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Die Erfindung betrifft ein Axiallager für eine Synchronwelle eines phasenverstellbaren Getriebes für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Auch wenn keine axialen Kräfte vorhanden sind, muss eine Welle daran gehindert werden, axiale Bewegungen ausführen zu können. Dies betrifft insbesondere auch die Synchronwelle des phasenverstellbaren Getriebes für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, wie sie beispielsweise aus der Internationalen Patentanmeldung mit der Internationalen Veröffentlichungsnummer
WO 2012/143078 A1 bekannt ist. Aus dieser Offenlegungsschrift, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist eine Vorrichtung zum Verändern des Kompressionsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbeltrieb bekannt, mit einer Kurbelwelle mit zumindest einem, beiderseits drehbeweglich gelagerten Hubzapfen, der mit einem Pleuel und einem in einem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine schiebebeweglich angeordneten Kolben in Wirkverbindung steht, zur Wandlung einer rotatorischen Bewegung der Kurbelwelle in eine bidirektionale, translatorische Bewegung des Kolbens mit einer definierten Hubhöhe, wobei zwischen dem Hubzapfen und dem Pleuelauge des Pleuels ein drehbeweglicher, außen verzahnter Exzenter angeordnet ist zur Veränderung der Hubhöhe des Kolbens, wobei zur Verdrehung des Exzenters ein außenverzahntes erstes Zahnrad vorgesehen ist, das axial mit einem zweiten Zahnrad über eine zur Kurbelwellenachse parallel angeordneten Welle drehfest verbunden ist, welche auf einem, von einem Stellelement verdrehbaren dritten Zahnrad kämmend angeordnet ist, wobei die Welle parallel und radial nach außen beabstandet zur Kurbelwellenachse angeordnet ist. Wenn die Kurbelwelle einen zweiten Hubzapfen aufweist, der mit einem zweiten Pleuel und einem in einem zweiten Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine schiebebeweglich angeordneten zweiten Kolben in Wirkverbindung steht, zur Wandlung der rotatorischen Bewegung der Kurbelwelle ebenfalls in eine bidirektionale, translatorische Bewegung des zweiten Kolbens mit einer definierten Hubhöhe, wobei zwischen dem zweiten Hubzapfen und einem zweiten Pleuelauge des zweiten Pleuels ein drehbeweglicher, ausverzahnter zweiter Exzenter angeordnet ist, zur Veränderung der Hubhöhe des zweiten Kolbens, dann ist zur Verdrehung des zweiten Exzenters ein außenverzahntes fünftes Zahnrad vorgesehen, das axial mit einem sechsten Zahnrad über eine zur Kurbelwellenachse parallel angeordnete Synchronwelle drehfest verbunden ist, wobei das sechste Zahnrad mit dem außenverzahnten Exzenter in Wirkverbindung steht.
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Problematisch bei dieser bekannten Anordnung ist die Axiallagerung der Synchronwelle, da die hochbelastete Kurbelwelle mechanisch nicht geschwächt werden darf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Axiallagerung für eine gattungsgemäße Synchronwelle aufzuzeigen, mit der die Kurbelwelle wenig oder nicht geschwächt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Synchronwelle innerhalb des Grundlagerzapfens der Kurbelwelle eine radial umlaufende Nut aufweist, in die ein, unter einem Winkel α zur Kurbelwellenachse in dem Grundlagerzapfen eingebrachte Bohrung einbringbarer Dorn eingreift. In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine koaxial um die Synchronwelle angeordnete Hülse mit einem Axialanschlag für die Synchronwelle eine radial umlaufende Nut aufweisen, in die ebenfalls ein unter einem Winkel α zu der Kurbelwellenachse in die Grundlagerzapfen eingebrachte Bohrung einbringbarer Dorn eingreift.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung ergibt sich in vorteilhafter Weise eine funktionsoptimale Axiallagerung der Synchronwelle und somit die Möglichkeit des Erschließens der Potenziale (Leistung, Drehmoment, Kraftstoffverbrauch, etc.) eines variablen Verdichtungsverhältnisses der Brennkraftmaschine im bereits bestehenden Bauraum einer Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Die Ausführungsformen gemäß der Patentansprüche 2 und 3 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten.
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Die Ausführungsform gemäß Patentanspruch 4 ist ebenfalls eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante.
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Die Ausgestaltungen gemäß der Patentansprüche 5 bis 7 sind mechanisch optimierte Ausführungsvarianten, bei denen der Grundlagerzapfen der Kurbelwelle praktisch keine Schwächung erfährt.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Axiallager für eine Synchronwelle.
- 2 zeigt eine Aufsicht auf einen Dorn zur Lagefixierung eines Axialanschlags des Axiallagers.
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1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Axiallager für eine Synchronwelle 1 eines phasenverstellbaren Getriebes für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine für ein erstes, besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
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Die Synchronwelle 1 ist axial in einem Grundlagerzapfen 2 einer Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine um eine Kurbelwellenachse 3 drehbar gelagert. An einem ersten Ende der Synchronwelle 1 ist ein erstes Zahnrad 9 und an ein zweites Ende der Synchronwelle 1 ist ein zweites Zahnrad 10 angeordnet, wobei die Zahnräder 9, 10 phasenstarr miteinander gekoppelt sind. Weiter sind an dem Grundlagerzapfen 2 zwei Wangen 12 sowie zwei Gegengewichte 13 angeordnet. Weiter ist an dem Grundlagerzapfen 2 und eine Wange 12 ein Hupzapfen 14 für ein nicht dargestelltes Pleuel für einen nicht dargestellten Kolben angeordnet.
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Damit die Synchronwelle 1 im Grundlagerzapfen 2 axial gesichert werden kann, ist erfindungsgemäß koaxial um die Synchronwelle 1 eine Hülse 4 angeordnet mit einem Axialanschlag 5 für die Synchronwelle 1, wobei die Hülse 4 eine radial umlaufende Nut 6 aufweist, in die ein in einem Winkel α zu der Kurbelwellenachse 3 in den Grundlagerzapfen 2 eingebrachte Bohrung 7 einbringbarer Dorn 8 eingreift.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Nut 6 V-förmig ausgebildet, in einem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Nut 6 als Radius ausgebildet sein. Bevorzugt weist ein in die Nut 6 eingreifendes Ende 11 des Dorns 8 ein zur Nut 6 korrespondierendes Profil auf.
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Eine Längsachse des Dorns 8 weist bevorzugt einen Winkel α zwischen 20 ° und 70 ° bezüglich der Kurbelwellenachse 3 auf. In diesem Winkelbereich ist die Schwächung des Grundlagerzapfens 2 besonders gering.
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In einem zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist keine Hülse 4 vorgesehen, sondern die Nut 6 erstreckt sich radial umlaufend direkt um die Synchronwelle 1, d. h. die Nut 6 ist direkt in die Synchronwelle 1 eingearbeitet. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel treten jedoch in leicht negativer Weise relativ hohe Axialkräfte zwischen der Nut 6 und dem Dorn 8 auf.
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2 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf den Dorn 8. Bevorzugt weist das in die Nut 6 eingreifende Ende des Dorns 8 eine Länge L zwischen 2 mm und 30 mm auf sowie einen Durchmesser D zwischen 2 mm und 20 mm. Wie aus 2 erkennbar ist, ist abhängig von einer Länge L des Endes 11 des Dorns 8 sowie dem Durchmesser D des Dorns 8 eine axiale Einstellung bzw. Lagerung der Synchronwelle 1 darstellbar. Gekennzeichnet ist dies durch einen Doppelpfeil. Ein erster Durchmesser D und eine erste Länge L des Endes 11 ist mit einem durchgezogenen Strich und ein zweiter Durchmesser D und eine zweite Länge L des Endes 11 ist strichliert dargestellt.
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Somit lässt sich bei gleicher Einschraubtiefe des Dorns 8 durch eine Klassierung der Länge L und des Durchmessers D eine axiale Lagefixierung der Synchronwelle 1 darstellen, ohne dass der hochbelastete Grundlagerzapfen 2 der Kurbelwelle geschwächt wird.
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Mit anderen Worten ausgedrückt:
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Es wird somit erfindungsgemäß bevorzugt eine Axiallagerhülse 4 in dem Grundlagerzapfen 2 der Kurbelwelle vorgeschlagen, die die Synchronwelle 1 axial führt, wobei eine axiale Sicherung und Einstellung der Synchronwelle 1 in der Kurbelwelle so erfolgt, dass erstens die Kurbelwelle nur in spannungsunkritischen Bereichen geschwächt wird und zweitens die axiale Position der Hülse 4 durch einfache Klassierung des Dorns 8 möglich ist. Hierzu wird in die Außenfläche der Hülse 4 oder auch, in einer zweiten Variante, in der Synchronwelle 1 selbst eine umlaufende Nut 6 eingebracht, in die ein schräg zur Hülse 4 stehender Dorn 8 eintaucht, der wiederum in die Kurbelwelle eingeschraubt oder gesteckt und gesichert eingebracht ist.
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Wesentlich ist, dass dieser Dorn 8 bei gleicher Position durch geeignete Ausgestaltung seines Endes 11 zu unterschiedlicher axialer Position der Hülse 4 führt. Dabei kann durch gleichzeitige Klassierung von Länge L und Durchmesser D des Endes 11 des Dorns 8 die gleiche Eindringtiefe in die Nut 6 erreicht werden.
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Somit ist die Synchronwelle 1 mittig im Grundlagerzapfen 2 verlaufend, axial gelagert mittels in der Kurbelwelle über die Nut 6 mit klassierbarem Dorn 8 fixierter Hülse 4. Die Einstellung der Axialposition der Hülse 4 bzw. der Synchronwelle 1 ist durch unterschiedliche Spitzengeometrien des Endes 11 des Dorns 8 bei gleicher Einschraubtiefe möglich. Die Dornposition im niedriger belasteten Bereich der Kurbelwelle vermeidet Schwächungen der Kurbelwelle, der Bauraum von Gleitlagern und Zahnrädern 9, 10 wird in vorteilhafter Weise nicht eingeschränkt. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung ergibt sich somit eine funktionsoptimale Axiallagerung der Synchronwelle 1 und somit das Erschließen von Leistungs-, Verbrauchs- und Emissionsvorteilen durch eine variable Verdichtung (variables ε) im bestehenden Bauraum einer Hubkolbenbrennkraftmaschine.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Synchronwelle
- 2.
- Grundlagerzapfen
- 3.
- Kurbelwellenachse
- 4.
- Hülse
- 5.
- Axialanschlag
- 6.
- Nut
- 7.
- Bohrung
- 8.
- Dorn
- 9.
- erstes Zahnrad
- 10.
- zweites Zahnrad
- 11.
- Ende des Dorns
- 12.
- Wange
- 13.
- Gegengewicht
- 14.
- Hubzapfen
- α
- Winkel
- D
- Durchmesser
- L
- Länge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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