DE102017203869A1

DE102017203869A1 - Nockenwelle mit geschmiertem Schiebestück

Info

Publication number: DE102017203869A1
Application number: DE102017203869.1A
Authority: DE
Inventors: Jens Schirmer
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-09-13
Also published as: WO2018162601A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor, wobei die Nockenwelle zumindest eine sowiezumindest ein Schiebestück mit wenigstens einem Nockensegment aufweist, bei welchem sich die Welle durch eine Durchlassöffnung des Schiebestückes erstreckt und welches verdrehfest und axial verschieblich auf der Welle angeordnet ist, wobei ein mit einem Schmiermittel zu beaufschlagender Spalt zwischen der Außenoberfläche der Welle und der Innenoberfläche der Durchgangsöffnung des Schiebestückes ausgebildet ist, wobei sich ein Schmiermittelzufuhrkanal zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch eine Wandung des Schiebestückes oder durch eine Wandung der Welle erstreckt und in dem Spalt mündet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor mit einem auf der Welle angeordneten Schiebestück, wobei ein Spalt zwischen dem Schiebestück und der Welle der Nockenwelle vorhanden ist, welcher mit einem Schmiermittel beaufschlagt wird.
STAND DER TECHNIK
Ventiltriebe mit Ventilhubumschaltungen für Gaswechselventile sind beispielsweise aus der DE 101 48 243 A1 bekannt. Hierin ist eine Zahnwelle beschrieben, die mit einer axialen Außenverzahnung ausgebildet ist. Auf dieser Zahnwelle ist ein Nockenstück mit einer zur Zahnwelle passenden Innenverzahnung verdrehfest und axial verschieblich angeordnet. Am Außenumfang des Nockenstückes befindet sich in dessen Mittenbereich eine Lagerstelle, die in einem Gleitlager des Zylinderkopfes gelagert ist. Es ist als grundlegend bekannt anzusehen, dass bei derartigen Ventiltrieben, insbesondere bei Schiebenockensystemen zur Zylinderdeaktivierung bzw. Hubumschaltung die Welle und die auf der Welle angeordneten Schiebenocken jeweils im Bereich deren Verzahnungen gehärtet werden, um eine hohe Verschleißfestigkeit und folglich eine hohe Lebensdauer der Bauteile und demnach des gesamten Systems zu gewährleisten. Dass insbesondere beispielsweise eine Außenverzahnung, die auf der Grundwelle aufgebracht ist, gehärtet wird, ist beispielsweise aus der DE 103 49 901 A1 bekannt. Jedoch sind derartige Härteprozesse sehr kostenintensiv und ziehen des Weiteren einen Nachbearbeitungsprozessschritt nach sich, da es bekannter Weise auch zu einem Härteverzug kommen kann. Bei der Verwendung einer ungehärteten Paarung, welche in Betracht gezogen werden kann, um die bei dem Härteprozess entstehenden Kosten und Prozesszeiten zu vermeiden, besteht jedoch die Gefahr, dass die Verzahnungen sehr früh verschleißen und es zu einem vorzeitigen Versagen des gesamten Schiebenockensystems kommt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Schiebenockensystem, insbesondere einer Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welche auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine sehr langandauernde und funktionssichere Verbindung zwischen den Schiebenocken und der Grundwelle ermöglicht, und gleichzeitig die Erforderlichkeit der Anwendung eines Härteprozesses vermeidet.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen gemäß Anspruch 2. 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 der erfindungsgemäßen Nockenwelle gemäß Anspruch 1 beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle gemäß Anspruch 2 und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die erfindungsgemäße Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor weist zumindest eine Welle sowie zumindest ein Schiebestück mit einem Nockensegment auf. Die Welle erstreckt sich durch eine Durchlassöffnung des Schiebestückes, wobei das Schiebestück verdrehfest und axial verschieblich auf der Welle angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein mit einem Schmiermittel bzw. Schmiermedium zu beaufschlagender Spalt zwischen der Außenoberfläche der Welle und der Innenoberfläche der Durchgangsöffnung des Schiebestückes ausgebildet, wobei sich ein Schmiermittelzufuhrkanal zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch eine Wandung des Schiebestückes erstreckt und in dem Spalt mündet. Vorteilhaft wird der bereits durch das Spiel zwischen Welle und Schiebestück vorhandene Spalt genutzt, um ein Schmiermittel zwischen die Welle und das Schiebestück einzubringen, um folglich das Auftreten von Verschleißerscheinungen zumindest zu minimieren, besonders vorteilhaft zu vermeiden. Der Schmiermittelzufuhrkanal ist vorteilhaft als Bohrung, insbesondere Durchgangsbohrung, besonders vorteilhaft als klein dimensioniertes Loch im Schiebenocken, insbesondere einer Wandung des Schiebenockens ausgebildet. Der Schmiermittelzufuhrkanal ermöglicht ein Einbringen eines Schmiermittels, wie zum Beispiel eines Schmieröls, welches für ein Lagerelement verwendet wird, in den Spalt.
Alternativ dazu ist es vorgesehen, dass bei einer derartigen (oben genannten) Nockenwelle für einen Verbrennungsmotor der Schmiermittelzufuhrkanal, welcher sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstreckt, nicht durch eine Wandung des Schiebestückes, sondern sich durch eine Wandung der Welle - sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung - erstreckt und in dem Spalt mündet. Alle weiteren Merkmale der Nockenwelle entsprechen den oben genannten Merkmalen der erfindungsgemäßen Nockenwelle.
Für die oben aufgezeigten alternativen Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Nockenwelle ist es denkbar, dass die Welle als Vollwelle - mit oder ohne Bohrung, insbesondere zentrische Bohrung - oder Hohlwelle ausgebildet ist. Das benannte Nockensegment weist vorteilhaft wenigstens zwei Nocken mit zueinander unterschiedlichen Nockenkonturen bzw. Nockenbahnen auf. Ist es denkbar, dass der erste Nocken des Nockensegmentes einen Nullhubnocken darstellt, während der zweite Nocken des Nockensegmentes als Vollhubnocken ausgebildet ist. Es ist zudem auch möglich, dass das Nockensegment mehr als zwei Nocken, insbesondere drei Nocken mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen aufweist. Es ist zudem auch möglich, dass das Schiebestück wenigstens zwei Nockensegmente der voran genannten Art aufweist. Es ist zudem denkbar, dass die Nockensegmente des Schiebestückes winkelversetzt, das bedeutet in einen definierten Winkel zueinander - in Umfangsrichtung der Welle betrachtet - verdreht, zueinander ausgerichtet sind.
Vorteilhaft ist das Schiebestück derart auf der Welle der Nockenwelle angeordnet, dass dieses in Längsrichtung der Welle, insbesondere entlang der Wellenlängsachse zwar axial zu verschieben ist, jedoch zur Übertragung des Drehmomentes mit der Welle verdrehfest verbunden ist. Hierfür weist die Welle eine wenigstens abschnittsweise auf einer Außenoberfläche der Welle erzeugte Materialstrukturierung auf. Das Schiebestückes ist dann derart verdrehfest und axial verschieblich auf der Welle angeordnet, dass eine an einer Innenoberfläche der Durchgangsöffnung erzeugte Materialgegenstrukturierung mit der Materialstrukturierung der Welle wechselwirkt, sodass das Schiebestück zumindest abschnittsweise über die Materialstrukturierung entlang der Wellenlängsachse zu verschieben ist. Alternativ ist es denkbar, dass die Welle einen unrunden Außendurchmesser aufweist, insbesondere eine Polygonwelle ist. Aufgrund der Ausgestaltung der Welle als Polygon mit einer entsprechenden Mehrzahl an Ecken, insbesondere abgerundeten Ecken, ist eine Drehmomentübertragung zwischen der Innenwelle und dem Schiebestück denkbar. Hierfür weist das Schiebestück vorteilhaft eine Durchgangsöffnung mit entsprechend unrundem Innendurchmesser auf. Vorteilhaft ist die Durchgangsöffnung geometrisch vergleichbar zur Ausgestaltung des Außendurchmessers der Welle ausgebildet. Das bedeutet, dass auch das Schiebestück eine polygonförmige Durchgangsöffnung aufweist, deren Anzahl an als abweichend zur runden Bohrung ausgebildeten Ausnehmungen der Anzahl der Ecken der Polygonwelle entspricht. Die Polygonwelle entspricht - mathematisch betrachtet - in dessen Außenumfang (Querschnitt) einem geschlossenen Polygonzug mit mindestens drei Ecken, welche über Kanten miteinander verbunden sind. Die Polygonwelle kann zudem auch zusätzlich die oben genannten Materialstrukturierungen aufweisen, während die Durchgangsöffnung des Schiebestückes zusätzlich die Materialgegenstrukturierung aufweisen kann. Hierdurch wird vorteilhaft die Drehmoment-übertragung weiter erhöht, während eine axiale Verschiebbarkeit des Schiebstückes entlang der Welle vorteilhaft beibehalten wird. Um eine Verschiebung des Schiebestückes in axialer Richtung, das bedeutet entlang der Wellenlängsachse der Welle zu ermöglichen, ist ein Spiel, ausgebildet als Spalt, zwischen der Welle und dem Schiebestück ausgebildet, welcher erfindungsgemäß mit einem Schmiermittel, wie beispielsweise einem Schmieröl beaufschlagt wird. Aufgrund der Schmiermittelbeaufschlagung werden vorteilhaft einerseits durch eine Art gezielter Schmierung bzw. Ölung während der Bewegung zwischen dem Schiebestück und der Welle die abgetragenen Partikel aus dem Bereich des Spaltes hinaus gespült.
Andererseits wird durch den in dem Spalt ausgebildeten Schmierfilm vorteilhafte eine geringere Abnutzung der Materialgegenstrukturierung und Materialstrukturierung ermöglicht. Hierdurch wird vorteilhaft ein früher Verschleiß an den Bauteilen verhindert und eine langfristige funktionstüchtige, insbesondere prozesssichere Verbindung zwischen dem Schiebestück und der Welle ermöglicht.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Nockenwelle zusätzlich ein Lagerelement, insbesondere ein Gleitlagerelement aufweist, welches auf einem Lagerabschnitt des Schiebestückes angeordnet ist und eine Schmiermitteldurchlassöffnung aufweist. Vorteilhaft ist das Gleitlagerelement als Radialgleitlagerlagerelement, insbesondere als hydrodynamisches Gleitlagerelement ausgebildet. Es ist des Weiteren denkbar, dass bei beispielsweise einer Ausgestaltung eines Schiebestückes mit zwei Nockensegmenten der Lagerabschnitt des Schiebestückes zwischen diesen Nockensegmentes ausgebildet bzw. ausgeformt ist, sodass folglich auch das Lagerelement zwischen den beiden Nockensegmentes am Schiebestück angeordnet ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass eine Biegebeanspruchung des Schiebestückes gering gehalten wird und ein funktionssicherer Abgriff beispielsweise eines Abgriffselementes, wie eines Rollenschlepphebels, auf den Nocken ermöglicht wird. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Schiebestück - je nach dessen Ausgestaltung - ein oder mehrere Lagerabschnitte zur Anordnung eines oder mehrerer Lagerelemente aufweist. Vorteilhaft weist die Schmiermitteldurchlassöffnung einen Einlassbereich sowie auch einen Auslassbereich auf. Über den Einlassbereich wird dem Lagerelement ein Schmiermittel zugeführt, welches über die Schmiermitteldurchlassöffnung bis zum Auslassbereich der Schmiermitteldurchlassöffnung transportiert und über den Auslassbereich dem Lagerspalt, welcher zwischen dem Lagerelement und dem Schiebestück ausgebildet ist, zugeführt wird.
Es ist demnach vorteilhaft denkbar, dass die Schmiermitteldurchlassöffnung sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch einen Lagerring des Lagerelementes erstreckt und in einem Lagerspalt des Lagerelementes mündet, um Schmiermittel zu dem Schmiermittelzufuhrkanal zu entlassen. Infolgedessen wird vorteilhaft das für die Funktion des Gleitlagers verwendete Schmiermittel gleichzeitig auch zur Schmierung des Spaltes zwischen dem Schiebestück und der Welle der Nockenwelle verwendet. Die Zuführung eines zusätzlichen Schmiermediums bzw. Schmiermittels ist demnach nicht erforderlich.
Es ist vorteilhaft denkbar, dass der Schmiermittelzufuhrkanal sich durch eine Wandung im Lagerabschnitt des Schiebestückes zumindest abschnittsweise radial erstreckt. Hierdurch wird vorteilhaft eine Wechselwirkung mit dem Lagerspalt ermöglicht. Es ist denkbar, dass der Schmiermittelzufuhrkanal mittig im Hinblick auf die axiale Längsachse des Lagerabschnittes ausgebildet ist. Die Länge des Lagerabschnittes entspricht vorteilhaft der Breite bzw. der in axialer Richtung sich erstreckenden Länge des Lagerelementes verlängert um den Verschiebeweg des Schiebestückes.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren möglich, dass der Schmiermittelzufuhrkanal einen Einlassbereich aufweist, welcher unabhängig von einer Positionierung des Lagerelementes auf dem Lagerabschnitt - in axialer Richtung betrachtet - mit dem Lagerspalt in Kontakt ist. Hierdurch wird vorteilhaft ein permanentes Wechselwirken, insbesondere eine stetige Übergabe des Schmiermittels aus dem Lagerspalt an den Schmiermittelzufuhrkanal ermöglicht.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das Schiebestück eine Hülse aufweist, welche zur Verdrehsicherung des Nockensegmentes und dessen axialer Verschiebung auf der Welle dient. Folglich weist entsprechend die Hülse eine Durchlassöffnung auf, durch welche sich die Welle hindurch erstreckt, wobei die Durchlassöffnung der Hülse folglich eine Materialgegenstrukturierung umfasst, die mit der Materialstrukturierung der Welle wechselwirkt. Das wenigstens eine Nockensegment und/oder die Schaltkulisse etc. ist/sind dann auf der Hülse angeordnet, vorteilhaft auf dieser aufgepresst.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass die Welle eine sich in Wellenlängsachse zumindest abschnittsweise erstreckende Bohrung aufweist, welche mit dem Schmiermittelzufuhrkanal zur Übertragung eines Schmiermittels verbunden ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung der vorgenannten alternativen Ausgestaltung zum Zuführen eines Schmiermittels, insbesondere Schmiermediums zu dem Spalt zwischen der Welle und dem Schiebestück über einen sich durch die Wandung der Welle erstreckenden Schmiermittelzufuhrkanal. Hierfür weist die Welle eine Bohrung, vorteilhaft eine zentrische Bohrung auf, welche beispielsweise als Sacklochbohrung oder auch als Durchgangsbohrung, insbesondere bei einer Ausgestaltung einer Welle als Hohlwelle, ausgebildet ist. Diese Bohrung dient insbesondere als Zuleitkanal, um das Schmiermittel zum Schmiermittelzufuhrkanal zu transportieren, der sich in der Wandung, insbesondere Umfangswandung der Welle im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt. Vorteilhaft ist der Einlassbereich des Schmiermittelzufuhrkanals mit der Bohrung, insbesondere vorteilhaft der zentrischen Bohrung zur Medienübertragung verbunden, sodass das durch die Bohrung geführte Medium in den Schmiermittelzufuhrkanal weitergeleitet werden kann.
Es ist des Weiteren möglich, dass die Nockenwelle eine Schaltkulisse mit einer Führungsbahn zur Interaktion mit einem Eingriffselemente zur Verschiebung des Schiebestückes in axialer Richtung aufweist. Das Eingriffselement ist dabei beispielsweise ein Stift, insbesondere ein Pin eines Aktuators.
Es ist ebenso denkbar, dass die Schaltkulisse mit dem Schiebestück wirkverbunden ist oder einteilig mit dem Schiebestück ausgebildet ist. Vorteilhaft bei einer wirkverbunden Verbindung ist die Schaltkulisse an einen Aufnahmebereich des Schiebestückes angeordnet, insbesondere auf diesen Aufnahmebereich des Schiebestückes aufgepresst. Sofern die Schaltkulisse einteilig mit dem Schiebestück ausgebildet ist, ist demzufolge vorteilhaft die Schaltkulisse im Schiebestück ausgeformt.
Es ist des Weiteren möglich, dass zumindest die Materialstrukturierung der Welle oder die Materialgegenstrukturierung des Schiebestückes eine Verzahnung, insbesondere eine Längsverzahnung ist. In diesem Fall ist es denkbar, dass die Materialstrukturierung der Welle eine Außenverzahnung ist, während die Materialgegenstrukturierung des Schiebestückes eine Innenverzahnung darstellt oder vice versa. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Materialstrukturierung der Welle als eine Vertiefung, wie beispielsweise eine Nut ausgebildet ist, während die Materialgegenstrukturierung des Schiebestückes in Form eines Vorsprungs, wie beispielsweise eines Zapfens oder einer Nase ausgebildet ist und in diese Vertiefung, insbesondere in die Nut der Welle eingreift, oder vice versa.
Es ist ebenso möglich, dass der Spalt sich über die gesamte sich entlang der Wellenlängsachse erstreckenden Länge der Durchgangsöffnung des Schiebestückes erstreckt. Hierdurch wird vorteilhaft eine ausreichende Schmierung der aufeinander gleitenden Flächen des Schiebestückes sowie der Welle, auch als Gleitflächen bezeichnet, gewährleistet.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Nockenwelle werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
2 in einer seitlichen Ansicht die in der 1 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
3 in einer perspektivischen Ansicht mit geschnittenem Schiebestück und Lagerelement die in den 1 und 2 gezeigt Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
4 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
5 in einer perspektivischen Ansicht die in der 4 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle mit geschnittenem Schiebestück,
6 in einer perspektivischen Ansicht die in den 4 und 5 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
7 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle, und
8 in einer perspektivischen Ansicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 8 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1 bis 3 ist in unterschiedlicher Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 gezeigt. Die Nockenwelle 1 weist eine Welle 2 auf, welche auf deren Außenoberfläche 2.1 eine Materialstrukturierung 3 aufweist. Diese Materialstrukturierung 3 ist beispielsweise in Form einer Außenverzahnung, insbesondere Längsverzahnung ausgebildet. Die Welle 2 erstreckt sich durch ein Schiebestück 4, insbesondere durch eine Durchlassöffnung 7 des Schiebestückes 4. Die Durchlassöffnung 7 weist eine Innenoberfläche 7.1 auf, an welcher eine Materialgegenstrukturierung 8 ausgebildet ist. Die Materialgegenstrukturierung 8 ist beispielsweise ebenfalls als Verzahnung, insbesondere Längsverzahnung und vorteilhaft als Innenverzahnung, die mit der Materialstrukturierung 3 wechselwirkt, ausgebildet. Das Schiebestück 4 weist zwei Nockensegmente 5 und 6, insbesondere ein erstes Nockensegment 5 sowie ein zweites Nockensegment 6 auf. Das erste Nockensegment 5 weist zwei Nocken 5.1 und 5.2 mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen auf, während das zweite Nockensegment 6 ebenfalls zwei Nocken 6.1 und 6.2 mit zueinander unterschiedlich ausgeführten Nockenbahnen aufweist. Zwischen dem ersten Nockensegment 5 und dem zweiten Nockensegment 6 ist ein Lagerabschnitt 4.1 ausgebildet, an welchem ein Lagerelement 11, welches beispielsweise als Gleitlagerelement und vorteilhaft als hydrodynamisches Gleitlagerelement ausgebildet ist, angeordnet ist. Im Bereich des Lagerabschnittes 4.1 ist ein Schmiermittelzufuhrkanal 9 ausgebildet, welche sich durch die im Lagerabschnitt 4.1 befindliche Wandung des Schiebestückes 4, insbesondere in radialer Richtung erstreckt. Der Schmiermittelzufuhrkanal 9 weist einen Einlassbereich 9.1 sowie einen Auslassbereich 9.2 auf. Der Einlassbereich 9.1 des Schmiermittelzufuhrkanals 9 dient zur Aufnahme eines nicht gezeigten Schmiermittels aus dem Lagerspalt 13, während der, Auslassbereich 9.2 des Schmiermittelzufuhrkanals 9 zur Abgabe des aufgenommenen Schmiermittels an den zwischen der Welle 2 und dem Schiebestück 4 ausgebildeten Spalt 10 dient. Um Schmiermittel dem Lagerspalt 13 zuführen zu können, weist das Lagerelement 11 eine Schmiermitteldurchlassöffnung 12 auf, welche ebenfalls ein Einlassbereich 12.1 und einen Auslassbereich 12.2 aufweist. Über den Einlassbereich 12.1 wird ein Schmiermittel in die Schmiermitteldurchlassöffnung 12 des Lagerelementes 11 eingebracht und über den Auslassbereich 12.2 in den Lagerspalt 13 abgegeben, wodurch vorteilhaft auch die Funktion des hydrodynamischen Lagers ermöglicht wird. Aufgrund der Anordnung des Schmiermittelzufuhrkanals 9 im Bereich des Lagerabschnittes 4.1, insbesondere mittig des Lagerabschnittes, findet eine stetige Wechselwirkung des Schmiermittelzufuhrkanals 9 mit dem Lagerspalt 13 statt. Vorteilhaft steht der Schmiermittelzufuhrkanal 9 derart stetig in Überdeckung mit dem Lagerelement 11, dass ein hier nicht gezeigtes Schmiermittel stetig von dem Lagerspalt 13 an den Schmiermittelzufuhrkanal 9 übergeben werden kann. Vorteilhaft weist der Schmiermittelzufuhrkanal 9 einen geringeren Durchmesser auf, als beispielsweise die Schmiermitteldurchlassöffnung 12. Hierdurch wird vorteilhaft gewährleistet, dass trotzt der Weitergabe zumindest einer definierten Menge an Schmiermittel durch den Schmiermittelzufuhrkanal 9 an den Spalt 10 weiterhin der für das Lagerelement 11 notwendige hydrodynamische Gleitfilm erhalten bleibt. Das in das Lagerelement 11 eingebrachte Schmiermittel wird über den Einlassbereich 9.1 des Schmiermittelzufuhrkanals 9 in Richtung des Auslassbereiches 9.2 des Schmiermittelzufuhrkanals 9 transportiert und in dem Spalt 10 zur Schmierung, des Schiebestückes 4 auf der Welle 2 eingebracht. Vorteilhaft wird hierdurch der Reibwert reduziert und abgeriebene Partikel, beispielsweise aus der Materialstrukturierung und/oder der Materialgegenstrukturierung, ausgetragen. Des Weiteren ist in den 1 bis 3 eine Schaltkulisse 20 gezeigt, welche an dem Schiebestück 4 angeordnet ist. Vorteilhaft ist die Schaltkulisse 20 an einem Aufnahmebereich 14 des Schiebestückes 4 angeordnet, insbesondere auf diesem Aufnahmebereich 14 aufgepresst. Die Schaltkulisse 20 weist eine Führungsbahn 21 zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Pins beispielsweise eines Aktuators auf, um eine Verschiebung des gesamten Schiebestückes entlang der Wellenlängsachse 30 in axialer Richtung zu ermöglichen.
In den 4 bis 6 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 gezeigt. Im Gegensatz zu der in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 weist die in den 4 bis 6 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 eine sich in axialer Richtung, insbesondere entlang der Wellenlängsachse 30 erstreckende Bohrung 15 auf. Diese Bohrung 15 ist hierbei als zentrische Bohrung, insbesondere als zentrische Durchgangsbohrung ausgestaltet. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese Bohrung dezentral zur Wellenlängsachse 30 und sich entlang der Wellenlängsachse 30 erstreckend und/oder als Sacklochbohrung ausgebildet ist. Relevant für die Funktionsfähigkeit der Bohrung 15 ist es, dass diese sich derart weit in die Welle 2 hinein erstreckt, dass der Schmiermittelzufuhrkanal 9, welcher sich durch die Wandung der Welle 2 im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt mit dieser Bohrung 15 fluidübertragungstechnisch verbunden ist. Das in die Bohrung 15 eingebrachte Schmiermittel bzw. Schmiermedium wird über den Einlassbereich 9.1 des Schmiermittelzufuhrkanals 9 in den Schmiermittelzufuhrkanal 9 eingebracht und von dort in Richtung des Auslassbereiches 9.2. des Schmiermittelzufuhrkanals 9 transportiert, um in den Spalt 10 zwischen der Welle 2 und dem Schiebestück 4 abgegeben werden zu können. Das in den 4 bis 6 gezeigte Schiebestück 4 weist vergleichbar zu dem in den 1 bis 3 gezeigten Schiebestück 4 zwei Nockensegmente 5 und 6 auf, welche jeweils zwei Nocken 5.1, 5.2 bzw. 6.1, 6.2 mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen aufweisen. Zudem ist die Schaltkulisse 20 einstückig mit dem Schiebestück 4, insbesondere zwischen den Nockensegmenten 5 und 6 ausgebildet und weist, vergleichbar zu der Schaltkulisse 20 wie in den 1 bis 3 gezeigt, eine Führungsbahn 21 zur Aufnahme beispielsweise eines Pins eines Aktuators auf. Die Lagerung der Nockenwelle 1, beispielsweise über ein Lagerelement, wie ein Gleitlagerelement, wird hier durch ein nicht gezeigtes Gleitlagerelement bzw. Radiallagerelement in einem anderen Bereich der Nockenwelle 1 ermöglicht. Zur Ausgestaltung der Welle 2 mit der entsprechenden Materialstrukturierung 3 sowie der Materialgegenstrukturierung 8 des Schiebestückes 4 wird insbesondere auf die Beschreibung der 1 bis 3 hingewiesen, da sich derartige Ausbildungen entsprechen können.
In der 7 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 gezeigt, welche sich von der in den 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform dahingehend unterscheidet, dass zusätzlich eine Arretierungsvorrichtung 40 vorgesehen ist. Die Arretierungsvorrichtung 40 umfasst zumindest das Federelement 41 sowie das Eingriffselement 42, welches beispielsweise kugelförmig ausgestaltet ist. Zur Anordnung, insbesondere zur Aufnahme des Federelementes 41 weist die Welle 2 ein Halteelement 43 auf. Das Haltelement 43 umfasst zwei Bohrungen bzw. zwei Bohrungsabschnitte (welche eine Bohrung ausbilden), nämlich eine Durchgangsbohrung 44 bzw. einen Durchgangsbohrungsabschnitt sowie eine Sacklochbohrung 45 bzw. einen Sacklochbohrungsabschnitt. Beide Bohrungen 44 und 45 bzw. beide Bohrungsabschnitte sind fluchtend zueinander ausgebildet und weisen eine gemeinsame zentrische Längsachse auf. Die Sacklochbohrung 45 bzw. der Sacklochbohrungsabschnitt erstreckt sich ausgehend von der Bohrung 15, insbesondere der zentrischen Bohrung 15, im Wesentlichen in radialer Richtung in das Material einer Wandung der Welle 2 hinein. Die Durchgangsbohrung 44 bzw. der Durchgangsbohrungsabschnitt erstreckt sich ebenfalls ausgehend von der Bohrung 15 im Wesentlichen radial in das gegenüberliegende Material einer Wandung der Welle 2 hinein. Hierbei erstrecken sich demnach vorteilhaft beide Bohrungen 44, 45 bzw. Bohrungsabschnitte voneinander weg in zueinander gegenüberliegendes Material der Wandung der Welle 2 hinein. Zumindest die Durchgangsbohrung 44 bzw. der Durchgangsbohrungsabschnitt dient als Schmiermittelzufuhrkanal 9, welcher ein hier nicht gezeigtes Schmiermittel aus der Bohrung 15 zu dem Spalt 10 transportiert. Demzufolge mündet die Bohrung 15 zumindest im Halteelement 43, vorteilhaft zumindest in der Durchgangsbohrung 44 bzw. dem Durchgangsbohrungsabschnitt des Haltelementes 43.
Das Eingriffselement 42 der 7 wechselwirkt vorteilhaft mit einem Aufnahmemittel 46. Das Aufnahmemittel 46 ist vorteilhaft im Schiebestück 4 ausgebildet. Insbesondere ist das Aufnahmemittel 46 in der Durchlassöffnung 7 des Schiebestückes 4 ausgebildet. Das Aufnahmemittel weist vorteilhaft Ausnehmungen, insbesondere eine erste Ausnehmung 47 und eine zweite Ausnehmung 48 auf. Beide Ausnehmungen 47, 48 sind, in axialer Richtung betrachtet, beabstandet zueinander nebeneinander ausgebildet. Vorteilhaft sind die Ausnehmungen 47, 48 als Ringnuten ausgebildet, welche sich entlang der Innenoberfläche 7.1 der Durchgangsöffnung 7 des Schiebestückes 4 (oder auch der hier nicht gezeigten Hülse des Schiebestückes) zumindest abschnittsweise oder auch vollständig in Umfangsrichtung erstrecken.
In der 8 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 gezeigt, welche sich von der in der 7 gezeigten Ausführungsform dahingehend unterscheidet, dass die Welle 2 einen unrunden Außendurchmesser aufweist und vorteilhaft eine Polygonwelle ist. Die Welle 2 wird von Lagerelementen 11, von denen in der 8 beispielhaft zwei Stück aufgezeigt sind, gelagert. Vorteilhaft dienen die Lagerelemente 11 als Radiallagerelemente. Es ist zudem denkbar, dass die Lagerelemente 11 als Lagerbrücken, insbesondere geschlossene Lagerbrücken, beispielsweise einer Zylinderkopfhaube, ausgestaltet sind. Ein Lagerring 11.1, welcher gemäß der 8 als Polygonlagerring 11.1 ausgebildet ist, dient zur Aufnahme der Welle 2 und vorteilhaft auch zur deren Lagerung innerhalb des Lagerelementes 11. Der Lagerring 11.1 weist eine Innenoberfläche auf, welche entsprechend der Ausgestaltung der Außenumfangsfläche der Welle 2 polygonförmig ausgebildet ist, um eine Rotation bzw. Verdrehung der Welle 2 innerhalb des Lagerringes 11.1 zu vermeiden. Vielmehr ist der Lagerring 11.1 verdrehfest mit der Welle 2 verbunden und drehbar im Lagerelement 11 aufgenommen. Die Außenumfangsfläche des Lagerringes 11.1 ist vorteilhaft kreisrund gestaltet, um in einer Lageraufnahme 11.2 des Lagerelementes 11 drehbar angeordnet zu sein. Vorteilhaft sind die Lagerelemente 11, in axialer Richtung betrachtet, derart beabstandet voneinander angeordnet, dass das Schiebestück 4 zwischen diesen Lagerelementen 11 auf der Welle 2 angeordnet ist.
Die in der 8 dargestellte Welle 2 ist eine Viererpolygonelle, welche vier Ecken und vier Kanten aufweist. Jede Kante dient vorteilhaft dazu zwei Ecken miteinander zu verbinden. Die Ecken sind vorteilhaft abgerundet. Auch die Verwendung einer Dreierpolygonwelle mit drei Ecken und drei Kanten oder einer Fünferpolygonwelle mit 5 Ecken und fünf Kanten usw. wären denkbar. Vorteilhaft weist die Welle 2, insbesondere die Polygonwelle eine gleichförmige Polygonform in deren Querschnitt auf.
Des Weiteren ist in der 8 ein erstes Nockensegment 5 sowie ein zweites Nockensegment 6 gezeigt, welches abweichend zu den beispielsweise in der 7 gezeigten Nockensegmenten 5, 6 drei Nocken 5.1, 5.2, 5.3 bzw. 6.1, 6.2, 6.3 anstelle von lediglich zwei Nocken aufweisen. Die Ausgestaltungen der Arretiervorrichtung 40 sowie des Aufnahmemittels 46 entsprechen vorteilhaft im Wesentlichen den Ausgestaltungen der Arretiervorrichtung 40 sowie des Aufnahmemittels 46, wie in der 7 gezeigt und dazu beschrieben. Einziger Unterschied besteht in der Anzahl der Ausnehmungen des Aufnahmemittels 46. Gemäß der in der 8 gezeigten Ausführungsform weist das Aufnahmemittel 46 drei Ausnehmungen 47, 48 und 49 auf. Vorteilhaft entspricht die Anzahl der Ausnehmungen der Anzahl der Nocken 5.1, 5.2, 5.3 bzw. 6.1, 6.2, 6.3 pro Nockensegment 5 bzw. 6.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle
2: Welle
2.1: Außenoberfläche
3: Materialstrukturierung
4: Schiebestück
4.1: Lagerabschnitt
5: (erstes) Nockensegmentes
5.1: Nocken
5.2: Nocken
5.3: Nocken
6: (zweites) Nockensegmentes
6.1: Nocken
6.2: Nocken
6.3: Nocken
7: Durchlassöffnung
7.1: Innenoberfläche
8: Materialgegenstrukturierung
9: Schmiermittelzufuhrkanal
9.1: Einlassbereich
9.2: Auslassbereich
10: Spalt
11: Lagerelement
11.1: Lagerring / Polygonlagerring
11.2: Lageraufnahme
12: Schmiermitteldurchlassöffnung
12.1: Einlassbereich
12.2: Auslassbereich
13: Lagerspalt
14: Aufnahmebereich
15: Bohrung
20: Schaltkulisse
21: Führungsbahn
30: Wellenlängsachse
40: Arretiervorrichtung
41: Federelement
42: Eingriffselement
43: Halteelement
44: Durchgangsbohrung
45: Sacklochbohrung
46: Aufnahmemittel
47: erste Ausnehmung
48: zweite Ausnehmung
49: dritte Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10148243 A1 [0002]
DE 10349901 A1 [0002]

Claims

Nockenwelle (1) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Nockenwelle (1) zumindest eine Welle (2) sowie zumindest ein Schiebestück (4) mit wenigstens einem Nockensegment (5, 6) aufweist, bei welchem sich die Welle (2) durch eine Durchlassöffnung (7) des Schiebestückes (4) erstreckt und welches verdrehfest und axial verschieblich auf der Welle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Schmiermittel zu beaufschlagender Spalt (10) zwischen der Außenoberfläche (2.1) der Welle (2) und der Innenoberfläche (7.1) der Durchgangsöffnung (7) des Schiebestückes (4) ausgebildet ist, wobei sich ein Schmiermittelzufuhrkanal (9) zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch eine Wandung des Schiebestückes (4) erstreckt und in dem Spalt (10) mündet.
Nockenwelle (1) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Nockenwelle (1) zumindest eine Welle (2) sowie zumindest ein Schiebestück (4) mit wenigstens einem Nockensegment (5, 6) aufweist, bei welchem sich die Welle (2) durch eine Durchlassöffnung (7) des Schiebestückes (4) erstreckt und welches verdrehfest und axial verschieblich auf der Welle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Schmiermittel zu beaufschlagender Spalt (10) zwischen der Außenoberfläche (2.1) der Welle (2) und der Innenoberfläche (7.1) der Durchgangsöffnung (7) des Schiebestückes (4) ausgebildet ist, wobei sich ein Schmiermittelzufuhrkanal (9) zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch eine Wandung der Welle (2) erstreckt und in dem Spalt (10) mündet.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) eine wenigstens abschnittsweise auf einer Außenoberfläche (2.1) der Welle (2) erzeugte Materialstrukturierung (3) aufweist, wobei das Schiebestückes (4) derart verdrehfest und axial verschieblich auf der Welle (2) angeordnet ist, dass eine an einer Innenoberfläche (7.1) der Durchgangsöffnung (7) erzeugte Materialgegenstrukturierung (8) mit der Materialstrukturierung (3) der Welle (2) wechselwirkt, sodass das Schiebestück (4) zumindest abschnittsweise über die Materialstrukturierung (3) entlang der Wellenlängsachse (30) zu verschieben ist.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) einen unrunden Außendurchmesser aufweist, insbesondere eine Polygonwelle ist.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) zusätzlich ein Lagerelement (11), insbesondere ein Gleitlagerelement aufweist, welches auf einem Lagerabschnitt (4.1) des Schiebestückes (4) angeordnet ist und eine Schmiermitteldurchlassöffnung (12) aufweist.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermitteldurchlassöffnung (12) sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung durch einen Lagerring des Lagerelementes (11) erstreckt und in einem Lagerspalt (13) des Lagerelementes (11) mündet, um Schmiermittel zu dem Schmiermittelzufuhrkanal (9) zu entlassen.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelzufuhrkanal (9) sich durch eine Wandung im Lagerabschnitt (4.1) des Schiebestückes (4) zumindest abschnittsweise radial erstreckt.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelzufuhrkanal (9) einen Einlassbereich (9.1) aufweist, welcher unabhängig einer Positionierung des Lagerelementes (11) auf dem Lagerabschnitt (4.1) mit dem Lagerspalt (13) in Kontakt ist.
Nockenwelle (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (2) eine sich in Wellenlängsachse (30) zumindest abschnittsweise erstreckende Bohrung (15) aufweist, welche mit dem Schmiermittelzufuhrkanal (9) zur Übertragung des Schmiermittels verbunden ist.
Nockenwelle (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) eine Schaltkulisse (20) mit einer Führungsbahn (21) zur Interaktion mit einem Eingriffselement zur Verschiebung des Schiebestückes (4) in axialer Richtung aufweist.
Nockenwelle (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse (20) mit dem Schiebestück (4) wirkverbunden ist oder einteilig mit dem Schiebestück (4) ausgebildet ist.
Nockenwelle (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Materialstrukturierung (3) der Welle (2) oder die Materialgegenstrukturierung (8) des Schiebestückes (4) eine Verzahnung, insbesondere eine Längsverzahnung ist.
Nockenwelle (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (10) sich über die gesamte sich entlang der Wellenlängsachse (30) erstreckenden Länge der Durchgangsöffnung (7) des Schiebestückes (4) erstreckt.