DE102014116450A1

DE102014116450A1 - Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine sowie Verwendung einer derartigen Nockenwelle

Info

Publication number: DE102014116450A1
Application number: DE102014116450.4A
Authority: DE
Inventors: Artur Schützle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2016-05-12
Also published as: BR102015025001A2; CN205330751U; US9835059B2; KR20160001696U; US20160130990A1; KR200482427Y1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer antreibbaren Grundwelle (2) und einem in der Grundwelle (2) gelagerten Nockenstück (3), wobei die Grundwelle (2) einen Durchgang (4) des Nockenstücks (3) durchsetzt und das Nockenstück (3) in der Grundwelle (2) drehfest und axial verschieblich gelagert ist. Bei einer solchen Nockenwelle ist vorgesehen, dass die Grundwelle (2) ein Polygonprofil (11) aufweist und der Durchgang (4) des Nockenstücks (3) ein komplementäres Polygonprofil (12) zur Aufnahme der Grundwelle (2) aufweist. Bevorzugt findet diese Nockenwelle Verwendung bei einem Motorrad, das eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine, mit einer antreibbaren Grundwelle und einem in der Grundwelle gelagerten Nockenstück, wobei die Grundwelle einen Durchgang des Nockenstücks durchsetzt und das Nockenstück in der Grundwelle drehfest und axial verschieblich gelagert ist. Die Erfindung betrifft ferner eine besondere Verwendung einer derartigen Nockenwelle.
Eine Nockenwelle der genannten Art ist aus der DE 10 2011 103 544 A1 bekannt. Bei dieser ist die Grundwelle mit einer Außenverzahnung und das mit der Grundwelle zusammenwirkende Nockenstück mit einer komplementären Innenverzahnung versehen. Über diese Verzahnungen wird das in die Grundwelle eingeleitete Drehmoment von dieser in das Nockenstück eingeleitet, zum Betätigen einer oder mehrerer Ventile der Brennkraftmaschine. Bei einer derartigen Vielzahnverbindung ist eine relativ geringe Dauerfestigkeit der Grundwelle zu verzeichnen.
Aus der DE 10 2011 000 248 A1 sind bei einer Nockenwelle mit verschieblichen Nockenstücken Verbindungselemente vorgesehen, die in einer Axialrichtung der Nockenwelle beabstandet angeordnet sind und dem Verbinden einer Grundwelle mit dem Nockenstück dienen. Die Verbindungselemente oder einzelne der Verbindungselemente sind als Gleitfeder, Viernutprofil bzw. Keilwellenabschnitt, Kerbzahnprofil, Zahnwellenabschnitt, Viereckprofil, Vieleckprofil, Polygonprofil und/oder dergleichen ausgebildet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Nockenwelle der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Grundwelle eine besonders hohe Dauerfestigkeit aufweist. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders bevorzugte Verwendung der Nockenwelle anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Nockenwelle, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist somit vorgesehen, dass die Grundwelle ein Polygonprofil aufweist und der Durchgang des Nockenstücks ein komplementäres Polygonprofil zur Aufnahme der Grundwelle aufweist.
Der besondere Vorteil der Verwendung einer Grundwelle mit Polygonprofil im Bereich der Drehmomentübertragung zwischen Grundwelle und Nockenstück ist darin zu sehen, dass bei Polygonprofilen keine Kerbwirkung zu verzeichnen ist und sich somit auch die Trägheitsmomente nicht ändern. Die das Polygonprofil aufweisende Grundwelle wird somit nur auf Torsion beansprucht. Die Grundwelle hat gegenüber herkömmlichen Grundwellenprofilen, insbesondere Keilwellenprofilen gleicher Größe, eine wesentlich höhere Dauerfestigkeit.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Polygonprofile von Grundwelle und Durchgang eine identische Form aufweisen, wobei der Querschnitt des Polygonprofils der Grundwelle geringfügig geringer ist als der Querschnitt des Polygonprofils des Durchgangs. Die Grundwelle und der Durchgang des Nockenstücks sind somit im Bereich der Polygonprofile derart aufeinander abgestimmt, dass das Nockenstück mit Spiel in der Grundwelle gelagert ist und mit geringen Stellkräften axial bezüglich der Grundwelle verschoben werden kann.
Vorzugsweise und insbesondere unter dem Aspekt einer einfachen Herstellung ist vorgesehen, dass das Polygonprofil im Wesentlichen viereckig, insbesondere quadratisch ausgebildet ist. Gemäß einer Weiterbildung ist überdies vorgesehen, dass das Polygonprofil abgerundete Ecken aufweist. Des Weiteren wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Polygonprofil in dem jeweilige benachbarte Ecken verbindenden Bereich eine nach außen gewölbte Kontur aufweist.
Es wird somit eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der das Nockenstück unter Drehmoment längs bezüglich der Grundwelle verschoben werden kann. Das Nockenstück ist bezüglich der Grundwelle selbstzentrierend. Die Lagerung des Nockenstücks in der Grundwelle zeichnet sich durch ein geringes Flankenspiel aus. Wechselmomente sind minimal.
Die Grundwelle ist vorzugsweise derart konstruktiv ausgebildet, dass sie im Bereich eines Endes mit einem extern antreibbaren Antriebselement verbunden ist. Über dieses Antriebselement wird das Drehmoment in die Grundwelle eingeleitet. Das Nockenstück weist vorzugsweise ein Kulissenelement mit mindestens einem Nockenteil auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Nockenstück zwei Nockenteile aufweist, wobei mittels jeden Nockenteils zwei Ventile ansteuerbar sind.
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Nockenwelle erfolgt bei einem Motorrad. Dieses weist insbesondere eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern auf.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:
1 eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
2 eine räumliche Ansicht der bei der Nockenwelle gemäß 1 Verwendung findenden Grundwelle,
3 eine räumliche Ansicht des bei der Nockenwelle gemäß 1 Verwendung findenden Nockenstücks,
4 ein Schnitt durch das in 3 gezeigte Nockenstück, senkrecht zur Drehachse des Nockenstücks geschnitten.
Veranschaulicht ist in 1 eine Nockenwelle 1 für eine Brennkraftmaschine, bei der es sich vorzugsweise um eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern zur Verwendung bei einem Motorrad handelt.
Die Nockenwelle 1 weist eine antreibbare Grundwelle 2 und ein in der Grundwelle 2 gelagertes Nockenstück 3 auf. Die Grundwelle 2 durchsetzt einen Durchgang 4 des Nockenstücks 3. Das Nockenstück 3 ist in der Grundwelle 2 drehfest und axial verschieblich gelagert. Zum Antreiben der Grundwelle 2 ist diese im Bereich eines Endes mit einem extern antreibbaren Antriebselement 5 verbunden. Das Nockenstück 3 weist gemäß 3 zwei Nockenteile 6, 7 und zwischen diesen ein Kulissenelement 7 auf. Jedes Nockenteil 6 ist mit zwei Nockenpaaren 8 versehen. Jedes Nockenpaar 8 weist zwei Nocken 9, 10 auf, wobei infolge axialer Verschiebung des Nockenstücks 3 der eine Nocken 9 oder der anderen Nocken 10 in Eingriff mit einem Einlass- bzw. Auslassventil der Brennkraftmaschine bringbar ist.
Die Grundwelle 2 weist gemäß 2 ein Polygonprofil 11 auf und es weist der Durchgang 4 des Nockenstücks 3 gemäß 4 ein komplementäres Polygonprofil 12 zur Aufnahme der Grundwelle 2 auf. Die Polygonprofile 11 und 12 sind bezüglich ihrer Querschnittsgestaltung identisch ausgestaltet, nämlich quadratisch ausgebildet mit abgerundeten Ecken. Der jeweilige benachbarte Ecken verbindende Bereich des Polygonprofils 11 bzw. 12 weist eine geringfügig nach außen gewölbte Kontur auf. Der Querschnitt des Polygonprofils 11 für die Grundwelle 2 ist etwas geringer bemessen als der Querschnitt des Polygonprofils 12 für den Durchgang 4 des Nockenstücks 3. Demzufolge kann das Nockenstück 3 mit Spiel in Längserstreckung der Grundwelle 2 bezüglich dieser verschoben werden. Auf bekannte Art und Weise erfolgt die Verschiebung des Nockenstücks 3 durch Kulissenstifte, die in Eingriff mit dem Kulissenteil 7 bringbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle
2: Grundwelle
3: Nockenstück
4: Durchgang
5: Antriebselement
6: Nockenteil
7: Kulissenelement
8: Nockenpaar
9: Nocken
10: Nocken
11: Polygonprofil
12: Polygonprofil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011103544 A1 [0002]
DE 102011000248 A1 [0003]

Claims

Nockenwelle (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer antreibbaren Grundwelle (2) und einem in der Grundwelle (2) gelagerten Nockenstück (3), wobei die Grundwelle (2) einen Durchgang (4) des Nockenstücks (3) durchsetzt und das Nockenstück (3) in der Grundwelle (2) drehfest und axial verschieblich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle (2) ein Polygonprofil (11) aufweist und der Durchgang (4) des Nockenstücks (3) ein komplementäres Polygonprofil (12) zur Aufnahme der Grundwelle (2) aufweist.
Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polygonprofile (11, 12) von Grundwelle (2) und Durchgang (4) eine identische Form aufweisen, wobei der Querschnitt des Polygonprofils (11) der Grundwelle (2) kleiner ist als der Querschnitt des Polygonprofils (12) des Durchgangs (4).
Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Polygonprofil (11, 12) im Wesentlichen viereckig, insbesondere quadratisch ausgebildet ist.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Polygonprofil (11, 12) abgerundete Ecken aufweist.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Polygonprofil (11, 12) in dem jeweilige benachbarte Ecken verbindenden Bereich eine nach außen gewölbte Kontur aufweist.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle (2) im Bereich eines Endes mit einem extern antreibbaren Antriebselement (5) verbunden ist.
Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (3) ein Kulissenelement (7) und mindestens ein Nockenteil (6) aufweist.
Nockenwelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (3) zwei Nockenteile (6) aufweist, wobei mittels des jeweiligen Nockenteils (6) zwei Ventile der Brennkraftmaschine ansteuerbar sind.
Verwendung einer Nockenwelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 bei einem Motorrad, das eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern aufweist.