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Title:
CAMSHAFT FOR THE VALVE TRAIN OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/026520
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a camshaft (14, 16) for the valve train of an internal combustion engine, comprising a base shaft (20) and at least one cam support (22) arranged on the base shaft (20) in a rotationally fixed and axially movable manner. The cam support (22) forms at least one cam group (26) with at least two cams which are arranged adjacently to each other in the axial direction and which have different shapes. The camshaft also comprises a bearing ring which is arranged on the cam support in a rotatable and axially non-movable manner. The invention is characterized in that the bearing ring is designed as a single piece.

Inventors:
SCHILLER HEINO (DE)
HINKEL MICHAEL (DE)
SCHNEIDER SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/003233
Publication Date:
February 28, 2013
Filing Date:
July 30, 2012
Export Citation:
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Assignee:
VOLKSWAGEN AG (DE)
SCHILLER HEINO (DE)
HINKEL MICHAEL (DE)
SCHNEIDER SEBASTIAN (DE)
International Classes:
F01L1/047; F01L13/00
Domestic Patent References:
WO2005080761A12005-09-01
Foreign References:
DE102007027979A12009-01-02
DE102007010149A12008-09-04
DE102007022145A12008-01-31
DE10241920A12004-03-18
DE10148243A12003-04-10
DE102007010148A12008-09-04
Attorney, Agent or Firm:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Nockenwelle (14, 16) für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Grundwelle (20), mindestens einem drehfest und axial verschiebbar auf der Grundwelle (20) angeordneten Nockenträger (22), wobei der Nockenträger (22) mindestens eine Nockengruppe (26) mit mindestens zwei in axialer Richtung nebeneinander

angeordneten Nocken mit unterschiedlichen Nockenformen ausbildet, und einem drehbar und axial verschiebefest auf dem Nockenträger angeordneten Lagerring (34), dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (34) einstückig ausgebildet ist.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1 , wobei der Nockenträger (22) zwei Nockengruppen (26) aufweist, die beidseitig des Lagerrings (34) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenträger (22) ein Trägerrohr (24) aufweist und mindestens eine der Nockengruppen (26) als strukturell von dem Trägerrohr (24) getrennte, mit dem

Trägerrohr (24) verbundene Einheit ausgebildet ist.

3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Nockenträger (22) einen Steuerring (28) mit mindestens einer in eine Außenfläche des Steuerrings (28) eingebrachten, zumindest in einem Abschnitt nicht in einer Radialebene der Nockenwelle verlaufenden Steuernut (30), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (28) als strukturell von dem Trägerrohr (24) getrenntes, mit dem Trägerrohr (24) verbundenes Bauteil ausgebildet ist.

4. Nockenwelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Nockengruppe(n) (26) und/oder der Steuerring (28) über einen Presssitz mit dem Trägerrohr (24) verbunden ist/sind.

5. Nockenwelle nach einem Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der

Außendurchmesser des Lagerrings (34) größer als die maximale Nockenerhebung der direkt benachbarten Nocken der Nockengruppen (26) ist und die axiale Erstreckung des Lagerrings (34) in zumindest einem Abschnitt von dessen Außenfläche größer als der Abstand zwischen den beiden Nockengruppen (26) ist.

6. Nockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (34) in der Außenfläche eine Längsnut (42) und eine von einem Grund der Längsnut (42) zu der Innenseite des Lagerrings (34) führende Bohrung (44) aufweist.

7. Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse und mindestens einer in dem Gehäuse angeordneten Nockenwelle (14, 16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundwelle (20) mittels des Lagerrings (34) drehbar innerhalb des Gehäuse gelagert ist und der Lagerring (34) in axialer Richtung der Nockenwelle (14, 16) relativ zu dem Gehäuse verschiebbar ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (34) außenseitig eine Längsnut (48) aufweist, in die ein mit dem Gehäuse verbundenes Sicherungselement zur Verdrehsicherung des Lagerrings (34) eingreift.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der

Lagerring (34) außenseitig mindestens zwei in axialer Richtung der Nockenwelle (14, 16) beabstandet voneinander angeordnete Vertiefungen (52) aufweist, wobei ein mit dem Gehäuse verbundenes Positionssicherungselement (56) in Abhängigkeit von der jeweiligen axialen Position des Nockenträgers (22) auf der Nockenwelle (14, 16) in eine der Vertiefungen (52) eingreift.

Description:
Beschreibung

Nockenwelle für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine sowie eine mindestens eine solche Nockenwelle aufweisende Brennkraftmaschine.

Aus der DE 10 2007 010 148 A1 ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, der die Möglichkeit bietet, den Hub der Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine in Stufen zu verstellen. Die Versteileinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie die jeweils zwei Einlass- bzw. Auslassventile jedes Zylinders der Brennkraftmaschine gleichzeitig verstellt, umfasst einen Nockenträger als Teil der Nockenwelle, der drehfest jedoch in axialer

Richtung verschiebbar auf einer Grundwelle der Nockenwelle angeordnet ist. Der

Nockenträger weist zwei Nockengruppen mit jeweils zwei (in axialer Richtung)

nebeneinander angeordneten Nocken mit unterschiedlichen Nockenformen auf.

Die VerStelleinrichtung ermöglicht, den Hub der diesen Nockengruppen zugeordneten Ventile dadurch zu verstellen, dass der Nockenträger in eine von insgesamt drei definierten Axialpositionen verschoben wird, wodurch ein Kontaktelement eines Schlepphebels, mit dem die Ventile betätigt werden, entweder mit einem der beiden Nocken oder mit einer „Nullnocke" in Kontakt gebracht wird, die im Prinzip ein Abschnitt des Nockenträgers ist, der keine Nockenerhebung aufweist. Bei einem Kontakt des Schlepphebels mit einer der beiden Nocken, wird das jeweilige Ventil mit einem von der jeweiligen Nockenerhebung definierten und zusätzlich von dem Übersetzungsverhältnis des Schlepphebels abhängigen Hub betätigt. Bei einem Kontakt des Schlepphebels mit der„Nullnocke" ist der Hub des Ventils entsprechend der fehlenden Nockenerhebung gleich Null. Über die„Nullnocke" wird demnach eine Ventilabschaltung realisiert.

Eine Verstellung der einzelnen Nockenträger in axialer Richtung der Nockenwelle erfolgt mit Hilfe jeweils eines Kulissenrads, das einen integralen Bestandteil des Nockenträgers darstellt. In das Kulissenrad ist eine in Umfangsrichtung verlaufende, Y-förmige Nut intergiert. Diese Nut weist somit in einem Abschnitt zwei divergierend verlaufende Teilnuten auf. Die tatsächliche Verstellung wird über eine Stellvorrichtung erreicht, die insgesamt drei ausfahrbare Verstellstifte aufweist, von denen jeweils einer, in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Nockenträgers auf der Grundwelle und von der gewünschten Verstellrichtung, ausgefahren wird und in einen Abschnitt der Nut eingreift. Greift einer der Verstellstifte in eine der divergierenden Teilnuten ein, führt dies infolge der Relativdrehung des Kulissenrads zu dem Stift zu einer Axialverschiebung des Nockenträgers auf der Grundwelle.

Zwischen den beiden Nockengruppen, deren Abstand voneinander durch den Abstand der über diese Nockengruppen betätigten Ventile der Brennkraftmaschine definiert ist, ist bei dem Ventiltrieb der DE 10 2007 010 148 A1 ein Lagerring angeordnet, der drehbar auf dem entsprechenden Abschnitt des Nockenträgers angeordnet ist. Der Lagerring ist drehfest jedoch in axialer Richtung verschiebbar innerhalb eines Gehäuses der Brennkraftmaschine, der Zylinderkopfhaube, angeordnet. Der Lagerring dient der Lagerung der Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube, wobei die Verschiebbarkeit des Nockenträgers in Richtung der Längsachse der Nockenwelle ermöglicht wird.

Der Lagerring bildet außenseitig einen balkenförmigen Vorsprung aus, der zum einen einer Verdrehsicherung des Lagerrings dient, wodurch ein Mitrotieren mit der Nockenwelle verhindert wird. Zusätzlich dazu sind in die Oberseite des balkenförmigen Vorsprungs drei Vertiefungen integriert, in die eine Kugel eines federbelasteten Verriegelungselements eingreift, um die Nockenträger in der jeweiligen Position, in die dieses mittels des

Kulissenrads verstellt wurde, zu fixieren.

Der Lagerring bei dem Ventiltrieb der DE 10 2007 010 148 A1 besteht aus zwei Halbschalen, wodurch eine Montierbarkeit auf dem von den Nocken der beiden Nockengruppen begrenzten Abschnitt des Nockenträgers ermöglicht wird. Diese Ausgestaltung des

Lagerrings erfordert eine äußerst aufwändige Bearbeitung, da aufgrund der hohen

Drehzahlen der Nockenwelle, die relativ zu dem Lagerring drehbar ist, sehr enge Toleranzen gefordert werden, eine rotatorische Bearbeitung der Halbschalen jedoch nicht möglich ist. Zudem kann bei der Montage des Lagerrings ein - wenn auch geringer - Versatz zwischen den Lagerhälften nicht ausgeschlossen werden, der die Reibung des Lagerrings auf dem entsprechenden Abschnitt des Nockenträgers erheblich erhöhen würde. Weiterhin weist die Ausgestaltung des Lagerrings mit den zwei balkenförmigen Vorsprüngen den Nachteil auf, dass die Lagerung des Lagerrings im Zylinderkopf geteilt ausgeführt werden muss, was bei dem Ventiltrieb der DE 10 2007 010 148 A1 mit Hilfe des Zylinderkopfs sowie einer aufgeschraubten Lagerbrücke gelöst wird. Eine solche Lagerung ist aufwändig zu montieren und erhöht somit die Kosten der Brennkraftmaschine.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Brennkraftmaschine mit einem gattungsgemäßen, aus der

DE 10 2007 010 148 A1 bekannten Ventiltrieb anzugeben. Insbesondere sollte der

Ventiltrieb dahingehend verbessert werden, dass die in diesem enthaltene Nockenwelle einfacher montierbar ist und sich durch einen geringeren Reibungsverlust auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch eine Nockenwelle gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch eine eine solche Nockenwelle aufweisende Brennkraftmaschine gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der

erfindungsgemäßen Nockenwelle beziehungsweise der erfindungsgemäßen

Brennkraftmaschine sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine gattungsgemäße Nockenwelle für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, die

- eine Grundwelle,

- mindestens einen drehfest und axial verschiebbar auf der Grundwelle angeordneten Nockenträger, der mindestens eine Nockengruppe mit mindestens zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Nocken mit unterschiedlichen Nockenformen ausbildet, und

- mindestens einen drehbar und axial verschiebefest auf dem (bzw. jedem der)

Nockenträger angeordneten Lagerring

aufweist, dadurch weiterzubilden, dass der Lagerring einstückig ausgebildet ist.

Als„einstückig" wird erfindungsgemäß ein Lagerring verstanden, der nicht aus zwei oder mehr Teilschalen zusammengesetzt ist. Ein solcher Lagerring kann vorzugsweise auch einteilig ausgebildet sein, d.h. aus lediglich einem Bauteil bestehen, selbstverständlich ist es jedoch auch möglich einen erfindungsgemäßen einstückigen Lagerring aus mehreren Bauteilen auszubilden, wobei dann zumindest das Bauteil, dass die Innenfläche ausbildet, geschlossen ringförmig ausgebildet ist.

Durch die Einstückigkeit des Lagerrings wird dessen Herstellung vereinfacht, da dieser als einfaches Drehteil hergestellt werden kann. Zudem kann durch die Einstückigkeit auf einfache Weise eine vollständig absatzfreie Innenseite erreicht werden. Eine solche

Innenseite ist bei einem Lagerring, der aus zwei Halbschalen besteht, wie dies bei dem Ventiltrieb in der DE 10 2007 010 148 A1 der Fall ist, nicht sicher vermeidbar, da ein Versatz bei der Montage der zwei Halbschalen nicht ausgeschlossen werden kann. Der einstückige Lagerring der erfindungsgemäßen Nockenwelle zeichnet sich somit in jedem Fall durch eine geringe Reibung seiner Drehbewegung auf dem Nockenträger aus.

Als„Nocke" einer erfindungsgemäßen Nockenwelle wird erfindungsgemäß auch eine „Nullnocke" verstanden, die keine Nockenerhebungen aufweist und über die somit ein Nullhub des damit angesteuerten Ventils der Brennkraftmaschine erzielt wird. Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst zumindest ein Gehäuse sowie mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete erfindungsgemäße Nockenwelle, wobei die Grundwelle der Nockenwelle über den zumindest einen Lagerring des Nockenträgers drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert ist und der Lagerring zudem in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dem Gehäuse verschiebbar ist.

Um eine gleichzeitige Verstellung von zwei und mehr Ventilen eines Zylinders der

Brennkraftmaschine zu ermöglichen, weist (jeder) der Nockenträger der erfindungsgemäßen Nockenwelle mehrere und vorzugsweise zwei Nockengruppen auf, die beidseitig des Lagerrings angeordnet sind.

Um einen solchen Nockenträger erfindungsgemäß mit einem einstückigen Lagerring versehen zu können, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Nockenträger ein Trägerrohr aufweist, und mindestens eine, vorzugsweise alle der Nockengruppen (bzw. die von diesen ausgebildeten Nocken jeweils einzeln) als strukturell von dem Trägerrohr getrennte, mit diesem jedoch (dauerhaft) verbindbare beziehungsweise verbundene

Einheit(en) ausgebildet sind.

Die Ausbildung des Nockenträgers mit einem Trägerrohr und mindestens einer,

vorzugsweise mehreren davon strukturell getrennten Nockengruppen weist nicht nur den Vorteil einer Montierbarkeit mit einem erfindungsgemäßen einstückigen Lagerring auf, sondern es besteht zudem die Möglichkeit, den Trägerring und die Nocken(gruppen) aus unterschiedlichen Werkstoffen auszubilden, um diese optimal an die unterschiedlichen Beanspruchungen anzupassen.

Der Nockenträger der erfindungsgemäßen Nockenwelle weist vorzugsweise einen

Steuerring mit mindestens einer in dessen Außenseite eingebrachten, in zumindest einem Abschnitt nicht in einer radialen Ebene der Nockenwelle verlaufenden Steuernut auf.

Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, den Nockenträger auf der Grundwelle der

Nockenwelle durch das temporäre Eingreifen eines (nicht mit der Nockenwelle

mitrotierenden) Steuerstifts in die Steuernut axial auf der Grundwelle zu verschieben.

Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass auch der Steuerring als strukturell von dem Trägerrohr getrenntes, jedoch mit dem Trägerrohr (dauerhaft) verbundenes Bauteil ausgebildet ist. Dadurch kann gegebenenfalls wiederum die Montage der

erfindungsgemäßen Nockenwelle vereinfacht werden, in jedem Fall besteht jedoch die Möglichkeit, durch eine gezielte Auswahl der Werkstoffe, das Trägerrohr bzw. den Steuerring optimal an die jeweiligen Beanspruchungen anzupassen. Zur dauerhaften Verbindung der Nockengruppe(n) und/oder des Steuerrings mit dem

Trägerrohr ist vorzugsweise ein Presssitz vorgesehen, bei dem somit bei gleichen

Bauteiltemperaturen der Außendurchmesser des (isolierten) Trägerrohrs geringfügig größer als der Innendurchmesser der (isolierten) Nockengruppe(n) und/oder des (isolierten)

Verschieberings ist, wodurch diese Bauteile im gefügten Zustand kraftschlüssig miteinander verbunden sind. In bekannter Weise wird für die Herstellung eines solchen Presssitzes das Trägerrohr vor der Montage einer geringeren Temperatur als die Nockengruppe(n) und/oder der Verschiebering ausgesetzt; dazu kann das Trägerrohr gekühlt und/oder die

Nockengruppe(n) und/oder der Verschiebering erhitzt werden. Nach einem Abkühlen bzw. Wiedererwärmen der Bauteile nach der Montage stellt sich dann der gewünschte Presssitz ein.

Die Lagerung des Lagerrings auf dem entsprechenden Abschnitt des Nockenträgers ist vorzugsweise als hydrodynamisches oder hydrostatisches Gleitlager ausgebildet. Hierzu kann vorgesehen sein, dass den Lagerflächen (d.h. dem entsprechenden Abschnitt der Außenfläche des Nockenträgers sowie der Innenfläche des Lagerrings) über eine Bohrung in dem Lagerring ein Schmiermittel zugeführt wird.

Hierzu kann erforderlich sein, die Bohrung in Überdeckung mit einer Schmiermittelzufuhr zu bringen und dies unabhängig von der jeweiligen axialen Verschiebeposition des den

Lagerring tragenden Nockenträgers. Dies kann dadurch realisiert werden, dass der Lagerring in seiner Außenfläche eine (nicht senkrecht zur Längsachse des Lagerrings) verlaufende „Längsnut" und eine von dem Nutgrund zu der Innenseite des Lagerrings führende Bohrung aufweist. Durch die Längsnut kann unabhängig von der jeweiligen axialen Verstellposition des Lagerrings eine Verbindung zu einer Schmiermittelzufuhr, die beispielsweise in das Gehäuse der Brennkraftmaschine integriert sein kann, sichergestellt werden.

Die Breite der Längsnut muss unter Umständen (mindestens) dem maximalen

Verschiebeweg des Nockenträgers auf der Grundwelle entsprechen. Dieser Verschiebeweg kann gegebenenfalls größer als Breite des Lagerrings sein, die von dem Abstand der Ventile, die von den Nockengruppen des Nockenträgers betätigt werden, begrenzt sein kann. Dies kann insbesondere bei kleinvolumigen Brennkraftmaschinen eine konstruktive Umsetzung der Schmiermittelzufuhr erschweren, da die Integration einer ausreichend langen Längsnut in dem Lagerring nicht umsetzbar scheint. Um dies auf konstruktive einfache Weise zu ermöglichen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle vorgesehen, dass der Außendurchmesser des Lagerrings größer als die maximale

Nockenerhebung der direkt benachbarten Nocken der Nockengruppen ist und die axiale Erstreckung des Lagerrings - in zumindest einem Abschnitt seiner Außenfläche - größer als der Abstand zwischen den beiden Nockengruppen ist. Hierdurch wird auf einfache Weise die (maximale) Breite des Lagerrings über den Abstand der zwei Nockengruppen hinaus erweitert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sieht vor, dass der Lagerring außenseitig eine (weitere) Längsnut aufweist, in die ein nicht mit der

Nockenwelle mitrotierendes, vorzugsweise fest bezüglich des Gehäuses stehendes

Sicherungselement eingreift, um eine Verdrehsicherung des Lagerrings auszubilden.

Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Lagerring außenseitig mindestens zwei in axialer Richtung der Nockenwelle beabstandet voneinander angeordnete

Vertiefungen ausbildet, wobei ein nicht mit der Nockenwelle mitrotierendes, vorzugsweise fest bezüglich des Gehäuses angeordnetes Positionssicherungselement in Abhängigkeit von der jeweiligen axialen Position des Nockenträgers auf der Nockenwelle in eine der

Vertiefungen eingreift und dadurch eine Positionssicherung bzw. Verrastung des

Nockenträgers ausbildet.

Dadurch dass die als Verdrehsicherung dienende Längsnut und/oder die als

Positionssicherung dienenden Vertiefungen die Außenfläche des Lagerrings nicht überragen, wird eine Lagerung der Lagerringe bzw. der gesamten Nockenwelle in einem ungeteilten Lagertunnel des Gehäuses der Brennkraftmaschine ermöglicht. Dadurch kann die Montage der Brennkraftmaschine vereinfacht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten

Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 : einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;

Fig. 2: die zwei Nockenwellen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß der

Fig. 1 vor der Montage in der Zylinderkopfhaube des Zylinderkopfs;

Fig. 3: einen Abschnitt einer der Nockenwellen der Fig. 2;

Fig. 4: die Bestandteile eines Nockenträgers der Nockenwellen gemäß Fig. 2;

Fig. 5: einen Längsschnitt durch den Nockenträger gemäß Fig. 4;

Fig. 6: den Nockenträger gemäß Fig. 4 und 5 in einer isometrischen Ansicht; und

Fig. 7: einen Längsschnitt durch einen Abschnitt des Zylinderkopfs gemäß Fig. 1. Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen

Brennkraftmaschine umfasst eine Zylinderkopfhaube 10 als Bestandteil eines Gehäuses der Brennkraftmaschine. Die Zylinderkopfhaube 10 bildet zwei Lagertunnel 12 aus, in denen jeweils eine erfindungsgemäße Nockenwelle 14, 16 gelagert ist. Die beiden Nockenwellen 14, 16 werden von einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angetrieben, wozu eine erste der Nockenwellen 14 mit einem Antriebsrad 18 verbunden ist, das über einen nicht dargestellten Zahnriemen mit einem entsprechenden Abtriebsrad der Kurbelwelle verbunden ist. Die erste Nockenwelle 14 treibt über einen nicht dargestellten Zahnradtrieb die zweite Nockenwelle 16 an. Dabei kann die zweite Nockenwelle 16 mit einem

Phasensteller (nicht dargestellt) versehen sein, über den eine Phasenverschiebung der miteinander gekoppelten Drehbewegungen der beiden Nockenwellen 14, 16 erreicht werden kann.

Jede der beiden Nockenwellen 14, 16 umfasst eine Grundwelle 20, auf der insgesamt vier Nockenträger 22 verdrehgesichert angeordnet sind. Die Verdrehsicherung wird über eine Längsverzahnung auf einer Innenfläche jedes der Nockenträger (vgl. Fig. 6) in Verbindung mit einer entsprechenden Längsverzahnung auf der Außenfläche des jeweiligen Abschnitts der Grundwelle 20 erreicht. Die Längsverzahnung stellt die erfindungsgemäß vorgesehene Verschiebbarkeit der Nockenträger 22 in Längsrichtung der Nockenwelle 14 sicher, wodurch eine Hubumschaltung der von Nocken der Nockenträger 22 betätigten Ventile (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine realisiert werden kann.

Jeder der Nockenträger 22 umfasst ein Trägerrohr 24 sowie zwei als strukturell von dem Trägerrohr getrennte, als ringförmige Einheiten ausgebildete Nockengruppen 26, wobei jede der Nockengruppen 26 in axialer Richtung in drei nebeneinander liegende Abschnitte unterteilt ist. In zwei dieser Abschnitte bilden die Nockengruppen jeweils eine Nocke aus, die sich von der zylindrischen Grundform der Außenfläche an einer Stelle des Umfangs erhebt. Die beiden Nocken jeder der Nockengruppen 26 weisen unterschiedliche Formen und insbesondere unterschiedliche maximale Erhebungen auf, wodurch sich unterschiedliche Ventilhübe für die damit betätigten Ventile ergeben. Der dritte Abschnitt jeder der

Nockengruppen 26 weist keine Erhebungen auf und stellt eine Nullnocke dar. Über die Nullnocke kann das damit„betätigte" Ventil geschlossen gehalten werden. '

Über die erfindungsgemäße Nockenwelle 14 kann eine dreistufige Ventilhubschaltung erreicht werden. Diese Ventilhubschaltung wird über eine Axialverschiebung der insgesamt vier Nockenträger 22 je Nockenwelle 14 erreicht, wobei dabei jeweils ein Betätigungselement (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein Schlepphebel, das jedem der der Ventile

zugeordnet ist, in Kontakt mit einem der Nocken bzw. der Nullnocke jeder der Nockengruppen 26 gebracht wird, wodurch das Ventil entsprechend der Form der jeweiligen Nocke bzw. Nullnocke betätigt bzw. nicht betätigt wird.

Die Verschiebung jedes der Nockenträger 26 erfolgt über einen Steuerring 28, in dessen im Übrigen zylindrische Außenfläche eine Y-förmige Steuernut 30 eingebracht ist. Ein erster Abschnitt dieser Steuernut 30 verläuft exakt in Umfangsrichtung, d.h. jn einer senkrecht zur Längsachse des Steuerrings 28 angeordneten (Radial-)Ebene. An diesen ersten Abschnitt schließt sich ein zweiter Abschnitt an, in dem die Steuernut 30 aus zwei divergierend verlaufenden Teilnuten ausgebildet ist. Dem Steuerring 28 jedes der Nockenträger 26 ist ein mit der Zylinderkopfhaube 10 verbundener Aktuator 32 zugeordnet, der drei Steuerstifte (nicht dargestellt) aufweist, die (einzeln angesteuert) ausgefahren werden können, um in den ersten Abschnitt bzw. eine der Teilnuten des zweiten Abschnitts der Steuernut 30 des dazugehörigen Steuerrings 28 einzugreifen und in Folge der Relativbewegung zwischen dem rotierenden Steuerring 28 und dem feststehenden Steuerstift den Nockenträger 22 in einer Richtung auf der Grundwelle 20 zu verschieben.

Weiterhin umfasst jeder der Nockenträger 22 einen Lagerring 34, der drehbar auf dem Trägerrohr 24 des Nockenträgers 22 und zwischen den beiden Nockengruppen 26 angeordnet ist. Der Lagerring 34 dient zum einen der Lagerung der Nockenwelle 14 innerhalb der Zylinderkopfhaube 10. Da für ein axiales Verschieben der Nockenträger 22 auf der Grundwelle 20 der Nockenwelle 14 auch eine entsprechende Verschiebung des

Lagerrings 34 erforderlich ist, sieht die Lagerung des Lagerrings 34 in der Zylinderkopfhaube 10 eine entsprechende axiale Verschiebbarkeit vor. Hierzu weist der Lagerring 34 eine äußere Lagerschale 36 auf, die in einem Abschnitt der Zylinderkopfhaube 10 (in

Längsrichtung des Lagerrings bzw. der Nockenwelle) verschiebbar gelagert ist. Die äußere Lagerschale 36 weist eine zylindrische Grundform mit mehreren Durchbrüchen auf, so dass sich keine vollständig geschlossene zylindrische Mantelfläche ergibt. Weiterhin weist der Lagerring 34 noch eine zylindrische innere Lagerschale 38 auf, die mit der äußeren

Lagerschale 36 über einen ringförmigen Steg 40 verbunden sind. Die innere Lagerschale 38 stützt sich beidseitig an den beiden Nockengruppen 26 des Nockenträgers 22 ab. Der Lagerring 24 ist erfindungsgemäß einstückig und zudem einteilig ausgebildet.

Aus der Fig. 3 wird ersichtlich, dass der Außendurchmesser der äußeren Lagerschale 26 größer als die maximale Erhebung der direkt benachbarten Nocken der beiden

Nockengruppen 26 ist. Weiterhin überragt die äußere Lagerschale 36 die innere Lagerschale 38 in axialer Richtung und greift somit teilweise über die benachbarten Nocken. Dadurch kann der Lagerring 34 mit einer äußeren Lagerschale 36 realisiert werden, die breiter als der (von dem Abstand der beiden von dem jeweiligen Nockenträger 22 gesteuerten Ventile begrenzte) Abstand zwischen den beiden Nockengruppen 26 des Nockenträgers 22 ist. Dies ermöglicht, eine Längsnut 42 mit einer ausreichenden Länge in die äußere Lagerschale 36 zu integrieren. Diese Längsnut 42 dient dazu, eine Verbindung zwischen einer von dem Nutgrund ausgehenden und durch den Steg 40 bis zur Innenseite der inneren Lagerschale 38 reichenden Bohrung 44 und einem Auslass 46 einer Schmiermittelzufuhr, die in die Zylinderkurbelhaube 10 integriert ist, herzustellen (vgl. Fig. 6).

In die äußere Lagerschale 36 des Lagerrings 34 ist noch eine weitere (sich vollständig durch die äußere Lagerschale 36 erstreckende) Längsnut 48 integriert, in die ein Bolzen eines in die Zylinderkopfhabe 10 eingeschraubten Sicherungsstifts 50 eingreift. Über diesen

Sicherungsstift 50 wird eine Verdrehsicherung für den Lagerring 34 jedes der Nockenträger 22 realisiert, ohne dessen axiale Verschiebbarkeit zu behindern.

In die äußere Lagerschale 36 des Lagerrings 34 sind weiterhin noch drei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, keilförmige Vertiefungen 52 eingebracht, in die eine

federbelastete Kugel 54 eines Positionssicherungselements 56 eingreifen kann. Diese drei Vertiefungen 52 definieren Axialpositionen, in denen der Nockenträger 22 mittels des Positionssicherungselements 56 fixiert werden kann.

Die einzelnen Elemente des Nockenträgers (Trägerrohr 24, Nockengruppen 26, Lagerring 34 und Steuerring 28) sind mittels Presssitz miteinander verbunden. Deren Montage erfolgt folgendermaßen: Die Nockengruppen 26, der Lagerring 34 und der Steuerring 28 werden in der vorgesehenen Reihenfolge vorpositioniert und aufgeheizt. Das Trägerrohr 24 wird gleichzeitig mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Die Nockengruppen 26, der Lagerring 34 und der Steuerring 2 werden dann in eine Montageeinrichtung (nicht dargestellt) eingelegt und das Trägerrohr 34 dann durch diese Elemente hindurch geschoben. Dann werden die Nockengruppen 26 sowie der Lagerring 34 und der Steuerring 28 in die vorgesehenen Positionen (relativ zueinander) verdreht. Nach einer Angleichung der Temperaturen der Elemente bildet sich der gewünschte Presssitz aus.

Bezugszeichenliste Zylinderkopfhaube

Lagertunnel

erste Nockenwelle

zweite Nockenwelle

Antriebsrad

Grundwelle

Nockenträger

Trägerrohr

Nockengruppe

Steuerring

Steuernut

Aktuator

Lagerring

äußere Lagerschale

innere Lagerschale

Steg

Längsnut

Bohrung

Auslass

Längsnut

Sicherungsstift

Vertiefung

Kugel

Positionssicherungselement




 
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