according to the invention is characterized in that a pressure chamber is formed within the cam for receiving pressurized lubricating fluid. In the contact surface, a valve device is arranged for an outlet of lubricating fluid from the pressure chamber on the contact surface at each revolution of the cam.
Erfindungsgemäß ist also eine bekannte Nockenwelle weitergebildet worden. Dabei ist für eine entsprechende Anzahl der Brennkammerventile auch eine entsprechende Anzahl von Nocken vorgesehen. Zumindest ist aber ein einziger Nocken für eine entsprechende einzige Brennkammerventilanordnung vorgesehen. Darüber hinaus findet das Öffnen und Schließen des Brennkammerventils durch eine Kontaktierung zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche statt. Dabei kann die Gegenkontaktfläche direkt ein Teil des entsprechenden Brennkammerventils sein. Auch die Verwendung von Hebeln, z. B. Kipphebel oder aber Schlepphebel, ist im Sinne der vorliegenden Erfindung als Teil des Brennkammerventils für die Ausbildung der Gegenkontaktfläche denkbar. According to the invention, therefore, a known camshaft has been developed. In this case, a corresponding number of cams is provided for a corresponding number of combustion chamber valves. At least, however, a single cam is provided for a corresponding single combustion chamber valve arrangement. In addition, the opening and closing of the combustion chamber valve takes place by a contact between the contact surface and the mating contact surface. In this case, the mating contact surface can be directly part of the corresponding combustion chamber valve. The use of levers, z. B. rocker arm or rocker arm, is within the meaning of the present invention conceivable as part of the combustion chamber valve for the formation of the mating contact surface.
Rotiert nun die Nockenwelle, so kann in bekannter Weise der Nocken durch seine exzentrische Ausbildung der Kontaktfläche eine Auf- und Abbewegung der Gegenkontaktfläche und damit des Brennkammerventils zur Verfügung stellen. Damit kann sich der Nocken in eine Öffnungsposition und eine Schließposition bezogen auf das Brennkammerventil rotieren lassen. If the camshaft now rotates, then in a known manner the cam can provide an up and down movement of the mating contact surface and thus of the combustion chamber valve due to its eccentric design of the contact surface. Thus, the cam can rotate in an open position and a closed position relative to the combustion chamber valve.
Erfindungsgemäß ist nun eine sehr genaue Schmierung der Kontaktfläche und durch die entsprechende Kontaktierung damit auch der Gegenkontaktfläche vorgesehen. Im Inneren des Nockens ist eine Druckkammer vorgesehen, welche in einfachster Ausbildung ein entsprechender Hohlraum ist. Dieser Hohlraum ist hinsichtlich seiner Abdeckungen und Verschlüsse druckdicht ausgebildet, so dass das darin enthaltene Schmierfluid mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckbeaufschlagung kann z. B. von einer extern angeordneten Schmierfluidpumpe zur Verfügung gestellt werden, so dass ein leichter Überdruck in der Druckkammer auf dem Schmierfluid liegt. According to the invention, a very accurate lubrication of the contact surface and by the corresponding contacting thus also the mating contact surface is provided. In the interior of the cam, a pressure chamber is provided, which is a corresponding cavity in the simplest training. This cavity is pressure-tight with respect to its covers and closures, so that the lubricating fluid contained therein can be pressurized. The pressurization z. B. are provided by an externally arranged lubricating fluid pump, so that a slight overpressure in the pressure chamber is located on the lubricating fluid.
Unter einem Schmierfluid ist dabei erfindungsgemäß insbesondere eine Schmierflüssigkeit bzw. ein flüssiges Schmiermittel zu verstehen. Bevorzugt wird Schmieröl eingesetzt, um die entsprechende Schmierung zur Verfügung stellen zu können. Under a lubricating fluid is according to the invention in particular a lubricating fluid or a liquid lubricant to understand. Preferably, lubricating oil is used to provide the appropriate lubrication can.
Um sicherzustellen, dass unter Druck stehendes Schmierfluid nur zielgerichtet auf der Kontaktfläche zu bestimmten gewünschten Zeitpunkten ausgebracht wird, ist nun eine Ventilvorrichtung vorgesehen. Diese Ventilvorrichtung ist innerhalb der Kontaktfläche angeordnet und bildet vorzugsweise die Kontaktfläche zumindest abschnittweise aus. Das bedeutet, dass durch diese Anordnung auch die Ventilvorrichtung eine direkte Kontaktierung mit der Gegenkontaktfläche durchführt. Rotiert also der Nocken in eine entsprechende Rotationsposition, so berührt die Ventilvorrichtung die Gegenkontaktfläche. Dies geschieht bei jedem Takt, also bei jedem Umlauf des Nockens, genau einmal. Die Ventilvorrichtung ist demnach ausgebildet bei jeder Umdrehung des Nockens eine Öffnungsbewegung des Ventils durchzuführen und damit pro Umdrehung sich einmal zu öffnen, um Schmiermittel bzw. Schmierfluid auf die Kontaktfläche abzugeben. Das Ausbringen aus der Ventilvorrichtung erfolgt dabei vorzugsweise durch den Innendruck in der Druckkammer, so dass durch das Öffnen der Ventilvorrichtung automatisch Schmierfluid aus der Öffnung des Ventils austritt. In order to ensure that pressurized lubricating fluid is applied only targeted to the contact surface at certain desired times, a valve device is now provided. This valve device is arranged within the contact surface and preferably forms the contact surface at least in sections. This means that by this arrangement, the valve device performs a direct contact with the mating contact surface. So rotates the cam in a corresponding rotational position, the valve device touches the mating contact surface. This happens at every clock, so every time the cam is rotated, exactly once. Accordingly, the valve device is designed to perform an opening movement of the valve during each revolution of the cam and thus to open once per revolution in order to deliver lubricant or lubricating fluid to the contact surface. The dispensing from the valve device is preferably carried out by the internal pressure in the pressure chamber, so that automatically exits lubricating fluid from the opening of the valve by opening the valve device.
Erfindungsgemäß sind also nun ein getaktetes und damit auch ein automatisches Ausbringen des Schmierfluides vorgesehen. Rotiert der Nocken in die entsprechende Position, dass insbesondere ein Verschlussmittel des Ventils der Ventilvorrichtung in entsprechenden Kontakt mit der Gegenkontaktfläche tritt, so öffnet sich dieses Ventil. Unter Druck stehendes Schmierfluid tritt aus der Öffnung des Ventils aus und schmiert die Kontaktfläche sowie die Gegenkontaktfläche. Rotiert nun der Nocken weiter, fehlt die Öffnungswirkung durch die Korrelation mit der Gegenkontaktfläche, so dass das Ventil automatisch wieder solange schließt, bis sich der Nocken wieder in dieselbe Position, also um weitere 360°, bewegt hat. Im Ergebnis wird nun zielgenau immer einmal pro Umdrehung des Nockens getaktet und eine Schmierung der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche durchgeführt. Für dieses taktgenaue und gezielte Schmieren ist jedoch keine zusätzliche Regelung notwendig, da die Regelung automatisch durch die entsprechende Korrelation der Ventilvorrichtung mit der Kontaktfläche zur Verfügung gestellt wird. Damit wird das erfindungsgemäße Ziel besonders kostengünstig und einfach erreicht. Thus, according to the invention, a pulsed and thus also an automatic discharge of the lubricating fluid are provided. If the cam rotates into the corresponding position, that in particular a closure means of the valve of the valve device comes into corresponding contact with the mating contact surface, this valve opens. Pressurized lubricating fluid exits the opening of the valve and lubricates the contact surface as well as the mating contact surface. If the cam continues to rotate, the opening effect is missing due to the correlation with the mating contact surface, so that the valve automatically closes again until the cam has moved back into the same position, that is to say by a further 360 °. As a result, clocking is now always targeted once per revolution of the cam and carried out a lubrication of the contact surface and the mating contact surface. However, no additional regulation is necessary for this precise and targeted lubrication, since the control is automatically provided by the corresponding correlation of the valve device with the contact surface. Thus, the object of the invention is achieved particularly inexpensively and easily.
Eine Nockenwelle kann im Sinne der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein. So können sowohl einteilig, als auch mehrteilig ausgebildete Nockenwellen eingesetzt werden. Die einzelnen Nocken können dabei integraler Bestandteil der Nockenwelle oder ebenfalls separat von ihr ausgebildet sein. A camshaft may be formed in various ways in the sense of the present invention. Thus, both one-piece, as well as multi-part formed camshafts can be used. The individual cams can be an integral part of the camshaft or also be formed separately from it.
Das Brennkammerventil, für welches die erfindungsgemäße Nockenwelle eingesetzt wird, kann sowohl ein Einlassventil, als auch ein Auslassventil in die Brennkammer der Brennkraftmaschine sein. Dabei können pro Brennkammer der Brennkraftmaschine selbstverständlich auch zwei oder mehr Brennkammerventile von einer erfindungsgemäßen Nockenwelle gesteuert bzw. geregelt werden. Selbstverständlich können auch variable Nockenwellen bzw. hinsichtlich ihres Ventilhubs variable Brennkammerventile durch eine erfindungsgemäße Nockenwelle verbessert werden. The combustion chamber valve, for which the camshaft according to the invention is used, can be both an intake valve and an exhaust valve in the combustion chamber of the internal combustion engine. Of course, two or more combustion chamber valves can be controlled or regulated by a camshaft according to the invention per combustion chamber of the internal combustion engine. Of course, variable camshafts or with regard to their valve lift variable combustion chamber valves can be improved by a camshaft according to the invention.
Die Kontaktfläche ist dabei vorzugsweise ausgebildet während des gesamten Umlaufs in kontaktierender Position mit der Gegenkontaktfläche zu verbleiben. Hierfür ist vorzugsweise die Gegenkontaktfläche durch entsprechende Federn in dieser kontaktierenden Position gehalten. Die Ventilvorrichtung wird hinsichtlich des Umfangs abschnittsweise begrenzt, so dass nur in einem exakten Umfangspunkt bzw. in einem abgegrenzten bzw. lokal definierten Abschnitt der Kontaktfläche die Ventilvorrichtung vorgesehen ist, um die getaktete und beschriebene Schmierung durchzuführen. The contact surface is preferably formed during the entire circulation to remain in the contacting position with the mating contact surface. For this purpose, the mating contact surface is preferably held by corresponding springs in this contacting position. The valve device is limited in sections in terms of the circumference, so that only in an exact circumferential point or in a defined or locally defined portion of the contact surface, the valve device is provided to perform the timed and described lubrication.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle die Ventilvorrichtung zumindest ein Ventil mit einer Ventilöffnung, einem die Ventilöffnung reversibel verschließenden Verschlussmittel und einer das Verschlussmittel in die Verschließposition mit einer Schließkraft beaufschlagenden Federvorrichtung ausgestattet ist. Dabei steht das Verschlussmittel in Verschließposition wenigstens abschnittsweise radial über die Kontaktfläche über. In einfachster Weise ist also eine Ventilöffnung vorgesehen, in welcher ein z. B. kugelförmig ausgebildetes Verschlussmittel angeordnet ist. Eine Federvorrichtung, z. B. in Form von Spiralfedern oder Blattfedern, drückt nun dieses Verschlussmittel in die Ventilöffnung hinein, so dass ein Dichtsitz zum Abdichten entsteht. Da darüber hinaus in der Druckkammer vorzugsweise ein Überdruck für das Schmierfluid vorgesehen ist, unterstützt dieser Überdruck den Dichtsitz und damit die abdichtende Position des Verschlussmittels in seiner Verschließposition. Dadurch, dass das Verschlussmittel radial über die Kontaktfläche übersteht, tritt nun eine Bewegung des Verschlussmittels durch ein Zurückdrücken mittels der Gegenkontaktfläche bei der Kontaktierungsbewegung ein. Rotiert also dieser Nocken entlang der Gegenkontaktflächen mit seiner Kontaktfläche entlang, so wird beim Erreichen des Verschlussmittels dieses gegen den Innendruck der Druckkammer und gegen die Schließkraft der Federvorrichtung zurück in die Druckkammer hinein bewegt und damit aus dem Dichtsitz hinausgeschoben. Damit öffnet sich zumindest teilumfänglich um das Verschlussmittel eine freie Öffnung, so dass ein Teil der Ventilöffnung für einen Austritt von Schmierfluid freigegeben wird. Diese Ausbildungsform ist eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit in erfindungsgemäßer Weise automatisiert und getaktet mit dem Schmierfluid die Kontaktfläche zu schmieren. Darüber hinaus ist eine besonders hohe Funktionssicherheit bei dieser Ausführungsvariante gegeben. It may be advantageous if, in the case of a camshaft according to the invention, the valve device is equipped with at least one valve with a valve opening, a closure means reversibly closing the valve opening and a spring device acting on the closure means in the closing position with a closing force. In the closing position, the closure means projects at least in sections radially over the contact surface. In the simplest way, therefore, a valve opening is provided in which a z. B. ball-shaped closure means is arranged. A spring device, for. B. in the form of coil springs or leaf springs, now pushes this closure means into the valve opening, so that a sealing seat is formed for sealing. Moreover, since an overpressure for the lubricating fluid is preferably provided in the pressure chamber, this overpressure assists the sealing seat and thus the sealing position of the closure means in its closing position. As a result of the fact that the closure means projects radially beyond the contact surface, a movement of the closure means now occurs through a pushing back by means of the countercontact surface during the contacting movement. So rotates this cam along the mating contact surfaces along with its contact surface, it will be moved against the internal pressure of the pressure chamber and against the closing force of the spring device back into the pressure chamber on reaching the closure means and thus pushed out of the sealing seat. This opens at least partially around the closure means a free opening, so that a part of the valve opening is released for leakage of lubricating fluid. This embodiment is a particularly simple and cost-effective way automated and clocked in accordance with the invention Lubricate the contact surface with the lubricating fluid. In addition, a particularly high reliability in this embodiment is given.
Vorteilhaft kann es darüber hinaus sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle die Federvorrichtung des zumindest einen Ventils als Blattfeder ausgebildet ist, insbesondere als zweiseitig vom Verschlussmittel angeordnete Blattfeder. Eine Blattfeder ist in der Lage in besonders definierter Weise die gewünschte Schließkraft auf das Verschlussmittel aufzubringen. Wird eine solche Blattfeder von beiden Seiten angeordnet, so wird eine besonders symmetrische Aufbringung und gleichzeitig eine Haltefunktion für das Verschlussmittel gewährleistet. Nicht zuletzt wird hinsichtlich des notwenigen Platzbedarfs und des Gewichts eine Blattfeder eine bevorzugte Ausführungsform der Federvorrichtung darstellen. Darüber hinaus kann damit ein großer Freiraum innerhalb des Nockens verbleiben, welcher für den Druckraum zur Verfügung steht. In addition, it can be advantageous if, in a camshaft according to the invention, the spring device of the at least one valve is designed as a leaf spring, in particular as a leaf spring arranged on both sides by the closure means. A leaf spring is able to apply in a particularly defined manner the desired closing force on the closure means. If such a leaf spring arranged from both sides, so a particularly symmetrical application and at the same time a holding function for the closure means is ensured. Last but not least, a leaf spring will be a preferred embodiment of the spring device in terms of the required space and weight. In addition, this can leave a large space inside the cam, which is available for the pressure chamber.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle das Verschlussmittel eine rotationsymmetrische Form aufweist, insbesondere eine Kugelform. Eine Herstellung eines solchen Verschlussmittels mit rotationssymmetrischer Form ist besonders kostengünstig und einfach möglich. Insbesondere kann auf Standardbauteile zurückgegriffen werden. Die Reduktion auf eine rotationssymmetrische Form führt darüber hinaus dazu, dass eine Rotation des Verschlussmittels die Funktion nicht beeinträchtigt, so dass die Funktionssicherheit erhöht wird. Auch wird durch ein solches Verschlussmittel die Abmessung verringert, d. h. die Nockenwelle kann kleiner und leichter ausgebildet werden. Wird eine Kugel eingesetzt, so wird die Berührung mit der Gegenkontaktfläche deutlich reduziert, so dass hier eine verstärkte Einwirkkraft auf das Verschlussmittel zu einer höheren Sicherheit für die Verschiebung dieses Verschlussmittels führt. Nicht zuletzt führt eine Kugel als Verschlussmittel dazu, dass ein Abrollen dieser Kugel auf der Gegenkontaktfläche zu einer Reduktion der Reibung während der Bewegung des Verschlussmittels führt. It is also advantageous if in a camshaft according to the invention, the closure means has a rotationally symmetrical shape, in particular a spherical shape. A preparation of such a closure means with rotationally symmetrical shape is particularly inexpensive and easy. In particular, standard components can be used. The reduction to a rotationally symmetrical shape also leads to a rotation of the closure means does not affect the function, so that the reliability is increased. Also, such a closure means reduces the dimension, i. H. The camshaft can be made smaller and lighter. If a ball is used, the contact with the mating contact surface is significantly reduced, so that here an increased contact force on the closure means leads to a higher security for the displacement of this closure means. Last but not least, a ball as closure means causes a rolling of this ball on the mating contact surface leads to a reduction of the friction during the movement of the closure means.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle die Druckkammer zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und sich entlang der Rotationsachse durch die Nockenwelle, insbesondere durch alle Nocken, erstreckt. Bevorzugt ist also eine einzige Druckkammer für alle Nocken vorgesehen, so dass die erfindungsgemäße Funktion einfach und kostengünstig auch für alle Kontaktflächen aller Nocken zur Verfügung gestellt werden kann. Wird eine Nockenwelle z. B. durch ein Gießverfahren oder ein Schmiedeverfahren hergestellt, so kann anschließend durch einen einfachen Schritt einer spanenden Bearbeitung, z. B. durch Fräsen oder Bohren, die Druckkammer eingebracht werden. Darüber hinaus kann auf diese Weise eine koaxiale Ausbildung der Druckkammer zur Verfügung gestellt werden, so dass auch in einfacher und kostengünstiger Weise die Beaufschlagung mit Druck für das Schmierfluid zur Verfügung stellbar ist. It is also advantageous if in a camshaft according to the invention, the pressure chamber is cylindrical or substantially cylindrical and extends along the axis of rotation through the camshaft, in particular through all the cams. Thus, a single pressure chamber is preferably provided for all cams, so that the function according to the invention can be provided simply and inexpensively for all contact surfaces of all cams. If a camshaft z. B. produced by a casting process or a forging process, it can then by a simple step of a machining, z. B. by milling or drilling, the pressure chamber can be introduced. In addition, a coaxial design of the pressure chamber can be made available in this way, so that the application of pressure for the lubricating fluid is also available in a simple and cost-effective manner.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle die Ventilvorrichtung wenigstens zwei Ventile aufweist, insbesondere identische Ventile, wie sie bereits erläutert worden sind, welche axial und/oder in Umfangrichtung des Nockens versetzt angeordnet sind. Das bedeutet, dass für jedes Ventil eine einzige Auslassvorrichtung mit einem einzigen Verschlussmittel vorgesehen ist. Dabei kann kann auch eine gemeinsame Federvorrichtung für verschiedene Ventile ausgebildet werden. Dies erlaubt es, in standardisierter Weise durch das Aneinanderreihen gleicher bzw. identischer Ventile an einer Kontaktfläche eine entsprechend vergrößerte Schmierung zur Verfügung zu stellen, ohne die Gesamtkomplexität des Systems negativ zu beeinträchtigen. Ein axialer Versatz führt also zu nebeneinander angeordneten Ventilöffnungen, welche gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig während der Rotation des Nockens öffnen. Ein umfänglicher Versatz der beiden Ventilöffnungen führt dazu, dass diese beiden auf diese Weise versetzten Ventilöffnungen in Rotationsrichtung nacheinander geöffnet werden. Dies führt dazu, dass entweder gleichzeitig ein höhere Volumenstrom ein Schmierfluid oder nacheinander an unterschiedlichen Rotationspositionen des Nockens Schmierfluid ausgebracht werden kann. Selbstverständlich kann ein axialer Versatz und ein umfänglicher Versatz auch miteinander kombiniert ausgebildet werden. It is also advantageous if, in a camshaft according to the invention, the valve device has at least two valves, in particular identical valves, as have already been explained, which are arranged offset axially and / or in the circumferential direction of the cam. This means that a single outlet device with a single closure means is provided for each valve. It can also be formed a common spring device for different valves. This makes it possible to provide a correspondingly increased lubrication in a standardized manner by juxtaposing identical or identical valves on a contact surface without adversely affecting the overall complexity of the system. An axial offset thus leads to juxtaposed valve openings which open simultaneously or substantially simultaneously during the rotation of the cam. A circumferential offset of the two valve openings results in these two valve openings, which are offset in this way, being opened one after the other in the direction of rotation. This results in either a higher volume flow a lubricating fluid or sequentially at different rotational positions of the cam lubricating fluid can be applied either simultaneously. Of course, an axial offset and a circumferential offset can also be combined.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle die Ventilvorrichtung auf der Rückseite des Nockens angeordnet ist. Die Rückseite ist dabei der Teil des Nockens, welcher in kontaktierender Weise mit der Gegenkontaktfläche angeordnet ist, wenn das Brennkammerventil sich in seiner geschlossenen Position befindet. Üblicherweise wird das Brennkammerventil in den Brennraum hinein bewegt, wenn sich das Brennkammerventil öffnet. Hierfür muss der entsprechende Druck für diese Bewegung und damit die notwendige Bewegungskraft von den Nocken der Nockenwelle zur Verfügung gestellt werden. Im Gegensatz dazu ruht das Brennkammerventil in seiner geschlossenen Position um seinen Dichtsitz, so dass die Kraft, welche zwischen der Gegenkontaktfläche des Brennkammerventils und der Kontaktfläche des Nockens anliegt in dieser Schließposition die geringere Kraft sein wird. Das bedeutet, dass zu diesem Zeitpunkt durch die geringere Kraft auch eine geringere Krafteinwirkung auf die Ventilvorrichtung beim Öffnen des Ventils stattfindet. Das führt dazu, dass wiederum vorzugsweise ein kleiner Spalt zwischen Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche eine verbesserte Verteilung des Schmierfluids zur Verfügung stellen kann. Die Schmierung erfolgt also unter einem reduzierten Kontaktdruck, so dass anschließend beim Öffnen des Brennkammerventils unter hohem Kontaktdruck eine geschmierte Situation zur Verfügung gestellt. Ein weiterer Vorteil der Anordnung auf der Rückseite ist die höhere Unabhängigkeit für eine variable Ventilstellung, z. B. für eine Variation der Nocken oder eine Variation des Brennkammerventils. It is also advantageous if, in a camshaft according to the invention, the valve device is arranged on the rear side of the cam. The back is the part of the cam which is arranged in contact with the mating contact surface when the combustion chamber valve is in its closed position. Usually, the combustion chamber valve is moved into the combustion chamber when the combustion chamber valve opens. For this purpose, the corresponding pressure for this movement and thus the necessary motive force must be provided by the cam of the camshaft. In contrast, the combustion chamber valve in its closed position rests about its sealing seat, so that the force which is applied between the mating contact surface of the combustion chamber valve and the contact surface of the cam in this closed position will be the lesser force. This means that at this time due to the lower force and a smaller force on the valve device takes place when opening the valve. This leads, in turn, preferably a small gap between Contact surface and mating contact surface can provide an improved distribution of the lubricating fluid. The lubrication thus takes place under a reduced contact pressure, so that subsequently provided a lubricated situation when opening the combustion chamber valve under high contact pressure. Another advantage of the arrangement on the back is the higher independence for a variable valve position, z. B. for a variation of the cam or a variation of the combustion chamber valve.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle die Ventilvorrichtung als Einsatz in der Kontaktfläche ausgebildet ist, insbesondere die Kontaktfläche abschnittsweise ausbildet. Wird beispielsweise eine Ventilvorrichtung mit einem oder mehreren Ventilen zur Verfügung gestellt, so kann diese als Einsatz zur Verfügung gestellt sein, welcher geschweißt, geklipst oder irreversibel auf andere Weise befestigt in den Nocken bzw. die Nockenwelle eingesetzt wird. Damit kann dieser Einsatz gleichzeitig auch einen Teil der Abschlusswandung der Druckkammer zur Verfügung stellen. Nicht zuletzt kann auf diese Weise sichergestellt sein, dass der Dichtsitz innerhalb dieses Einsatzes zwischen dem Verschlussmittel und dem entsprechenden kontaktierenden Abschnitt der Kontaktfläche mit hoher Präzision gefertigt werden kann. Damit wird diese Genauigkeit des Dichtsitzes auf den Einsatz reduziert, so dass mit geringerer Genauigkeit und damit einhergehend mit geringeren Fertigungskosten der Rest der Nockenwelle fertigbar ist. It is furthermore advantageous if in a camshaft according to the invention the valve device is designed as an insert in the contact surface, in particular forms the contact surface in sections. For example, if a valve device provided with one or more valves, so this can be made available as an insert, which is welded, clipped or irreversibly fastened in another way in the cam or the camshaft is used. Thus, this use can also provide a part of the end wall of the pressure chamber at the same time. Not least can be ensured in this way that the sealing seat can be made within this insert between the closure means and the corresponding contacting portion of the contact surface with high precision. Thus, this accuracy of the sealing seat is reduced to the use, so that the rest of the camshaft is manufacturable with less accuracy and concomitantly with lower manufacturing costs.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwelle eine Zufuhrvorrichtung für Schmierfluid durch ein Axiallager der Nockenwelle vorgesehen ist. Darunter ist zu verstehen, dass z. B. eine umlaufende Nut mit einer oder mehreren Stichbohrungen eine entsprechende Korrelation für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Zuführung außerhalb der Nockenwelle ausbilden kann. So kann außerhalb der Nockenwelle eine Schmierfluidpumpe vorgesehen sein, welche das Schmierfluid mit dem gewünschten Schmierfluiddruck zur Verfügung stellt und damit durch die Zufuhrrichtung die Druckkammer mit dem Schmierfluid versorgt sowie mit dem zugehörigen Schmierfluiddruck beaufschlagt. Das Axiallager kann dabei genau wie die Schmierfluidpumpe separat von der Nockenwelle ausgebildet und angeordnet werden. It is also advantageous if in a camshaft according to the invention a supply device for lubricating fluid is provided by a thrust bearing of the camshaft. This is to be understood that z. B. a circumferential groove with one or more tap holes can form a corresponding correlation for a fluid-communicating connection with a supply outside of the camshaft. Thus, outside the camshaft, a lubricating fluid pump can be provided, which provides the lubricating fluid with the desired lubricating fluid pressure and thus supplies the pressure chamber with the lubricating fluid through the supply direction and pressurizes it with the associated lubricating fluid pressure. The thrust bearing can be formed and arranged separately from the camshaft exactly like the lubricating fluid pump.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die getaktete Schmierung einer Kontaktfläche eines Nockens einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine, aufweisend die folgenden Schritte:
- – Vorsehen von unter Druck stehendem Schmierfluid in einer Druckkammer des Nockens der Nockenwelle,
- – Öffnen einer Ventilvorrichtung in der Kontaktfläche des Nockens bei jeder Umdrehung des Nockens.
- Providing pressurized lubricating fluid in a camshaft cam pressure chamber,
- - Opening a valve device in the contact surface of the cam at each revolution of the cam.
Insbesondere wird ein erfindungsgemäßes Verfahren für eine erfindungsgemäße Nockenwelle eingesetzt, so dass durch ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile erzielbar sind, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Nockenwelle erläutert worden sind. In particular, a method according to the invention for a camshaft according to the invention is used, so that the same advantages can be achieved by a method according to the invention, as have been explained in detail with reference to a camshaft according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. They show schematically:
In den
Bei der Rotation des Nockens
Während der Rotation des Nockens
In
In der
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Dabei können die einzelnen Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. In this case, the individual embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.
Claims (10)
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