EP2059656A1 - Verstellbare nockenwelle - Google Patents

Verstellbare nockenwelle

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Publication number
EP2059656A1
EP2059656A1 EP07820032A EP07820032A EP2059656A1 EP 2059656 A1 EP2059656 A1 EP 2059656A1 EP 07820032 A EP07820032 A EP 07820032A EP 07820032 A EP07820032 A EP 07820032A EP 2059656 A1 EP2059656 A1 EP 2059656A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camshaft
adjusting device
stator
rotor
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP07820032A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Lettmann
Falk Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of EP2059656A1 publication Critical patent/EP2059656A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • 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
    • F01L1/344—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 changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—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 changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • 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
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0471—Assembled camshafts
    • F01L2001/0473—Composite camshafts, e.g. with cams or cam sleeve being able to move relative to the inner camshaft or a cam adjusting rod
    • 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
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0476—Camshaft bearings

Definitions

  • the invention relates to an adjustable camshaft, in particular for internal combustion engines of motor vehicles according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention deals with the problem of providing for a generic camshaft an improved or at least another embodiment, which is characterized in particular by a significantly reduced installation / assembly costs. This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent patent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • the invention according to claim 1 is based on the general idea to reduce assembly costs in the manufacture of internal combustion engines for motor vehicles in that as many prefabricated modules are used, thereby eliminating a usually required adjustment of individual components of the assembly to each other during installation.
  • the camshaft is part of a prefabricatable camshaft assembly, which comprises at least the following, already prior to installation in the internal combustion engine relatively aligned components: A camshaft with an inner and an outer shaft, belonging to the inner or outer shaft cams, a Actuator and a sprocket.
  • the camshaft is designed as an adjustable camshaft with the above-mentioned inner and outer shaft, wherein the cam belonging to the inner shaft are respectively connected via a pinning fixedly connected to the inner shaft, while the belonging to the outer shaft cams are preferably shrunk onto them.
  • the inner and the outer shaft are rotatably supported relative to each other, wherein a relative rotation between the two shafts via at least one, arranged at one end of the camshaft, in particular hydraulic actuator is effected, in which a rotor against a stator is rotatable and wherein at least one fixed with one of the two waves connected is.
  • the rotor is fixed to one and the stator to the other shaft.
  • This may be a so-called SCP camshaft (single-cam phaser), which is inserted for prefabrication of the camshaft assembly in a device in which the a- xiale positioning and an angular orientation of the cam is fixed.
  • the at least one adjusting device which is also referred to as a phase divider, is inserted into a similar device, wherein an angular orientation preferably takes place via the sprocket.
  • the adjusting device and the camshaft are assembled to the camshaft assembly, wherein this is preferably done by heating the adjusting device with subsequent shrinking on the associated waves.
  • a hitherto complex assembly of a camshaft in particular an SCP camshaft, can be considerably simplified, since an alignment of the individual components now already takes place during the prefabrication of the camshaft assembly and not as usual in the installation of the camshaft in FIG a crankcase.
  • the rotor and the stator of the adjusting device with the associated shaft by joining, gluing, screwing and / or welding is connected.
  • joining means in the manufacturing technology the permanent joining of at least two components. Particularly in the case of a shrink fit, it is possible to achieve a simple, inexpensive and very reliable joining of the adjusting device with the camshaft so that the shrinkage is prevented. should preferably be used. It is conceivable in particular also a screwing example of the rotor with the inner shaft and the stator with the outer shaft via an internal thread, which is screwed onto a corresponding external thread.
  • At least one control valve for controlling the rotor and the stator of a hydraulically actuable actuating device is arranged in the inner shaft and within the actuating device along the longitudinal end side.
  • Such an arrangement represents a space-minimizing housing of the at least one control valve within the camshaft or within the adjusting device, whereby an ever-decreasing supply of space in engine compartments of motor vehicles is taken into account.
  • a hydraulically operating phaser is a, the at least one control valve supplying hydraulic channel in the axis of rotation of the camshaft, preferably arranged coaxially in the inner shaft and guided on one of the actuator end remote radially outward through the outer shaft.
  • the control valve according to the invention now only one zulitder hydraulic channel is provided because the control valve, the distribution of the hydraulic flow to the respective chamber in the whilinrich- caused.
  • the arrangement of the hydraulic channel in the inner shaft thereby represents a space-saving alternative to an external supply of hydraulic fluid to the actuating device.
  • the at least one control valve is also longitudinally disposed in the inner shaft and within the actuating device, elaborate seals for sealing the Hydraulic channels are avoided in the area between this and the hydraulic adjusting device, whereby the hydraulic supply of the adjusting device is structurally simpler to design.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a camshaft assembly according to the invention, in which a control valve is arranged along the end side of the inner shaft and within the adjusting device,
  • Fig. 2 is a representation as in Fig. 1, but at a disposed within the inner shaft and within the control device control valve.
  • the two shafts 2 and 4 each have fixedly connected to these cams 5 and 6 for valve control of an internal combustion engine, wherein the cams 5 are fixedly connected to the outer shaft 2 and the cams 6 via a pinning 7 rotatably connected to the inner shaft 4.
  • the pinning 7 extends through the outer shaft 2, so that an independent rotational movement of the inner shaft 4 with the pinned thereto cam 6 relative to the outer shaft 2 is possible.
  • the hydraulic actuating device 3 is provided, in which a rotor 20 is rotatable against a stator 19, wherein the rotor 20 and the stator 19 in each case with one of the two shafts 2, 4 is firmly connected.
  • the stator 19 is fixedly connected to the outer shaft 2
  • the rotor 20 is fixedly connected to the inner shaft 4.
  • the outer shaft 2 adjacent to the adjusting device 3 with a at least the outer shaft 2 in a stationary, first bearing 8 superimposed bearing ring 9 is firmly connected.
  • This bearing ring 9 is preferably in a similar manner as the cam 5 joined to the outer shaft 2, in particular shrunk onto this, the bearing 8 is formed according to the embodiment in Fig. 1 as a divisible bearing with corresponding bearings 16 and the camshaft 1 in the axial direction fixed. According to FIGS. 1 and 2, only one adjusting device 3 is shown, whereby the arrangement of two adjusting devices 3 for the independent adjustment of the inner shaft 4 to the outer shaft 2 should be encompassed by the invention.
  • the camshaft 1 is now part of a prefabricatable camshaft assembly, which comprises at least the following, relatively aligned or adjusted components: camshaft 1 with inner shaft 4 and outer shaft 2, cams 5 and 6, adjusting device 3 and a sprocket 10.
  • a vorfertigbare camshafts - Assembly can be installed at a later assembly or manufacturing process of the internal combustion engine with a significantly reduced assembly costs, which can significantly reduce the assembly or production costs.
  • the pre-fabricated camshaft assembly includes the hydraulic actuator 3, which is already connected to the camshaft 1 prior to installation of the camshaft assembly in the engine.
  • the joining method of shrinking offers a fitting, reliable and production-technically simple joining method, which is why the shrinking of the adjusting device 3 is preferably applied to the camshaft 1.
  • the inner shaft 4 is fixed relative to the outer shaft 2 within the actuator 3 in the axial direction.
  • the inner shaft 4 with the associated cam 6 relative to the outer shaft 2 with the associated cam 5 is rotatable.
  • This rotatability is achieved via the hydraulic adjusting device 3, wherein individual chambers between the rotor 20 and the stator 19 in the hydraulic adjusting device 3 by at least one control valve 11, in particular an electromagnetic control valve, can be controlled.
  • the control valve 11 is arranged as shown in FIG. 1 in the axis of the camshaft 1 and within the adjusting device 3 and thereby accommodated to save space.
  • An arrangement in the axis of the camshaft 1 means according to the embodiment of FIG. 1, that the control valve 11 is arranged on the front side of the inner shaft 4.
  • the control valve 11 is supplied with hydraulic fluid via a hydraulic channel 12, which is arranged coaxially in the inner shaft 4 at least in some areas and is guided radially outward through the outer shaft 2 on an end facing away from the adjusting device 3.
  • a hydraulic channel 12 which is arranged coaxially in the inner shaft 4 at least in some areas and is guided radially outward through the outer shaft 2 on an end facing away from the adjusting device 3.
  • a channel section extending radially to the shaft 4 can be widened in a long hole-like manner in the circumferential direction of the shaft.
  • annular seal 13 is provided on the end face of the inner shaft 4, which seals a transition between the hydraulic passage 12 containing the inner shaft 4 and the control valve 11 hydraulically.
  • the sprocket 10 is aligned with respect to the actuator 3 and fixed in an aligned state on the actuator 3. This can be done, for example, via a connecting means, not shown, which is inserted through or clamped in the sprocket 10 and in the adjusting device 3 in alignment with each other arranged openings 14.
  • the prefabricatable camshaft assembly according to FIG. 2 additionally comprises a thrust bearing washer 15 which acts as an axial bearing and is arranged between the first bearing ring 9 'and the actuator 3 when the camshaft assembly is mounted in the crankcase.
  • the thrust bearing washer 15 is usually referred to as a trust plate and, for example, at least one screw connection means 17 with the bearing 8 is firmly connected. It can of course also be provided a latching or other suitable connection between the thrust washer 15 and the bearing 8 and the crankcase.
  • the bearing 8 is preferably part of the crankcase.
  • the adjusting device 3 has a recess 18 in the manner of a clearance through which the ffertellsstoff 17, respectively another connecting means inserted through and then the Drucklagercase 15 can be bolted to the bearing 8 and with the crankcase.
  • the bearing 8 is not a separable bearing shell 16, but a tunnel bearing, so that the camshaft assembly can be inserted into the crankcase.
  • the thrust washer 15 thereby fixes a bearing ring 9 'in one axial direction, which is fixedly connected to the outer shaft 2 and the adjusting device 3 in the other axia- Ie direction and thus the camshaft 1 itself in the axial direction with respect to the crankcase.
  • the at least one control valve 11 is arranged in the inner end 4 and inside the adjusting device 3, whereby the seal 13 required according to FIG. 1 is dispensable and thus a particularly space-saving arrangement of the Control valve 11 is enabled.
  • the statements made in accordance with the hydraulic channels 12 'and 12 "as well as those made according to the sprocket 10 with reference to FIG. 1 also apply to FIG. 2.
  • the thrust washer 15 rests against the bearing 8, i. on the crankcase, while the adjusting device 3 and the bearing ring 9 'rests against the thrust washer 15.
  • the assembly is placed in the crankcase and hereafter the bearing shells 16 of the bearing 8 is screwed. Thereafter, a chain is attached to the assembly with the sprocket 10, and the threaded fasteners, such as sprocket bolts, are tightened.
  • both the pre-assembly and the assembly process are the same as in the camshaft assembly according to FIG. 1.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle (1), bei welcher eine fest mit Nocken (5, 6) verbundene Innen- und Außenwelle (4, 2) relativ zueinander verdrehbar sind. Zur Erzeugung dieser Relativbewegung ist an einem Ende der Nockenwelle (1) wenigstens eine hydraulische Stelleinrichtung (3) vorgesehen, in der ein Rotor (20) gegen einen Stator (19) verdrehbar ist, wobei der Rotor (20) und der Stator (19) jeweils mit einer der beiden Wellen (2, 4) fest verbunden ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Nockenwelle (1) Bestandteil einer vorfertigbaren Nockenwellen- Baugruppe ist, die zumindest folgende, relativ zueinander ausgerichtete Komponenten umfasst: Nockenwelle (1) mit Innenwelle (4), Außenwelle (2), Nocken (5, 6) und Stelleinrichtung (3) sowie ein Kettenrad (10).

Description

Verstellbare Nockenwelle
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Um die Leistung eines Verbrennungsmotors in Abhängigkeit eines jeweiligen Lastverhaltens steigern zu können, ist es üblich, die Ventilsteuerzeiten anzupassen. Eine derartige Anpassung erfolgt dabei üblicherweise über einen sogenannten Phasensteiler, der bei verstellbaren Nockenwellen eine Drehwinkelposition eines Nockens beeinflussen kann. Bei derartigen verstellbaren Nockenwellen sind jedoch an die Montagegenauigkeit hohe Qualitätsanforderungen zu stellen, insbesondere müssen die verstellbaren Nockenwellen bzw. die einzelnen Komponenten exakt zueinander ausgerichtet werden, um die gewünschte Leistungssteigerung erreichen zu können. Die Montage solcher verstellbarer Nockenwellen ist dadurch dementsprechend aufwändiger und teuer.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine gattungsgemäße Nockenwelle eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch einen deutlich reduzierten Einbau-/Montageaufwand auszeichnet . Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung gemäß dem Anspruch 1 beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Montageaufwand bei der Fertigung von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge dadurch zu senken, dass möglichst viele vorgefertigte Baugruppen verwendet werden, wodurch sich ein üblicherweise erforderliches Justieren einzelner Komponenten der Baugruppe zueinander während des Einbaus erübrigt. Aus diesem Grund ist die Nockenwelle Bestandteil einer vorfertigbaren Nockenwellen-Baugruppe, welche zumindest folgende, bereits vor dem Einbau in den Verbrennungsmotor relativ zueinander ausgerichtete Komponenten umfasst: Eine Nockenwelle mit einer Innen- und einer Außenwelle, zur Innen- bzw. Außenwelle gehörende Nocken, eine Stelleinrichtung sowie ein Kettenrad. Die Nockenwelle ist dabei als verstellbare Nockenwelle mit oben erwähnter Innen- und Außenwelle ausgebildet, wobei die zur Innenwelle gehörenden Nocken jeweils über eine Verstiftung fest mit der Innenwelle verbunden sind, während die zur Außenwelle gehörenden Nocken vorzugsweise auf diese aufgeschrumpft sind. Um die Ventilsteuerzeiten beeinflussen zu können, sind die Innen- und die Außenwelle relativ zueinander verdrehbar gelagert, wobei eine Relativverdrehung zwischen den beiden Wellen über zumindest eine, an einem Ende der Nockenwelle angeordnete, insbesondere hydraulische Stelleinrichtung bewirkt wird, in welcher ein Rotor gegen einen Stator verdrehbar ist und wobei zumindest ein mit einer der beiden Wellen fest verbunden ist. Vorzugsweise ist der Rotor mit der einen und der Stator mit der anderen Welle fest verbunden. Hierbei kann es sich um eine sogenannte SCP-Nockenwelle (Single-Cam- Phaser) handeln, welche zur Vorfertigung der Nockenwellen- Baugruppe in eine Vorrichtung eingelegt wird, in der die a- xiale Positionierung sowie eine Winkelausrichtung der Nocken fixiert wird. Die zumindest eine Stelleinrichtung, welche auch als Phasensteiler bezeichnet wird, wird in eine ähnliche Vorrichtung eingelegt, wobei eine Winkelausrichtung vorzugsweise über das Kettenrad erfolgt. Anschließend werden die Stelleinrichtung und die Nockenwelle zur Nockenwellen- Baugruppe zusammengefügt, wobei dies vorzugsweise durch ein Erwärmen der Stelleinrichtung mit anschließendem Aufschrumpfen auf die zugehörigen Wellen erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Nockenwellen-Baugruppe kann eine bisher aufwändige Montage einer Nockenwelle, insbesondere einer SCP- Nockenwelle, deutlich vereinfacht werden, da ein Ausrichten der einzelnen Komponenten nunmehr bereits bei der Vorfertigung der Nockenwellen-Baugruppe erfolgt und nicht wie bisher üblich beim Einbau der Nockenwelle in ein Kurbelgehäuse.
Zweckmäßig ist der Rotor und der Stator der Stelleinrichtung mit der zugehörigen Welle durch Fügen, Kleben, Schrauben und/oder Schweißen verbunden. Unter dem Begriff Fügen versteht man dabei in der Fertigungstechnik das dauerhafte Verbinden von zumindest zwei Komponenten. Insbesondere bei einem Schrumpfsitz ist es möglich, ein einfaches, kostengünstiges und sehr zuverlässiges Fügen der Stelleinrichtung mit der Nockenwelle zu erreichen, so dass das Schrumpfen vor- zugsweise zum Einsatz kommen soll. Denkbar ist insbesondere auch eine Verschraubung beispielsweise des Rotors mit der Innenwelle und des Stators mit der Außenwelle über ein Innengewinde, welches auf ein entsprechendes Außengewinde aufgeschraubt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist längsendseitig in der Innenwelle und innerhalb der Stelleinrichtung wenigstens ein Steuerventil zur Ansteuerung des Rotors und des Stators einer hydraulisch betätigbaren Stelleinrichtung angeordnet. Eine derartige Anordnung stellt eine bauraumminimierende Unterbringung des zumindest einen Steuerventils innerhalb der Nockenwelle beziehungsweise innerhalb der Stelleinrichtung dar, wodurch einem immer geringer werdenden Bauraumangebot in Motorräumen von Kraftfahrzeugen Rechnung getragen wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mit einem hydraulisch arbeitenden Phasenversteller ist ein, das wenigstens eine Steuerventil versorgender Hydraulikkanal in der Drehachse der Nockenwelle, vorzugsweise koaxial in der Innenwelle angeordnet und auf einem der Stelleinrichtung abgewandten Ende radial nach außen durch die Außenwelle geführt. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Ansteuerung einer hydraulischen Stelleinrichtung, bei welcher zwei Hydraulikkanäle erforderlich sind, ist durch das erfindungsgemäße Steuerventil nunmehr nur noch ein zuzuführender Hydraulikkanal vorgesehen, da das Steuerventil die Aufteilung des Hydraulikstroms auf die jeweilige Kammer in der Stelleinrich- tung veranlasst. Die Anordnung des Hydraulikkanals in der Innenwelle stellt dabei eine platzsparende Alternative zu einer externen Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zur Stelleinrichtung dar. Bei einer Ausführungsform, bei welcher das wenigstens eine Steuerventil zudem längsendseitig in der Innenwelle und innerhalb der Stelleinrichtung angeordnet ist, können aufwändige Dichtungen zum Abdichten des Hydraulikkanals im Bereich zwischen diesem und der hydraulischen Stelleinrichtung vermieden werden, wodurch die hydraulische Versorgung der Stelleinrichtung konstruktiv einfacher auszugestalten ist.
Vorteilhafte, nachstehend noch erläuterte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
Diese zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Nockenwellen-Baugruppe, bei welcher ein Steuerventil längsendseitig der Innenwelle und innerhalb der Stelleinrichtung angeordnet ist,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einem innerhalb der Innenwelle und innerhalb der Stelleinrichtung angeordneten Steuerventil.
Entsprechend Fig. 1 weist ein axialer Endbereich einer verstellbaren Nockenwelle 1 eine, in einer Außenwelle 2 über eine hydraulische Stelleinrichtung 3 verdrehbar gelagerte Innenwelle 4 auf. Die beiden Wellen 2 und 4 weisen jeweils fest mit diesen verbundene Nocken 5 und 6 zur Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors auf, wobei die Nocken 5 fest mit der Außenwelle 2 und die Nocken 6 über eine Verstiftung 7 drehfest mit der Innenwelle 4 verbunden sind. Die Verstiftung 7 verläuft dabei durch die Außenwelle 2 hindurch, so dass eine unabhängige Drehbewegung der Innenwelle 4 mit den daran verstifteten Nocken 6 gegenüber der Außenwelle 2 möglich ist.
Zur Erzeugung einer Relativverdrehung zwischen der Innenwelle 4 und der Außenwelle 2 ist wie oben erwähnt die hydraulische Stelleinrichtung 3 vorgesehen, in der ein Rotor 20 gegen einen Stator 19 verdrehbar ist, wobei der Rotor 20 und der Stator 19 jeweils mit einer der beiden Wellen 2, 4 fest verbunden ist. Vorzugsweise ist dabei der Stator 19 fest mit der Außenwelle 2 verbunden, während der Rotor 20 fest mit der Innenwelle 4 verbunden ist. Des weiteren ist die Außenwelle 2 benachbart zur Stelleinrichtung 3 mit einem zumindest die Außenwelle 2 in einem ortsfesten, ersten Lager 8 lagernden Lagerring 9 fest verbunden. Dieser Lagerring 9 ist dabei vorzugsweise in ähnlicher Weise wie die Nocken 5 mit der Außenwelle 2 gefügt, insbesondere auf diese aufgeschrumpft, wobei das Lager 8 gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 als teilbares Lager mit entsprechenden Lagerschalen 16 ausgebildet ist und die Nockenwelle 1 in Axialrichtung fixiert . Gemäß den Fig. 1 und 2 ist dabei nur eine Stelleinrichtung 3 gezeigt, wobei auch die Anordnung von zwei Stelleinrichtungen 3 zur unabhängigen Verstellung der Innenwelle 4 zur Außenwelle 2 von der Erfindung umfasst sein sollen.
Erfindungsgemäß ist nun die Nockenwelle 1 Bestandteil einer vorfertigbaren Nockenwellen-Baugruppe, welche zumindest folgende, relativ zueinander ausgerichtete beziehungsweise justierte Komponenten umfasst: Nockenwelle 1 mit Innenwelle 4 und Außenwelle 2, Nocken 5 und 6, Stelleinrichtung 3 sowie ein Kettenrad 10. Eine derart vorfertigbare Nockenwellen- Baugruppe kann bei einem späteren Montage- beziehungsweise Fertigungsprozess des Verbrennungsmotors mit einem deutlich reduzierten Montageaufwand eingebaut werden, wodurch sich die Montage- beziehungsweise Fertigungskosten deutlich reduzieren lassen. Wie erwähnt gehört zur vorfertigbaren Nockenwellen-Baugruppe die hydraulische Stelleinrichtung 3, welche bereits vor dem Einbau der Nockenwellen-Baugruppe in den Verbrennungsmotor fest mit der Nockenwelle 1 verbunden wird. Hierbei wird insbesondere der Rotor 20 und der Stator 19 mit der jeweils zugehörigen Welle 4, 2 durch Fügen, insbesondere durch Aufschrumpfen, Kleben oder Schweißen verbunden. Besonders das Fügeverfahren des Aufschrumpfens bietet dabei ein passgenaues, zuverlässiges und fertigungstechnisch einfaches Fügeverfahren, weshalb das Aufschrumpfen der Stelleinrichtung 3 auf die Nockenwelle 1 vorzugsweise angewendet wird. Somit wird die Innenwelle 4 bezüglich der Außenwelle 2 innerhalb der Stelleinrichtung 3 in axialer Richtung fixiert. Denkbar ist ausdrücklich auch eine Verschraubung des Rotors 20 mit der Innenwelle 4 und des Stators 19 mit der Außenwelle 2, beim Stator 19 beispielsweise über ein statorseitiges Innengewinde, welches auf ein entsprechendes außenwellensei- tiges Außengewinde aufgeschraubt wird.
Zur Steuerung der Ventilsteuerzeiten des Verbrennungsmotors ist es erforderlich, dass die Innenwelle 4 mit den zugehörigen Nocken 6 gegenüber der Außenwelle 2 mit den zugehörigen Nocken 5 verdrehbar ist. Diese Verdrehbarkeit wird über die hydraulische Stelleinrichtung 3 erreicht, wobei einzelne Kammern zwischen dem Rotor 20 und dem Stator 19 in der hydraulischen Stelleinrichtung 3 durch wenigstens ein Steuerventil 11, insbesondere ein elektromagnetisches Steuerventil, angesteuert werden können. Das Steuerventil 11 ist dabei gemäß der Darstellung nach Fig. 1 in der Achse der Nockenwelle 1 und innerhalb der Stelleinrichtung 3 angeordnet und dadurch platzsparend untergebracht. Eine Anordnung in der Achse der Nockenwelle 1 bedeutet dabei gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1, dass das Steuerventil 11 stirnseitig der Innenwelle 4 angeordnet ist. Versorgt wird das Steuerventil 11 mit Hydraulikflüssigkeit über einen Hydraulikkanal 12, welcher zumindest bereichsweise koaxial in der Innenwelle 4 angeordnet ist und auf einem der Stelleinrichtung 3 abgewandten Ende radial nach außen durch die Außenwelle 2 hindurchgeführt ist. Um einen ungestörten Fluss von Hydraulikmedium zwischen dem kurbelgehäuseseitigen Hydraulikkanal 12''' und der Stelleinrichtung 3 gewährleisten zu können, kann zumindest in der Innenwelle 4 ein radial zur Welle 4 verlaufender Kanalabschnitt in Wellenumfangsrichtung lang- lochartig aufgeweitet sein. Bei Übergang zwischen der Außenwelle 2 und dem Lager 8 bzw. dem Lagerring 9' nach Fig. 2 können entsprechende Vorkehrungen getroffen werden.
Dabei ist an der Stirnseite der Innenwelle 4 eine Ringdichtung 13 vorgesehen, welche einen Übergang zwischen der, den Hydraulikkanal 12 beinhaltenden Innenwelle 4 und dem Steuerventil 11 hydraulisch abdichtet. Ausgangsseitig des Steuerventils 11 führt ein Hydraulikkanal 12' sowie ein Hydraulikkanal 12'' in eine zugehörige, nicht gezeigte, Kammer der Stelleinrichtung 3 zum Verstellen des Rotors 20 bezüglich des Stators 19 und dadurch zum Verstellen der Innenwelle 4 bezüglich der Außenwelle 2.
Vor oder bei der Montage der Nockenwellen-Baugruppe im Verbrennungsmotor wird das Kettenrad 10 bezüglich der Stelleinrichtung 3 ausgerichtet und in ausgerichtetem Zustand an der Stelleinrichtung 3 fixiert. Dies kann beispielsweise ü- ber ein nicht gezeigtes Verbindungsmittel erfolgen, welches durch im Kettenrad 10 und in der Stelleinrichtung 3 fluchtend zueinander angeordnete Öffnungen 14 hindurchgesteckt beziehungsweise verspannt wird.
Auf seinem, der Stelleinrichtung 3 abgewandten Ende, tritt der Hydraulikkanal 12 durch die Außenwelle 2 nach außen und kommuniziert dabei mit einem im Lager 8 korrespondierenden Hydraulikkanal 12'''. Im Unterschied zu Fig. 1 umfasst die vorfertigbare Nockenwellen-Baugruppe gemäß der Fig. 2 zusätzlich eine als Axiallager fungierende Drucklagerscheibe 15, welche bei im Kurbelgehäuse montierter Nockenwellen-Baugruppe zwischen dem ersten Lagerring 9' und der Stelleinrichtung 3 angeordnet ist. Die Drucklagerscheibe 15 wird dabei üblicherweise als Trust-Plate bezeichnet und ist beispielsweise zumindest ein Schraubverbindungsmittel 17 mit dem Lager 8 fest verbunden. Es kann selbstverständlich auch eine Verrastung oder eine andere geeignete Verbindung zwischen der Drucklagerscheibe 15 und dem Lager 8 bzw. dem Kurbelgehäuse vorgesehen sein. Das Lager 8 ist dabei vorzugsweise Bestandteil des Kurbelgehäuses. Um bei bereits vorab mit der Nockenwelle 1 verbundener Stelleinrichtung 3 einen Zugang zum Schraubverbindungsmittel 17 gewährleisten zu können, weist die Stelleinrichtung 3 eine Aussparung 18 in der Art eines Freigangs auf, durch welche das Schraubverbindungsmittel 17, respektive eine anderes Verbindungsmittel, hindurch gesteckt und anschließend die Drucklagerscheibe 15 mit dem Lager 8 bzw. mit dem Kurbelgehäuse verschraubt werden kann.
Ebenfalls unterschiedlich zu Fig. 1 ist, dass es sich bei dem Lager 8 nicht um teilbare Lagerschalen 16 handelt, sondern um eine Tunnellagerung, so dass die Nockenwellen- Baugruppe in das Kurbelgehäuse eingeschoben werden kann. Die Drucklagerscheibe 15 fixiert dabei einen Lagerring 9' in der einen axialen Richtung, welcher fest mit der Außenwelle 2 verbunden ist und die Stelleinrichtung 3 in die andere axia- Ie Richtung und somit die Nockenwelle 1 selbst in axialer Richtung bezüglich des Kurbelgehäuses.
Bei der Ausführungsform der Nockenwellen-Baugruppe gemäß der Fig. 2 ist das wenigstens eine Steuerventil 11 längsendsei- tig in der Innenwelle 4 und innerhalb der Stelleinrichtung 3 angeordnet, wodurch die gemäß Fig. 1 erforderliche Dichtung 13 entbehrlich ist und wodurch eine besonders platzsparende Anordnung des Steuerventils 11 ermöglicht wird. Dabei gelten die gemäß den Hydraulikkanälen 12' und 12'' sowie die gemäß des Kettenrads 10 anhand der Fig. 1 gemachten Ausführungen ebenso für Fig. 2.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, liegt die Drucklagerscheibe 15 an dem Lager 8, d.h. am Kurbelgehäuse an, während die Stelleinrichtung 3 und der Lagerring 9' an der Drucklagerscheibe 15 anliegt.
Ein Vormontageprozess der erfindungsgemäßen Nockenwellen- Baugruppe gemäß der Variante nach Fig. 1 gestaltet sich dabei wie folgt: Zunächst wird die Nockenwelle 1, beispielsweise eine SCP-Nockenwelle, in eine Vorrichtung eingelegt, welche die axiale Positionierung und eine Winkelausrichtung, vorzugsweise an den Nocken 5, 6 sicherstellt. Danach wird die Stelleinrichtung 3, auch Phasensteller genannt, in eine ähnliche Vorrichtung eingelegt, wobei ein Winkelbezug vorzugsweise über das Kettenrad 10 erfolgt. Nach diesem Justiervorgang werden beide Teile 1 und 10 zur Nockenwellen- Baugruppe zusammengefügt, wobei hierzu vorzugsweise die Stelleinrichtung 3 erwärmt und mit dem Rotor 20 bzw. dem Stator 19 auf die zugehörige Welle 4, 2 aufgeschrumpft wird. Zur Montage der so vorgefertigten Nockenwellen-Baugruppe wird die Baugruppe in das Kurbelgehäuse eingelegt und hiernach die Lagerschalen 16 des Lagers 8 verschraubt. Danach werden mit dem Kettenrad 10 eine Kette an der Baugruppe angebracht und die Schraubverbindungsmittel, beispielsweise Kettenradschrauben, festgezogen.
Demgegenüber erfolgt die Montage der Nockenwellen-Baugruppe nach der Ausführungsform der Fig. 2 im Verbrennungsmotor durch ein Einschieben der vorgefertigten Nockenwellen- Baugruppe in das Kurbelgehäuse und ein Verschrauben der Schraubverbindungsmittel 17, bzw. ein Verrasten entsprechender Verrastungsmittel . Der Zugang zu den Schraubverbindungs- mitteln 17 wird hierbei über die Aussparungen 18 an der Stelleinrichtung 3 gewährleistet.
Im übrigen gestaltet sich mit Ausnahme der hinzukommenden Drucklagerscheibe 15 sowohl der Vormontage- als auch der Montageprozess gleich wie bei der Nockenwellen-Baugruppe gemäß der Fig. 1.
Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können dabei sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander kombiniert erfindungswesentlich sein.
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Claims

Ansprüche
1. Verstellbare Nockenwelle (1), insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, bei der
- zwei Wellen (4, 2), nämlich jeweils eine fest mit Nocken (5, 6) verbundene Innen- und Außenwelle (4, 2) relativ zueinander verdrehbar sind,
- die zur Innenwelle (4) gehörenden Nocken (6) jeweils über eine Verstiftung (7) fest mit der Innenwelle (4) verbunden sind,
- zur Erzeugung dieser Relativbewegung an einem ihrer Enden eine Stelleinrichtung (3) vorgesehen ist, in der zumindest ein Rotor (20) gegen einen Stator (19) verdrehbar ist, wobei zumindest ein Rotor (20) jeweils mit einer der beiden Wellen (4, 2) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) Bestandteil einer vorfertigbaren Nockenwellen-Baugruppe ist, die zumindest folgende, relativ zueinander ausgerichtete Komponenten umfasst, Nockenwelle (1) mit Innen- (4), Außenwelle (2), Nocken (5, 6) und Stelleinrichtung (3) und ein Kettenrad (10).
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) und der Stator (19) mit der zugehörigen Welle (4, 2) durch Fügen, zumindest teilweise gegenseitiges Verschrauben, Kleben oder Schweißen verbunden ist.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Merkmale, dass in der Achse der Nockenwelle (1) und innerhalb der Stelleinrichtung ein Steuerventil (11) zur Ansteuerung des Rotors (20) und des Stators (19) angeordnet ist.
4. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass an der Außenwelle (2) zumindest ein Axiallager (9) zur axialen Fixierung der Nockenwellen-Baugruppe bezüglich eines kurbelgehäusefesten, teilbaren Lagers (8) vorgesehen ist, oder
- dass die vorfertigbare Nockenwellen-Baugruppe zusätzlich eine, für die Nockenwelle (1) als Axiallager fungierende Drucklagerscheibe (15) umfasst, die bei im Kurbelgehäuse montierter Nockenwellen-Baugruppe zwischen dem Kurbelgehäuse und der Stelleinrichtung (3) angeordnet ist.
6. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklagerscheibe (15) mit dem zugeordneten kurbelgehäusefesten Lager (8) verbunden ist.
7. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass längsendseitig in der Innenwelle (4) und innerhalb der Stelleinrichtung (3) zumindest ein Steuerventil (11) zur Ansteuerung des Rotors (20) und des Stators (19) angeordnet ist .
8. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig der Innenwelle (4) und innerhalb der Stelleinrichtung (3) wenigstens ein Steuerventil (11) zur Ansteuerung des Rotors (20) und des Stators (19) angeordnet ist.
9. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein, das Steuerventil (11) versorgender Hydraulikkanal (12) bereichsweise in der Innenwelle (4) angeordnet ist und auf einem der Stelleinrichtung (3) abgewandten Ende radial nach außen durch die Außenwelle (2) geführt ist.
10. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Stator (19) fest mit der Außenwelle (2) verbunden ist.
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