DE102015117920A1

DE102015117920A1 - Nockenwellenanordnung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015117920A1
Application number: DE102015117920.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Ickinger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: DE102015117920B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenanordnung (1) bei einer Brennkraftmaschine, mit einer Welle (2) und mindestens einem in der Welle (2) gelagerten Nockenstück (3) mit mindestens einem Nocken (4) zum Betätigen eines Ventils der Brennkraftmaschine, wobei durch einen Öldurchlass (10) in der Welle (2) Öl durch die Welle (2) in einen Zwischenraum (13) zwischen der Welle (2) und dem Nockenstück (3) förderbar ist. Bei einer solchen Nockenwellenanordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Nockenstück (3) drehfest in der Welle (2) gelagert ist sowie in Achsrichtung der Welle (2) relativ zu dieser verschiebbar ist. Es wird somit eine Ölversorgung vorgeschlagen, mit der sich eine Dämpfung des Schiebenockensystems zur Vermeidung von unerwünschten Anregungen des Ventiltriebs erzielen lässt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenanordnung bei einer Brennkraftmaschine, mit einer Welle und mindestens einem in der Welle gelagerten Nockenstück mit mindestens einem Nocken zum Betätigen eines Ventils der Brennkraftmaschine, wobei durch einen Öldurchlass in der Welle Öl durch die Welle zu einem Einlass zwischen der Welle und dem Nockenstück förderbar ist.
Eine derartige Nockenwellenanordnung ist aus der DE 43 22 246 A1 bekannt. Bei dieser weist das jeweilige Nockenstück einen einzigen Nocken zum Betätigen eines Ventils der Brennkraftmaschine auf. Dieses Nockenstück und damit dieser Nocken ist zur Erzeugung bestimmter Ventilhubkurven begrenzt bezüglich der Welle schwenkbar. Durch einen Öldurchlass in der Welle ist Öl durch die Welle zu einem Einlass zwischen der Welle und dem Nockenstück förderbar. Dieser Einlass ist durch eine Ausnehmung zwischen dem Nockenstück und der Welle gebildet. Diese Ausnehmung ist abgedichtet, sodass das Öl, das die Funktion von Dämpfungsöl aufweist, sich in einem definiert dichten Raum befindet, somit dieses Dämpfungsöl nur durch definierte Spalte gedrosselt abfließen kann. Bei dieser Nockenwellenanordnung dient das Öl somit der Dämpfung der Verschwenkung des Nockenstücks zur Welle, konkret bei Ausbildung der Nockenwellenanordnung mit mehreren Nockenstücken der Dämpfung der Relativverschwenkungen einzelner Nocken.
Eine ähnliche Nockenwellenanordnung ist in der DE 198 29 830 A1 beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Gestaltung einer Nockenwellenanordnung mit anderem Verwendungszweck anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Nockenwellenanordnung, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Wesentlich ist bei der erfindungsgemäßen Nockenwellenanordnung, dass das Nockenstück drehfest in der Welle gelagert ist sowie in Achsrichtung der Welle relativ zu dieser verschiebbar ist.
Die erfindungsgemäße Nockenwellenanordnung findet somit bei einem Schiebenockensystem Verwendung. Hierbei ist eine Ölversorgung für einen Zwischenraum zwischen der Welle und dem axial verschieblich Nockenstück installiert. Durch diese Ölversorgung wird eine Dämpfung des Schiebenockensystems zur Vermeidung von unerwünschten Anregungen des Ventiltriebs erzielt.
Insbesondere ist die Nockenwellenanordnung derart gestaltet, dass in der Welle mehrere bezüglich der Welle verschiebbare Nockenstücke gelagert sind. Mittels der Nockenwellenanordnung lassen sich somit mehrere Ventile betätigen.
Insbesondere weist das Nockenstück mehrere Nocken unterschiedlicher Nockenanordnung auf. Je nachdem, in welcher verschobenen Stellung sich das Nockenstück befindet, gelangt der der Schiebestellung zugeordnete Nocken in Eingriff mit dem dem Nockenstück zugeordneten Ventil. Insbesondere sind allen Ventilen der Brennkraftmaschine Nockenstücke mit mehreren Nocken zugeordnet oder nur bestimmten Ventilen, somit Einlassventilen oder Auslassventilen.
Vorzugsweise ist die Welle zumindest abschnittsweise als Zahnwelle ausgebildet und es weist das Nockenstück eine komplementäre Innenverzahnung auf. Zwischen diesen äußeren Zähnen der Welle und den inneren Zähnen des Nockenstücks ist der Zwischenraum gebildet, der aus vielen Teilräumen besteht und der Aufnahme des Öls – Dämpfungsöls – dient.
Der Zwischenraum kann einen Auslass für das geförderte Öl aufweisen. Dieser Auslass ist vorzugsweise auf einer axialen Stirnseite des Nockenstücks oder auf beiden axialen Stirnseiten des Nockenstücks zwischen diesen und der Welle gebildet.
Baulich besonders einfach erfolgt die Zuführung des Öls durch die Welle, wenn der Öldurchlass einen Abschnitt aufweist, der die Welle axial durchsetzt, sowie ein oder mehrere weitere Abschnitte aufweist, die mit dem axialen Abschnitt und dem Zwischenraum des jeweiligen Nockenstücks verbunden sind.
Die Erfindung und deren Weiterbildung schlägt somit eine Nockenwellenanordnung bei einem Schiebenockensystem vor. Hierbei wird eine Ölversorgung für einen Zwischenraum zwischen der Welle, die insbesondere zumindest abschnittsweise als Zahnwelle ausgebildet ist und dem axial verschieblichen Nockenstück, insbesondere den axial verschieblichen Nockenstücken installiert. Hierzu ist eine Ölzulaufleitung innerhalb der Welle vorgesehen, mit der in die betreffenden Bereiche Öl gelangt. Aufgrund der Ölversorgung tritt Öl mit bestimmten Druck zwischen Nockenstück und Welle aus und flutet den Zwischenraum, um eine gewisse Dämpfung zu erreichen. Diese Dämpfung des Schiebenockensystems dient der Vermeidung von unerwünschten Anregungen des Ventiltriebs.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:
1 eine Nockenwellenanordnung gemäß der Erfindung, in einem Längsmittelschnitt veranschaulicht,
2 einen Schnitt durch die Nockenwellenanordnung gemäß der Linie II-II in 1, veranschaulicht in vergrößerter Darstellung.
Eine Nockenwellenanordnung 1 zur Verwendung bei einer Brennkraftmaschine weist eine Welle 2 und in dieser drehfest gelagerte, axial verschiebliche Nockenstücke 3 auf. Die Welle ist nur über eine Teillänge veranschaulicht, konkret für den Bereich eines Wellenendes und einen sich hieran anschließenden Bereich, der der Aufnahme zweier Nockenstücke 3 dient. Im weiteren, nicht veranschaulichten Bereich der Welle 2 sind weitere Nockenstücke gelagert. Das jeweilige Nockenstück 3 dient der Betätigung eines Ventils der Brennkraftmaschine. Inbesondere weist die Brennkraftmaschine eine Nockenwelle für Einlassventile der Brennkraftmaschine und eine andere Nockenwelle für Anlaßventile der Brennkraftmaschine auf. Jedes Nockenstück 3 weist mehrere Nocken 4 auf, die entsprechend der Verschiebestellung des Nockenstücks 3 mit dem diesem Nockenstück 3 zugeordneten Ventil zusammenwirken. Im Bereich jedes Nockenstücks 3 ist die Welle 2 mit einer diese durchsetzenden Radialbohrung 5 versehen. Diese nimmt eine Druckfeder 6 und zwei Rastkugeln 7 auf. Die Druckfeder 6 wirkt im Bereich deren abgewandten Enden auf die Rastkugeln 7 ein und spannt diese gegen Rastaufnahmen 8 des Nockenstücks 3 vor. Das jeweilige Nockenstück 3 weist drei Rastaufnahmen 8 auf, sodass das Nockenstück 3 in drei unterschiedlichen axialen Verschiebepositionen bezüglich der Welle 2 mit diesen rastierbar ist. Diese unterschiedlichen Rastierpositionen entsprechen den Verschiebepositionen der drei Nocken 4 des Nockenstücks 3 bezüglich des Ventils.
Grundsätzlich ist aber auch eine andere Arretierung des jeweiligen Nockenstücks 3 möglich.
Im Bereich des jeweiligen Nockenstücks 3 ist die Welle 2 als Zahnwelle ausgebildet, weist dort somit einen Zahnabschnitt 9 auf. Durch diese Gestaltung der Welle 2 ist eine drehfeste Verbindung zwischen jeweiligen Nockenstück 3 und Welle 2 bei axialer Verschiebbarkeit des Nockenstücks 3 bezüglich der Welle 2 gewährleistet. Die Verdrehsicherung von Nockenstrick und Welle 2 kann auch durch eine andere Gestaltung bewerkstelligt werden, beispielsweise durch ein Paßfedersystem. Die Mittel zum Verschieben des Nockenstücks 3 sind nicht veranschaulicht.
Die Welle 2 weist einen Öldurchlass 10 auf. Konkret weist der Öldurchlass 10 einen Abschnitt 11 auf, der die Welle 2 axial durchsetzt, sowie im Bereich des jeweiligen Nockenstücks 3 einen weiteren Abschnitt 12, der die Welle 2 vollständig radial durchsetzt und mit dem Abschnitt 11 verbunden ist. Im Bereich abgewandter Enden mündet dieser weitere Abschnitt 12 in einen Zwischenraum 13, der zwischen dem Zahnabschnitt 9 und dem Nockenstück 3 gebildet ist.
Dieser Zwischenraum 13 ist insbesondere in 2 veranschaulicht. Gezeigt ist der Zahnabschnitt 9 mit einer Vielzahl Zähnen 14 und das Nockenstück 3 mit einer entsprechenden Vielzahl von Vertiefungen 15 zur Aufnahme der Zähne 14. Der jeweilige Zwischenraum 13 ist zwischen benachbarten Zähnen 14 des Zahnabschnitts 9 und dem zwischen zwei Vertiefungen 15 des Nockenstücks 15 befindlichen Zahn 16 des Nockenstücks gebildet.
Wird bei Anlegen eines Öldrucks Öl durch den Öldurchlass 10 gefördert, gelangt das Öl, wie durch die Pfeile 17 verdeutlicht, zunächst durch den Abschnitt 11 axial durch die Welle 2 und von diesem Abschnitt 11 in die Abschnitte 12 und von dort in die Zwischenräume 13.
Die Nockenwellenanordnung 1 weist somit eine Ölversorgung für die Zwischenräume 13 zwischen den Zahnabschnitten 9 und den axial verschieblichen Nockenstücken 3 auf. Durch Zuführung des Öls in diese Zwischenräume 13 erfolgt eine Dämpfung des Schiebenockensystems zur Vermeidung von unerwünschten Anregungen des Ventiltriebs. Stirnseitig des jeweiligen Nockenstücks 3 kann in die Zwischenräume 13 gefördertes Öl aus den Zwischenräumen 13 austreten. Die Bemessung der Querschnitte der Zwischenräume 13 stellt ein Maß für die Menge pro Zeiteinheit dar, die durch den Öldurchlass 10 gefördert werden kann.
Die Zwischenräume werden mit Öl geflutet. Die Auslässe 18 für Öl aus dem Zwischenraum 13 können auf einer oder auf beiden Stirnseiten des Nockenstücks 3 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenanordnung
2: Welle
3: Nockenstück
4: Nocken
5: Radialbohrung
6: Druckfeder
7: Rastkugel
8: Rastaufnahme
9: Zahnabschnitt
10: Öldurchlass
11: Abschnitt
12: Abschnitt
13: Zwischenraum
14: Zahn
15: Vertiefung
16: Zahn
17: Pfeil
18: Auslass

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 4322246 A1 [0002]
DE 19829830 A1 [0003]

Claims

Nockenwellenanordnung (1) bei einer Brennkraftmaschine, mit einer Welle (2) und mindestens einem in der Welle (2) gelagerten Nockenstück (3) mit mindestens einem Nocken (4) zum Betätigen eines Ventils der Brennkraftmaschine, wobei durch einen Öldurchlass (10) in der Welle (2) Öl durch die Welle (2) in einen Zwischenraum (13) zwischen der Welle (2) und dem Nockenstück (3) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (3) drehfest in der Welle (2) gelagert ist sowie in Achsrichtung der Welle (2) relativ zu dieser verschiebbar ist.
Nockenwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Welle (2) mehrere bezüglich der Welle (2) verschiebbare Nockenstücke (3) gelagert sind.
Nockenwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (3) mehrere Nocken (4) unterschiedlicher Nockenanordnung aufweist.
Nockenwellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) zumindest abschnittsweise als Zahnwelle (9) ausgebildet ist und das Nockenstück (3) eine komplementäre Innenverzahnung (16) aufweist.
Nockenwellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) einen Auslass (18) für das geförderte Öl aufweist.
Nockenwellenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (18) auf einer axialen Stirnseite des Nockenstücks (3) oder auf beiden axialen Stirnseiten des Nockenstücks (3) zwischen diesem und der Welle (2) gebildet ist.
Nockenwellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öldurchlass (10) einen Abschnitt (11) aufweist, der die Welle (2) axial durchsetzt, sowie ein oder mehrere weitere Abschnitte (12) aufweist, die mit dem axialen Abschnitt (11) und dem Zwischenraum (13) des jeweiligen Nockenstücks (3) verbunden sind.