DE102021207428A1

DE102021207428A1 - Nockenwellenmodul für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021207428A1
Application number: DE102021207428.6A
Authority: DE
Inventors: Tilo Hentschel; Justus Himstedt; Antonio Menonna; Luis Neumann
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2021-07-13
Publication date: 2023-01-19
Also published as: CN218206815U; BR102022013802A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul (1) mit einer Nockenwelle (6) sowie geschlossen ausgebildeten Radiallagern (12) zur drehbaren Lagerung einer Wellenanordnung (7) der Nockenwelle (6). Eine erhöhte mechanische Stabilität sowie eine erhöhte mechanische Belastbarkeit des Nockenwellenmoduls (1) werden dadurch erreicht, dass ein axial äußerstes der Radiallager (12a) axial breiter ausgebildet ist als zumindest ein anderes der Radiallager (12b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul für eine Brennkraftmaschine, welches eine Nockenwelle sowie Radiallager zur drehbaren Lagerung einer Wellenanordnung der Nockenwelle umfasst.
Eine Nockenwelle kommt in einer Brennkraftmaschine zum Einsatz und dient üblicherweise der Steuerung von Ventilen der Brennkraftmaschine. Zu diesem Zweck weist die Nockenwelle eine zumindest eine Welle umfassende Wellenanordnung auf, an welcher wenigstens ein Nocken drehfest vorgesehen ist. Zum Betätigen entsprechender Ventile dreht sich die Wellenanordnung im Betrieb um eine Rotationsachse. Um diese Drehung zu ermöglichen, werden gewöhnlich mehrere Radiallager eingesetzt, über welche die Wellenanordnung um die Rotationsachse drehbar gelagert ist. Die Radiallager sind hierbei zueinander beabstandet angeordnet.
Die Nockenwelle ist an der zugehörigen Brennkraftmaschine in der Regel an einem Zylinderkopf angeordnet. Der Zylinderkopf kann zur Aufnahme der Nockenwelle eine Lagergasse umfassen. Hierbei werden die Radiallager geteilt ausgebildet und nach dem Anordnen der Nockenwelle am Zylinderkopf geschlossen. Das heißt, dass ein Teil des jeweiligen Radiallagers am Zylinderkopf vorgesehen wird, wobei die Nockenwelle, insbesondere die Wellenanordnung in dieses Teil des Radiallagers angeordnet wird. Anschließend wird das andere Teil des jeweiligen Radiallagers mit dem zugehörigen Teil verbunden, beispielsweise verschraubt, um das jeweilige Radiallager auszubilden. Dies erfordert sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage der Nockenwelle und des Zylinderkopfs einen erhöhten Aufwand. In der Folge kommt es zu einer erhöhten Montage- und Herstellungsdauer sowie erhöhten Produktionskosten.
Bekannt sind auch sogenannte geschlossene Nockenwellenmodule, bei welchen die Radiallager geschlossen ausgebildet sind, also nicht zerstörungsfrei geöffnet werden können. Hierbei wird das Nockenwellenmodul vorgefertigt und anschließend am Zylinderkopf angebracht. Dies erlaubt eine vereinfachte Herstellung und Montage des Nockenwellenmoduls und des Zylinderkopfs. Zudem kann auf diese Weise das Nockenwellenmodul variabel am Zylinderkopf angebracht werden.
Nachteilig bei derartigen Nockenwellenmodulen ist, dass die mögliche mechanische Beanspruchung der zugehörigen Nockenwelle begrenzt ist. Daraus resultiert, dass begrenzte Antriebskräfte auf die Nockenwelle übertragen werden können. Somit ist eine mögliche Leistungssteigerung der zugehörigen Brennkraftmaschine begrenzt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für ein Nockenwellenmodul der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine erhöhte mechanische Belastbarkeit und/oder einen reduzierten Herstellungsaufwand auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem Nockenwellenmodul mit geschlossen ausgebildeten Radiallagern zur drehbaren Lagerung einer Nockenwelle des Nockenwellenmoduls dasjenige Radiallager, welches einer Antriebsübertragung auf die Nockenwelle nächstbenachbart ist, größer auszubilden als zumindest eines der anderen Radiallager, vorzugsweise als die übrigen Radiallager. Die Erfindung nutzt hierbei die Kenntnis, dass das der Antriebsübertragung nächstbenachbarte Radiallager dasjenige Radiallager ist, welches mechanisch am höchsten beansprucht ist. Durch die größere Ausbildung dieses Radiallagers werden somit eine verbesserte mechanische Stabilität des Nockenwellenmoduls sowie eine Erhöhung der möglichen, auf die Nockenwelle übertragbaren Antriebskräfte, erreicht. Durch die kleinere Ausbildung der übrigen Radiallager erfolgen zugleich ein reduzierter Material- und Herstellungsaufwand sowie ein reduziertes Gewicht des Nockenwellenmoduls. Insgesamt werden mit der erfindungsgemäßen Idee also neben einer Stabilisierung und einer erhöhten Belastbarkeit des Nockenwellenmoduls reduzierte Herstellungskosten sowie eine erhöhte Effizienz des Nockenwellenmoduls und/oder der zugehörigen Brennkraftmaschine erreicht.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das Nockenwellenmodul die Nockenwelle auf. Die Nockenwelle umfasst eine Wellenanordnung, welche sich in einer Axialrichtung erstreckt. Zudem umfasst die Nockenwelle zumindest einen Nocken, welcher drehfest an der Wellenanordnung angebracht ist. Die Wellenanordnung erstreckt sich in einer Axialrichtung und ist im Nockenwellenmodul mittels der Radiallager um eine Rotationsachse drehbar gelagert. Die Radiallager sind hierbei in Axialrichtung und somit axial zueinander beabstandet. Zudem sind die Radiallager geschlossen ausgebildet. Das heißt, dass die Radiallager jeweils nicht zerstörungsfrei geöffnet werden können. Ein in Axialrichtung äußerstes der Radiallager wird nachfolgend auch als äußerstes Radiallager bezeichnet, wohingegen die übrigen Radiallager nachfolgend auch als innere Radiallager bezeichnet werden. Dabei eine die in Axialrichtung verlaufende Breite des äußersten Radiallagers erfindungsgemäß größer als die in Axialrichtung verlaufende Breite von zumindest einem der inneren Radiallager, vorzugsweise größer als die Breite des jeweiligen inneren Radiallagers.
Die vergrößerte Breite des äußersten Radiallagers führt zu einer vergrößerten Fläche des äußersten Radiallagers zur drehbaren Lagerung. Daraus resultiert ein verbessertes Schwingungsverhalten der Nockenwelle. In der Folge ist neben einer weiteren Erhöhung der Belastbarkeit eine reduzierte Geräuschentwicklung erreicht.
Die vorliegend angegebenen Richtungen beziehen sich auf die Axialrichtung, welche der Längserstreckung der Wellenanordnung, vorzugsweise zudem der Rotationsachse der Wellenanordnung, entspricht. Die Umfangsrichtung verläuft somit um die Axialrichtung. Zudem verläuft „radial“ quer zur Axialrichtung.
Prinzipiell kann das jeweilige Radiallager auf beliebige Weise realisiert sein.
Bevorzugt ist es, wenn zumindest eines der Radiallager, vorzugsweise das jeweilige Radiallager, als ein Gleitlager ausgestaltet ist.
Zweckmäßig ist das äußerste Radiallager an derjenigen axialen Außenseite angeordnet, über welche eine Kraftübertragung zum Antreiben der Nockenwelle auf die Nockenwelle erfolgt. Das heißt, dass das äußerste Radiallager axial an derjenigen Seite angeordnet ist, über welche eine Antriebskraft zum Rotieren der Nockenwelle, insbesondere der Wellenanordnung, auf die Wellenanordnung übertragen wird.
Die Wellenanordnung kann prinzipiell eine einzige Welle aufweisen, an welcher der zumindest eine Nocken drehfest angebracht ist.
Vorstellbar ist es auch, dass die Wellenanordnung eine radial innere Welle und eine radial äußere Welle aufweist, welche relativ zueinander drehbar sind. Dabei ist an der jeweiligen Welle zweckmäßig zumindest ein zugehöriger Nocken drehfest vorgesehen.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen die Breite des äußersten Radiallagers zwischen dem 1,1-Fachen und dem 2,3-Fachen der Breite zumindest einer der inneren Radiallager, vorteilhaft des jeweiligen inneren Radiallagers, beträgt. Das heißt, dass das Verhältnis zwischen der Breite des äußersten Radiallagers und der Breite zumindest einer der inneren Radiallager, vorzugsweise des jeweiligen inneren Radiallagers, zwischen 1,1 und 2,3 beträgt. Somit werden auf besonders effiziente Weise eine hohe Belastbarkeit der Nockenwellenanordnung sowie eine vereinfachte und kostengünstige Herstellung bei zugleich erhöhter Effizienz erreicht.
Vorteilhaft ist die Wellenanordnung im Nockenwellenmodul ferner axial gelagert. Zu diesem Zweck kann zumindest ein von den Radiallagern separates Axiallager zum Einsatz kommen.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen das äußerste Radiallager die Wellenanordnung zusätzlich axial lagert. Somit wird eine vereinfachte Herstellung des Nockenwellenmoduls erreicht. Zudem kann die Axiallagerung wegen der vergrößerten Ausbildung des äußersten Radiallagers effizient und vereinfacht umgesetzt werden.
Bevorzugt ist es, wenn ein radial verlaufender Innendurchmesser des äußersten Radiallagers größer ist als der radial verlaufende Innendurchmesser von zumindest einem der inneren Radiallager, vorteilhaft größer als der Innendurchmesser des jeweiligen inneren Radiallagers. Dies ermöglicht neben einer verbesserten Kraftaufnahme und somit einer erhöhten Belastbarkeit durch das äußerste Radiallager eine vereinfachte und verbesserte axiale Lagerung der Wellenanordnung.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Wellenanordnung axial stirnseitig drehfest mit einem Antriebsstopfen verbunden, über welchen im Betrieb eine Antriebskraftübertragung zum Rotieren der Wellenanordnung auf die Wellenanordnung erfolgt. Hierbei ist der Antriebsstopfen bevorzugt im äußersten Radiallager drehbar gelagert. Dies ermöglicht eine verbesserte Kraftaufnahme durch das äußerste Radiallager und somit eine erhöhte Belastbarkeit der Nockenwelle.
Die Antriebskraftübertragung auf die Wellenanordnung kann prinzipiell auf beliebige Weise erfolgen. Vorteilhaft ist die Wellenanordnung zu diesem Zweck mit der zugehörigen Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Hierzu können ein Riementrieb, ein Kettentrieb und dergleichen mit der Wellenanordnung, insbesondere über den Antriebsstopfen, antriebsverbunden sein.
Vorteilhaft ist es, wenn ein radial verlaufender Außendurchmesser des äußersten Radiallagers größer ist als der Außendurchmesser von zumindest einem der inneren Radiallager, vorteilhaft größer als der Außendurchmesser des jeweiligen inneren Radiallagers. Somit wird neben einer verbesserten Kraftaufnahme durch das äußerste Radiallager eine verbesserte und einfachere axiale Lagerung der Wellenanordnung ermöglicht.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Außendurchmesser des äußersten Radiallagers zwischen dem 1,1-Fachen und dem 1,6-Fachen größer ist als der Außendurchmesser von zumindest einem der inneren Radiallager, vorteilhaft des jeweiligen inneren Radiallagers.
Vorteilhaft erfolgt die Versorgung der als Gleitlager ausgebildeten Radiallager mit einem Schmiermittel über das äußerste Radiallager.
Zu diesem Zweck weist das äußerste Radiallager bevorzugt zumindest eine von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite des äußersten Radiallagers führende Einlassöffnung auf, sodass im Betrieb ein Strömungspfad des Schmiermittels von der Außenseite über die Innenseite in das Innere der Wellenanordnung führt. Dabei weist die Wellenanordnung, insbesondere die radial äußerste Welle der Wellenanordnung, für das jeweilige innere Radiallager zumindest eine zugehörige Auslassöffnung auf, sodass der Strömungspfad vom Inneren der Wellenanordnung über die jeweilige Auslassöffnung zum zugehörigen inneren Radiallager führt. Das Schmiermittel fließt im Betrieb über die Einlassöffnung in das Nockenwellenmodul und wird durch die Rotation der Wellenanordnung verteilt, derart, dass es entlang des Strömungspfads fließt. Somit können Öffnungen, insbesondere Bohrungen, in das jeweilige innere Radiallager und/oder im zugehörigen Zylinderkopf, zur Versorgung der inneren Radiallager mit dem Schmiermittel entfallen. Daraus resultiert eine vereinfachte Herstellung des Nockenwellenmoduls sowie des zugehörigen Zylinderkopfs und folglich der zugehörigen Brennkraftmaschine.
Der Strömungspfad führt zweckmäßig über die zumindest eine Einlassöffnung in das Innere der Wellenanordnung und über die Auslassöffnungen in einen radialen Spalt zwischen dem jeweiligen inneren Radiallager und der Wellenanordnung. Vorteilhaft ist der Strömungspfad, insbesondere mittels der Einlassöffnung, derart, dass im Betrieb zudem ein radialer Spalt zwischen dem äußersten Radiallager und der Wellenanordnung und/oder dem Antriebsstopfen mit Schmiermittel versorgt ist.
Prinzipiell kann die Wellenanordnung für das jeweilige innere Radiallager eine einzige Auslassöffnung aufweisen. Bevorzugt ist es, wenn für das jeweilige innere Radiallager mehrere Auslassöffnungen vorgesehen sind, welche in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind. Die jeweilige Auslassöffnung kann hierbei Größen von wenigen Millimetern, beispielsweise zwischen einem und vier Millimetern, aufweisen.
Bei der jeweiligen Auslassöffnung handelt es sich insbesondere um eine Ölauslassbohrung. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die jeweilige Auslassöffnung in die Wellenanordnung gestanzt ist. Vorteilhaft wird dabei die jeweilige Auslassöffnung von radial innen nach radial außen gestanzt. Somit werden mögliche Nachbearbeitungen der Wellenanordnung verhindert oder zumindest reduziert.
Zweckmäßig ist die Wellenanordnung an der vom äußersten Radiallager axial entfernten Stirnseite geschlossen. Zu diesem Zweck kommt vorteilhaft ein Verschlusselement, beispielsweise ein DIN-Deckel, ein Pumpenantriebsstopfen, ein Verschlussstopfen und dergleichen, zum Einsatz.
Zumindest eine der wenigstens eine Einlassöffnung kann als eine radial verlaufende Bohrung ausgebildet sein. Ebenso kann zumindest eine der wenigstens eine Einlassöffnung als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Öleinlassschlitz ausgebildet sein. Der Schlitz erstreckt sich hierbei bevorzugt in Umfangsrichtung über einen Teilabschnitt, also über weniger als 360°.
Vorteilhaft weist das Nockenwellenmodul einen Phasenversteller auf. Der Phasenversteller dient insbesondere dem Zweck, die Wellenanordnung um die Rotationsachse zu drehen und somit eine Phase zum Verstellen der Ventile mittels der Nocken zu verändern.
Bevorzugt ist es hierbei, wenn der Strömungspfad ferner von der Einlassöffnung zum Phasenversteller führt. Das heißt, dass auch die Versorgung des Phasenverstellers mit dem Schmiermittel ebenfalls zentral über das äußerste Radiallager erfolgt.
Alternativ ist es möglich, die inneren Radiallager über den Phasenversteller mit Schmiermittel zu versorgen.
Zu diesem Zweck ist der Phasenversteller vorteilhaft auf der axial von den inneren Radiallagern abgewandten Seite des äußersten Radiallagers angeordnet. Zum Verstellen der Wellenanordnung ist der Phasenversteller über den Antriebsstopfen mit der Wellenanordnung verbunden. Der Phasenversteller weist hierbei zumindest eine Einlassöffnung auf. Der Antriebsstopfen ist in seinem Inneren mit einem axial beidseitig offenen Hohlraum versehen. Der Antriebsstopfen begrenzt in seinem Inneren also den Hohlraum. Dabei ist der Hohlraum auf der axial dem Phasenversteller zugewandten Seite durch einen Einlass hin zum Phasenversteller offen. Zudem ist der Hohlraum auf der axial den inneren Radiallagern zugewandten Seite durch einen Auslass hin zur Wellenanordnung offen. Durch den Auslass ist der Antriebsstopfen fluidisch mit dem Inneren der Wellenanordnung verbunden. Der Phasenversteller weist ferner einen von der Einlassöffnung zum Einlass des Antriebsstopfens führenden Kanal auf, der nachfolgend auch als Zuführkanal bezeichnet wird. In der Folge führt der Strömungspfad des Schmiermittels von der Einlassöffnung des Phasenverstellers über den Zuführkanal zum Hohlraum des Antriebsstopfens und über den Hohlraum des Antriebsstopfens in das Innere der Wellenanordnung. Die Wellenanordnung weist für das jeweilige innere Radiallager zumindest Auslassöffnung auf. Die Wellenanordnung weist also für das jeweilige innere Radiallager eine zugehörige Auslassöffnung auf. In der Folge führt der Strömungspfad ferner vom Inneren der Wellenanordnung über die jeweilige Auslassöffnung zum zugehörigen inneren Radiallager. Folglich kann das jeweilige innere Radiallager im Betrieb mit dem Schmiermittel versorgt werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen wird auch das äußerste Radiallager über den Phasenversteller mit Schmiermittel versorgt. Zu diesem Zweck weist der Antriebsstopfen bevorzugt in seinem im äußersten Radiallager angeordneten, den Hohlraum radial begrenzenden Abschnitt eine radial offene Auslassöffnung auf, welche den Hohlraum mit dem äußersten Radiallager verbindet. In der Folge führt der Strömungspfad ferner vom Hohlraum zum äußersten Radiallager.
Die Verbindung des Antriebsstopfens mit der Wellenanordnung zum Drehen der Wellenanordnung kann prinzipiell beliebig realisiert sein.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Antriebsstopfen mit einem axial abstehenden und den Hohlraum radial begrenzenden Vorsprung axial in die Wellenanordnung eindringt und mittels des Vorsprungs mit der Wellenanordnung drehfest gefügt ist. Der Vorsprung bildet also einen Fügezapfen des Antriebsstopfens, über welchen der Antriebsstopfen mit der Wellenanordnung gefügt ist. Zweckmäßig steht der Vorsprung hierbei vom im äußersten Radiallager angeordneten Abschnitt des Antriebsstopfens axial ab. Somit lässt sich eine einfache und stabile Verbindung zwischen dem Antriebsstopfen und der Wellenanordnung und folglich der Wellenanordnung und dem Phasenversteller realisieren.
Bevorzugt ist der Vorsprung an zumindest einer axialen Außenseite gekrümmt geformt. Das heißt, dass der Vorsprung auf der axial der Wellenanordnung zugewandten Seite und/oder auf der axial von der Wellenanordnung abgewandten und somit dem Phasenversteller zugewandten Seite gekrümmt geformt ist. Die gekrümmte Form ist vorteilhaft als eine Rundung ausgebildet. Die Krümmung am Vorsprung führt insbesondere dazu, dass im Betrieb eine verbesserte Strömung des Schmiermittels vom Antriebsstopfen in das Innere der Wellenanordnung erfolgt. Auf diese Weise wird also die Strömung des Schmiermittels in das Innere der Wellenanordnung und somit die Versorgung der Radiallager mit dem Schmiermittel verbessert.
Der Vorsprung des Antriebsstopfens kann prinzipiell auf beliebige Weise mit der Wellenanordnung gefügt sein.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Vorsprung mit der Wellenanordnung mittels eines Presssitzes gefügt ist. Vorteilhaft entspricht hierbei eine axiale Länge des Vorsprungs einer Presssitzlänge des Presssitzes.
Es versteht sich, dass der Phasenversteller zwei oder mehr Einlassöffnungen aufweisen kann. Es versteht sich ferner, dass im Phasenversteller zwei oder mehr Zuführkanäle von der zumindest einen Einlassöffnung zum Einlass des Antriebsstopfens führen können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine stark vereinfachte, geschnittene Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Nockenwellenmodul,
2 einen Schnitt durch das Nockenwellenmodul,
3 einen Schnitt durch das Nockenwellenmodul bei einem anderen Ausführungsbeispiel.

Ein Nockenwellenmodul 1, wie es beispielsweise in den 1 bis 3 gezeigt ist, kommt in einer Brennkraftmaschine 2 zum Einsatz, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist. Die Brennkraftmaschine 2 weist zumindest einen, vorzugsweise mehrere, Zylinder 3 auf, wobei die gezeigte Brennkraftmaschine 2 rein beispielhaft vier solche Zylinder 3 aufweist. Im jeweiligen Zylinder 3 ist ein nicht gezeigter Kolben hubverstellbar aufgenommen. Dem jeweiligen Zylinder 3 ist zumindest ein Ventil 4, vorzugsweise zumindest zwei Ventile 4, zugeordnet. Beim in 1 gezeigten Beispiel sind dem jeweiligen Zylinder 3 rein beispielhaft zwei Ventile 4, nämlich ein Einlassventil 4a zum Einlassen von Luft bzw. eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Zylinder 3 und ein Auslassventil 4b zum Auslassen von Abgas aus dem Zylinder 3, zugeordnet. Zum Betätigen des jeweiligen Ventils 4 kommt das Nockenwellenmodul 1 zum Einsatz.
Das Nockenwellenmodul 1 umfasst eine Nockenwelle 6, welche eine Wellenanordnung 7 aufweist. Die Nockenwelle 6 umfasst ferner zumindest einen Nocken 8 zum Betätigen der Ventile 4. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Nockenwelle 6 rein beispielhaft für das jeweilige Ventil 4 einen zugehörigen Nocken 8 auf. Die Wellenanordnung 7 erstreckt sich in einer Axialrichtung 9 und ist um eine Rotationsachse 10 drehbar, wobei die Rotationsachse 10 in den gezeigten Ausführungsbeispielen und bevorzugt der Axialrichtung 9 entspricht. Die Nocken 8 sind drehfest an der Wellenanordnung 7 angebracht, sodass sie sich bei der Rotation der Wellenanordnung 7 zum Betätigen des jeweils zugehörigen Nockens 8 drehen.
Die Wellenanordnung 7 umfasst zumindest eine Welle 11, wobei in den gezeigten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft angenommen ist, dass die Wellenanordnung 7 eine einzige Welle 11 aufweist, mit welcher die Nocken 8 jeweils drehfest verbunden sind. Zur um die Rotationsachse 10 drehbaren Lagerung der Wellenanordnung 7 weist das Nockenwellenmodul 11 mehrere Radiallager 12 auf, welche axial zueinander beabstandet sind. Ein axial äußerstes der Radiallager 12 wird nachfolgend als äußerstes Radiallager 12a bezeichnet, wohingegen die übrigen Radiallager 12 als innere Radiallager 12b bezeichnet werden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Nockenwelle 6 mittels eines Antriebsstopfens 13 um die Rotationsachse 10 gedreht, um insbesondere eine Phase der Nocken 8 zu verstellen. Der Antriebsstopfen 13 ist hierbei drehfest mit der Wellenanordnung 7 verbunden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Antriebsstopfen 13 durch das äußerste Radiallager 12a geführt und drehbar im äußersten Radiallager 12a gelagert.
Bei dem jeweiligen Radiallager 12 handelt es sich dabei um ein Gleitlager 14, welches ferner geschlossen ausgebildet ist. Unter geschlossener Ausbildung ist vorliegend eine derartige Ausbildung zu verstehen, bei der ein zerstörungsfreies Öffnen der Radiallager 12 nicht möglich ist. Zum Herstellen des Nockenwellenmoduls 1 ist die Wellenanordnung 7 vorteilhaft thermisch mit den Nocken 8 gefügt. Vorteilhaft ist die Wellenanordnung 7 ferner zumindest durch die inneren Radiallager 12b durch einen Temperaturunterschied der Wellenanordnung 7 und der Radiallager 12 derart, dass die Radiallager 12 wärmer als die Wellenanordnung 7 sind, geführt.
Wie insbesondere den 2 und 3 entnommen werden kann, weist das jeweilige Radiallager 12 eine axial verlaufende Breite 15 sowie einen radial verlaufenden Innendurchmesser 16 sowie einen radial verlaufenden Außendurchmesser 17 auf. Wie insbesondere 2 ferner entnommen werden kann, ist dabei die Breite 15a des äußersten Radiallagers 12a größer als die Breite 15b von zumindest einem der inneren Radiallager 12b. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Breite 15a des äußersten Radiallagers 12a größer als die Breite 15b des jeweiligen inneren Radiallagers 12b. Auf diese Weise kann das äußerste Radiallager 12a, welches das mechanisch am stärksten beanspruchte Radiallager 12 bildet, die auf die Nockenwelle 6 wirkenden Antriebskräfte verbessert aufnehmen und führt somit zu einer erhöhten mechanischen Stabilität des Nockenwellenmoduls 1. Ferner wird auf diese Weise die mögliche mechanische Belastung des Nockenwellenmoduls 1 erhöht, sodass erhöhte Antriebskräfte auf die Nockenwelle 6, in den gezeigten Beispielen mittels des Antriebsstopfens 13, übertragen werden können. Zugleich führt die kleinere Ausbildung der inneren Radiallager 12b zu einer vereinfachten und kostengünstigen Herstellung sowie Montage des Nockenwellenmoduls 1 und der zugehörigen Brennkraftmaschine 2.
Wie insbesondere den 2 und 3 entnommen werden kann, ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Innendurchmesser 16a des äußersten Radiallagers 12a größer als der Innendurchmesser 16b von zumindest einem der inneren Radiallager 12b, in den gezeigten Ausführungsbeispielen größer als der Innendurchmesser 16b des jeweiligen inneren Radiallagers 12b. Zudem ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Außendurchmesser 17a des äußersten Radiallagers 12a größer als der Außendurchmesser 17b von zumindest einem der inneren Radiallager 12b, in den gezeigten Ausführungsbeispielen größer als der Außendurchmesser 17b des jeweiligen inneren Radiallagers 12b.
Wie insbesondere 2 und 3 ferner entnommen werden kann, kann das äußerste Radiallager 12a ferner der axialen Lagerung der Nockenwelle 6 dienen. Zu diesem Zweck stößt beim in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebsstopfen 13 mit einer radial abstehenden Schulter 18 an der von den inneren Radiallagern 12b axial abgewandten Seite des äußeren Radiallagers 12a an. Zudem stößt ein Anschlagelement 19 axial auf der den inneren Radiallagern 12b zugewandten Seite des äußeren Radiallagers 12a an. Beim in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlagelement 19 als radial abstehende Schulter an der den inneren Radiallagern 12b zugewandten Seite am Antriebsstopfen 13 ausgeformt und stößt an der den inneren Radiallagern 12b zugewandten Seite des äußeren Radiallagers 12a an.
Wie 2 entnommen werden kann, kann eine Versorgung der Radiallager 12 mit einem Schmiermittel über das äußerste Radiallager 12a erfolgen. Zu diesem Zweck weist das äußerste Radiallager 12a zumindest eine von einer radialen Außenseite 20 bis zu einer radialen Innenseite 21 des äußersten Radiallagers 12a verlaufende Einlassöffnung 22 zum Einlassen des Schmiermittels in das Innere 5 der Wellenanordnung 7 auf. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das äußerste Radiallager 12a mehrere solche Einlassöffnungen 22 auf, welche in einer Umfangsrichtung 23 verteilt angeordnet sind, wobei die jeweilige Einlassöffnung 22 als eine Bohrung 24 ausgebildet ist. Somit führt ein Strömungspfad 25 des Schmiermittels durch die zumindest eine Einlassöffnung 22 in das Innere 5 der Wellenanordnung 7, wie 2 entnommen werden kann. Die Wellenanordnung 7 weist ferner für das jeweilige innere Radiallager 12b zumindest eine Auslassöffnung 26 auf, sodass der Strömungspfad 25 vom Inneren 5 der Wellenanordnung 7 zu dem jeweils zugehörigen inneren Radiallager 12b führt. Somit wird ein radialer Spalt 27 (s. 2) zwischen dem jeweiligen inneren Radiallager 12b und der Wellenanordnung 7 mit Schmiermittel versorgt, ohne dass die inneren Radiallager 12b entsprechende Öffnungen, Bohrungen und dergleichen aufweisen. Über die zumindest eine Einlassöffnung 22 kann ferner Schmiermittel radial zwischen dem äußersten Radiallager 12a und dem Antriebsstopfen 13 gelangen.
Wie 2 ferner entnommen werden kann, wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über das äußerste Radiallager 12a ferner ein angedeuteter Phasenversteller 28 des Nockenwellenmoduls 1 mit dem Schmiermittel versorgt. Das heißt, dass der Strömungspfad 25 ferner zum Phasenversteller 28 führt.
Wie 2 ferner entnommen werden kann, ist die Wellenanordnung 7 an der von dem äußersten Radiallager 12a entfernten Stirnseite 29 durch ein Verschlusselement 30 verschlossen, sodass ein Ausströmen von Schmiermittel an der Stirnseite 29 verhindert ist.
Für das jeweilige innere Radiallager 12b können mehrere zugehörige Auslassöffnungen 26 vorgesehen sein, welche in Umfangsrichtung 23 verteilt angeordnet sind, wobei in den 2 und 3 jeweils lediglich eine der Auslassöffnungen 26 zu sehen ist. Beispielsweise können für das jeweilige innere Radiallager 12b vier in Umfangsrichtung 23 verteilt angeordnete, zugehörige Auslassöffnungen 26 vorgesehen sein. Die Auslassöffnungen 26 können hierbei jeweils als eine Ölauslassbohrung 31 ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Auslassöffnungen 31 radial von innen nach außen gebohrt. Auch ist es bevorzugt, wenn die zumindest eine Bohrung 24 radial von innen nach außen gebohrt ist.
Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auch dadurch, dass die Versorgung der inneren Radiallager 12b mit dem Schmiermittel über den Phasenversteller 28 erfolgt.
Zu diesem Zweck weist der Phasenversteller 28 an einer radialen Außenseite 32 und/oder an einer axialen, von den Radiallagern 12 abgewandten Außenseite 33 zumindest eine Einlassöffnung 22 zum Einlassen des Schmiermittels auf. Bevorzugt weist der Phasenversteller 28 lediglich eine einzige Einlassöffnung 22 an der radialen Außenseite 32 oder der axialen Außenseite 33 auf. Zudem ist der Antriebsstopfen 13 hohl ausgebildet. Der Antriebsstopfen 13 weist somit in seinem Inneren einen radial begrenzten Hohlraum 34 auf, der axial beidseitig offen ist. Das heißt, dass der Hohlraum 34 auf der axial dem Phasenversteller 28 zugewandten bzw. von den inneren Radiallagern 12b abgewandten Seite offen ausgebildet ist und somit einen Einlass 35 aufweist. Zudem ist der Hohlraum 34 bzw. der Antriebsstopfen 13 auf der axial vom Phasenversteller 28 abgewandten Seite offen und weist somit einen Auslass 36 auf. Über den Auslass 36 ist der Hohlraum 34 mit dem Inneren 5 der hohl ausgebildeten Wellenanordnung 7 verbunden. Dem Phasenversteller 28 ist ferner zumindest ein Kanal 37, welcher in 3 lediglich gestrichelt angedeutet ist, vorgesehen, welcher zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen 22 über den Einlass 35 mit dem Hohlraum 34 verbindet. Dieser Kanal 37 wird nachfolgend auch als Zuführkanal 37 bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verbindet dabei ein Zuführkanal 37 die zugehörige Einlassöffnung 22 mit dem Einlass 35 und somit mit dem Hohlraum 34. Folglich verläuft der Strömungspfad 25 des Schmiermittels über die Einlassöffnung 22 und den Zuführkanal 37 durch den Einlass 35 und den Hohlraum 34 sowie den Auslass 36 zum Inneren 5 der Wellenanordnung 7. In der Folge führt der Strömungspfad 25 vom Inneren 5 der Wellenanordnung 7 über die jeweilige Auslassöffnung 26 zum zugehörigen inneren Radiallager 12b.
Beim in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt auch die Versorgung des äußersten Radiallagers 12a mit dem Schmiermittel über den Phasenversteller 28 und den Hohlraum 34. Zu diesem Zweck weist der Antriebsstopfen 13 in seinem im äußeren Radiallager 12a angeordneten Abschnitt eine radial offene Auslassöffnung 26 auf, welche den Hohlraum 34 fluidisch mit dem Spalt 27 radial zwischen dem äußersten Radiallager 12a und dem Abschnitt des Antriebsstopfens 13 verbindet. Vorteilhaft weist der Antriebsstopfen 13 zwei oder mehr solche Auslassöffnungen 26 auf, welche in Umfangsrichtung 23 zueinander beabstandet sind.
Zum Verbinden des Phasenverstellers 28 mit der Wellenanordnung 7 ist der Antriebsstopfen 13 in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Wellenanordnung 7 gefügt. Hierzu dringt der Antriebsstopfen 13 mit einem auf der axial vom Phasenversteller 28 abgewandten Seite abstehenden und als Fügezapfen 38 dienenden Vorsprung 39 in das Innere 5 der Wellenanordnung 7 ein. Dabei ist der Auslass 36 auf der axial vom Phasenversteller 28 abgewandten Seite des Vorsprungs 39 ausgebildet. Somit begrenzt auch der Vorsprung 39 den Hohlraum 34 radial und in Umfangsrichtung 23. Der Vorsprung 39 ist radial außen geringfügig größer als die Wellenanordnung 7 radial innen. Dabei ist der Vorsprung 39 durch einen Presssitz mit der Wellenanordnung 7 verbunden. Somit kommt es zu einer stabilen und drehfesten Verbindung des Antriebsstopfens 13 mit der Wellenanordnung 7. Wie 3 entnommen werden kann, ist dabei der Vorsprung 39 in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel axial beidseitig gekrümmt und somit gerundet ausgebildet. Somit kommt es zu einer verbesserten Strömung des Schmiermittels aus dem Antriebsstopfen 13 in das Innere 5 der Wellenanordnung 7.
Mit dem Nockenwellenmodul 1 sind eine erhöhte mechanische Belastbarkeit und ein reduzierter Herstellungsaufwand erreicht. Zudem lassen sich die Radiallager 12 einfach und zuverlässig mit Schmiermittel versorgen.

Claims

Nockenwellenmodul (1) für eine Brennkraftmaschine (2), - mit einer Nockenwelle (6), welche eine Wellenanordnung (7) und zumindest einen drehfest an der Wellenanordnung (7) vorgesehenen Nocken (8) aufweist, - wobei sich die Wellenanordnung (7) in einer Axialrichtung (9) erstreckt, - mit einem axial äußersten Radiallager (12a) und zumindest zwei inneren Radiallagern (12b), über welche die Wellenanordnung (7) um eine Rotationsachse (10) drehbar gelagert ist, - wobei die Radiallager (12) axial zueinander beabstandet sind, - wobei das jeweilige Radiallager (12) eine in Axialrichtung (9) verlaufende Breite (15) und einen radial verlaufenden Innendurchmesser (16) aufweist, - wobei die Radiallager (12) jeweils geschlossen ausgebildet sind, - wobei das äußerste Radiallager (12a) eine Breite (15a) aufweist, welche größer ist als die Breite (15b) von zumindest einem der inneren Radiallager (12b).
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (15a) des äußersten Radiallagers (12a) größer ist als die Breite (15b) des jeweiligen inneren Radiallagers (12b).
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (15a) des äußersten Radiallagers (12a) zwischen dem 1,1-fachen und dem 2,3-fachen der Breite (15b) von zumindest einem der inneren Radiallager (12b), insbesondere des jeweiligen inneren Radiallagers (12b), beträgt.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußerste Radiallager (12a) die Wellenanordnung (7) zusätzlich axial lagert.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (16a) des äußersten Radiallagers (12a) größer ist als der Innendurchmesser (16b) von zumindest einem der inneren Radiallager (12b), insbesondere größer als der Innendurchmesser (16b) des jeweiligen inneren Radiallagers (12b).
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial verlaufender Außendurchmesser (17a) des äußersten Radiallagers (12a) größer ist als der Außendurchmesser (17b) von zumindest einem der inneren Radiallager (12b), insbesondere größer als der Außendurchmesser (17b) des jeweiligen inneren Radiallagers (12b).
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das äußerste Radiallager (12a) zumindest eine von einer radialen Außenseite (20) zu einer radialen Innenseite (21) des äußersten Radiallagers (12a) führende Einlassöffnung (22) aufweist, sodass ein Strömungspfad (25) eines Schmiermittels von der Außenseite (20) über die Innenseite (21) in das Innere der Wellenanordnung (7) führt, - dass die Wellenanordnung (7) für das jeweilige innere Radiallager (12b) zumindest eine zugehörige Auslassöffnung (26) aufweist, sodass der Strömungspfad (25) vom Inneren der Wellenanordnung (7) über die jeweilige Auslassöffnung (26) zum zugehörigen inneren Radiallager (12b) führt.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass das Nockenwellenmodul (1) auf der von den inneren Radiallagern (12b) abgewandten Seite des äußersten Radiallagers (12a) einen Phasenversteller (28) aufweist, - dass der Strömungspfad (25) ferner von der zumindest einen Einlassöffnung (22) zum Phasenversteller (28) führt.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen (22) als eine radiale Bohrung (24) oder als ein sich in Umfangsrichtung (23) erstreckender Schlitz ausgebildet ist.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das Nockenwellenmodul (1) einen Phasenversteller (28) aufweist, welcher auf der axial von den inneren Radiallagern (12b) abgewandten Seite des äußersten Radiallagers (12a) angeordnet ist, - dass das Nockenwellenmodul (1) einen Antriebsstopfen (13) aufweist, welcher axial durch das äußerste Radiallager (12a) geführt ist und den Phasenversteller (28) mit der Wellenanordnung (7) verbindet, sodass der Phasenversteller (28) die Wellenanordnung (7) im Betrieb um die Rotationsachse (10) dreht, - dass der Phasenversteller (28) zumindest eine Einlassöffnung (22) zum Einlassen eines Schmiermittels aufweist, - dass der Antriebsstopfen (13) in seinem inneren einen Hohlraum (34) begrenzt, der auf der axial dem Phasenversteller (28) zugewandten Seite durch einen Einlass (35) hin zum Phasenversteller (28) offen und auf der axial den inneren Radiallagern (12b) zugewandten Seite durch einen Auslass (36) hin zur Wellenanordnung (7) offen ist, - dass im Phasenversteller (28) wenigstens ein Zuführkanal (37) von der zumindest einen Einlassöffnung (22) zum Einlass (35) des Antriebsstopfens (13) führt, sodass ein Strömungspfad (25) des Schmiermittels von der zumindest einen Einlassöffnung (22) über den zumindest einen Zuführkanal (37) und den Hohlraum (34) des Antriebsstopfens (13) in das Innere (5) der Wellenanordnung (7) führt, - dass die Wellenanordnung (7) für das jeweilige innere Radiallager (12b) zumindest eine zugehörige Auslassöffnung (26) aufweist, sodass der Strömungspfad (25) vom Inneren (5) der Wellenanordnung (7) über die jeweilige Auslassöffnung (26) zum zugehörigen inneren Radiallager (12b) führt.