EP1844216A1 - Verstellbare nockenwelle, insbesondere f]r verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen, mit einer hydraulischen stelleinrichtung - Google Patents

Verstellbare nockenwelle, insbesondere f]r verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen, mit einer hydraulischen stelleinrichtung

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EP1844216A1
EP1844216A1 EP06705778A EP06705778A EP1844216A1 EP 1844216 A1 EP1844216 A1 EP 1844216A1 EP 06705778 A EP06705778 A EP 06705778A EP 06705778 A EP06705778 A EP 06705778A EP 1844216 A1 EP1844216 A1 EP 1844216A1
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EP
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bearing ring
shafts
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annular
ring
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EP06705778A
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EP1844216B1 (de
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Falk Schneider
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Mahle International GmbH
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Mahle International GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0057—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by splittable or deformable cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift

Definitions

  • Adjustable camshaft in particular for internal combustion engines of motor vehicles, with a hydraulic adjusting device
  • the invention relates to an adjustable camshaft, in particular for internal combustion engines of motor vehicles, with a hydraulic actuating device according to the preamble of patent claim 1.
  • the further subclaims relate to advantageous embodiments of a particularly in the case of an adjustable camshaft.
  • bearing ring with axially space-saving designed circumferential annular channels for the introduction of hydraulic fluid to be passed through this bearing ring, namely in particular under pressure lubricating oil.
  • the invention is based in particular with respect to camshafts of internal combustion engines in motor vehicles on the general idea of using the pressure oil lubrication required for the bearing ring, including the means serving for this purpose, at the same time for supplying the adjusting device with lubricating oil as the hydraulic fluid.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a hydraulic fluid supply of a camshaft adjusting device in a) a longitudinal section of an end region of an adjustable camshaft according to section line AA in figure section h, b) a view of the end of the camshaft as shown in a), c ) a perspective view of the end of the camshaft shown in part a),
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of a hydraulic fluid supply according to FIG. 1 with a smaller number of supply channels and a different design of the end regions of inner and outer shaft with the following representations a) longitudinal section through an end region of the camshaft according to line AA in FIG. b) top view of the end region of the camshaft according to figure section a, c) longitudinal section through an end region of the camshaft according to figure section a to section line CC in figure section b,
  • FIG. 3 shows a variant of the hydraulic fluid supply via a radially divided bearing ring with a) a perspective view of this bearing ring end region of a camshaft, b) an exploded view of Nockenwellenend- area according to figure section a with a representation of the bearing ring, in which a slide-on c) a longitudinal section through the Nockenwellenendab- section after the figure section a, along the section line CC in figure section g, d) a view from radially outward on the camshaft end portion of Figure c, e) a Section along the line EE through the camshaft end section after the figure section c, f) a section along the line FF through the camshaft end section in the figure section c, g) a view 'on the camshaft section after the figure section c,
  • Feed channels in a bearing ring in a camshaft end portion with a) a view of the end portion from radially outside, b) a view of the end of the camshaft end portion of Figure A, c) a longitudinal section of the camshaft end portion according to the section line CC in the figure section b, d) a section through the camshaft end section along the line DD in the figure section c, e) a longitudinal section through the shaft end section along the line EE in the figure section c,
  • FIG. 5 shows a bearing ring with peripheral annular channels in various views and sections, namely a) a perspective view, b) in a view from radially outside, c) in a longitudinal section, d) in a section along line DD in figure section b, e) in a section through the bearing ring along line EE in figure section b, Fig. 6 shows an alternative embodiment of the annular channels of the bearing ring of FIG.
  • FIG. 5 in turn different views, namely a) a view from radially outside, b) in an exploded view with a section through an annular channel along line DD and a separate representation of a sealing ring arrangement in FIG uneinstalled state, c) in a longitudinal section along the section line CC in figure section a, d) in a section through the bearing ring along line DD in figure section a, e) in a longitudinal section through the bearing ring along line EE in figure section d,
  • Fig. 7 shows another alternative embodiment of the outer ring channels of a bearing ring in different views, namely a) a view from radially outside, b) a section through the bearing ring along line BB in figure section c, c) a plan view of a bearing ring in the axial direction of this bearing ring ,
  • the camshaft consists in this area of an outer shaft 1 and a Concentric in this mounted inner shaft 2. Slid on the outer shaft 1 and firmly connected to this example by a shrink fit, a bearing ring 3, via which the camshaft is rotatably mounted in ' a stationary abutment 4.
  • adjustable camshafts of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • adjustable camshafts are located on the outer shaft 1 each firmly connected to this first cam.
  • Second cams are fixedly connected to the inner shaft 2 in a rotatable mounting on the outer shaft 1.
  • the fixed connection between the second cam and the inner shaft 2 takes place through recesses in the outer shaft 1 therethrough.
  • This adjusting device 5 comprises two relatively mutually rotatable adjusting elements, namely a first adjusting element 6 and a second adjusting element 7.
  • first adjusting element 6 with the bearing ring 3 and the second adjusting element 7 with the inner shaft 2 are respectively firmly connected.
  • the connection is such that in both control elements 6, 7 is a contact with an end-side end portion of the inner shaft 2, the outer shaft 1 and the fixedly connected to this bearing ring 3 is given.
  • end face connecting surfaces which are defined together as the connecting surface 8.
  • feed channels 9 to 12 To supply the hydraulic adjusting device 5 a total of four feed channels 9 to 12 are provided in the illustrated embodiment.
  • the areas of these feed channels 9 to 12, which are located outside of the adjusting device 5, are each indicated without a dashed index, while the portions which are located within the actuator, each with a bleed index are occupied.
  • the number of feed channels 9 to 12 depends on the structure and the function that an adjusting device 5 is to exercise.
  • Four feed channels 9 to 12 are required in particular in known embodiments of adjusting devices 5, if in addition to a relative movement between the inner and outer shaft 2, 1 and the entirety of both shafts 1, 2 against a stationary storage should be adjustable in angle.
  • the feed channel 9 extends outside of the adjusting device 5 exclusively in the bearing ring 3 and communicates from there
  • the feed channel 9 opens at one end axially parallel to the camshaft into the connecting surface 8 and at the other end radially into an annular channel 9 '' in the outer circumferential surface of the container Bearing ring 3.
  • the production of this feed channel 9 takes place by intersecting blind holes from one side of the connecting surface 8 and on the other hand from the annular channel 9 '' starting.
  • the annular channel 9 "is supplied with hydraulic fluid from an inlet channel 9"'associated with the abutment 4, that is to say here with lubricating oil under pressure in the described embodiment.
  • the supply of lubricating oil to this feed channel 10 takes place in the same way as that described above Feed channel 9.
  • the feed channel 10 is not composed of blind hole bores crossing within the bearing ring 3. Rather, the feed channel 10 consists of a radial bore, which passes through the entire radial thickness of the bearing ring 3 and a radial annular gap 10 IV between the outer shaft 1 and the bearing ring 4.
  • the annular gap 10 IV is on the connecting surface 8 and through it within the encryption Setting device 5 a Zuzhoukanal 10 'fluid communicating associated. Through the annular gap 10 IV , the bearing ring 3 sits firmly on the outer shaft 1 exclusively via its axially adjacent this annular gap 10 IV area.
  • the feed channel 11 is similar in construction and course to the feed channel 10 described above. Also, this feed channel 11 opens via an annular channel 11 IV in an associated feed channel 11 'on the connecting surface 8 away in the adjusting device 5 inside. To connect the annular channel 11 IV to the radially extending region of the feed channel 11, a radial bore 11 v guided through the outer shaft 1 is used.
  • the feed channel 12 has, like the feed channel 11 within the bearing ring 3, a radial bore which opens into an intersecting blind hole bore within the inner shaft 2 via an associated radial through hole 12 V of the outer shaft 1.
  • the axially extending region of these blind bores of the feed channel 12 opens via the connection surface 8 into a corresponding feed channel 12 'within the setting device 5.
  • the inner shaft 2 can be provided up to its axial end within the camshaft with a large outer diameter, whereby a good torsional rigidity is obtained.
  • a plurality of feed channels can be provided, each of which can be controlled individually. The arrangement of the feed channels in particular enables an axial force-free row of hydraulic fluid supply to the actuating device 5.
  • the difference in the design of the feed channel 209 results exclusively from a different design of the associated end portion of the camshaft, in which the inner shaft 2 extends axially beyond the associated end of the outer shaft 1 on the one hand axially and on the other hand diameter-stepped to a section with a smaller diameter.
  • the axial from one to the Ring channel 109 '' axially adjacent annular channel 209 '' must be supplied, space-related with respect to its radial course within the bearing ring 3 relative to the respective region of the feed channel 109 are circumferentially offset. Furthermore, the radial portion of this feed channel 209 must be passed through the outer shaft 1. In this case, the radial region of the feed channel 209 can open into an annular channel 13, which is formed by the diametrically reduced end portion of the inner shaft 2.
  • this embodiment is also suitable for more than two feed channels, that is to say in particular for four feed channels according to the embodiment in FIG. 1.
  • the difference compared to the embodiment of FIG. 2, in which also only two feed channels are drawn and described, consists merely in that in the embodiment of FIG. 3 a radially split bearing ring 3 is ⁇ sets, which consists of an inner ring portion 3 'and an outer deferred outer ring 3''.
  • the outer ring 3 '' can be shrunk onto the inner bearing ring 3 ', for example, whereby a firm connection is created between the two bearing ring parts 3', 3 ''.
  • the feed channel 409 Due to the division of the bearing ring 3 into an inner region 3 'and an outer ring 3'', the feed channel 409, which is axially further away from the end of the camshaft than the feed channel 309, can be deflected within the inner bearing ring region 3' such that the feed channel 409 can be performed together with the other feed channel 309 in the radially inner region of the bearing ring outside the outer shaft 1, that is, that the outer shaft 1 need not be radially excluded. How this is possible in terms of production is shown in section f of FIG. 3 quite clearly recognizable angular course of Zu Industriesbohrung 409. Such an angular course can be in a split bearing ring 3 ', 3 "" extremely easy to produce, but not in a one-piece bearing ring. 3
  • the outer bearing ring 3 '' and the inner bearing ring 3 ' may be made of different materials and that in each case adapted to the requirements placed on these areas. So can for example, the outer bearing ring 3 '' made of tribologically particularly suitable material, while the inner bearing ring portion 3 'can be formed of high strength material to absorb the driving forces and transmitted.
  • the feed channels can be executed milled in a split bearing ring design, at least in some areas, which can be compared to purely drilled feed channels easier to produce direction-changing courses. In particular, a large number of small holes can be combined to form a necessary larger flow cross-section, if a larger diameter hole can not be realized in terms of space.
  • the bearing ring 3 may be finished prior to assembly on a camshaft, that is, the outer shaft 1, which has a positive effect on the manufacturing time, cost and quality.
  • This drawn embodiment illustrates how 3 milled oil supply cross-sections can be realized in a radially divided bearing ring and that by the example of the feed channel 409 in FIG. Third
  • bearing ring designs which are described in detail below, are those which can be used particularly advantageously in the context of the present invention. Basically, these are, however, gerringaus entryen that can be used anywhere regardless of an adjustable camshaft according to the present invention in such cases in which liquid from lying on the outer circumference of a bearing ring ring channels through the bearing ring is to be performed at axially adjacent ring channels and a possible axially short Training of the bearing ring.
  • a bearing ring 30 has on its outer circumference axially adjacent annular channels 31, the functionally correspond to the annular channels 9 ", 10", 11 “and 12" in the embodiment of the bearing ring 3 of FIG. 1.
  • radial bores 32 lead into the inner circumferential surface of the bearing ring 30.
  • Individual of the annular channels 31 contain sealing rings 33, of which in each case one abuts one of the two axial flanks of these annular channels 31.
  • the sealing rings 33 provide for a bearing of the bearing ring 30 in an abutment in, for example, an embodiment according to that of the abutment 4 in FIG. 1 for a mutually dense delimitation of the annular channels 31.
  • By the above-described arrangement of the sealing rings 33 can at a plurality of axially adjacent annular channels 31 an axially short construction of the bearing ring 30 can be achieved.
  • axially adjacent annular channels 31 may be located axially between these annular channels 31, a further annular channel 31, which in itself is not lined with sealing rings 33.
  • the adjacent sealing rings 33 take over the function of axial boundary walls for the sealing ring-free annular channel 31st
  • this bearing ring design has, in principle, one with that of FIG. 5 matching alternative on.
  • the alternative consists exclusively in that for stabilizing the position of the sealing rings 33 on the adjacent groove flanks of the annular channels 31, no anchors 34 fixed in the base of these annular channels 31 are provided.
  • the position assurance takes place here rather by retaining means which are integrated in the sealing rings 33 themselves.
  • These holding means can be of various types and basically only serve to secure the sealing rings 33 in their position on the side flanks of the annular channels 31, without obstructing a fluid flow through the respective annular channels 31 excessively.
  • the exploded view in Figure section b shows two sealing rings 33, which are combined to form a so-called tandem ring.
  • the bearing ring according to this embodiment has an outer circumference with a constant diameter. In this outer wall open the radial bores 32 of the bearing ring 30th
  • the annular channels 31 are formed by sealing rings 33, which in each case have a radial axis between them. Ie bore 32 are inserted into receiving grooves in the outer wall region of the bearing ring 30 in a form-fitting manner. Since these sealing rings 33 are in each case journalled over practically the entire circumference of the bearing ring 30 in continuous bearing ring material and only directly or indirectly adjoin the radial bores 32, an axially short design of the respective bearing ring 30 can also be achieved here.
  • the bearing rings can be outwardly exciting, circumferentially slotted rings in the nature of piston rings and made of metal or plastic.
  • closed sealing rings made of elastically extensible material. These may have the cross-section of about an H.
  • the upstanding legs serve as sealing rings 33 of a sealing ring tandem and the central web as a spacer.
  • the middle bar must of course be provided with flow openings.

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Abstract

Eine verstellbare Nockenwelle zeichnet sich durch folgende Mei-kmale aus: - zumindest eines der fest mit den beiden Wellen (1, 2) verbundenen Stellelemente (6, 7) der Stelleinrichtung (5) liegt jeweils zumindest teilweise stirnseitig dicht an einer Verbindungsfläche (8) , die mit Bezug auf beide Wellen (1, 2) einschließlich Lagerring (3) zumindest von dem Lagerring (3) der Außenwelle (1) gebildet wird, an - die Verbindungsf lache (8) ist mit axial verlaufenden Durchgängen zwischen Hydraulikkammern der Stelleinrichtung (5) und Hydraulikf lüssigkeits-Zuführkanälen (9, 10, 11, 12) durchsetzt, - die Zuführkanäle (9, 10, 11, 12) führen durch die Wellen, und/oder zwischen diesen Wellen (1, 2) und/oder zwischen der Außenwelle (1) und dem Lagerring (3) jeweils gebildete Ringspalte (10IV, HIV) hindurch von der Verbindungsfläche (8) zu Einfüllbereichen in der Umfangsf lache des Lagerringes (3) , - die Einfüllbereiche münden in jeweils den Einfüllbereichen eines Zuführkanales (9, 10, 11, 12) zugeordnete Umfangs-Ringkanäle (9'' , 10'' , 11'', 12'') .

Description

Verstellbare Nockenwelle, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, mit einer hydraulischen Stelleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, mit einer hydraulischen Stelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer solchen Nockenwelle soll eine Zuführung der zum Betrieb der hydraulischen Stelleinrichtung notwendigen Hydraulikflüssigkeit einen möglichst geringen Bauraum erfordern .
Gelöst wird dieses Problem bei einer gattungsgemäßen Nockenwelle durch eine Ausführung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltung ist Gegenstand des Anspruchs 2.
Die weiteren Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausbildungen eines insbesondere bei einer verstellbaren Nockenwel- Ie nach der Erfindung einsetzbaren Lagerringes mit axial raumsparend ausgestalteten Umfangs-Ringkanälen zur Einleitung von durch diesen Lagerring hindurch zu führende Hydraulikflüssigkeit, nämlich insbesondere unter Druck stehendes Schmieröl .
Die Erfindung beruht insbesondere mit Bezug auf Nockenwellen von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen auf dem allgemeinen Gedanken, die für den Lagerring erforderliche Drucköl- Schmierung einschließlich der hierzu dienenden Mittel gleichzeitig zur Versorgung der Stelleinrichtung mit Schmieröl als Hydraulikflüssigkeit zu verwenden .
Vorteilhafte, nachstehend näher erläuterte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt .
In dieser zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante einer Hydraulikflüs- sigkeits-Versorgung einer Nockenwellen- Stelleinrichtung in a) einem Längsschnitt eines Endbereiches einer verstellbaren Nockenwelle nach Schnittlinie A-A in Figurenabschnitt h, b) einer Ansicht auf das Ende der Nockenwelle nach der Darstellung in a) , c) einer perspektivische Ansicht des in Teil a) dargestellten Endes der Nockenwelle, Fig . 2 eine alternative Ausführung einer Hydraulikflüssig- keits-Versorgung nach Fig. 1 mit einer geringeren Anzahl an Zuführkanälen und einer andersartigen Ausbildung der Endbereiche von Innen- und Außenwelle mit folgenden Darstellungsarten a) Längsschnitt durch einen Endbereich der Nockenwelle gemäß Linie A-A in Figurenabschnitt b . b) Draufsicht auf den Endbereich der Nockenwelle nach Figurenabschnitt a, c) Längsschnitt durch einen Endbereich der Nockenwelle gemäß Figurenabschnitt a nach Schnittlinie C-C in Figurenabschnitt b,
Fig. 3 eine Variante der Hydraulikflüssigkeitszuführung ü- ber einen radial geteilt ausgeführten Lagerring mit a) einer perspektivischen Ansicht des diesen Lagerring aufweisenden Endbereiches einer Nockenwelle, b) einer Explosionsdarstellung des Nockenwellenend- bereiches nach Figurenabschnitt a mit einer Darstellung des Lagerringes, bei der ein aufschiebbarer, äußerer Ring des Lagerringes getrennt dargestellt ist, c) einem Längsschnitt durch den Nockenwellenendab- schnitt nach dem Figurenabschnitt a, längs der Schnittlinie C-C in Figurenabschnitt g, d) einer Ansicht von radial außen auf den Nockenwellen-Endabschnitt nach Figurenabschnitt c, e) einem Schnitt nach Linie E-E durch den Nockenwellen-Endabschnitt nach dem Figurenabschnitt c, f) einem Schnitt nach Linie F-F durch den Nockenwellen-Endabschnitt in dem Figurenabschnitt c, g) einer Ansicht' auf den Nockenwellenabschnitt nach dem Figurenabschnitt c,
Fig. 4 eine Variation der Hydraulikflüssigkeits-
Zuführkanäle in einem Lagerring in einem Nockenwellen-Endbereich entsprechend der Ausführung in Fig. 3 mit a) einer Ansicht des Endabschnittes von radial außen, b) einer Ansicht des Endes des Nockenwellen- Endbereiches nach Figurenabschnitt a, c) einem Längsschnitt des Nockenwellen- Endabschnittes nach der Schnittlinie C-C in dem Figurenabschnitt b, d) einem Schnitt durch den Nockenwellen- Endabschnitt nach Linie D-D in dem Figurenabschnitt c, e) einem Längsschnitt durch den Wellenendabschnitt nach Linie E-E in dem Figurenabschnitt c,
Fig. 5 einen Lagerring mit Umfangsringkanälen in verschiedenen Ansichten und Schnitten, nämlich a) einer perspektivischen Ansicht, b) in einer Ansicht von radial außen, c) in einem Längsschnitt, d) in einem Schnitt nach Linie D-D in Figurenabschnitt b, e) in einem Schnitt durch den Lagerring nach Linie E-E in Figurenabschnitt b, Fig. 6 eine alternative Ausführung der Ringkanäle des Lagerringes nach Fig. 5 in wiederum verschiedenen Ansichten, nämlich a) einer Ansicht von radial außen, b) in einer Explosionsdarstellung mit einerseits einem Schnitt durch einen Ringkanal nach Linie D-D sowie einer getrennten Darstellung einer Dichtringanordnung in uneingebautem Zustand, c) in einem Längsschnitt nach der Schnittlinie C-C in Figurenabschnitt a, d) in einem Schnitt durch den Lagerring nach Linie D-D in Figurenabschnitt a, e) in einem Längsschnitt durch den Lagerring nach Linie E-E in Figurenabschnitt d,
Fig. 7 eine weitere alternative Ausführungsform der äußeren Ringkanäle eines Lagerrings in verschiedenen Ansichten, nämlich a) einer Ansicht von radial außen, b) einem Schnitt durch den Lagerring nach Linie B-B in Figurenabschnitt c, c) einer Draufsicht auf einen Lagerring in Axialrichtung dieses Lagerringes .
Ausführung nach Fig. 1
Von einer verstellbaren Nockenwelle ist in der Zeichnung lediglich ein axialer Endbereich dargestellt . Die Nockenwelle besteht in diesem Bereich aus einer Außenwelle 1 und einer konzentrisch in dieser gelagerten Innenwelle 2. Auf die Außenwelle 1 aufgeschoben und fest mit dieser beispielsweise durch einen Schrumpfsitz verbunden ist ein Lagerring 3, über den die Nockenwelle in' einem ortsfesten Widerlager 4 drehbar gelagert ist .
Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ebenso wie sämtliche noch folgenden Ausführungsbeispiele betreffen jeweils eine verstellbare Nockenwelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges . Bei diesen verstellbaren Nockenwellen befinden sich auf der Außenwelle 1 jeweils fest mit dieser verbundene erste Nocken . Zweite Nocken sind fest mit der Innenwelle 2 verbunden bei einer drehbaren Lagerung auf der Außenwelle 1. Die feste Verbindung zwischen den zweiten Nocken und der Innenwelle 2 erfolgt durch Ausnehmungen in der Außenwelle 1 hindurch . Dieser Aufbau verstellbarer Nockenwellen ist an sich allgemein bekannt, weshalb hierauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden muss und auch eine entsprechende zeichnerische Darstellung fehlt .
Zur gegenseitigen, relativen Verdrehung zueinander von Außenwelle 1 und Innenwelle 2 dient eine hydraulische Stelleinrichtung 5, die in der Zeichnung lediglich in Teilabschnitt a der Fig . 1 strichpunktiert angegeben ist . Diese Stelleinrichtung 5 umfasst zwei relativ gegeneinander verdrehbare Stellelemente, nämlich ein erstes Stellelement 6 und ein zweites Stellelement 7. Dabei ist das erste Stellelement 6 mit dem Lagerring 3 und das zweite Stellelement 7 mit der Innenwelle 2 jeweils fest verbunden . Die Verbindung ist derart, dass bei beiden Stellelementen 6, 7 eine Anlage an einen stirnseitigen Endbereich der Innenwelle 2 , der Außenwelle 1 und dem mit dieser fest verbundenen Lagerring 3 gegeben ist . Hierdurch sind zwischen den beiden Stellelementen 6, 7 einerseits und der Außenwelle 1, der Innenwelle 2 und dem Lagerring 3 andererseits stirnseitige Verbindungsflächen gegeben, die gemeinsam als Verbindungsfläche 8 definiert werden .
Zur Versorgung der hydraulischen Stelleinrichtung 5 sind bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Zuführkanäle 9 bis 12 vorgesehen . Die Bereiche dieser Zuführkanäle 9 bis 12, die sich außerhalb der Stelleinrichtung 5 befinden, werden j eweils ohne einen Strichindex angegeben, während die Teilbereiche, die sich innerhalb der Stelleinrichtung befinden, mit jeweils einem Strichindex belegt sind . Die Anzahl der Zuführkanäle 9 bis 12 richtet sich nach dem Aufbau und der Funktion, die eine Stelleinrichtung 5 ausüben soll . Vier Zuführkanäle 9 bis 12 sind insbesondere bei bekannten Ausführungen von Stelleinrichtungen 5 erforderlich, wenn außer einer Relativbewegung zwischen Innen- und Außenwelle 2 , 1 auch die Gesamtheit beider Wellen 1 , 2 gegenüber einer ortsfesten Lagerung drehwinkelverstellbar sein soll .
Zu der Anordnung und dem Verlauf der einzelnen Zuführkanäle 9 bis 12 ist Folgendes zu bemerken .
Der Zuführkanal 9 verläuft außerhalb der Stelleinrichtung 5 ausschließlich in dem Lagerring 3 und kommuniziert von dort aus über eine stirnseitige Verbindungsfläche 8 mit einem zugeordneten Zuführkanal 9' in dem ersten Stellelement 6 der Stelleinrichtung 5. Der Zuführkanal 9 mündet einenends axial parallel zu der Nockenwelle in die Verbindungsfläche 8 und anderenends radial in einen Ringkanal 9' ' in der Außenum- fangsflache des Lagerringes 3. Die Herstellung dieses Zu- führkanales 9 erfolgt durch sich kreuzende Sacklochbohrungen von einerseits der Verbindungsfläche 8 und andererseits aus dem Ringkanal 9' ' ausgehend. Der Ringkanal 9' ' wird von einem in dem Widerlager 4 zugeordneten Einleitungskanal 9' ' ' aus mit Hydraulikflüssigkeit, das heißt hier bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Schmieröl unter Druck versorgt .
Der nächste, das heißt zu dem Zuführkanal 9 direkt benachbarte Zuführkanal 10 erstreckt sich wiederum zwischen der Verbindungsfläche 8 und einem Ringkanal 10 ' ' an der Außenum- fangsflache des Lagerringes 3. Die Schmierölversorgung dieses Zuführkanales 10 erfolgt in der gleichen Weise wie diejenige des zuvor beschriebenen Zuführkanals 9. Das gleiche gilt für die nachstehend noch beschriebenen Zuführkanäle 11 und 12. Abweichend von dem Zuführkanal 9 setzt sich der Zuführkanal 10 nicht aus sich innerhalb des Lagerringes 3 kreuzenden Sacklochbohrungen zusammen . Der Zuführkanal 10 besteht vielmehr aus einer radialen Bohrung, die die gesamte radiale Dicke des Lagerringes 3 durchläuft und einem radialen Ringspalt 10IV zwischen der äußeren Welle 1 und dem Lagerring 4. Dem Ringspalt 10IV ist über die Verbindungsfläche 8 beziehungsweise durch diese hindurch innerhalb der Ver- Stelleinrichtung 5 ein Zuführkanal 10' strömungskommunizie- rend zugeordnet . Durch den Ringspalt 10IV sitzt der Lagerring 3 ausschließlich über dessen axial neben diesem Ringspalt 10IV liegenden Bereich fest auf der Außenwelle 1 auf .
Der Zuführkanal 11 ist bezüglich Aufbau und Verlauf dem zuvor beschriebenen Zuführkanal 10 ähnlich . Auch dieser Zuführkanal 11 mündet über einen Ringkanal 11IV in einen zugehörigen Zuführkanal 11 ' über die Verbindungsfläche 8 hinweg in die Stelleinrichtung 5 hinein . Zur Verbindung des Ringka- nales 11IV mit dem radial verlaufenden Bereich des Zuführka- nales 11 dient eine durch die Außenwelle 1 hindurchgeführte radiale Bohrung llv.
Der Zuführkanal 12 besitzt wie der Zuführkanal 11 innerhalb des Lagerringes 3 eine radiale Bohrung, die über eine zugeordnete radiale Durchgangsbohrung 12V der Außenwelle 1 , in sich kreuzende Sacklochbohrungen innerhalb der Innenwelle 2 mündet . Der axial verlaufende Bereich dieser Sacklochbohrungen des Zuführkanales 12 mündet über die Verbindungsfläche 8 hinweg in einen entsprechenden Zuführkanal 12 ' innerhalb der Stelleinrichtung 5.
Besondere Vorteile dieser Ausführung bestehen in Folgendem.
Die Innenwelle 2 kann bis zu ihrem axialen Ende innerhalb der Nockenwelle mit einem großen Außendurchmesser versehen werden, wodurch eine gute Torsionssteifigkeit erwirkt wird. Ein über die gesamte Länge der Innenwelle 2 realisierbarer, konstant gleichbleibender Durchmesser vereinfacht die Herstellbarkeit der Innenwelle . Insbesondere kann eine Vielzahl von Zuführkanälen vorgesehen sein, wobei jeder für sich einzeln angesteuert werden kann . Die Anordnung der Zuführkanäle ermöglicht insbesondere eine axialkraftfreie Reihe Hydraulikflüssigkeitsversorgung der Stelleinrichtung 5.
Ausführung nach Fig . 2
Bei dieser Ausführungsform orientiert sich die Ausbildung der hier lediglich zwei vorgesehenen Zuführkanäle 109 und 209 an der Art der Ausbildung des Zuführkanales 9 bei dem in Fig . 1 gezeigten Ausführungsbeispiel . Dabei stimmt die Ausführung der Zuführkanäle 9 nach Fig. 1 und 109 nach Fig . 2 überein . Unterschiedlich ist lediglich die Ausführung des bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 2 vorgesehenen zweiten Zuführkanales 209.
Der Unterschied bei der Ausführung des Zuführkanales 209 resultiert ausschließlich aus einer unterschiedlichen Ausbildung des zugehörigen Endbereiches der Nockenwelle, bei der die Innenwelle 2 axial über das zugehörige Ende der Außenwelle 1 einerseits axial hinausragt und andererseits durchmessermäßig zu einem Abschnitt mit geringerem Durchmesser gestuft ist .
Durch eine vorgegebene Abmessung des Lagerringes 3 mit einem möglichst geringen, insbesondere radialen Bauraumvolumen muss der zweite Zuführkanal 209, der von einem axial zu dem Ringkanal 109' ' axial benachbarten Ringkanal 209 ' ' versorgt werden muss, bauraumbedingt bezüglich seines radialen Verlaufes innerhalb des Lagerringes 3 gegenüber dem betreffenden Bereich des Zuführkanales 109 umfangsmäßig versetzt werden . Des weiteren muss der radiale Bereich dieses Zuführkanales 209 durch die Außenwelle 1 hindurchgeführt werden . Dabei kann der radiale Bereich des Zuführkanales 209 in einen Ringkanal 13 einmünden, der durch den durchmessermäßig verringerten Endabschnitt der Innenwelle 2 gebildet wird. Zu dem axial freien Ende der Nockenwelle an deren durch den Lagerring 3 gebildeten Ende hin erfolgt bei dieser Ausführungsform ein Verschluss des Ringkanales 209 durch einen von der hier nicht gezeichneten Stelleinrichtung 5 aus in ein Innengewinde 14 des Lagerringes 3 eingeschraubten Stutzen, in dem die Innenwelle 2 drehbar gelagert ist . Durch eine Einbeziehung des Ringkanals 13 in den Verlauf des Zuführkanales 209 können auf einfache Weise der radiale Bereich dieses Zuführkanales 209 und dessen Austritt in die Verbindungsfläche 8 im Sinne der Ausführung nach Fig . 1 umfangsmäßig unterschiedlich verlaufen .
Ausführung nach Fig . 3
Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig . 1 sind hier wiederum lediglich zwei Zuführkanäle 309 und 409 gezeichnet und beschrieben . Grundsätzlich eignet sich diese Ausführungsform j edoch auch für mehr als zwei Zuführkanäle, das heißt insbesondere für vier Zuführkanäle gemäß der Ausführung in Fig . 1. Der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig . 2 , bei der ebenfalls lediglich zwei Zuführkanäle gezeichnet und beschrieben sind, besteht lediglich darin, dass bei der Ausführung nach Fig . 3 ein radial geteilter Lagerring 3 einge¬ setzt wird, der aus einem inneren Ringbereich 3 ' und einem äußeren aufgeschobenen Außenring 3' ' besteht . Der Außenring 3' ' kann beispielsweise auf den inneren Lagerring 3' aufgeschrumpft werden, wodurch zwischen beiden Lagerringteilen 3 ' , 3 ' ' eine feste Verbindung geschaffen wird. Durch die Teilung des Lagerringes 3 in einen Innenbereich 3' und einen Außenring 3 ' ' kann der Zuführkanal 409, der von dem Ende der Nockenwelle axial weiter entfernt ist als der Zuführkanal 309, innerhalb des inneren Lagerringbereiches 3 ' derart umgelenkt werden, dass der Zuführkanal 409 gemeinsam mit dem anderen Zuführkanal 309 in dem radial innenliegenden Bereich des Lagerringes außerhalb der Außenwelle 1 geführt werden kann, das heißt dass die Außenwelle 1 nicht radial ausgenommen werden muss . Wie dies auf einfache Weise herstellungsmäßig möglich ist, zeigt der aus Teilabschnitt f der Fig . 3 recht deutlich erkennbare winkelförmige Verlauf der Zuführbohrung 409. Ein solcher winkelförmiger Verlauf lässt sich bei einem geteilten Lagerring 3 ' , 3 " " äußerst einfach herstellen, nicht jedoch bei einem einteiligen Lagerring 3.
Bei einer geteilten Ausführung des Lagerringes 3 können der äußere Lagerring 3' ' und der innere Lagerring 3 ' aus unterschiedlichen Materialien bestehen und zwar j eweils angepasst an die an diese Bereiche gestellten Anforderungen . So kann beispielsweise der äußere Lagerring 3' ' aus tribologisch besonders geeignetem Material bestehen, während der innere Lagerringbereich 3' aus hochfestem Material ausgebildet werden kann, um die Antriebskräfte aufnehmen und übertragen zu können . Die Zuführkanäle können bei einer geteilten Lagerringausführung zumindest in Teilbereichen gefräst ausgeführt werden, wodurch sich gegenüber rein gebohrten Zuführkanälen leichter richtungsverändernde Verläufe herstellen lassen . Insbesondere kann eine Vielzahl kleiner Bohrungen zu einem notwendigen größeren Strömungsquerschnitt zusammengefasst werden, wenn eine Bohrung größeren Durchmessers bauraummäßig nicht realisierbar ist . Der Lagerring 3 kann vor einer Montage auf eine Nockenwelle, das heißt die Außenwelle 1 fertig bearbeitet sein, was sich positiv auf die Herstellzeit, die Kosten sowie die Qualität auswirkt .
Ausführung nach Fig . 4
Diese gezeichnete Ausführung verdeutlicht, wie bei einem radial geteilten Lagerring 3 gefräste Ölzuführungsquerschnitte realisiert werden können und zwar am Beispiel des Zuführkanals 409 in Fig . 3.
Lagerringausführungen nach den Fig . 5 bis 7
Bei diesen Lagerringausführungen, die nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben werden, handelt es sich um solche, die besonders vorteilhaft im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können . Grundsätzlich sind dies j edoch La- gerringausführungen, die überall unabhängig von einer verstellbaren Nockenwelle nach der vorliegenden Erfindung in solchen Fällen eingesetzt werden können, in denen Flüssigkeit von auf den Außenumfang eines Lagerringes liegenden Ringkanälen durch den Lagerring hindurch geführt werden soll und zwar bei axial nebeneinander liegenden Ringkanälen und einer möglichst axial kurzen Ausbildung des Lagerringes .
Lagerringausführung nach Fig . 5
Ein Lagerring 30 besitzt auf seinem Außenumfang axial benachbart verlaufende Ringkanäle 31 , die funktional den Ringkanälen 9" , 10 " , 11 " und 12 " bei der Ausführung des Lagerringes 3 nach Fig. 1 entsprechen . Von den Ringkanälen 31 führen radiale Bohrungen 32 in die Innenumfangsflache des Lagerrings 30. Einzelne der Ringkanäle 31 enthalten Dichtringe 33, von denen j eweils einer an j eder der beiden axialen Flanken dieser Ringkanäle 31 anliegt . Für eine sichere Anlage der Dichtringe 33 an den Anlageflanken der Ringkanäle 31 sorgen im Grund der Ringkanäle 31 über deren Umfang verteilt angebrachte Anker 34 in der Form radial aus dem Nutgrund abstehender Stifte als axiale Widerlager für die Dichtringe 33.
Die Dichtringe 33 sorgen bei einer Lagerung des Lagerringes 30 in einem Widerlager in beispielsweise einer Ausführung nach derjenigen des Widerlagers 4 in Fig . 1 für eine gegenseitig dichte Abgrenzung der Ringkanäle 31. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung der Dichtringe 33 kann bei mehreren axial nebeneinander liegenden Ringkanälen 31 eine axial kurze Bauweise des Lagerringes 30 erreicht werden . Ermöglicht wird dies dadurch, dass die Dichtringe 33 erfindungsgemäß nicht j eweils in einem eigenständigen Ringsteg untergebracht werden müssen . Bei zwei in der vorstehend beschriebenen Weise mit Dichtringen 33 gebildeten, axial nebeneinander liegenden Ringkanälen 31 kann axial zwischen diesen Ringkanälen 31 ein weiterer Ringkanal 31 liegen, der für sich genommen nicht mit Dichtringen 33 ausgekleidet ist . Hier übernehmen die benachbarten Dichtringe 33 die Funktion axialer Begrenzungswände für den dichtringfreien Ringkanal 31.
Lagerringausführung nach Fig . 6
Diese Lagerringausbildung weist bezüglich der Ringkanalausführung im Prinzip eine mit derjenigen nach Fig . 5 übereinstimmende Alternative auf . Die Alternative besteht dabei ausschließlich darin, dass zur Lagestabilisierung der Dichtringe 33 an den angrenzenden Nutflanken der Ringkanäle 31 keine im Grund dieser Ringkanäle 31 befestigten Anker 34 vorgesehen sind. Die Lagesicherung erfolgt hier vielmehr durch Haltemittel, die in die Dichtringe 33 selbst integriert sind. Diese Haltemittel können unterschiedlichster Art sein und müssen im Grunde lediglich dazu dienen, die Dichtringe 33 in ihrer Lage an den Seitenflanken der Ringkanäle 31 zu sichern, ohne einen Flüssigkeitsstrom durch die betreffende Ringkanäle 31 übermäßig zu behindern . Die Explosionsdarstellung in Figurenabschnitt b zeigt zwei Dichtringe 33, die zu einem sogenannten Tandemring zusammen- gefasst sind. Dieses Zusammenfassen ist dadurch gegeben, dass zwei, j eweils auf ihrem Umfang geschlitzte Dichtringe 33 an einem ihrer Stoßenden über ein Brückenglied 35 miteinander verbunden sind, von dem sich zur Stoßspaltüberbrückung ein Steg 36 mit beispielsweise H-förmigem Querschnitt in den axialen Zwischenraum der das zweite Ende des Stoßspaltes bildenden Enden der Dichtringe 33 erstreckt .
Möglich ist es selbstverständlich auch, dass bei einem solchen Tandemring über den gesamten Umfang verteilt Abstandshalter zwischen den in Abstand zueinander zu haltenden Dichtringpartnern des Tandemringes vorgesehen sind. Die Abstandshalter, die jeweils zumindest mit einem der beiden Partnerdichtringe fest verbunden sein sollten, sind dabei lediglich derart anzubringen, dass sie einerseits die Spanneigenschaft des Dichtringes 33 nicht negativ beeinträchtigen und andererseits die Flüssigkeitsverteilung innerhalb des Ringkanales 31, dem sie zugeordnet sind, nicht behindern .
Lagerringausführung nach Fig . 7
Der Lagerring nach dieser Ausführung besitzt einen Außenumfang mit einem gleichbleibenden Durchmesser . In diese Außenwandung münden die radialen Bohrungen 32 des Lagerringes 30.
Die Ringkanäle 31 werden bei dieser Ausführung von Dichtringen 33 gebildet, die axial j eweils zwischen sich eine radia- Ie Bohrung 32 einschließend in Aufnahmenuten im Außenwandbereich des Lagerringes 30 formschlüssig eingesetzt sind. Da diese Dichtringe 33 j eweils über praktisch den gesamten Umfang des Lagerringes 30 in durchgehendem Lagerringmaterial gelagert sind und lediglich im Bereich der radialen Bohrungen 32 direkt oder indirekt an diese angrenzen, kann auch hier eine axial kurze Bauweise des betreffenden Lagerringes 30 erreicht werden .
Die Lagerringe können nach außen spannende, umfangsmäßig geschlitzte Ringe in der Art von Kolbenringen sein und aus Metall oder Kunststoff bestehen .
Möglich ist es allerdings auch, geschlossene Dichtringe aus elastisch dehnbarem Material einzusetzen . Diese können den Querschnitt etwa eines H besitzen . Dabei dienen die hochstehenden Schenkel als Dichtringe 33 eines Dichtringtandems und der Mittelsteg als Abstandshalter . Der Mittelsteg muss selbstverständlich mit Durchflussöffnungen versehen sein .
Für die Erfindung einschließlich aller vorstehend beschriebener Ausführungsformen gilt generell noch Folgendes .
Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander kombiniert erfindungswesentlich sein .
*****

Claims

Ansprüche
1. Verstellbare Nockenwelle, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, bei der
- zwei Wellen, nämlich j eweils eine fest mit Nocken verbundene Innen- und Außenwelle (2 , 1 ) relativ zueinander verdrehbar sind,
- zur Erzeugung dieser Relativbewegung an einem ihrer Enden eine hydraulische Stelleinrichtung (5 ) vorgesehen ist,
- in der Stelleinrichtung (5) gegeneinander verdrehbare Stellelemente (6, 7 ) jeweils mit einer der beiden Wellen (1, 2 ) fest verbunden sind, und
- die Außenwelle (1) benachbart zu der Stelleinrichtung (5) mit einem, die Wellen (1 , 2) in einem ortsfesten Widerlager (4) lagernden Lagerring (3) zumindest fest verbunden ist, gekennzeichnet durch die Merkmale,
- zumindest eines der fest mit den beiden Wellen (1 , 2) verbundenen Stellelemente ( 6, 7) der Stelleinrichtung (5) liegt j eweils zumindest teilweise stirnseitig dicht an einer Verbindungsfläche (8 ) , die mit Bezug auf beide Wellen (1, 2 ) einschließlich Lagerring (3) zumindest von dem Lagerring (3) der Außenwelle (1) gebildet wird, an,
- die Verbindungsfläche (8 ) ist mit axial verlaufenden Durchgängen zwischen Hydraulikkammern der Stelleinrichtung (5) und Hydraulikflüssigkeits-Zuführkanälen ( 9, 10, 11, 12) durchsetzt,
- die Zuführkanäle ( 9, 10 , 11 , 12 ) führen durch die Wellen, und/oder zwischen diesen Wellen (1, 2 ) und/oder zwischen der Außenwelle (1) und dem Lagerring (3) jeweils gebildete Ringspalte (10IV, 11IV) hindurch von der Verbindungsfläche
(8 ) zu Einfüllbereichen in der Umfangsflache des Lagerringes (3 ) ,
- die Einfüllbereiche münden in j eweils den Einfüllbereichen eines Zuführkanales ( 9, 10, 11 , 12 ) zugeordnete Umfangs- Ringkanäle ( 9" , 10 " , 11' , 12 " ) .
2. Verstellbare Nockenwelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (3) einen äußeren, fest auf einen Innenbereich (3' ) des Lagerringes (3) aufgeschobenen Außenring (3 ' ' ) besitzt, wobei Zuführkanäle (409) innerhalb der Verbindungsfläche an beide Ringbereiche (3' , 3' ' ) , das heißt sowohl an den Innenbereich (3' ) als auch an den Außenring (3' ' ) angrenzen .
3. Lagerring, insbesondere einer verstellbaren Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch zumindest einzelne Umfangs-Ringkanäle (31) , die lagerringseitig gebildet sind von in den Außenumfang des Lagerringes (30 ) eingreifenden Ringnuten sowie an den Ringnutenflanken jeweils anliegenden, radial über den Lagerring-Außenumfang hinausragenden Dichtringen (33) , die über mit Bezug auf den Lagerring (30 ) ungebundene Abstands- halter (36) oder im Grund der Ringkanäle (31) befestigte Anker (34 ) lagegesichert sind .
4. Lagerring, insbesondere einer verstellbaren Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch zumindest einzelne Ringkanäle (31 ) , die lagerringseitig gebildet sind von ausschließlich in einen durchgehend durchmessergleichen Außenumfang des Lagerringes (30 ) eingreifenden, nach radial außen über den durchmessergleichen Lagerringaußenumfang überstehenden Dichtringen (33 ) .
*****
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