DE102014206950A1 - camshaft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine einfach verstellbare Nockenwelle (1) mit – mit einer Innenwelle (2) und einer koaxial dazu angeordneten Außenwelle (3), – mit einem Phasensteller (4), dessen Stator (5) drehfest mit der Außenwelle (3) verbunden und dessen Rotor (6) drehfest mit der Innenwelle (2) verschraubt ist, – mit einem Antriebsrad (8), über welches die Nockenwelle (1) mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (12) antriebsverbunden ist, – wobei das Antriebsrad (8) in einem mittleren Bereich der Nockenwelle (1) drehbar zur Außenwelle (3) angeordnet und über einen Stift (9) drehfest mit der Innenwelle (2) verbunden ist.The invention relates to a simply adjustable camshaft (1) with - an inner shaft (2) and a coaxially arranged outer shaft (3), - with a phaser (4), the stator (5) rotatably connected to the outer shaft (3) and the rotor (6) rotatably screwed to the inner shaft (2), - with a drive wheel (8) via which the camshaft (1) with a crankshaft of an internal combustion engine (12) is drivingly connected, - wherein the drive wheel (8) in one Central region of the camshaft (1) rotatably arranged to the outer shaft (3) and via a pin (9) rotatably connected to the inner shaft (2).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine einfach verstellbare Nockenwelle mit einer Innenwelle und einer koaxial dazu angeordneten Außenwelle. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen Nockenwelle ausgestattete Brennkraftmaschine. The present invention relates to a simple adjustable camshaft with an inner shaft and a coaxially arranged outer shaft. The invention also relates to an engine equipped with such a camshaft.
Nockenwellen dienen der Betätigung von Ein- und Auslassventilen an Brennkraftmaschinen und werden üblicherweise von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Um dabei Einfluss auf die Steuerzeiten der Ein- und Auslassventile nehmen zu können, sind auch verstellbare Nockenwellen bekannt, die in einfach verstellbare und zweifach verstellbare Nockenwellen unterschieden werden. Bei einfach verstellbaren Nockenwellen wird lediglich die Nockenwelle selbst relativ zur Kurbelwelle verstellt, wogegen bei zweifach verstellbaren Nockenwellen zusätzlich auch noch eine Innenwelle relativ zu einer Außenwelle der verstellbaren Nockenwelle und damit erste Nocken zu zweiten Nocken verstellbar sind. Camshafts serve the actuation of intake and exhaust valves on internal combustion engines and are usually driven by the crankshaft of the internal combustion engine. In order to be able to influence the timing of the intake and exhaust valves, adjustable camshafts are also known, which are differentiated into easily adjustable and doubly adjustable camshafts. In the case of easily adjustable camshafts, only the camshaft itself is displaced relative to the crankshaft, whereas in the case of doubly adjustable camshafts, an inner shaft is additionally adjustable relative to an outer shaft of the adjustable camshaft and thus first cams to second cams.
Insbesondere bei in Motorrädern eingesetzten Brennkraftmaschinen ist ein Antriebsrad, über welches die Nockenwelle mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden ist, nicht längsendseitig der Nockenwelle angeordnet, sondern mittig, wodurch bauraumbedingten Besonderheiten Rechnung getragen werden kann. In diesem Fall wird jedoch die Verwendung eines Phasenstellers zur Verstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle aus Bauraumgründen nur sehr schwer realisierbar. Herkömmliche Phasenstelleranordnungen beinhalten das Antriebsrad bzw. ein Zahnrad direkt am Phasensteller, so dass das Antriebsrad üblicherweise drehfest mit dem Stator des Phasenstellers und die Nockenwelle drehfest mit dem Rotor des Phasenstellers verbunden sind. In particular, in internal combustion engines used in motorcycles, a drive wheel, via which the camshaft is drivingly connected to the crankshaft of the internal combustion engine, not longitudinally disposed of the camshaft, but centrally, which space-specific features can be taken into account. In this case, however, the use of a phaser for adjusting the camshaft relative to the crankshaft for space reasons is very difficult to achieve. Conventional phaser arrangements include the drive wheel or a gearwheel directly on the phaser, so that the drive wheel is usually connected in a rotationally fixed manner to the stator of the phaser and the camshaft is connected in a rotationally fixed manner to the rotor of the phaser.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Nockenwelle anzugeben, welche nicht längsendseitig angetrieben, aber dennoch hinsichtlich ihrer Phase relativ zu einer Kurbelwelle verstellbar ist. The present invention therefore addresses the problem of providing a camshaft which is not driven longitudinally but is still adjustable in phase relative to a crankshaft.
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
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Innenwelle einer einfach verstellbaren Nockenwelle drehfest über einen Stift mit einem Antriebsrad zu verbinden, über welches die Nockenwelle mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antriebsverbunden ist. Dieses Antriebsrad ist dabei in einem mittleren Bereich der Nockenwelle drehbar zur Außenwelle angeordnet und über den Stift nicht nur drehfest mit der Innenwelle, sondern zugleich auch drehfest mit einem Rotor eines längsendseitig angeordneten Phasenstellers verbunden. Der Phasensteller weist dabei nicht nur den drehfest mit der Innenwelle verschraubten Rotor, sondern zugleich auch einen drehfest mit der Außenwelle verbundenen Stator auf, so dass durch eine Relativverdrehung des Rotors relativ zum Stator eine Phasenverstellung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle möglich ist. Durch das Vorsehen der Innenwelle, welche einerseits drehfest mit dem Rotor des Phasenstellers verschraubt und andererseits drehfest über den Stift mit dem Antriebsrad verbunden ist, ist einerseits die Verwendung eines mittigen Antriebsrades möglich und andererseits eine Phasenverstellung relativ zur Kurbelwelle. Hierdurch ist insbesondere auch der Einsatz eines Phasenstellers in einer Brennkraftmaschine eines Motorrads möglich, welches üblicherweise bauraumbedingt kein endseitig der Nockenwelle angeordnetes Antriebsrad zulässt. The present invention is based on the general idea of non-rotatably connecting an inner shaft of a simply adjustable camshaft via a pin to a drive wheel, via which the camshaft is drive-connected to a crankshaft of an internal combustion engine. This drive wheel is rotatably arranged in a central region of the camshaft to the outer shaft and connected via the pin not only against rotation with the inner shaft, but at the same time rotatably connected to a rotor of a longitudinal end arranged phaser. The phase adjuster does not only have the rotatably screwed to the inner shaft rotor, but at the same time a non-rotatably connected to the outer shaft stator, so that by a relative rotation of the rotor relative to the stator, a phase adjustment of the camshaft relative to the crankshaft is possible. By providing the inner shaft, which on the one hand rotatably bolted to the rotor of the phaser and on the other hand rotatably connected via the pin to the drive wheel, on the one hand, the use of a central drive wheel is possible and on the other hand, a phase adjustment relative to the crankshaft. In this way, in particular, the use of a phaser in an internal combustion engine of a motorcycle is possible, which usually does not allow a space end of the camshaft arranged drive wheel due to space constraints.
Das Antriebsrad ist dabei erfindungsgemäß in einem mittleren Bereich und besonders bevorzugt sogar mittig an der Nockenwelle angeordnet. Generell kann das Antriebsrad dabei als Kettenrad, als Zahnrad oder als Riemenrad ausgebildet sein und dadurch eine drehübertragende Verbindung zur Kurbelwelle eingehen. The drive wheel is arranged according to the invention in a central region and particularly preferably even centrally on the camshaft. In general, the drive wheel can be designed as a sprocket, as a gear or as a pulley and thereby enter into a rotationally transmitting connection to the crankshaft.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung erstreckt sich die Innenwelle nur über einen begrenzten Bereich in der Außenwelle. Beispielsweise ist es denkbar, dass sich die Innenwelle nur vom Stift bis zum Phasensteller erstreckt, das heißt also lediglich über die Hälfte der gesamten Nockenwelle, was erhebliche Gewichtsvorteile bringt. In an advantageous development of the solution according to the invention, the inner shaft extends only over a limited area in the outer shaft. For example, it is conceivable that the inner shaft extends only from the pin to the phaser, that is, only over half of the entire camshaft, which brings significant weight advantages.
Zweckmäßig ist die Innenwelle über den Stift und zumindest einen weiteren Stift gegenüber der Außenwelle gelagert. Eine Radiallagerung der Innenwelle relativ zur Außenwelle kann dabei über diese beiden genannten Stifte erfolgen, so dass auf weitere Lagerelemente verzichtet werden kann. Erstreckt sich die Innenwelle über die gesamte Länge der Außenwelle ist auch eine Gleitlagerung der Innenwelle relativ zur Außenwelle denkbar, wodurch eine symmetrische Lagerung erzielbar ist. Die Symmetrie bezieht sich hierbei auf die Außenwelle. Suitably, the inner shaft is mounted on the pin and at least one other pin relative to the outer shaft. A radial bearing of the inner shaft relative to the outer shaft can be effected via these two said pins, so that it is possible to dispense with further bearing elements. Extends the inner shaft over the entire length of the outer shaft is also a sliding bearing of the inner shaft relative to the outer shaft conceivable, whereby a symmetrical mounting can be achieved. The symmetry refers to the outside wave.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Innenwelle über den weiteren Stift mit einem Gleitlagerring verbunden. Über einen solchen Gleitlagerring, der auf der Außenwelle drehbar angeordnet ist, ist eine Lagerung der Innenwelle relativ zur Außenwelle denkbar. Zusätzlich kann über den Gleitlagerring auch noch die Außenwelle relativ zu einem Zylinderkopf gelagert werden. Eine Axiallagerung der Innenwelle erfolgt üblicherweise über den Phasensteller oder durch Zusatzelemente, die eine axiale Lage der Innenwelle zur Außenwelle begrenzen können, zum Beispiel einem in der Außenwelle vorgesehenen Stift, der in eine umlaufende Nut in der Innenwelle eingreift. Die Axiallagerung der Nockenwelle erfolgt in bekannter Weise über Gleitlager und/oder Wälzlager, die auf der Außenwelle angeordnet sind. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the inner shaft is connected via the further pin with a sliding bearing ring. About such a sliding bearing ring which is rotatably mounted on the outer shaft, a bearing of the inner shaft relative to the outer shaft is conceivable. In addition, the outer shaft can also be mounted relative to a cylinder head via the sliding bearing ring. An axial bearing of the inner shaft is usually carried out via the phaser or by additional elements having an axial position of the Inner shaft to the outer shaft can limit, for example, provided in the outer shaft pin which engages in a circumferential groove in the inner shaft. The axial bearing of the camshaft takes place in a known manner via plain bearings and / or roller bearings, which are arranged on the outer shaft.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt eine Ölversorgung des Phasenstellers über einen zwischen der Innenwelle und der Außenwelle liegenden Ringspalt und/oder über durch eine den Rotor an der Innenwelle fixierenden Schraube laufende Ölkanäle. Auch ist denkbar, dass zwischen der den Rotor an der Innenwelle fixierenden Schraube und der Innenwelle selbst ein Kanal verläuft, über welchen der Phasensteller mit Öl versorgt wird. Bei einer Ölzuführung mit mindestens zwei getrennten Ölkanälen ist ein Steuerventil außerhalb der Nockenwelle, vorzugsweise im Zylinderkopf, angeordnet. Alternativ ist selbstverständlich auch die Anordnung eines Zentralventils am Phasensteller beziehungsweise in der Innenwelle und/oder Außenwelle denkbar.In a particularly preferred embodiment of the solution according to the invention, the oil is supplied to the phaser via an annular gap located between the inner shaft and the outer shaft and / or via oil passages passing through a screw fixing the rotor on the inner shaft. It is also conceivable that between the rotor on the inner shaft fixing screw and the inner shaft itself, a channel runs, via which the phaser is supplied with oil. In an oil supply with at least two separate oil passages, a control valve is arranged outside the camshaft, preferably in the cylinder head. Alternatively, of course, the arrangement of a central valve on the phaser or in the inner shaft and / or outer shaft is conceivable.
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 Komponenten 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.
Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,
Entsprechend den
Betrachtet man die
Eine Ölversorgung des Phasenstellers
Gemäß der
Mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle
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