DE4332868A1 - Nockenwelle mit winkelverstellbaren Steuernocken, insbesondere für Ein- und Auslaß-Ventile einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von der DE-C 39 43 427 aus.

Diese bekannte Nockenwelle ist aus einem durchgehenden, rohrförmigen inneren Wellenelement mit Steuernocken für eine Ventilart und aus einem äußeren Wellenelement mit hülsenartigen Abschnitten mit Steuernocken für die andere Ventilart gebildet. Die auf dem inneren Wellenelement gleitbeweglich gelagerten, hülsenartigen Abschnitte wei­ sen einenends ein Wellenlager zur gehäuseseitigen Ab­ stützung der Nockenwelle auf und durchgreifen andernends mittels rohrsegmentartiger Zungen Durchbrechungen in den Steuernocken des inneren Wellenelementes zum Zweck einer relativen Winkelverstellung der Steuernocken. Die freien Enden der Zungen sind an einem benachbarten Abschnitt zentriert und mit diesem stoffschlüssig verbunden, ins­ besondere durch Schweißen oder Löten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nocken­ welle der gattungsgemäßen Bauart so weiter zu bilden, daß stoffschlüssige Verbindungen einer im Aufbau einfachen Nockenwelle vermieden sind.

Gelöst ist diese Aufgabe mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zwischen zwei mittels jeweils eines Spurlagers axial festgelegten Abschnitten des äußeren Wellen­ elementes einen in diesen beidseitig drehbeweglich zen­ trierten weiteren Abschnitt mit einem ebenfalls drehfest angeordneten Steuernocken vorzusehen, und sämtliche Ab­ schnitte über jeweils im Inneren angeordnete, auf einem Betätigungsorgan anordbare Drehanschläge winkel­ verstellbar zu steuern. Die Erfindung erzielt in vorteil­ hafter Weise eine durch axiales Zusammensetzen ohne Er­ fordernis einer stoffschlüssigen Verbindung gebaute Nockenwelle, wobei weiter das innere Wellenelement durch einen axial vorgespannt gestalteten Aufbau in Verbindung mit radial tragenden Profilen zwischen den Drehanschlägen und den zugehörigen Abschnitten wesentlich zur Biege­ steifigkeit der Nockenwelle beiträgt.

Zusätzlich vorteilhafte Ausgestaltungen beschreiben wei­ tere Unteransprüche. Insbesondere ist mit der Ausgestal­ tung der Erfindung nach Anspruch 6 eine Nockenwelle mit einer sehr großen Winkelverstellung erreicht, die z. B. bei einer Brennkraftmaschine mit nur zwei Ventilen je Zy­ linder eine aufwendigere Nockenwellen-Verstellvorrichtung erübrigen kann. Genügt dagegen eine geringere Winkelver­ stellung, vorzugsweise zur Änderung der Nockenspreizung für den Bereich der Ventilüberschneidung, ergibt sich mit der Fortbildung der Erfindung nach Anspruch 7 eine vorteilhafte Ausbildung, mit der die mechanische Festig­ keit der Nockenwelle zusätzlich erhöht ist.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestell­ ten Beispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Nockenwelle im Längsschnitt mit winkel­ verstellbaren Steuernocken für große Verstell­ bereiche zwischen einem Einlaß- und einem Aus­ laß-Steuernocken eines Zylinders einer Brenn­ kraftmaschine,

Fig. 2 eine teilweise gezeigte Nockenwelle im Längs­ schnitt für kleinere Verstellbereiche.

Eine Nockenwelle 1 mit winkelverstellbaren Steuernocken 2 und 3 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine mit einem Einlaß- und einem Auslaß-Ventil je Zylinder umfaßt ein zur Winkelverstellung als Betätigungsorgan dienendes inneres Wellenelement 4 und ein aus gegenseitig zentrier­ ten, hülsenartigen Abschnitten 5, 6 gebildetes äußeres Wellenelement 7. Die Abschnitte 5 weisen jeweils neben einem drehfest angeordneten Steuernocken 2 für Auslaß- Ventile ein Wellenlager 8 auf, das als Spurlager mit An­ laufflanschen 9, 9′ ausgebildet ist. Diese Anlaufflansche 9, 9′ dienen als Axial-Sicherungsanschläge der maschinen­ seitig gelagerten Abschnitte 5. Die zweiten Abschnitte 6 des äußeren Wellenelementes 7 mit drehfest angeordneten Steuernocken 3 für Einlaß-Ventile sind zwischen den Ab­ schnitten 5 angeordnet und in diesen drehbeweglich zen­ triert. Hierfür weisen die Abschnitte 5 jeweils in beiden Endbereichen fluchtende Lagerbohrungen 10, 10′ zur zen­ trierenden Aufnahme der Abschnitte 6 auf, die im übrigen axial mittels stirnseitigem Anschlag zwischen den Ab­ schnitten 5 gesichert sind. Zur relativen Winkelverstell­ barkeit der Abschnitte 5 und 6 sind diese über innensei­ tig angeordnete Profile 11 und 12 mit drehfest am inneren Wellenelement 4 bzw. am Betätigungsorgan angeordneten Drehanschlägen 13, 14 beweglich verbunden.

Gemäß dem Beispiel nach Fig. 1 umfaßt das innere Wellen­ element 4 als biegesteifes Betätigungsorgan auf einer Steuerstange 15 unter gegenseitiger Abstützung axial vor­ gespannt angeordnete Drehanschläge 13, 14, die mit den zugeordneten, axial spielbehaftet angeordneten Ab­ schnitten 5, 6 des äußeren Wellenelementes 7 über radial tragende Profile 11, 12 beweglich verbunden sind. Als ein hierfür geeignetes Beispiel eines tragenden Profils 11, 12 wird eine Kerb-Verzahnung erwähnt. Weiter zu erwähnen ist, daß für eine relative Winkelverstellung der Nocken 2 und 3 auf den Abschnitten 5 und 6 die Profile 11 und 12 der Abschnitte 5 und 6 zueinander unterschiedlich gerich­ tet sind.

Weiter zeigt die Fig. 1, daß die Abschnitte 5 und 6 in­ nenseitig jeweils ein in axialer Richtung im wesentlichen durchgehend ausgebildetes Profil 11, 12 aufweisen und daß die zugeordneten Drehanschläge 13, 14 entsprechend einer vorbestimmt großen Winkelverstellung der Steuernocken 2 und 3 eine entsprechend kurz gestaltete Profileingriffs­ länge aufweisen. Die in Fig. 1 dargestellte Nockenwelle 1 ermöglicht durch die gezeigte Ausgestaltung des inneren Wellenelementes 4 große Winkelverstellungen zwischen den Ein- und Auslaß-Steuernocken 3 und 2. Die erfindungs­ gemäße Nockenwelle 1 kann bei einer Brennkraftmaschine mit lediglich zwei Ventilen je Zylinder eine aufwendige Nockenwellen-Verstellvorrichtung mit gesonderten Nocken­ wellen erübrigen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Nockenwelle 1 sind die Dreh­ anschläge 13, 14 zweier benachbarter Abschnitte 5, 6 in den Endbereichen einer mit einem Zentrierbund 16 im Be­ reich der drehbeweglichen Zentrier-Verbindung 17 der Ab­ schnitte 5, 6 anordbaren Zentrierbuchse 18 angeordnet. Zur Erzielung eines inneren Wellenelementes 4 als biege­ steifes Betätigungsorgan sind benachbarte Zentrierbuchsen 18 unter Zwischenschaltung eines im Bereich einer weite­ ren drehbeweglichen Zentrierverbindung 17′ zwischen ande­ ren Abschnitten 6 und 5 angeordneten Zentrierringes 19 auf der Steuerstange 20 axial vorgespannt angeordnet. Diese besonders biegesteife Ausgestaltung der Nockenwelle 1 ist für geringere Winkelverstellungen geeignet, vor­ zugsweise zur Änderung der Nockenspreizung für den Be­ reich der Ventilüberschneidung.

Claims (8)

1. Nockenwelle mit winkelverstellbaren Steuernocken, insbesondere für Ein- und Auslaß-Ventile einer Brennkraftmaschine,

• - umfassend ein zur Winkelverstellung als Betä­ tigungsorgan dienendes inneres Wellenelement (4) und
• - ein aus gegenseitig zentrierten, hülsenartigen Abschnitten (5, 6) gebildetes äußeres Wellen­ element (7), wobei
• - erste Abschnitte (5) jeweils neben einem dreh­ fest angeordneten Steuernocken (2) für erste, gleichartige Ventile ein Wellenlager (8) auf­ weisen

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die ersten Abschnitte (5) im Bereich der Wellenlager (8) Axial-Sicherungsanschläge (Anlaufflansche 9, 9′) aufweisen, und
• - daß zweite Abschnitte (6) des äußeren Wellen­ bundes (7) mit drehfest angeordneten Steuer­ nocken (3) für zweite, gleichartige Ventile mit den ersten Abschnitten (5) drehbeweglich zentriert in Verbindung stehen, wobei
• - die ersten und zweiten Abschnitte (5, 6) über innenseitig angeordnete Profile (11, 12) mit drehfest am Betätigungsorgan (Wellenelement 4) angeordneten Drehanschlägen (13, 14) beweglich verbunden relativ winkelverstellbar sind.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wellenlager (8) der ersten Abschnitte (5) als Spurlager mit Anlaufflanschen (9, 9′) aus­ gebildet sind.

3. Nockenwelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß die ersten Abschnitte (5) jeweils in bei­ den Endbereichen fluchtende Lagerbohrungen (10, 10′) zur zentrierenden Aufnahme der zwei­ ten Abschnitte (6) aufweisen, die
• - axial mittels stirnseitigem Anschlag zwischen den ersten Abschnitten (5) gesichert sind.

4. Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das innere Wellenelement (4) als biege­ steifes Betätigungsorgan auf einer Steuer­ stange (15) unter gegenseitiger Abstützung axial vorgespannt angeordnete Drehanschläge (13, 14) umfaßt, und
• - daß die Drehanschläge (13, 14) mit den zuge­ ordneten, axial spielbehaftet angeordneten Ab­ schnitten (5, 6) des äußeren Wellenelementes (7) über radial tragende Profile (11, 12) be­ weglich verbunden sind.

5. Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (11, 12) der ersten und zweiten Abschnitte (5, 6) zueinander unter­ schiedlich gerichtet sind.

6. Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Abschnitte (5, 6) innenseitig jeweils ein in axialer Richtung im wesentlichen durch­ gehend ausgebildetes Profil (11, 12) aufwei­ sen, und
• - daß die zugeordneten Drehanschläge (13, 14) entsprechend einer vorbestimmten Winkelver­ stellung eine entsprechende axiale Profilein­ griffslänge aufweisen (reziprokes Verhältnis).

7. Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Drehanschläge (13, 14) zweier benach­ barter Abschnitte (5, 6) in den Endbereichen einer mit einem Zentrierbund (16) im Bereich der drehbeweglichen Zentrier-Verbindung (17) der Abschnitte (5, 6) anordbaren Zentrier­ buchse (18) angeordnet sind, wobei
• - benachbarte Zentrierbuchsen (18) unter Zwi­ schenschaltung eines im Bereich einer weiteren drehbeweglichen Zentrierverbindung (17′) zwi­ schen anderen Abschnitten (6, 5) angeordneten Zentrierringes (19) auf der Steuerstange (20) axial vorgespannt angeordnet sind.