DE102021207429A1

DE102021207429A1 - Nockenwellenmodul für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021207429A1
Application number: DE102021207429.4A
Authority: DE
Inventors: Tilo Hentschel; Justus Himstedt; Antonio Menonna; Luis Neumann; Falk Schneider
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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul (1) mit einer Nockenwelle (6) sowie einem Phasenversteller (18). Dabei ist vorgesehen, dass eine Versorgung von Radiallagern (12) des Nockenwellenmoduls (1) über den Phasenversteller (18) realisiert ist.

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 Nockenwelle kann hierbei prinzipiell mit weiteren Komponenten, welche dem Betrieb der Nockenwelle dienen, in einem Nockenwellenmodul zusammengefasst werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Nockenwellenmodul der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau und/oder reduzierten Verschleiß auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Nockenwellenmodul mit einer Nockenwelle, Radiallagern zur drehbaren Lagerung einer Wellenanordnung der Nockenwelle sowie einen Phasenversteller zum Verstellen der Phase der Wellenanordnung bereitzustellen und die Versorgung der Radiallager mit einem Schmiermittel über den Phasenversteller zu realisieren, so dass ein Strömungspfad zum Versorgen der Radiallager mit dem Schmiermittel vom Phasensteller über das Innere der Wellenanordnung zu den Radiallagern führt. Gegenüber dem Stand der Technik, wo das jeweilige Radiallager über zugehörige, radial nach außen offene Kanäle mit dem Schmiermittel versorgt wird, ergibt sich somit eine vereinfachte Umsetzung des Nockenwellenmoduls und/oder eine vereinfachte Versorgung der Radiallager mit dem Schmiermittel. Insbesondere können somit radial nach außen offene Kanäle zur Versorgung der Radiallager mit dem Schmiermittel entfallen. Daraus resultiert eine vereinfachte Herstellung des Nockenwellenmoduls und/oder eine zuverlässige Versorgung mit dem Schmiermittel und folglich ein reduzierter Verschleiß. Ferner ist zur Versorgung des Nockenwellenmoduls mit dem Schmiermittel lediglich eine einzige fluidische Verbindung oder zumindest eine reduzierte Anzahl von fluidischen Verbindungen notwendig. Somit lässt sich das Nockenwellenmodul auf einfache Weise an der zugehörigen Brennkraftmaschine montieren.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das Nockenwellenmodul die Nockenwelle auf. Die Nockenwelle umfasst eine Wellenanordnung sowie zumindest einen drehfest an der Wellenanordnung vorgesehenen Nocken auf. Insbesondere kann die Wellenanordnung eine Innenwelle und eine Außenwelle mit jeweils zugehörigen, drehfest an der Wellenanordnung vorgesehenen Nocken aufweisen. Die Wellenanordnung erstreckt sich hierbei in einer Axialrichtung und ist mittels der axial aufeinanderfolgenden, insbesondere zueinander beabstandeten, Radiallager um eine Rotationsachse drehbar gelagert, welche vorzugsweise parallel zur Axialrichtung verläuft. Der Phasenversteller dient der Phasenverstellung der Wellenanordnung und somit der an der Wellenanordnung vorgesehenen Nocken. Der Phasenversteller ist hierbei axial seitlich der Radiallager angeordnet. Das heißt, dass der Phasenversteller auf der axial von den übrigen Radiallagern abgewandten Seite einer axial äußersten der Radiallager angeordnet ist. Eines der axial außen angeordneten Radiallager wird nachfolgend als äußerstes Radiallager und die übrigen Radiallager als innere Radiallager bezeichnet. Der Phasenversteller ist also auf der axial von den inneren Radiallagern abgewandten Seite des äußersten Radiallagers angeordnet. Zum Verstellen der Wellenanordnung ist der Phasenversteller über einen Antriebsstopfen mit der Wellenanordnung verbunden. Das Nockenwellenmodul weist also den Antriebsstopfen auf, wobei der Antriebsstopfen axial durch das äußerste Radiallager geführt ist und den Phasenversteller mit der Wellenanordnung so verbindet, dass der Phasenversteller die Wellenanordnung im Betrieb um die Rotationsachse zur Phasenverstellung dreht. Der Phasenversteller weist hierbei zumindest eine Öffnung zum Einlassen des Schmiermittels auf, welche nachfolgend auch als Einlassöffnung bezeichnet wird. Der Antriebsstopfen ist in seinem Inneren mit einem axial beidseitig offenen Hohlraum versehen. Der Antriebsstopfen weist in seinem Inneren also den Hohlraum auf, begrenzt insbesondere 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 eine zugehörige Öffnung auf, über welche im Betrieb das Schmiermittel vom Inneren der Wellenanordnung zum zugehörigen Radiallager gelangt. Die jeweilige Öffnung wird nachfolgend auch als Auslassöffnung bezeichnet. 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.
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.
Das Schmiermittel fließt im Betrieb über die Einlassöffnung in das Innere der Wellenanordnung und wird durch die Rotation der Wellenanordnung verteilt, derart, dass es entlang des Strömungspfads fließt. Somit können anderweitige Öffnungen, insbesondere Bohrungen, in das jeweilige innere Radiallager und/oder im zugehörigen Zylinderkopf der zugehörigen Brennkraftmaschine, zur Versorgung der 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 jeweilige Auslassöffnung in einen radialen Spalt zwischen dem jeweiligen inneren Radiallager und der Wellenanordnung.
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.
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.
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.
Prinzipiell kann die Wellenanordnung für das jeweilige Radiallager eine einzige Auslassöffnung aufweisen.
Vorzugsweise weist die Wellenanordnung für das jeweilige Radiallager zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Auslassöffnungen auf. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, dass sich zumindest eine der Auslassöffnungen in der Art eines Schlitzes in Umfangsrichtung erstreckt. Somit wird eine verbesserte Versorgung des jeweiligen Radiallagers mit dem Schmiermittel erreicht.
Die zumindest eine Einlassöffnung kann an einer beliebigen Position des Phasenverstellers vorgesehen sein. Dabei ist die zumindest eine Einlassöffnung zweckmäßig an einer Außenseite des Phasenverstellers ausgebildet.
Vorstellbar ist es, dass zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen an einer radialen Außenseite des Phasenverstellers ausgebildet ist. Hierbei führt zumindest einer der zumindest einen Zuführkanäle von der Einlassöffnung bis zum Einlass des Antriebsstopfens.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, dass zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen an einer axialen Außenseite des Phasenverstellers ausgebildet ist. Hierbei führt wenigstens einer der zumindest einen Zuführkanäle von der Einlassöffnung bis zum Einlass des Antriebsstopfens.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Phasenversteller eine einzige Einlassöffnung zum Einlassen des Schmiermittels aufweist. Dies führt zu einer vereinfachten Ausbildung des Nockenwellenmoduls. Zudem wird auf diese Weise die Versorgung des Nockenwellenmoduls mit dem Schmiermittel und die Montage des Nockenwellenmoduls an der zugehörigen Brennkraftmaschine vereinfacht.
Das jeweilige Radiallager kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Vorstellbar ist es insbesondere, die Radiallager zweiteilig auszubilden, wobei eines der Teile am Nockenwellenmodul und das andere Teil fest an der zugehörigen Brennkraftmaschine, insbesondere am Zylinderkopf der zugehörigen Brennkraftmaschine, ausgebildet wird. Hierbei sind die beiden Teile des jeweiligen Radiallagers bei der Montage des Nockenwellenmoduls an der Brennkraftmaschine miteinander verbunden.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen das Nockenwellenmodul geschlossen ausgebildet ist. Dabei sind die Radiallager geschlossen ausgebildet, können also nicht zerstörungsfrei geöffnet werden. Somit kann das gesamte Nockenwellenmodul vorgefertigt und anschließend an der zugehörigen Brennkraftmaschine, insbesondere am zugehörigen Zylinderkopf, angebracht und montiert werden. Dies erlaubt neben einer vereinfachten Herstellung und Montage des Nockenwellenmoduls auch eine entsprechend vereinfachte Herstellung des Zylinderkopfs. Zudem kann auf diese Weise das Nockenwellenmodul variabel am Zylinderkopf angebracht werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das äußerste Radiallager größer ausgebildet als zumindest eines der inneren Radiallager, vorzugsweise als das jeweilige innere Radiallager.
Genutzt wird hierbei die Kenntnis, dass das äußerste Radiallager einer Antriebsübertragung auf die Nockenwelle nächstbenachbart und somit mechanisch am höchsten beansprucht ist. Durch die größere Ausbildung des äußersten Radiallagers werden somit eine verbesserte mechanische Stabilität des Nockenwellenmoduls sowie eine Erhöhung der möglichen, auf die Nockenwelle übertragbaren Antriebskräfte, erreicht. Durch die kleinere Ausbildung zumindest eines der inneren Radiallager, vorzugsweise des jeweiligen inneren Radiallagers, erfolgen zugleich ein reduzierter Material- und Herstellungsaufwand sowie ein reduziertes Gewicht des Nockenwellenmoduls. Insgesamt werden somit also neben einer Stabilisierung und einer erhöhten Belastbarkeit des Nockenwellenmoduls reduzierte Herstellungskosten sowie eine erhöhte Effizienz des Nockenwellenmoduls und/oder der zugehörigen Brennkraftmaschine erreicht.
Bevorzugt sind dabei Ausführungsformen, bei denen das äußerste Radiallager axial größer ist als zumindest eines der inneren Radiallager, bevorzugt als das jeweilige innere Radiallager. Dabei ist also eine die in Axialrichtung verlaufende Breite des äußersten Radiallagers 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.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen, insbesondere bei einer geschlossenen Ausbildung des Nockenwellenmodul, 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 des Nockenwellenmoduls sowie eine vereinfachte und kostengünstige Herstellung bei zugleich erhöhter Effizienz erreicht.
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.
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 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.
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.
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.

Ein Nockenwellenmodul 1, wie es beispielsweise in den 1 und 2 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 hohl ausgebildete 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.
Die Wellenanordnung 7 wird mittels eines Antriebsstopfens 13 um die Rotationsachse 10 gedreht, um insbesondere eine Phase der Nocken 8 zu verstehen. 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 vorteilhaft um ein Gleitlager 14, welches in den gezeigten Ausführungsbeispielen 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.
Wie insbesondere 2 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 bei den gezeigten Ausführungsbeispielen 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 2 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 ferner entnommen werden kann, dient in den gezeigten Ausführungsbeispielen das äußerste Radiallager 12a ferner der axialen Lagerung der Nockenwelle 6. Zu diesem Zweck stößt der Antriebsstopfen 13 mit einer radial abstehenden Schulter 19 axial auf der den inneren Radiallagern 12b zugewandten Seite des äußeren Radiallagers 12a an.
Die Phasenverstellung der Wellenanordnung 7 erfolgt mit einem Phasenversteller 18 des Nockenwellenmoduls 1, welcher in 2 stark vereinfacht angedeutet ist. Zu diesem Zweck verbindet der Antriebsstopfen 13 den Phasenversteller 18 mit der Wellenanordnung 7.
Wie 2 ferner entnommen werden kann, erfolgt die Versorgung der inneren Radiallager 12b mit einem Schmiermittel über den Phasenversteller 18. Zu diesem Zweck weist der Phasenversteller 18 an einer radialen Außenseite 20 und/oder an einer axialen, von den Radiallagern 12 abgewandten Außenseite 21 zumindest eine Öffnung 22 zum Einlassen des Schmiermittels auf, welche nachfolgend auch als Einlassöffnung 22 bezeichnet wird. Bevorzugt weist der Phasenversteller 18 lediglich eine einzige Einlassöffnung 22 an der radialen Außenseite 20 oder der axialen Außenseite 21 auf. Zudem ist der Antriebsstopfen 13 hohl ausgebildet. Der Antriebsstopfen 13 weist somit in seinem Inneren einen radial begrenzten Hohlraum 23 auf, der axial beidseitig offen ist. Das heißt, dass der Hohlraum 23 auf der axial dem Phasenversteller 18 zugewandten bzw. von den inneren Radiallagern 12b abgewandten Seite offen ausgebildet ist und somit einen Einlass 24 aufweist. Zudem ist der Hohlraum 23 bzw. der Antriebsstopfen 13 auf der axial vom Phasenversteller 18 abgewandten Seite offen und weist somit einen Auslass 25 auf. Über den Auslass 25 ist der Hohlraum 23 mit dem Inneren 5 verbunden. Im Phasenversteller 18 ist ferner zumindest ein Kanal 27, welcher in 2 lediglich gestrichelt angedeutet ist, vorgesehen, welcher zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen 22 über den Einlass 24 mit dem Hohlraum 23 verbindet. Dieser Kanal 27 wird nachfolgend auch als Zuführkanal 27 bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verbindet dabei ein Zuführkanal 27 die zugehörige Einlassöffnung 22 mit dem Einlass 24 und somit mit dem Hohlraum 23. Folglich verläuft ein Strömungspfad 28 des Schmiermittels über die Einlassöffnung 22 und den Zuführkanal 27 durch den Einlass 24 und den Hohlraum 23 sowie durch den Auslass 25 zum Inneren 5 der Wellenanordnung 7. Die Wellenanordnung 7 weist dabei für das jeweilige innere Radiallager 12b zumindest eine Öffnung 29 auf, welche das Innere 26 der Wellenanordnung 7 mit einem Spalt 30 radial zwischen der Wellenanordnung 7 und dem zugehörigen inneren Radiallager 12b verbindet. Diese Öffnungen 29 werden nachfolgend auch jeweils als Auslassöffnung 29 bezeichnet. Somit wird ein radialer Spalt 30 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. Die Wellenanordnung 7 weist vorteilhaft für das jeweilige innere Radiallager 12b vorzugsweise zwei oder mehr Auslassöffnungen 29 auf, welche in einer Umfangsrichtung 31 zueinander beabstandet sind. Die Wellenanordnung 7 weist also für das jeweilige innere Radiallager 12b zumindest eine zugehörige Auslassöffnung 29 auf. In der Folge führt der Strömungspfad 28 vom Inneren 5 der Wellenanordnung 7 über die jeweilige Auslassöffnung 29 zum zugehörigen inneren Radiallager 12b.
Wie 2 ferner entnommen werden kann, kann auch die Versorgung des äußersten Radiallagers 12a mit dem Schmiermittel über den Phasenversteller 18 und den Hohlraum 23 erfolgen. Zu diesem Zweck weist der Antriebsstopfen 13 in seinem im äußeren Radiallager 12a angeordneten Abschnitt eine radial offene Auslassöffnung 29 auf, welche den Hohlraum 23 fluidisch mit dem Spalt 30 radial zwischen dem äußersten Radiallager 12a und dem Abschnitt des Antriebsstopfens 13 verbindet. Vorteilhaft weist der Antriebsstopfen 13 zwei oder mehr solche Auslassöffnungen 29 auf, welche in Umfangsrichtung 31 zueinander beabstandet sind.
Zum Verbinden des Phasenverstellers 18 mit der Wellenanordnung 7 ist der Antriebsstopfen 13 in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Wellenanordnung 7 gefügt. Hierzu dringt der Antriebsstopfen 13 mit einem auf der axial vom Phasenversteller 18 abgewandten Seite abstehenden und als Fügezapfen 32 dienenden Vorsprung 33 in das Innere 5 der Wellenanordnung 7 ein. Dabei ist der Auslass 25 auf der axial vom Phasenversteller 18 abgewandten Seite des Vorsprungs 33 ausgebildet. Somit begrenzt auch der Vorsprung 33 den Hohlraum 23 radial und in Umfangsrichtung 31. Der Vorsprung 33 ist radial außen geringfügig größer als die Wellenanordnung 7 radial innen. Dabei ist der Vorsprung 33 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 2 entnommen werden kann, ist dabei der Vorsprung 33 in dem in 2 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.
Wie 2 ferner entnommen werden kann, ist die Wellenanordnung 7 an der vom Phasenversteller 18 axial abgewandten Seite durch ein Verschlusselement 26 verschlossen, so dass ein Ausströmen von Schmiermittel an der zugehörigen Seite der Wellenanordnung 7 verhindert ist.
Mit dem Nockenwellenmodul 1 ist eine einfache Versorgung der Radiallager 12 mit Schmiermittel erreicht. Dabei wird das Schmiermittel im Betrieb der Nockenwelle 6 durch die Drehung des Wellenanordnung 7 um die Rotationsachse 10 hin zu den Auslassöffnungen 29 gefördert und versorgt die Radiallager 12 mit dem Schmiermittel. Durch die über den Phasenversteller 18 realisierte Versorgung der Radiallager 12 mit dem Schmiermittel sind hierbei separate Bohrungen in den Radiallagern 12 nicht notwendig, so dass das Nockenwellenmodul 1 vereinfacht hergestellt werden kann. Ferner ist die Montage des Nockenwellenmoduls 1 an der zugehörigen Brennkraftmaschine 2 vereinfacht möglich.

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, - mit einem Phasenversteller (18), welcher auf der axial von den inneren Radiallagern (12b) abgewandten Seite des äußersten Radiallagers (12a) angeordnet ist, - mit einem Antriebsstopfen (13), welcher axial durch das äußerste Radiallager (12a) geführt ist und den Phasenversteller (18) mit der Wellenanordnung (7) verbindet, sodass der Phasenversteller (18) die Wellenanordnung (7) im Betrieb um die Rotationsachse (10) dreht, - wobei der Phasenversteller (18) zumindest eine Einlassöffnung (22) zum Einlassen eines Schmiermittels aufweist, - wobei der Antriebsstopfen (13) in seinem inneren einen Hohlraum (23) aufweist, der auf der axial dem Phasenversteller (18) zugewandten Seite durch einen Einlass (24) hin zum Phasenversteller (18) offen und auf der axial den inneren Radiallagern (12b) zugewandten Seite durch einen Auslass (25) hin zur Wellenanordnung (7) offen ist, - wobei im Phasenversteller (18) wenigstens ein Zuführkanal (27) von der zumindest einen Einlassöffnung (22) zum Einlass (24) des Antriebsstopfens (13) führt, sodass ein Strömungspfad (28) des Schmiermittels von der zumindest einen Einlassöffnung (22) über den zumindest einen Zuführkanal (27) und den Hohlraum (23) des Antriebsstopfens (13) in das Innere (5) der Wellenanordnung (7) führt, - wobei die Wellenanordnung (7) für das jeweilige innere Radiallager (12b) zumindest eine zugehörige Auslassöffnung (29) aufweist, sodass der Strömungspfad (28) vom Inneren (5) der Wellenanordnung (7) über die jeweilige Auslassöffnung (29) zum zugehörigen inneren Radiallager (12b) führt.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstopfen (13) in seinem im äußersten Radiallager (12a) angeordneten Abschnitt zumindest eine radial Offene Auslassöffnung (29) aufweist, welche den Hohlraum (23) mit dem äußersten Radiallager (12a) verbindet, sodass der Strömungspfad (28) ferner vom Hohlraum (23) zum äußersten Radiallager (12a) führt.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der Antriebsstopfen (13) mit einem den Hohlraum (23) radial begrenzenden Vorsprung (33) axial in das Innere (5) die Wellenanordnung (7) eindringt und mittels des Vorsprungs (23) mit der Wellenanordnung (7) drehfest gefügt ist, - dass der Vorsprung (33) auf der axial der Wellenanordnung (7) zugewandten Seite und/oder auf der axial von der Wellenanordnung (7) abgewandten Seite gekrümmt geformt ist.
Nockenwellenmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (33) mit der Wellenanordnung (7) mittels eines Presssitzes gefügt ist.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen (22) an einer radialen Außenseite (20) des Phasenverstellers (18) ausgebildet ist, - dass wenigstens einer der zumindest einen Zuführkanäle (27) von der Einlassöffnung (22) bis zum Einlass (24) des Antriebsstopfens (13) führt.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest eine der wenigstens einen Einlassöffnungen (22) an einer axialen Außenseite (21) des Phasenverstellers (18) ausgebildet ist, - dass wenigstens einer der zumindest einen Zuführkanäle (27) von der Einlassöffnung (22) bis zum Einlass (24) des Antriebsstopfens (13) führt.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Radiallager (12) eine in Axialrichtung (9) verlaufende Breite (15) und einen radial verlaufenden Innendurchmesser (16) aufweist, - dass die Radiallager (12) jeweils geschlossen ausgebildet sind, - dass 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 7, 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 einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das äußerste Radiallager (12a) die Wellenanordnung (7) zusätzlich axial lagert.
Nockenwellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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).