WO2010094598A1 - Brennkraftmaschine mit wenigstens einer nockenwelle - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine with at least one camshaft.
  • Camshafts are part of a so-called valve train in internal combustion engines and are usually used to open and close intake and exhaust valves according to design-related timing.
  • Such camshafts are usually stored on so-called rolling bearings, which consist of at least one ring with rotatably mounted therein rolling elements.
  • rolling bearings which consist of at least one ring with rotatably mounted therein rolling elements.
  • usually identical bearings are used at all bearings of the camshaft, but this is disadvantageous in terms of weight and cost, since in this case all bearings must be designed for the maximum loads occurring.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an internal combustion engine with a camshaft an improved embodiment, which is to be realized in particular less expensive and with less weight.
  • the present invention is based on the general idea not to use identical bearings for storing a camshaft in an internal combustion engine, as was customary at all bearings, but rather the individual bearings individually form and in particular with regard to their load capacity to adapt to the loads actually occurring at the respective bearing point during operation of the internal combustion engine.
  • the loads for a bearing on a sprocket of the camshaft are comparatively high, while they are often comparatively low in a central region of the camshaft.
  • a more stable or load bearing must now be used in the area of the sprocket, while in the less loaded area a comparatively lighter and in particular more cost-effective bearing can be used.
  • the individual adaptation of the individual bearings makes it possible, in particular, to reduce a total weight of all the bearings used, which has a favorable effect on fuel consumption and thus also on a CO 2 emission of the internal combustion engine. At the same time, the lighter bearings can be produced more cheaply, whereby a reduction in manufacturing costs can be achieved.
  • a color marking is attached to the camshaft and to a respective bearing, which allows or simplifies an assignment of the respective bearing to an installation location on the camshaft. Since in contrast to the previously used and identically constructed bearing now for trouble-free operation of the camshaft a proper, especially correct position, installing the respective bearing is absolutely necessary, must be reliably excluded in the production that, for example, a light bearing in the range of high Load, eg. In the range of the sprocket, is installed and there due to the high loads wear comparatively quickly and must be replaced accordingly quickly.
  • the color markings on the camshaft and on the associated bearings thereby facilitate an assembly worker the correct insertion or the correct arrangement of the respective bearing on the camshaft, so that this example. Only one red installed bearing must also be installed at a point marked red in the camshaft. By means of such a color marking, an error rate during installation of the bearings according to the invention can preferably be reduced to zero.
  • Fig. 2 is a sectional view through different embodiments of bearings according to the invention.
  • a camshaft 1 for an otherwise not shown internal combustion engine at least two bearings 2 and 2 ', which may be formed, for example, as a roller bearing, and via which the camshaft 1 is mounted in the internal combustion engine. Also indicated are an on the Camshaft 1 arranged cam 3 and a longitudinal end of the camshaft
  • the individual bearings 2, 2 ' of which according to FIG. 1, only two are shown, individually formed and adapted in terms of their load capacity to the actual occurring during operation of the internal combustion engine at the respective bearing loads.
  • the load of the camshaft 1 is significantly higher than, for example, in a central region, so that according to FIG. 1 and according to the invention, the bearing 2 'stronger, more resilient and heavier than the bearing 2.
  • the inventive individual and load-adapted design of the individual bearings 2, 2 'need not be designed as previously with the use of identical bearings all bearings to a maximum load, but it can be used in particular at low load points smaller, lighter and / or cheaper bearings 2.
  • the individual bearings 2, 2 ' may differ, for example, in a different number of rolling elements 5, as shown, for example, in the three bearings 2, 2' shown by way of example in FIG. 2.
  • the individual bearings 2, 2 ' can also differ with respect to the diameter of the individual rolling elements 5, wherein, according to FIG. 2, the rolling elements 5 of the bearing 2 drawn in the middle have a significantly smaller diameter than, for example, the rolling elements 5 of the one in the right Presentation drawn warehouse 2 '.
  • a different number of rolling elements 5 are provided, so that, for example, the bearing 2 in the left-hand illustration of FIG.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (1), die über mehrere Lager (2, 2'), insbesondere über Wälzlager, gelagert ist, wobei die Lager (2, 2') individuell ausgebildet und hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit an die beim Betrieb der Brennkraftmaschine an der jeweiligen Lagerstelle tatsächlich auftretenden Belastungen angepasst sind. Hierdurch können insbesondere ein Gewicht und damit ein Kraftstoffverbrauch und CO2- Emmisionen reduziert werden.

Description

Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenn kraftmasch ine mit wenigstens einer Nockenwelle.
Nockenwellen sind in Brennkraftmaschinen Teil eines so genannten Ventiltriebes und werden üblicherweise dazu verwendet, Ein- und Auslassventile nach konstruktionsmäßigen Steuerzeiten zu öffnen bzw. zu schließen. Gelagert werden derartige Nockenwellen üblicherweise über so genannte Wälzlager, die aus zumindest einem Ring mit darin drehbar gelagerten Wälzkörpern bestehen. Um die Teilevielfalt dabei möglichst klein halten zu können, werden bisher an allen Lagerstellen der Nockenwelle üblicherweise identische Lager verwendet, was jedoch hinsichtlich des Gewichts und der Kosten von Nachteil ist, da in diesem Fall sämtliche Lager auf die maximal auftretenden Lasten ausgelegt werden müssen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere kostengünstiger und mit geringerem Gewicht zu realisieren ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Lagerung einer Nockenwelle in einer Brennkraftmaschine nicht wie bisher üblich an allen Lagerstellen identische Lager zu verwenden, sondern die einzelnen Lager individuell auszubilden und insbesondere hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit an die an der jeweiligen Lagerstelle beim Betrieb der Brennkraftmaschine tatsächlich auftretenden Belastungen anzupassen. Beispielsweise sind die Belastungen für ein Lager an einem Kettenrad der Nockenwelle vergleichsweise hoch, während sie in einem Mittelbereich der Nockenwelle oftmals vergleichsweise nieder sind. Gemäß der Erfindung muss nun im Bereich des Kettenrads ein tragfähigeres bzw. belastbareres Lager eingesetzt werden, während in dem geringer belasteten Bereich ein vergleichsweise dazu leichteres und insbesondere kostengünstigeres Lager eingesetzt werden kann. Durch die individuelle Anpassung der einzelnen Lager lässt sich insbesondere ein Gesamtgewicht sämtlicher verwendeter Lager reduzieren, was sich günstig auf einen Kraftstoffverbrauch und damit auch auf eine CO2-Emission der Brennkraftmaschine auswirkt. Zugleich können die leichteren Lager kostengünstiger hergestellt werden, wodurch eine Reduzierung der Fertigungskosten erreicht werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind an der Nockenwelle und an einem jeweiligen Lager jeweils eine Farbmarkierung angebracht, die eine Zuordnung des jeweiligen Lagers zu einem Einbauort an der Nockenwelle erlaubt bzw. vereinfacht. Da im Unterschied zu dem bisher verwendeten und identisch aufgebauten Lager nunmehr für einen störungsfreien Betrieb der Nockenwelle ein richtiges, insbesondere lagerichtiges, Einbauen der jeweiligen Lager unbedingt erforderlich ist, muss in der Fertigung zuverlässig ausgeschlossen werden, dass bspw. ein leichtes Lager im Bereich einer hohen Belastung, bspw. im Bereich des Kettenrads, eingebaut wird und dort aufgrund der hohen Belastungen vergleichsweise schnell verschleißt und dementsprechend schnell ausgetauscht werden muss. Die Farbmarkierungen an der Nockenwelle und an den zugehörigen Lagern erleichtern dabei einem Montagearbeiter das richtige Einsetzen bzw. die richtige Anordnung des jeweiligen Lagers an der Nockenwelle, so dass dieser bspw. lediglich ein rot markiertes Lager an einer ebenfalls rot markierten Stelle der Nockenwelle einbauen muss. Durch eine derartige Farbmarkierung lässt sich eine Fehlerrate beim Einbau der erfindungsgemäßen Lager vorzugsweise auf Null reduzieren.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Nockenwelle mit zwei unterschiedlichen Lagern,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch unterschiedliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Lagern.
Entsprechend der Fig. 1 , weist eine Nockenwelle 1 für eine im Übrigen nicht gezeigte Brennkraftmaschine zumindest zwei Lager 2 und 2' auf, welche bspw. als Wälzlager ausgebildet sein können, und über welche die Nockenwelle 1 in der Brennkraftmaschine gelagert ist. Ebenfalls angedeutet sind ein an der Nockenwelle 1 angeordneter Nocken 3 sowie ein längsendseitig der Nockenwelle
1 angeordnetes Kettenrad 4. Erfindungsgemäß sind nun die einzelnen Lager 2, 2', von denen gemäß der Fig. 1 lediglich zwei dargestellt sind, individuell ausgebildet und hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit an die jeweils beim Betrieb der Brennkraftmaschine an der jeweiligen Lagerstelle tatsächlich auftretenden Belastungen angepasst. Beispielsweise ist im Bereich des Kettenrads 4 die Belastung der Nockenwelle 1 deutlich höher als bspw. in einem Mittelbereich, so dass gemäß der Fig. 1 und gemäß der Erfindung das Lager 2' stärker, belastbarer und auch schwerer ausgebildet ist als das Lager 2. Durch die erfindungsgemäße individuelle und belastungsangepasste Ausbildung der einzelnen Lager 2, 2' müssen nicht wie bisher bei der Verwendung von identischen Lagern sämtliche Lager auf eine Maximalbelastung ausgelegt werden, sondern es können insbesondere an belastungsarmen Stellen kleinere, leichtere und/oder kostengünstigere Lager 2 eingesetzt werden.
Die einzelnen Lager 2, 2' können sich bspw. in einer unterschiedlichen Anzahl an Wälzkörpern 5 unterscheiden, wie dies bspw. bei den drei beispielhaft dargestellten Lagern 2, 2' in der Fig. 2 dargestellt ist. Ebenfalls unterscheiden können sich die einzelnen Lager 2, 2' hinsichtlich der Durchmesser der einzelnen Wälzkörper 5, wobei gemäß der Fig. 2 die Wälzkörper 5 des in der Mitte gezeichneten Lagers 2 einen deutlich geringeren Durchmesser aufweisen als bspw. die Wälzkörper 5 des in der rechten Darstellung gezeichneten Lagers 2'. Darüber hinaus kann je nach erwarteter Belastung des einzelnen Lager 2, 2' - wie oben erwähnt - auch eine unterschiedliche Anzahl an Wälzkörpern 5 vorgesehen werden, so dass bspw. das Lager 2 in der linken Darstellung der Fig.
2 deutlich weniger Wälzkörper aufweist als das in der Mitte dargestellte Lager 2 gemäß der Fig. 2. Da bisher identische Lager an der Nockenwelle 1 eingebaut wurden, musste auf eine lagerichtige Zuordnung der einzelnen Lager an einem Einbauort an der Nockenwelle 1 nicht geachtet werden. Mit dem erfindungsgemäß individuell ausgestalteten Lagern 2, 2', ist es für einen störungsfreien Betrieb der Nockenwelle 1 jedoch erforderlich, die unterschiedlichen Lager 2, 2' entsprechend ihrer Tragfähigkeit lagerichtig an der Nockenwelle 1 anzuordnen. Helfen können hierbei erfindungsgemäß an der Nockenwelle 1 und an einem jeweiligen Lager 2, 2' angeordnete Farbmarkierungen 6, 6', die eine Zuordnung des jeweiligen Lagers 2, 2' zum Einbauort an der Nockenwelle 1 erleichtern. So kann bspw. ein rot markiertes Lager 2 einfach einem ebenfalls rot markierten Einbauort an der Nockenwelle 1 zugeordnet werden, so dass eine Fehlerquote beim An- bzw. Einbau der jeweiligen Lager 2, 2' zumindest stark reduziert, vorzugsweise gänzlich vermieden werden kann.
Mit dem erfindungsgemäß individuell und hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit an die Belastungen der Nockenwelle 1 angepassten Lagern 2, 2', lassen sich nicht nur vergleichsweise kostengünstigere Lager 2 einsetzen, sondern es kann zudem auch ein Gesamtgewicht der Lager 2, 2' reduziert werden, was sich positiv auf einen Kraftstoffverbrauch und eine CO2-Emission der Brennkraftmaschine auswirkt.

Claims

Ansprüche
1. Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (1 ), die über mehrere Lager (2,2'), insbesondere über Wälzlager, gelagert ist, wobei die Lager (2,2') individuell ausgebildet und hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit an die beim Betrieb der Brennkraftmaschine an der jeweiligen Lagerstelle tatsächlich auftretenden Belastungen angepasst sind.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lager (2,2') eine unterschiedliche Anzahl an Wälzkörpern (5) aufweisen.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lager (2,2') hinsichtlich ihres Durchmessers unterschiedliche Wälzkörper (5) aufweisen.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) als Nadeln ausgebildet sind.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nockenwelle (1 ) und an einem jeweiligen Lager (2,2') jeweils eine Farbmarkierung (6,6') angebracht ist, die eine Zuordnung des jeweiligen Lagers (2,2') zu einem Einbauort an der Nockenwelle (1 ) erlaubt.
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