DE19757504A1 - Constructed camshaft for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle, insbesondere eine gebaute Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher defi nierten Art.The invention relates to a camshaft, in particular a built camshaft for an internal combustion engine after defi in the preamble of claim 1 closer nated Art.
Eine gattungsgemäße Nockenwelle ist aus der DE 42 26 798 A1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Nockenwelle sollen die Einlaßnocken gegenüber den Auslaßnocken verstellt werden können. Somit kann das Drehmoment im unteren und die Leistung im oberen Drehzahlbereich optimiert werden, ohne daß dazu, wie bei der DOHC- Ausführung einer Nockenwelle üblich, eine Einlaßnoc kenwelle und eine Auslaßnockenwelle vorgesehen werden müssen.A generic camshaft is from DE 42 26 798 A1 known. With the camshaft described there should the inlet cams opposite the outlet cams can be adjusted. Thus, the torque in the lower and the power in the upper speed range can be optimized without having to, as with the DOHC Execution of a camshaft common, an intake noc kenwelle and an exhaust camshaft are provided have to.
Bei der in dieser Schrift dargestellten Nockenwelle ist allerdings nachteilig, daß der mit der Innenwelle verbundene Nocken eine Bohrung zur Aufnahme des Mit nahmegliedes aufweist, welche einen sehr hohen Ver schleiß zwischen dem Nocken und dem Reibpartner des Nockens, meist einer Rolle eines Ventilstößels, verur sachen kann.In the camshaft shown in this document is disadvantageous, however, that the with the inner shaft connected cams a hole for receiving the Mit member has a very high ver wear between the cam and the friction partner of the Cam, usually a roller of a valve lifter can do things.
Die DE-OS 28 22 147 beschreibt eine Nockenwellenanord nung, bei welcher einer oder mehrere Nocken über einen Mitnehmer mit der Innenwelle verbunden und durch Scheiben auf der Hohlwelle in axialer Richtung festge legt sind.DE-OS 28 22 147 describes a camshaft arrangement in which one or more cams over one Driver connected to the inner shaft and through Fixed discs on the hollow shaft in the axial direction sets are.
Die Verbindung des Nockens mit der Innenwelle stellt jedoch aufgrund der in dem Nocken vorgesehenen Nut und der umständlichen Anbringung des Mitnehmers eine fer tigungstechnisch komplizierte und mit einem sehr hohen Montageaufwand verbundene Lösung dar.The cam connects to the inner shaft however due to the groove provided in the cam and the cumbersome attachment of the driver a fer technically complicated and with a very high Assembly related solution.
Aus der DE 29 30 266 C2 ist eine weitere Nockenwellen anordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher die Außenwelle mit Ausnehmungen bzw. Ausbrü chen versehen ist, durch welche ein mit der Innenwelle verbundener Nocken nach außen geführt ist.Another camshaft is known from DE 29 30 266 C2 arrangement known for an internal combustion engine, at which the outer shaft with recesses or Ausbrü Chen is provided, through which a with the inner shaft connected cam is guided to the outside.
Auch hier ergeben sich nachteiligerweise erhebliche fertigungstechnische Probleme, insbesondere bei der Herstellung der Ausbrüche, und es ist außerdem keine sichere Verbindung des Nockens mit der Innenwelle ge währleistet.Here, too, disadvantageously arise considerable manufacturing problems, especially with the Making the outbreaks, and it's also none secure connection of the cam with the inner shaft ensures.
Die DE 32 34 639 C2 sowie die DE 32 34 640 C2 be schreiben Ventiltriebe für Brennkraftmaschinen, durch welche die Öffnungsdauer eines oder mehrerer Ventile variiert werden soll. Mit den dort dargestellten Ven tiltrieben, die einen sehr hohen fertigungstechnischen Aufwand darstellen und deren einwandfreie Funktion nicht gewährleistet ist, kann eine Verschiebung der Einlaßnocken zu den Auslaßnocken nicht realisiert wer den.DE 32 34 639 C2 and DE 32 34 640 C2 be write valve drives for internal combustion engines which is the opening time of one or more valves should be varied. With the Ven shown there tilt drives, which have a very high manufacturing technology Represent effort and their perfect function is not guaranteed, a shift of the Intake cams to the exhaust cams not realized who the.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mittels wel cher die Einlaßnocken gegenüber den Auslaßnocken ver stellt werden können, und zwar ohne daß dabei die Tri bologie zwischen den Nocken und den Reibpartnern der Nocken gestört wird.It is therefore an object of the invention to provide a camshaft to create for an internal combustion engine, by means of wel cher the inlet cams against the outlet cams can be put, without the tri bology between the cams and the friction partners of the Cam is disturbed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the Drawing part of claim 1 mentioned features solved.
Durch den zylindrischen Bereich des Nockens, der mit der Innenwelle verbunden ist, ist in Verbindung mit der sich in dem zylindrischen Bereich befindlichen Ausnehmung und dem in dieser Ausnehmung angeordneten Mitnahmeglied sichergestellt, daß einerseits der ent sprechende Nocken sicher mit der Innenwelle verbunden ist, und daß andererseits die Tribologie des Ventil triebes, d. h. die Tribologie zwischen dem Nocken und dem jeweiligen Reibpartner des Nockens nicht gestört wird, wodurch sich letztendlich ein sehr verschleißar mer Ventiltrieb ergibt. Dabei erhält man auch eine größere Auflagefläche zwischen dem Nocken und seinem Reibpartner.Through the cylindrical area of the cam, which with the inner shaft is connected to located in the cylindrical area Recess and the arranged in this recess Driving link ensures that on the one hand the ent speaking cams securely connected to the inner shaft and that on the other hand the tribology of the valve drive, d. H. the tribology between the cam and the respective friction partner of the cam is not disturbed becomes, which ultimately becomes a very wearable mer valve train results. You also get one larger contact area between the cam and his Friction partner.
Mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist somit ebenso wie bei bekannten Nockenwellen eine sehr einfache Ver stellung der Einlaßnocken zu den Auslaßnocken möglich, wodurch der Öffnungszeitpunkt eines durch den Einlaß nocken gesteuerten Einlaßventils variiert werden kann. With the camshaft according to the invention it is also the same as with known camshafts a very simple Ver position of the inlet cams to the outlet cams possible, whereby the time of opening one through the inlet cam-controlled inlet valve can be varied.
Die Ausnehmung in dem zylindrischen Bereich ist dabei fertigungstechnisch sehr einfach herzustellen, da sie sich nicht in der relativ komplizierten Geometrie des Nockens befindet.The recess in the cylindrical area is there technically very easy to manufacture, because they not in the relatively complicated geometry of the Cam is located.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and the described in principle below the drawing Embodiment.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße gebaute Nockenwelle mit einer Innenwelle und einer Außenwelle und mit einer mit der Nockenwelle verbundenen Phasen stelleinrichtung, wobei ein Auslaßnocken mit der Innenwelle verbunden ist; Figure 1 is a built-in camshaft according to the invention with an inner shaft and an outer shaft and with a connected to the camshaft phase adjusting device, wherein an exhaust cam is connected to the inner shaft.
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung nach der Linie II aus Fig. 1; Fig. 2 is an enlarged view along the line II of Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Fig. 1; Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 1;
Fig. 4 eine erfindungsgemäße gebaute Nockenwelle mit einer Innenwelle und einer Außenwelle und mit einer mit der Nockenwelle verbundenen Phasen verstelleinrichtung wobei ein Einlaßnocken mit der Innenwelle verbunden ist; und Fig. 4 is an assembled camshaft according to the invention with an inner shaft and an outer shaft and having a related phase of the camshaft adjusting device with an inlet cam is connected to the inner shaft; and
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V aus Fig. 3. Fig. 5 shows a section according to the line VV of FIG. 3.
Fig. 1 zeigt eine Nockenwelle 1, welche eine Außenwel le 2 und eine in der hohlen Außenwelle 2 sich befind liche Innenwelle 3 aufweist. Die Außenwelle 2 ist da bei in Nockenwellenlagern 4 von üblicher Bauart aufge nommen. Fig. 1 shows a camshaft 1 , which has an outer shaft 2 and an inner shaft 3 located in the hollow outer shaft 2 . The outer shaft 2 is taken up in camshaft bearings 4 of the usual type.
Auf der Nockenwelle 1 befinden sich in diesem Fall zwei Einlaßnocken 5 sowie ein Auslaßnocken 6, welche für ein Zusammenspiel mit nicht dargestellten Ein- und Auslaßventilen einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Die Brennkraftmaschine weist in diesem Fall drei Gaswechselventile pro Zylinder auf, es kann jedoch selbstverständlich auch eine beliebige andere Anzahl von Gaswechselventilen vorgesehen sein.In this case, there are two intake cams 5 and an exhaust cam 6 on the camshaft 1 , which are provided for interaction with intake and exhaust valves, not shown, of an internal combustion engine. In this case, the internal combustion engine has three gas exchange valves per cylinder, but of course any other number of gas exchange valves can also be provided.
Da es sich bei der Nockenwelle 1 um eine gebaute Noc kenwelle 1 handelt, sind die Einlaßnocken 5 und die Auslaßnocken 6 nicht einstückig mit der Nockenwelle 1 ausgebildet. Vielmehr wurden die Einlaßnocken 5 mit der Außenwelle 2 in bekannter Weise, z. B. durch Auf pressen mit einem Preßsitz verbunden. Dagegen ist der Auslaßnocken 6 mit der Innenwelle 3 über ein Mitnah meglied 7 verbunden und weist gegenüber der Außenwelle 2 Spiel auf.Since it is in the camshaft 1 to a built Noc kenwelle 1 , the inlet cam 5 and the outlet cam 6 are not integrally formed with the camshaft 1 . Rather, the inlet cam 5 with the outer shaft 2 in a known manner, for. B. connected by pressing on with a press fit. In contrast, the outlet cam 6 is connected to the inner shaft 3 via a Mitnah meglied 7 and has 2 game against the outer shaft.
Aus Fig. 2 ist die Verbindung des Auslaßnockens 6 mit der Innenwelle 3 besser zu erkennen. So ist der Aus laßnocken 6 einstückig mit einem in axialer Richtung des Auslaßnockens 6 nach außen stehenden zylindrischen Bereich 8 ausgebildet, der mit einer Ausnehmung 9 ver sehen ist. In der Ausnehmung 9 befindet sich das Mit nahmeglied 7 zur Verbindung des Auslaßnockens 6 mit der Innenwelle 3. Das Mitnahmeglied ist in diesem Fall als Zylinderstift 7 ausgebildet und die Ausnehmung ist durch eine zylindrische Bohrung 9 gebildet. Durch den zylindrischen Bereich 8 wird die Bohrung 9 von der Kontaktfläche des Auslaßnockens 6 weg verlegt, wodurch eine ununterbrochene Kontaktfläche des Auslaßnockens 6 mit seinem Reibpartner entsteht.From Fig. 2 the connection of the outlet cam 6 with the inner shaft 3 can be seen better. So from laßnocken 6 is integrally formed with an outward in the axial direction of the outlet cam 6 cylindrical portion 8 which is seen with a recess 9 ver. In the recess 9 there is the member 7 for connecting the exhaust cam 6 with the inner shaft 3rd In this case, the driving element is designed as a cylindrical pin 7 and the recess is formed by a cylindrical bore 9 . Through the cylindrical region 8 , the bore 9 is moved away from the contact surface of the outlet cam 6 , which creates an uninterrupted contact surface of the outlet cam 6 with its friction partner.
Die Innenwelle 3 ist hohl mit einer zentralen Bohrung 10 ausgebildet und dient somit gleichzeitig zur Ölver sorgung der Nockenwellenlager 4 und einer an einem Ende der Nockenwelle 1 angeordneten Phasenverstellein richtung 11. Das Öl tritt durch eine radiale Öffnung 12 in der Außenwelle 2 und der Innenwelle 3 in die zentrale Bohrung 10 der Innenwelle 3 ein und kann so mit die Nockenwellenlager 4 und die Phasenverstellein richtung 11 in einfacher Weise mit Öl versorgen. Um einen Ölaustritt zwischen der Innenwelle 3 und der Außenwelle 2 sowie dem Zylinderstift 7 zu verhindern, ist die Innenwelle 3 im Bereich der Ausnehmung 9 mit als Dichtschultern 13 ausgebildeten Dichtungseinrich tungen versehen, die durch eine Freidrehung der Innen welle 3 entstehen. Die Dichtschultern 13 sind somit einstückig mit der Innenwelle 3 ausgebildet und liegen radial an der Innenwand der Außenwelle 2 an. Gegebe nenfalls können die Dichtschultern 13 auch durch eine Freidrehung an der Innenwand der Außenwelle 2 entste hen.The inner shaft 3 is hollow with a central bore 10 and thus serves at the same time for supplying oil to the camshaft bearings 4 and a phase adjustment device 11 arranged at one end of the camshaft 1 . The oil enters through a radial opening 12 in the outer shaft 2 and the inner shaft 3 into the central bore 10 of the inner shaft 3 and can thus supply the oil with the camshaft bearings 4 and the phasing device 11 in a simple manner. In order to prevent oil leakage between the inner shaft 3 and the outer shaft 2 and the cylinder pin 7 , the inner shaft 3 is provided in the region of the recess 9 with sealing shoulders 13 formed as sealing shoulders, which are caused by a free rotation of the inner shaft 3 . The sealing shoulders 13 are thus formed in one piece with the inner shaft 3 and bear radially on the inner wall of the outer shaft 2 . If necessary, the sealing shoulders 13 can also be created by a free rotation on the inner wall of the outer shaft 2 .
Die Innenwelle 3 geht an ihrer der Phasenverstellein richtung 11 zugewandten Seite in einen nach außen ver laufenden radialen Bereich 14 über, welcher wiederum in einen axial verlaufenden äußeren Bereich 15 über geht und dort ein Kettenrad 16 trägt bzw. einstückig mit dem Kettenrad 16 ausgebildet ist. Über das Ketten rad 16 wird in bekannter Weise die Nockenwelle 1 ange trieben. The inner shaft 3 merges on its side facing the phase adjustment device 11 into an outwardly running radial region 14 , which in turn merges into an axially extending outer region 15 and carries a sprocket 16 there or is formed integrally with the sprocket 16 . About the chain wheel 16 , the camshaft 1 is driven in a known manner.
Die Außenwelle 2 weist ebenfalls einen nach außen ver laufenden radialen Bereich 17 auf, sie ist jedoch axial nicht so weit nach außen geführt wie die Innen welle 3 und durchbricht die Innenwelle 3 in einem re lativ kurzen axialen Bereich 18 durch Ausnehmungen, wie z. B. Langlöcher 19 in der Innenwelle 3 und ist in dem axialen Bereich 18 über Schrauben 20 mit einem Stellelement 21 der Phasenverstelleinrichtung 11 ver bunden.The outer shaft 2 also has an outwardly running radial region 17 , but it is not axially guided as far outwards as the inner shaft 3 and breaks through the inner shaft 3 in a relatively short axial region 18 through recesses, such as. B. elongated holes 19 in the inner shaft 3 and is in the axial region 18 via screws 20 with an actuator 21 of the phase adjustment device 11 connected ver.
Die Verstellung der Außenwelle 2 zu der Innenwelle 3, d. h. die Verstellung der Einlaßnocken 5 gegenüber den Auslaßnocken 6 durch die Phasenverstelleinrichtung 11 wird in an sich bekannter Weise über eine Drehbewegung des Stellelements 21 durchgeführt, weshalb im folgen den auf die näheren Umstände dieser Verstellung nicht eingegangen wird. Da auch der Aufbau der Phasenver stelleinrichtung 11 im einzelnen bereits bekannt ist, wird auch dieser nicht näher beschrieben.The adjustment of the outer shaft 2 to the inner shaft 3 , ie the adjustment of the inlet cams 5 with respect to the outlet cams 6 by the phase adjustment device 11 is carried out in a manner known per se via a rotary movement of the adjusting element 21 , which is why the details of this adjustment are not discussed in the following becomes. Since the structure of the phasing device 11 is already known in detail, this is also not described in detail.
In Fig. 3 ist die Verbindung zwischen dem Auslaßnocken 6 und der Innenwelle 3 im Schnitt dargestellt, wobei hier der maximale Verstellwinkel α der Innenwelle 3 gegenüber der Außenwelle 2 erkennbar ist. Um den Ver stellwinkel α der Innenwelle 3 zu ermöglichen, ist die Außenwelle 2 im Bereich des Zylinderstiftes 7 mit ein ander gegenüberliegenden Ausnehmungen 22 in Umfangs richtung versehen. Der maximale Verstellwinkel α kann dabei selbstverständlich an die jeweils notwendigen Gegebenheiten der Nockenwelle 1 angepaßt sein.In Fig. 3 the connection between the outlet cam 6 and the inner shaft 3 is shown in section, here the maximum adjustment angle α of the inner shaft 3 relative to the outer shaft 2 can be seen. In order to enable the adjustment angle α of the inner shaft 3 , the outer shaft 2 is provided in the area of the cylindrical pin 7 with a recess 22 on the opposite side in the circumferential direction. The maximum adjustment angle α can of course be adapted to the particular circumstances of the camshaft 1 .
Der Zylinderstift 7 wird in der Innenwelle 3 durch eine Preßpassung bzw. einen Preßsitz gehalten und weist gegenüber dem Auslaßnocken 6 eine Spielpassung bzw. einen Schiebesitz auf. Die Spielpassung zwischen dem Zylinderstift 7 und der Ausnehmung 9 des Einlaß nockens 5 ist vorgesehen, um ein Abstützen des Zylin derstiftes 7 an dem Einlaßnocken 5 zu verhindern und somit eine sichere Verbindung zwischen der Innenwelle 3 und dem Zylinderstift 7 durch die Preßpassung zu gewährleisten. Dadurch ergibt sich eine stabile Ver bindung zwischen dem Einlaßnocken 5 und der Innenwelle 3.The cylindrical pin 7 is held in the inner shaft 3 by a press fit or a press fit and has a clearance fit or a sliding fit relative to the outlet cam 6 . The clearance fit between the cylinder pin 7 and the recess 9 of the inlet cam 5 is provided in order to prevent the cylinder pin 7 from being supported on the inlet cam 5 and thus to ensure a secure connection between the inner shaft 3 and the cylinder pin 7 by the press fit. This results in a stable connection between the inlet cam 5 and the inner shaft 3rd
Fig. 4 zeigt eine Nockenwelle 1 ähnlich der in Fig. 1 dargestellten, wobei hier jedoch die Einlaßnocken 5 mit der Innenwelle 3 verbunden sind. Diese Verbindung ist dabei analog der oben beschriebenen durchgeführt, d. h. mit dem zylindrischen Bereich 8 an den beiden Einlaßnocken 5, der jeweils die Ausnehmung 9 aufweist, in welcher sich das Mitnahmeglied 7 befindet. Da in diesem Fall jedoch die Innenwelle 3 mit dem Stellele ment 21 der Phasenverstelleinrichtung 11 durch die Schrauben 20 verbunden ist, kann die Außenwelle 2 ohne die Langlöcher 19 ausgeführt werden. Die Außenwelle 2 wird über den radialen Bereich 17 nach außen geführt und trägt an dem äußeren axialen Bereich 18, ähnlich wie gemäß Fig. 1 die Innenwelle 3 an dem axialen Be reich 15, das Kettenrad 16. Fig. 4 shows a camshaft 1 similar to that shown in Fig. 1, but here the intake cams 5 are connected to the inner shaft 3 . This connection is carried out analogously to that described above, ie with the cylindrical region 8 on the two inlet cams 5 , each of which has the recess 9 in which the driving member 7 is located. However, since in this case the inner shaft 3 is connected to the adjusting element 21 of the phase adjustment device 11 by the screws 20 , the outer shaft 2 can be executed without the elongated holes 19 . The outer shaft 2 is guided to the outside via the radial region 17 and carries on the outer axial region 18 , similar to FIG. 1, the inner shaft 3 on the axial loading area 15 , the chain wheel 16 .
Diese Anordnung der Nockenwelle 1, die als "Innensteller" bezeichnet wird, weist gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Anordnung eines "Außenstellers" den Vorteil einer geringeren Baulänge und einer einfa cheren Konstruktion auf. Bei dem "Außensteller" sind die Einlaßnocken 5 jedoch steifer ausgeführt, da sie sich auf der Außenwelle 2 befinden und somit durch den Preßsitz eine bessere Verbindung gegeben ist als über das Mitnahmeglied 7. Durch die steifere Ausführung der Einlaßnocken 5 ergibt sich eine bessere Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine. In beiden Fällen ist die Phasenverstelleinrichtung 11 koaxial zu der Noc kenwelle 1 angeordnet und ist dafür vorgesehen, die Einlaßnocken 5 gegenüber den Auslaßnocken 6 zu ver stellen, um somit den Öffnungszeitpunkt des Einlaßven tils bzw. bei mehreren Einlaßnocken 5 der Einlaßventi le verändern zu können.This arrangement of the camshaft 1 , which is referred to as the "inner actuator", has the advantage of a shorter overall length and a simpler construction compared to the arrangement of an "outer actuator" shown in FIG. 1. In the "outer plate", however, the inlet cams 5 are stiffer since they are located on the outer shaft 2 and thus a better connection is provided by the press fit than via the driving element 7 . The stiffer design of the inlet cams 5 results in better filling of the cylinders of the internal combustion engine. In both cases, the phase adjustment device 11 is arranged coaxially to the cam shaft 1 and is intended to adjust the inlet cams 5 relative to the outlet cams 6 , so that the opening time of the inlet valve or, if there are several inlet cams 5, the inlet valves can be changed.
Fig. 5 zeigt die Verbindung zwischen dem Einlaßnocken 5 und der Innenwelle 3 ähnlich Fig. 3, wobei auch hier zwischen dem Zylinderstift 7 und der Innenwelle 3 eine Preßpassung sowie zwischen dem Zylinderstift 7 und dem Einlaßnocken 5 eine Spielpassung vorgesehen ist. Fig. 5 shows the connection between the inlet cam 5 and the inner shaft 3 similar to FIG. 3, with an interference fit between the cylinder pin 7 and the inner shaft 3 and a clearance fit between the cylinder pin 7 and the inlet cam 5 .
Claims (11)
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