DE102020207134A1

DE102020207134A1 - Adjustable camshaft

Info

Publication number: DE102020207134A1
Application number: DE102020207134.9A
Authority: DE
Inventors: Christoph Steinmetz
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2021-12-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle (2) mit einer Außenwelle (8) und einer in der Außenwelle (8) drehbar angeordneten Innenwelle (9), wobei ein drehfest mit der Innenwelle (9) verbundener Nockenkörper (7) drehbar auf der Außenwelle (8) angeordnet ist. Eine vereinfachte Ausbildung und ein reduzierter Verschleiß der Nockenwelle (2) ergeben sich dadurch, dass zwischen der Außenwelle (8) und dem Nockenkörper (7) eine Antireibungsschicht (14) aufgebracht ist.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Brennkraftmaschinensystem (1) mit einer derartigen verstellbaren Nockenwelle (2) und einer Brennkraftmaschine (3).The present invention relates to an adjustable camshaft (2) with an outer shaft (8) and an inner shaft (9) rotatably arranged in the outer shaft (8), a cam body (7) connected non-rotatably to the inner shaft (9) rotatable on the outer shaft ( 8) is arranged. A simplified design and reduced wear of the camshaft (2) result from the fact that an anti-friction layer (14) is applied between the outer shaft (8) and the cam body (7). The invention also relates to an internal combustion engine system (1) with such a adjustable camshaft (2) and an internal combustion engine (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, welche eine Innenwelle, eine Außenwelle sowie auf der Außenwelle drehbar angeordneten Nockenkörper aufweist. Die Erfindung betrifft zudem ein Brennkraftmaschinensystem mit einer solchen Nockenwelle und einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to an adjustable camshaft, in particular for an internal combustion engine, which has an inner shaft, an outer shaft and cam bodies which are rotatably arranged on the outer shaft. The invention also relates to an internal combustion engine system with such a camshaft and an internal combustion engine.

Nockenwellen kommen gewöhnlich zum Betätigen von Ventilen einer Brennkraftmaschine zum Einsatz. Derartige Nockenwellen weisen Nockenkörper auf, welche im Betrieb zu einer entsprechenden Betätigung eines zugehörigen Ventils führen. Bekannt sind auch verstellbare Nockenwellen, bei denen sich die Phase zwischen unterschiedlichen Nockenkörpern der Nockenwelle ändern lassen. Solche verstellbare Nockenwellen weisen eine Außenwelle und eine in der Außenwelle angeordnete Innenwelle auf, die sich jeweils in einer Axialrichtung erstrecken. Die Innenwelle ist innerhalb der Außenwelle drehbar angeordnet. Für die jeweilige Welle weist die verstellbare Nockenwelle zugehörige Nockenkörper auf, die drehfest mit der zugehörigen Welle verbunden sind. Die der Innenwelle zugehörigen Nockenkörper sind auf der Außenwelle drehbar gelagert und über ein durch die Außenwelle geführtes Verbindungselement mit der Innenwelle drehfest verbunden.Camshafts are usually used to actuate valves in an internal combustion engine. Such camshafts have cam bodies which, during operation, lead to a corresponding actuation of an associated valve. Also known are adjustable camshafts in which the phase between different cam bodies of the camshaft can be changed. Such adjustable camshafts have an outer shaft and an inner shaft which is arranged in the outer shaft and which each extend in an axial direction. The inner shaft is rotatably arranged within the outer shaft. For the respective shaft, the adjustable camshaft has associated cam bodies which are non-rotatably connected to the associated shaft. The cam bodies associated with the inner shaft are rotatably mounted on the outer shaft and connected to the inner shaft in a rotationally fixed manner via a connecting element guided through the outer shaft.

Zur Verschleißreduzierung und/oder Sicherstellung des Betriebs der Nockenwelle wird der Bereich zwischen der Außenwelle und den Nockenkörpern der Innenwelle üblicherweise mit einem Schmiermittel versorgt, das gewöhnlich aus einem zwischen der Innenwelle und der Außenwelle ausgebildeten Spalt stammt.To reduce wear and / or to ensure the operation of the camshaft, the area between the outer shaft and the cam bodies of the inner shaft is usually supplied with a lubricant that usually comes from a gap formed between the inner shaft and the outer shaft.

Zu diesem Zweck ist sowohl für die Zuführung des Schmiermittels als auch der Bereich zwischen der Außenwelle und den Nockenkörpern der Innenwelle eine spezielle Ausbildung zu wählen. Insbesondere ist es erwünscht, einen Schmiermittelaustritt aus dem Bereich zwischen der Außenwelle und den Nockenkörpern der Innenwelle möglichst zu reduzieren.For this purpose, a special design must be selected for both the supply of the lubricant and the area between the outer shaft and the cam bodies of the inner shaft. In particular, it is desirable to reduce the leakage of lubricant from the area between the outer shaft and the cam bodies of the inner shaft as much as possible.

Eine solche verstellbare Nockenwelle ist beispielsweise aus der DE 10 2012 106 856 A1 bekannt. Bei dieser Nockenwelle ist der Bereich zwischen der Außenwelle und dem Nockenkörper der Innenwelle fluidisch mit einem zwischen der Innenwelle und der Außenwelle ausgebildeten Spalt verbunden, um diesen Bereich mit einem Schmiermittel zu versorgen, das in den Spalt eingebracht ist. Zur Reduzierung des Austritts des Schmiermittels sind ferner zwischen dem Nockenkörper der Innenwelle und der Außenwelle Ringdichtungen eingebracht.Such an adjustable camshaft is, for example, from DE 10 2012 106 856 A1 known. In this camshaft, the area between the outer shaft and the cam body of the inner shaft is fluidically connected to a gap formed between the inner shaft and the outer shaft in order to supply this area with a lubricant that is introduced into the gap. In order to reduce the leakage of the lubricant, ring seals are also introduced between the cam body of the inner shaft and the outer shaft.

Aus der DE 10 2013 106 747 A1 ist es bekannt, zwischen der Außenwelle und dem Nockenkörper der Innenwelle am Nockenkörper der Innenwelle eine Lagerhülse anzuordnen.From the DE 10 2013 106 747 A1 it is known to arrange a bearing sleeve between the outer shaft and the cam body of the inner shaft on the cam body of the inner shaft.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist die aufwändige Ausbildung der verstellbaren Nockenwelle zur Versorgung des Bereichs zwischen der Außenwelle und des Nockenkörpers der Innenwelle mit einem Schmiermittel sowie aufwändig vorgesehene zusätzliche Mittel, um den Austritt des Schmiermittels aus diesem Bereich zu reduzieren.Disadvantages of the solutions known from the prior art are the complex design of the adjustable camshaft for supplying the area between the outer shaft and the cam body of the inner shaft with a lubricant as well as complex additional means to reduce the leakage of the lubricant from this area.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine verstellbare Nockenwelle der eingangs genannten Art sowie für ein Brennkraftmaschinensystem mit einer solchen Nockenwelle verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Ausbildung bei zugleich reduziertem Verschleiß auszeichnen.The present invention is therefore concerned with the task of specifying improved or at least different embodiments for an adjustable camshaft of the type mentioned and for an internal combustion engine system with such a camshaft, which are characterized in particular by a simplified design with reduced wear at the same time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer verstellbaren Nockenwelle, zur drehbaren Lagerung eines Nockenkörpers einer Innenwelle, der auf einer Außenwelle der Nockenwelle drehbar angeordnet ist, zwischen der Außenwelle und dem Nockenkörper eine Antireibungsschicht aufzubringen. Das Aufbringen der Antireibungsschicht erlaubt eine einfache und lokal präzise Realisierung der Lagerung des Nockenkörpers auf der Außenwelle, ohne dass eine Zuführung von Schmiermitteln notwendig ist. Somit können Maßnahmen zum Versorgen des Bereichs zwischen der Außenwelle und dem Nockenkörper der Innenwelle mit dem Schmiermittel ebenso entfallen wie Maßnahmen, um den Austritt des Schmiermittels aus diesem Bereich zu reduzieren. Dies führt zu einer erheblich vereinfachten Ausbildung der verstellbaren Nockenwelle. Zugleich ist durch die Antireibungsschicht der Verschleiß der Außenwelle und/oder des Nockenkörpers der Innenwelle und somit der verstellbaren Nockenwelle zumindest reduziert, sodass zugleich der Verschleiß der Nockenwelle reduziert ist.The present invention is based on the general idea of applying an anti-friction layer between the outer shaft and the cam body in an adjustable camshaft for the rotatable mounting of a cam body of an inner shaft, which is rotatably arranged on an outer shaft of the camshaft. The application of the anti-friction layer allows a simple and locally precise implementation of the mounting of the cam body on the outer shaft without the need to supply lubricants. Measures for supplying the area between the outer shaft and the cam body of the inner shaft with the lubricant can thus be dispensed with, as can measures to reduce the leakage of the lubricant from this area. This leads to a considerably simplified design of the adjustable camshaft. At the same time, the anti-friction layer at least reduces the wear on the outer shaft and / or the cam body of the inner shaft and thus the adjustable camshaft, so that the wear on the camshaft is reduced at the same time.

Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die verstellbare Nockenwelle die Außenwelle sowie die Innenwelle auf. Die Außenwelle und die Innenwelle erstrecken sich jeweils in einer Axialrichtung, wobei die Innenwelle in der Außenwelle drehbar angeordnet ist. Die Nockenwelle weist für die jeweilige Welle, d. h. für die Außenwelle und für die Innenwelle, jeweils zugehörige Nockenkörper auf, die drehfest mit der zugehörigen Welle verbunden sind. Die verstellbare Nockenwelle weist also einen der Außenwelle zugehörigen Nockenkörper, nachfolgend zur besseren Unterscheidung auch erster Nockenkörper genannt, auf, der drehfest mit der Außenwelle verbunden ist. Die Nockenwelle weist ferner einen der Innenwelle zugehörigen Nockenkörper, nachfolgend auch zweiter Nockenkörper genannt, auf, der auf der Außenwelle drehbar angeordnet und drehfest mit der Innenwelle verbunden ist. Der Nockenkörper weist eine Öffnung auf, durch welche die Außenwelle hindurch verläuft und die nachfolgend auch als Durchgangsöffnung bezeichnet wird. Die Durchgangsöffnung weist auf ihrer der Außenwelle zugewandten Seite einen in Axialrichtung und in einer Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt auf, der nachfolgend auch als Nocken-Lagerabschnitt bezeichnet wird. Die drehfeste Verbindung der Innenwelle mit dem zweiten Nockenkörper erfolgt über ein Verbindungselement, z.B. einen Stift, welches durch die Außenwelle geführt ist. Der zweite Nockenkörper ist dabei in einem Lagerabschnitt der Außenwelle angeordnet, der sich in Axialrichtung und in einer Umfangsrichtung erstreckt und nachfolgend auch als Wellen-Lagerabschnitt bezeichnet wird. Erfindungsgemäß ist auf zumindest einem der Lagerabschnitte, das heißt auf dem Nocken-Lagerabschnitt und/oder dem Wellen-Lagerabschnitt, die Antireibungsschicht aufgebracht.In accordance with the concept of the invention, the adjustable camshaft has the outer shaft and the inner shaft. The outer shaft and the inner shaft each extend in an axial direction, the inner shaft being rotatably arranged in the outer shaft. For the respective shaft, that is to say for the outer shaft and for the inner shaft, the camshaft has respective associated cam bodies which are connected in a rotationally fixed manner to the associated shaft. The adjustable camshaft thus has a cam body associated with the outer shaft, hereinafter also called the first cam body for better differentiation, which is non-rotatably connected to the outer shaft. The camshaft also has a cam body associated with the inner shaft, hereinafter also referred to as a second cam body, which is rotatably arranged on the outer shaft and connected to the inner shaft in a rotationally fixed manner. The cam body has an opening through which the outer shaft runs and which is also referred to below as a through opening. On its side facing the outer shaft, the through opening has a section which runs in the axial direction and in a circumferential direction and is also referred to below as the cam bearing section. The non-rotatable connection of the inner shaft to the second cam body takes place via a connecting element, for example a pin, which is guided through the outer shaft. The second cam body is arranged in a bearing section of the outer shaft which extends in the axial direction and in a circumferential direction and is also referred to below as a shaft bearing section. According to the invention, the anti-friction layer is applied to at least one of the bearing sections, that is to say to the cam bearing section and / or the shaft bearing section.

Eine Antireibungsschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede separat auf dem Lagerabschnitt aufgebrachte Schicht, die zu einer Reduzierung, insbesondere Verhinderung, von Reibung zwischen der Außenwelle und dem zweiten Nockenkörper führt.An anti-friction layer within the meaning of the present invention is any layer that is separately applied to the bearing section and leads to a reduction, in particular prevention, of friction between the outer shaft and the second cam body.

Die vorliegend angegebenen Richtungen beziehen sich auf die Axialrichtung, welche der Längserstreckung der Wellen, vorzugsweise zudem einer Rotationsachse der jeweiligen Welle, entspricht. Die Umfangsrichtung verläuft somit um die Axialrichtung. Zudem verläuft „radial“ quer zur Axialrichtung.The directions given here relate to the axial direction, which corresponds to the longitudinal extension of the shafts, preferably also to an axis of rotation of the respective shaft. The circumferential direction thus runs around the axial direction. In addition, it runs “radially” transversely to the axial direction.

Prinzipiell kann sowohl auf dem Nocken-Lagerabschnitt als auch auf dem Wellen-Lagerabschnitt eine Antireibungsschicht aufgebracht sein. Das heißt, dass eine Antireibungsschicht auf dem Nocken-Lagerabschnitt und eine Antireibungsschicht auf dem Wellen-Lagerabschnitt aufgebracht sein kann.In principle, an anti-friction layer can be applied both to the cam bearing section and to the shaft bearing section. That is, an anti-friction layer can be applied to the cam bearing section and an anti-friction layer can be applied to the shaft bearing section.

Bevorzugt ist es, wenn die Antireibungsschicht ausschließlich auf dem Wellen-Lagerabschnitt und folglich auf der Außenwelle aufgebracht ist. Somit erfolgt ein vereinfachtes Vorsehen der Antireibungsschicht. Zudem werden auf diese Weise Beschädigungen der Antireibungsschicht beim Durchführen der Außenwelle durch die Durchgangsöffnung vermieden oder zumindest reduziert und/oder die Montage der Nockenwelle vereinfacht.It is preferred if the anti-friction layer is applied exclusively to the shaft bearing section and consequently to the outer shaft. The anti-friction layer is thus provided in a simplified manner. In addition, damage to the anti-friction layer when the outer shaft is guided through the through opening is avoided or at least reduced in this way and / or the assembly of the camshaft is simplified.

Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Lagerabschnitte frei von Schmiermitteln betrieben werden. Das heißt, dass eine gezielte Zuführung von Schmiermitteln zwischen dem zweiten Nockenkörper und der Außenwelle entfällt. Dies führt zu einer vereinfachten Ausbildung der verstellbaren Nockenwelle. Zudem entfallen somit auch ggf. benötigte Maßnahmen zur Reduzierung des Austritts des Schmiermittels aus dem Lagerabschnitt. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn eine fluidische Verbindung des jeweiligen Lagerabschnitts zu einem Spalt zwischen der Innenwelle und der Außenwelle, in welcher im Betrieb das Schmiermittel eingebracht ist, unterbrochen ist, sodass kein Schmiermittel gezielt über den Spalt zwischen den Lagerabschnitten, das heißt dem Nocken-Lagerabschnitt und dem Wellen-Lagerabschnitt , gelangt.Embodiments are preferred in which the bearing sections are operated free of lubricants. This means that there is no specific supply of lubricants between the second cam body and the outer shaft. This leads to a simplified design of the adjustable camshaft. In addition, any measures that may be required to reduce the leakage of the lubricant from the bearing section are also dispensed with. Accordingly, it is preferred if a fluidic connection of the respective bearing section to a gap between the inner shaft and the outer shaft, in which the lubricant is introduced during operation, is interrupted, so that no lubricant is targeted via the gap between the bearing sections, i.e. the cam Bearing section and the shaft bearing section, arrives.

Das Verbindungselement ist zweckmäßig durch eine Aussparung der Außenwelle geführt. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die Antireibungsschicht in Axialrichtung auf beiden Seiten der Aussparung aufgebracht ist.The connecting element is expediently guided through a recess in the outer shaft. It is preferred here if the anti-friction layer is applied in the axial direction on both sides of the recess.

Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Antireibungsschicht lediglich im Bereich des Lagerabschnitts der Außenwelle aufgebracht ist. Mit anderen Worten, die Antireibungsschicht ist in Axialrichtung nicht durchgängig auf die Außenwelle aufgebracht, sondern lediglich im Bereich des Lagerabschnitts. Dies führt zu einer vereinfachten und kostengünstigen Herstellung der Nockenwelle.Embodiments are preferred in which the anti-friction layer is applied only in the area of the bearing section of the outer shaft. In other words, the anti-friction layer is not applied continuously to the outer shaft in the axial direction, but only in the area of the bearing section. This leads to a simplified and inexpensive manufacture of the camshaft.

Der zweite Nockenkörper kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, sofern er einen Vorsprung in der Art eines Nockens und die Durchgangsöffnung aufweist.In principle, the second cam body can be designed as desired, provided that it has a projection in the manner of a cam and the through opening.

Als bevorzugt gelten Ausführungsformen, bei denen der zweite Nockenkörper einen Nocken mit dem Vorsprung und einen axial vom Nocken abstehenden Ringbund aufweist, wobei das Verbindungselement mit dem Ringbund drehfest verbunden ist. In der Folge weist der den Vorsprung aufweisende Nockenkörper eine präzisere relative Position zur Innenwelle und Außenwelle auf. Dies führt zu einem präziseren Zusammenwirken des Nockenkörpers mit der zugehörigen Brennkraftmaschine. Somit wird also die Präzision der verstellbaren Nockenwelle verbessert. Darüber hinaus lässt sich der zweite Nockenkörper auf diese Weise vereinfacht herstellen.Embodiments are considered to be preferred in which the second cam body has a cam with the projection and an annular collar projecting axially from the cam, the connecting element being connected to the annular collar in a rotationally fixed manner. As a result, the cam body having the projection has a more precise position relative to the inner shaft and outer shaft. This leads to a more precise interaction of the cam body with the associated internal combustion engine. Thus, the precision of the adjustable camshaft is improved. In addition, the second cam body can be produced in a simplified manner in this way.

Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Antireibungsschicht Polymere auf. Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Antireibungsschicht eine Polymerschicht ist. Somit kann die Antireibungsschicht vereinfacht auf den zumindest einen Lagerabschnitt, das heißt auf den Wellen-Lagerabschnitt und/oder auf dem Nocken-Lagerabschnitt aufgebracht werden und führt zugleich zu einem verbesserten und effizienten Reduzieren von Reibung zwischen der Außenwelle und dem zweiten Nockenkörper.In preferred embodiments, the anti-friction layer comprises polymers. Embodiments in which the anti-friction layer is a polymer layer are particularly preferred. The anti-friction layer can thus be applied in a simplified manner to the at least one bearing section, that is to say to the shaft bearing section and / or to the cam bearing section, and at the same time leads to an improved and efficient reduction of Friction between the outer shaft and the second cam body.

Die Antireibungsschicht weist beispielsweise Polytetrafluorethylen, auch bekannt als PTFE, auf. Bevorzugt ist die Antireibungsschicht eine PTFE-Schicht. Somit lässt sich die Reibung zwischen der Außenwelle und dem zweiten Nockenkörper effektiv reduzieren und zugleich die Antireibungsschicht vereinfacht aufbringen.The anti-friction layer comprises, for example, polytetrafluoroethylene, also known as PTFE. The anti-friction layer is preferably a PTFE layer. The friction between the outer shaft and the second cam body can thus be effectively reduced and at the same time the anti-friction layer can be applied in a simplified manner.

Vorstellbar ist es, die Antireibungsschicht auf dem zugehörigen Lagerabschnitt zu beschichten. Zu denken ist hierbei insbesondere an ein Beschichten der Antihaftungsschicht durch Sprühen, Abscheiden und dergleichen.It is conceivable to coat the anti-friction layer on the associated bearing section. One should think in particular of coating the non-stick layer by spraying, depositing and the like.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Antireibungsschicht eine Folie, die stoffschlüssig auf dem zugehörigen Lagerabschnitt aufgebracht ist. Dies führt zu einer Vereinfachung der Herstellung der verstellbaren Nockenwelle. Zugleich lässt sich die Antireibungsschicht auf diese Weise präzise auf den Lagerabschnitt aufbringen. Besonders bevorzugt erfolgt die stoffschlüssige Verbindung der Folie mit dem Lagerabschnitt durch eine Klebeverbindung.In preferred embodiments, the anti-friction layer is a film that is materially applied to the associated bearing section. This simplifies the manufacture of the adjustable camshaft. At the same time, the anti-friction layer can be applied precisely to the bearing section in this way. The cohesive connection of the film to the bearing section is particularly preferably carried out by means of an adhesive connection.

Vorteilhaft ist es, wenn die Antireibungsschicht auf dem zugehörigen Lagerabschnitt laminiert ist. Dies führt zu einem vereinfachten und präzisen Aufbringen der Antireibungsschicht auf dem Lagerabschnitt.It is advantageous if the anti-friction layer is laminated on the associated bearing section. This leads to a simplified and precise application of the anti-friction layer on the bearing section.

Die Antireibungsschicht kann prinzipiell eine beliebige, radial verlaufende Dicke, nachfolgend auch Schichtdicke genannt, aufweisen.The anti-friction layer can in principle have any desired, radially extending thickness, hereinafter also referred to as layer thickness.

Bevorzugt ist es, wenn die Antireibungsschicht eine Schichtdicke zwischen 100 µm und 500 µm aufweist. Auf diese Weise wird eine ausreichende Reduzierung der Reibung zwischen der Außenwelle und dem zweiten Nockenkörper erreicht. Zugleich wird auf diese Weise ein präzises Verstellen des zweiten Nockenkörpers ermöglicht. Vorteilhaft beträgt die Schichtdicke hierbei zwischen 200 µm und 400 µm, insbesondere 300 µm.It is preferred if the anti-friction layer has a layer thickness between 100 μm and 500 μm. In this way, a sufficient reduction in the friction between the outer shaft and the second cam body is achieved. At the same time, a precise adjustment of the second cam body is made possible in this way. The layer thickness is advantageously between 200 μm and 400 μm, in particular 300 μm.

Es versteht sich, dass neben der verstellbaren Nockenwelle auch ein Brennkraftmaschinensystem mit der Nockenwelle und einer zugehörigen Brennkraftmaschine zum Umfang dieser Erfindung gehört. Im Brennkraftmaschinensystem wirken die Nockenkörper der Nockenwelle mit jeweils zugehörigen Ventilen der Brennkraftmaschine zusammen, um diese jeweils zu betätigen.It goes without saying that, in addition to the adjustable camshaft, an internal combustion engine system with the camshaft and an associated internal combustion engine also belongs to the scope of this invention. In the internal combustion engine system, the cam bodies of the camshaft interact with the respective associated valves of the internal combustion engine in order to actuate them.

Es versteht sich ferner, dass die verstellbare Nockenwelle zwei oder mehr zweite Nockenkörper und zwei oder mehr erste Nockenkörper aufweisen kann, wobei der jeweilige erste Nockenkörper drehfest mit der Außenwelle und der jeweilige zweite Nockenkörper über ein durch die Außenwelle geführtes Verbindungselement drehfest mit der Innenwelle verbunden ist.It is also understood that the adjustable camshaft can have two or more second cam bodies and two or more first cam bodies, the respective first cam body being non-rotatably connected to the outer shaft and the respective second cam body being non-rotatably connected to the inner shaft via a connecting element guided through the outer shaft .

Der jeweilige zweite Nockenkörper ist dabei auf einem zugehörigen Wellen-Lagerabschnitt der Außenwelle drehbar angeordnet. Bevorzugt ist es hierbei, wenn zwischen dem jeweiligen Wellen-Lagerabschnitt und dem zugehörigen Nocken-Lagerabschnitt eine solche Antireibungsschicht aufgebracht ist. Bevorzugt ist auf dem jeweiligen Wellen-Lagerabschnitt eine Antireibungsschicht aufgebracht.The respective second cam body is rotatably arranged on an associated shaft bearing section of the outer shaft. It is preferred here if such an anti-friction layer is applied between the respective shaft bearing section and the associated cam bearing section. An anti-friction layer is preferably applied to the respective shaft bearing section.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of 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 goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, 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 exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine isometrische Ansicht einer verstellbaren Nockenwelle mit Nockenkörpern,
2 einen stark vereinfachten Schnitt durch eine Brennkraftmaschine,
3 einen Schnitt durch die verstellbare Nockenwelle im Bereich eines Nockenkörpers,
4 den Schnitt aus 3 bei einem anderen Ausführungsbeispiel.

It show each schematically

1 an isometric view of an adjustable camshaft with cam bodies,
2 a greatly simplified section through an internal combustion engine,
3 a section through the adjustable camshaft in the area of a cam body,
4th the cut out 3 in another embodiment.

Ein Brennkraftmaschinensystem 1 umfasst eine verstellbare Nockenwelle 2, wie sie beispielsweise in den 1, 3 und 4 gezeigt ist, und eine Brennkraftmaschine 3, wie sie beispielsweise in 2 gezeigt ist. Die Brennkraftmaschine 3 weist zumindest einen, vorzugsweise mehrere, Zylinder 4 auf, wobei die gezeigte Brennkraftmaschine 3 rein beispielhaft vier solche Zylinder 4 aufweist. Im jeweiligen Zylinder 4 ist ein nicht gezeigter Kolben hubverstellbar aufgenommen. Dem jeweiligen Zylinder 4 ist zumindest ein Ventil 5, vorzugsweise zumindest zwei Ventile 5, zugeordnet. Beim in 2 gezeigten Beispiel sind dem jeweiligen Zylinder 4 rein beispielhaft zwei Ventile 5, nämlich ein Einlassventil 5a zum Einlassen von Luft bzw. eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Zylinder 4 und ein Auslassventil 5b zum Auslassen von Abgas aus dem Zylinder 4, zugeordnet. Zum Betätigen des jeweiligen Ventils 4 weist das Brennkraftmaschinensystem 1 die verstellbare Nockenwelle 2 auf.An internal combustion engine system 1 includes an adjustable camshaft 2 such as in the 1 , 3 and 4th is shown, and an internal combustion engine 3 such as in 2 is shown. The internal combustion engine 3 has at least one, preferably several, cylinders 4th on, the internal combustion engine shown 3 purely by way of example four such cylinders 4th having. In the respective cylinder 4th a piston, not shown, is added in a stroke-adjustable manner. The respective cylinder 4th is at least a valve 5 , preferably at least two valves 5 , assigned. At the in 2 example shown are the respective cylinder 4th purely by way of example two valves 5 , namely an inlet valve 5a to let in air or a fuel Air mixture in the cylinder 4th and an exhaust valve 5b for discharging exhaust gas from the cylinder 4th , assigned. To operate the respective valve 4th instructs the internal combustion engine system 1 the adjustable camshaft 2 on.

Zum Betätigen des jeweiligen Ventils 5 weist die verstellbare Nockenwelle 2 Nockenkörper 6, 7 auf, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel dem jeweiligen Ventil 5 ein Nockenkörper 6, 7 zugeordnet ist. Die verstellbare Nockenwelle 2 weist hierbei eine Außenwelle 8 sowie eine Innenwelle 9 auf, die in den 3 und 4 sichtbar ist. Außenwelle 8 und Innenwelle 9 erstrecken sich in einer Axialrichtung 10. Die Innenwelle 9 ist in der Außenwelle 8 drehbar angeordnet. Der Außenwelle 8 und der Innenwelle 9 sind jeweils Nockenkörper 6, 7 zugeordnet, die mit der zugehörigen Welle 8, 9 drehfest verbunden sind. Die Nockenwelle 2 weist also einen der Außenwelle 8 zugehörigen Nockenkörper 6 auf, der nachfolgend auch als erster Nockenkörper 6 bezeichnet wird, wobei der erste Nockenkörper 6 drehfest mit der Außenwelle 8 verbunden ist. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Nockenwelle 2 vier erste Nockenkörper 6 auf, die in Axialrichtung 10 zueinander beabstandet angeordnet und jeweils drehfest mit der Außenwelle 8 verbunden sind. Der Innenwelle 9 ist ferner zumindest ein Nockenkörper 7 zugeordnet, der nachfolgend auch als zweiter Nockenkörper 7 bezeichnet wird. Der jeweilige zweite Nockenkörper 7 ist drehbar auf der Außenwelle 8 angeordnet und über ein durch die Außenwelle 8 geführtes Verbindungselement 11, das insbesondere ein Stift 27 ist, drehfest mit der Innenwelle 9 verbunden. Hierbei zeigt 3 einen Schnitt durch die verstellbare Nockenwelle 2 im Bereich einer der zweiten Nockenkörper 7, wobei lediglich eine Hälfte des Schnitts gezeigt ist.To operate the respective valve 5 has the adjustable camshaft 2 Cam body 6th , 7th on, wherein in the embodiment shown the respective valve 5 a cam body 6th , 7th assigned. The adjustable camshaft 2 has an outer shaft 8th as well as an inner shaft 9 on that in the 3 and 4th is visible. Outer shaft 8th and inner shaft 9 extend in an axial direction 10 . The inner shaft 9 is in the outer shaft 8th rotatably arranged. The outer shaft 8th and the inner shaft 9 are each cam body 6th , 7th associated with the associated shaft 8th , 9 are rotatably connected. The camshaft 2 thus has one of the outer shafts 8th associated cam body 6th on, which is hereinafter also referred to as the first cam body 6th is referred to, the first cam body 6th non-rotatably with the outer shaft 8th connected is. In the in 1 The embodiment shown has the camshaft 2 four first cam bodies 6th on that in the axial direction 10 arranged at a distance from one another and in each case non-rotatably with the outer shaft 8th are connected. The inner shaft 9 is also at least one cam body 7th assigned, which is hereinafter also referred to as the second cam body 7th referred to as. The respective second cam body 7th is rotatable on the outer shaft 8th arranged and over one through the outer shaft 8th guided connecting element 11th that particular a pen 27 is non-rotatable with the inner shaft 9 connected. Here shows 3 a section through the adjustable camshaft 2 in the area of one of the second cam bodies 7th , only one half of the section being shown.

Der jeweilige zweite Nockenkörper 7 weist eine Öffnung 25 auf, durch welche die Außenwelle 8 geführt ist und die nachfolgend auch aus Durchgangsöffnung 25 bezeichnet wird. Der jeweilige zweite Nockenkörper 7 ist in einem zugehörigen Lagerabschnitt 12 der Außenwelle 8 angeordnet, der sich in Axialrichtung 10 über den gesamten Verlauf der zweiten Nockenwelle 7 und in einer Umfangsrichtung 13 geschlossen erstreckt und nachfolgend als Wellen-Lagerabschnitt 12 bezeichnet wird. Die Durchgangsöffnung 25 weist auf ihrer der Außenwelle 8 zugewandten Seite einen Lagerabschnitt 26 auf, die sich ebenfalls in Axialrichtung 10 über den gesamten Verlauf der zweiten Nockenwelle 7 und in Umfangsrichtung 13 geschlossen erstreckt und nachfolgend auch als Nocken-Lagerabschnitt 26 bezeichnet wird. Dabei ist auf zumindest einem der Lagerabschnitte 12, 26 vorzugsweise auf dem jeweiligen Wellen-Lagerabschnitt 12, und somit zwischen der Außenwelle 8 und jeweiligen zweiten Nockenkörper 7 eine Antireibungsschicht 14 aufgebracht, welche zu einer Verhinderung oder zumindest Reduzierung von Reibung zwischen dem zweiten Nockenkörper 7 und der Außenwelle 8 führt. Die Antireibungsschicht 14 ist vorzugsweise eine Folie 15, welche auf dem zugehörigen Lagerabschnitt 12, 26, bevorzugt stoffschlüssig, besonders bevorzugt durch Kleben, aufgebracht, insbesondere laminiert ist. Die Antireibungsschicht 14 weist hierbei Polymere auf, ist insbesondere eine Polymerschicht 16 oder eine Folie 15 aus Polymere. Besonders bevorzugt weist die Antireibungsschicht 14 Polytetrafluorethylen oder kurz PTFE auf, ist vorzugsweise eine Polytetrafluorethylenschicht 17. Eine radial verlaufende Schichtdicke 18 der Antireibungsschicht 14 beträgt zwischen 100 µm und 500 µm, besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 400 µm, insbesondere 300 µm.The respective second cam body 7th has an opening 25th on through which the outer shaft 8th is performed and the following also from the passage opening 25th referred to as. The respective second cam body 7th is in an associated storage section 12th the outer shaft 8th arranged in the axial direction 10 over the entire course of the second camshaft 7th and in a circumferential direction 13th extends closed and subsequently as a shaft bearing section 12th referred to as. The passage opening 25th points on their the outer shaft 8th facing side a bearing section 26th on, which are also in the axial direction 10 over the entire course of the second camshaft 7th and in the circumferential direction 13th extends closed and subsequently also as a cam bearing section 26th referred to as. It is on at least one of the bearing sections 12th , 26th preferably on the respective shaft bearing section 12th , and thus between the outer shaft 8th and respective second cam bodies 7th an anti-friction layer 14th applied, which helps to prevent or at least reduce friction between the second cam body 7th and the outer shaft 8th leads. The anti-friction layer 14th is preferably a film 15th , which are on the associated storage section 12th , 26th , preferably cohesively, particularly preferably by gluing, applied, in particular laminated. The anti-friction layer 14th here has polymers, is in particular a polymer layer 16 or a slide 15th made of polymers. The anti-friction layer particularly preferably has 14th Polytetrafluoroethylene, or PTFE for short, is preferably a polytetrafluoroethylene layer 17th . A radial layer thickness 18th the anti-friction layer 14th is between 100 μm and 500 μm, particularly preferably between 200 μm and 400 μm, in particular 300 μm.

Die Außenwelle 8 weist, wie insbesondere den 3 und 4 zu entnehmen ist, zum Durchführen des jeweiligen Verbindungselements 11 eine zugehörige Aussparung 19 auf. Dabei ist, wie den 3 und 4 zu entnehmen ist, die Antireibungsschicht 14 bevorzugt axial auf beiden Seiten der Aussparung 19 angeordnet und auf dem zugehörigen Lagerabschnitt 12, 26 aufgebracht.The outer shaft 8th shows how in particular the 3 and 4th can be seen to guide through the respective connecting element 11th an associated recess 19th on. Here's how that 3 and 4th can be seen, the anti-friction layer 14th preferably axially on both sides of the recess 19th arranged and on the associated bearing section 12th , 26th upset.

Wie den 3 und 4 ferner zu entnehmen ist, ist zwischen der Innenwelle 9 und der Außenwelle 8 ein Spalt 20 ausgebildet. Der Spalt 20 kann im Betrieb mit einem nicht gezeigten Schmiermittel, beispielsweise Öl, gefüllt sein, um die Innenwelle 9 gegenüber der Außenwelle 8 zu schmieren. Dabei ist es bevorzugt, wenn der jeweilige Lagerabschnitt 12, 26 nicht gezielt mit dem Schmiermittel versorgt ist. Das heißt, dass eine fluidische Verbindung zwischen dem Spalt 20 und dem jeweiligen Lagerabschnitt 12, 26 unterbrochen ist, sodass keine gezielte und extra vorgesehene Versorgung des Lagerabschnitts 12, 26 mit Schmiermittel erfolgt.Like that 3 and 4th can also be seen is between the inner shaft 9 and the outer shaft 8th A gap 20th educated. The gap 20th can be filled with a lubricant (not shown), for example oil, around the inner shaft during operation 9 opposite the outer shaft 8th to lubricate. It is preferred if the respective bearing section 12th , 26th is not specifically supplied with the lubricant. That means that there is a fluidic connection between the gap 20th and the respective storage section 12th , 26th is interrupted, so that no targeted and specially provided supply of the storage section 12th , 26th done with lubricant.

Wie den 1 und 3 sowie 4 zu entnehmen ist, weist der jeweilige zweite Nockenkörper 7 einen Nocken 21 mit einem nockenartigen Vorsprung 22 sowie einen Ringbund 23 auf, wobei der Ringbund 23 axial vom Nocken 21 absteht und wobei der Ringbund 23 radial niedriger ist als der Vorsprung 22. Dabei greift das zugehörige Verbindungselement 11, wie insbesondere 3 und 4 entnommen werden kann, in den Ringbund 23 und verbindet somit den zweiten Nockenkörper 7 drehfest mit der Innenwelle 9.Like that 1 and 3 as can be seen in FIG. 4, the respective second cam body 7th a cam 21 with a cam-like protrusion 22nd as well as a ring collar 23 on, with the collar 23 axially from the cam 21 protrudes and wherein the collar 23 is radially lower than the projection 22nd . The associated connecting element engages 11th how in particular 3 and 4th can be taken into the collar 23 and thus connects the second cam body 7th non-rotatably with the inner shaft 9 .

Beim in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Antireibungsschicht 14 ausschließlich auf dem Wellen-Lagerabschnitt 12 und somit lediglich auf der Außenwelle 8 aufgebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also auf dem jeweiligen Wellen-Lagerabschnitt 12 eine solche Antireibungsschicht 14 aufgebracht, wohingegen der jeweilige Nocken-Lagerabschnitt 26 frei von einer solchen Antireibungsschicht 14 ist.At the in 3 The embodiment shown is the anti-friction layer 14th exclusively on the shaft bearing section 12th and thus only on the outer shaft 8th upset. In this embodiment, it is on the respective shaft bearing section 12th such an anti-friction layer 14th applied, whereas the respective cam bearing section 26th free of such an anti-friction layer 14th is.

Demgegenüber ist beim in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel die Antireibungsschicht 14 ausschließlich auf dem Nocken-Lagerabschnitt 26 und somit lediglich auf dem jeweiligen zweiten Nockenkörper 7 aufgebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also auf dem jeweiligen Nocken-Lagerabschnitt 26 eine solche Antireibungsschicht 14 aufgebracht, wohingegen die Außenwelle 8 frei von einer solchen Antireibungsschicht 14 ist.In contrast, the in 4th embodiment shown the anti-friction layer 14th exclusively on the cam bearing section 26th and thus only on the respective second cam body 7th upset. In this embodiment, it is on the respective cam bearing section 26th such an anti-friction layer 14th applied, whereas the outer wave 8th free of such an anti-friction layer 14th is.

Selbstverständlich können bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sowohl auf den Wellen-Lagerabschnitten 12 als auch auf den Wellen-Lagerabschnitt 26 jeweils eine solche Antireibungsschicht 14 aufgebracht sein.Of course, in the case of embodiments not shown, both on the shaft bearing sections 12th as well as on the shaft bearing section 26th such an anti-friction layer in each case 14th be upset.

Im Betrieb des Brennkraftmaschinensystems 1 kann die Nockenwelle 2 über ein Zahnrad 24 angetrieben werden, wie es in 1 beispielhaft gezeigt ist. Dabei kann das Zahnrad 24 mit der Brennkraftmaschine 3 verbunden und von der Brennkraftmaschine 3 angetrieben sein. Eine Verdrehung der Innenwelle 9 relativ zur Außenwelle 8 und somit eine Verstellung der Phase zwischen den zweiten Nockenkörpern 7 und den ersten Nockenkörpern 6 kann über einen nicht gezeigten Phasenversteller erfolgen.In the operation of the internal combustion engine system 1 can the camshaft 2 about a gear 24 be driven as it is in 1 is shown by way of example. The gear wheel can do this 24 with the internal combustion engine 3 connected and from the internal combustion engine 3 be driven. A twisting of the inner shaft 9 relative to the outer shaft 8th and thus an adjustment of the phase between the second cam bodies 7th and the first cam bodies 6th can be done via a phase adjuster, not shown.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102012106856 A1 [0005]
DE 102013106747 A1 [0006]

Claims

Adjustable camshaft (2), in particular for an internal combustion engine (3), - with an outer shaft (8) which extends in an axial direction (10), - with one of the outer shaft (8) associated first cam body (6), which rotates with the outer shaft (8), - with an inner shaft (9) rotatably arranged in the outer shaft (8) and extending in the axial direction (10), - with a second cam body (7) assigned to the inner shaft (9), the one Has a through opening (25) through which the outer shaft (8) extends and which has a cam-bearing section (26) which extends in the axial direction (10) and in a circumferential direction (13) and faces the outer shaft (8), - wherein the second cam body (7) is non-rotatably connected to the inner shaft (9) via a connecting element (11) guided through the outer shaft (8), - the second cam body (7) extending in one direction in the axial direction (10) and in the circumferential direction (13 ) extending shaft bearing abs Section (12) of the outer shaft (8) is rotatably arranged on the outer shaft (8), characterized in that an anti-friction layer (14) is applied to at least one of the bearing sections (12, 26).

Adjustable camshaft according to Claim 1 , characterized in that the anti-friction layer (14) is applied exclusively to the shaft bearing section (12).

Adjustable camshaft according to Claim 1 or 2 , characterized in - that a gap (20) is formed between the inner shaft (9) and the outer shaft (8), into which a lubricant is introduced during operation, - that a fluidic connection of the gap (20) to the respective bearing section ( 12, 26) is interrupted.

Adjustable camshaft according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in - that the outer shaft (8) has a recess (19) through which the connecting element (11) is guided, - that the anti-friction layer (14) is applied in the axial direction (10) on both sides of the recess (14) .

Adjustable camshaft according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the anti-friction layer (14) is a polymer layer (16).

Adjustable camshaft according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the anti-friction layer (14) comprises polytetrafluoroethylene.

Adjustable camshaft according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the anti-friction layer (14) is a film (15) which is applied to one of the bearing sections (12, 26) in a materially bonded manner, in particular by means of an adhesive connection.

Adjustable camshaft according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the anti-friction layer (14) is laminated on one of the bearing sections (12, 26).

Adjustable camshaft according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the anti-friction layer (14) has a radial layer thickness (18) between 100 µm and 500 µm.

Internal combustion engine system (1), - with an internal combustion engine (3) which has at least two valves (5), - with an adjustable camshaft (2) according to one of the Claims 1 until 9 - The respective cam body (6, 7) confirms an associated valve (5) during operation.