Phasenverstelleinrichtung einer Nockenwelle

für eine Verbrennungskraftmaschine

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei konzentrisch zueinander gelagerten Nockenwellen, von denen die äu ßere Nockenwelle durch ein Axiallager axial positionsbestimmt ist und mit einem Dichtdeckel einer Versteileinrichtung in Wirkbeziehung steht, wobei ein erster Nocken auf der äußeren Nockenwelle drehfest angebracht ist und ein zweiter Nocken mit der inneren Nockenwelle drehfest verbunden ist, wobei ferner die innere Nockenwelle relativ zur äußeren Nockenwelle mittels der Versteileinrichtung verdrehbar ist. Nockenwellenverstellvorrichtungen, werden eingesetzt, um die Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine besonders genau und fein steuern zu können.

Aus diesem Grund werden ein oder mehrere Einlassventile relativ zu einem antreibenden Element, wie einem Kurbelrad, das mittels eines Zugmitteltriebes über die Kurbelwelle angetrieben wird, verstellt. Es können jedoch auch die Auslaufnocken verstellt werden.

Aus dem Stand der Technik, etwa der DE 4226798 A1 ist die Verwendung von zwei Nockenwellen bekannt, wobei die äu ßere Nockenwelle die innere Nockenwelle zumindest abschnittsweise vollständig umgreift. Die innere Nockenwelle ist innerhalb der äußeren Nockenwelle gelagert. Die DE 4226798 A1 offenbart eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit zwei Gaswechselventilen je Zylinder. Zwei Einlassventile einer Verbrennungskraftmaschinen-Zylinderanordnung werden von zwei Nocken dabei betätigt, die bzgl. ihres Phasenwinkels gegeneinander verstellbar ist. Zusätzlich ist die Pha- senlage beider Nocken gegenüber der Verbrennungskraftmaschinen- Kurbelwelle veränderbar. Durch das sog. variable Nocken-Phasing sowie die variable Spreizung lässt sich die Ladungswechseldynamik der Verbrennungskraftmaschine abstimmen. Die DE 4226798 A1 offenbart eine konstruktive Ausführungsform mit einem einzigen zumindest zwei Schrägverzahnungen aufweisenden, längsverschiebbaren Stellbolzen, durch dessen Verschiebebewegung sowohl die Phasenlage beider Nocken als auch deren gegenseitiger Phasenwinkel verändert wird. Herkömmlicherweise wird bei einer Versteileinrichtung, insbesondere einer hydraulisch wirkenden Versteileinrichtung ein Dichtdeckel dieser Versteileinrichtung fest mit der äußeren Nockenwelle oder einem integralen Bauteil der äußeren Nockenwelle verbunden, insbesondere drehfest verbunden. Üblicherweise werden Presssätze hierzu verwendet.

Dadurch, dass die Versteileinrichtung häufig eine Zentralschraube aufweist, die in die innere Nockenwelle eingeschraubt ist und mittels einem äu ßeren Bund der Zentralschraube einen Rotor, der als Versteller agiert, axial relativ zur inneren Nockenwelle festlegt, ist die Gesamtkonzeption aus innerer und äußerer Nockenwelle mittels der Versteileinrichtung axial festgelegt.

Bei einigen Ausführungsformen von Nockenwellenverstellvorrichtungen, ist es jedoch nicht wünschenswert, eine feste Verbindung zwischen dem Dichtdeckel der Versteileinrichtung und der äußeren Nockenwelle zu haben. Trotzdem ist es aber nach wie vor wünschenswert, die innere Nockenwelle drehbar aber axial bestimmt festzulegen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass es unterschiedlichste Ausführungsformen von Phasenverstellern gibt.

Die Ansteuerung einer konzentrisch angeordneten Nockenwelle mittels einer Flügelzelle ist weniger verbreitet, da die Auslegung besonders anspruchsvoll ist.

Häufig wird, wie bereits erwähnt, der Rotor über eine Zentralschraube mit der inneren Nockenwelle drehfest verbunden. Durch das Axiallagerspiel bestimmt dieser die axiale Position eines Stators, der axial verschiebbar auf der Außen- welle gelagert ist.

Das Axiallagerspiel der äußeren Nockenwelle ist in der Regel durch Anschlagsflächen an den Lagerstellen bestimmt. Das Axiallagerspiel der Innenwelle hingegen ist lediglich eingeschränkt durch das Spiel einer Langlochverbindung der Außenwelle zu einem Verbindungsbolzen des entsprechenden Nockens der Innenwelle vorhanden. Dieses Spiel kann mehrere zehntel Millimeter betragen, was sich ungünstig auswirkt auf den erforderlichen Stößelhub eines Kolbens in der Zentralschraube und damit auf die Baulänge des Zentralmagneten. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben, insbesondere die Axialposition der inneren Nockenwelle festzulegen und den benötigten Bauraum zu minimieren.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die innere Nockenwelle eine Verriegelungskontur auf zumindest einem Abschnitt ihrer Au ßenseite aufweist, die in eine Gegenkontur auf zumindest einem Abschnitt der Innenseite der äu ßeren Nockenwelle formschlüssig eingreift, um eine axiale Positionsfestlegung der inneren Nockenwelle relativ zur äußeren Nockenwelle zu bewirken. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

So ist es von Vorteil, wenn zwischen einem Dichtdeckel und der äußeren No- ckenwelle ein axialer Schiebesitz vorhanden ist.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Verriegelungskontur mit der Gegenkontur nach Art eines Bajonettverschlusses, vorzugsweise ohne axiale Verspannung, ausgebildet ist. Dadurch wird die Funktion eines Axiallagers zwischen der inne- ren Nockenwelle und der äußeren Nockenwelle besonders effizient realisiert.

Um die Einsetzbarkeit der inneren Nockenwelle in die äußere Nockenwelle zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die Verriegelungskontur als zumindest ein Vorsprung ausgebildet ist, der auf einem umlaufenden Abschnitt der inneren Nockenwelle befindlich ist, wobei sich der umlaufende Abschnitt über mehr als 10°, aber nicht mehr als 1 80° des Umfanges der inneren Nockenwelle erstreckt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Vorsprung als ein 180°-Segment ausgebildet ist. Das Axialspiel wird eingeschränkt durch eine solch zusätzliche Axiallagerung, die mit einem solchen 180°-Segment, das in eine entsprechende Gegenkontur eingreift, realisiert ist. Das 180°-Segment hat einen vergrößerten Außendurchmesser, als der Rest der inneren Nockenwelle. Unter der inneren Nockenwelle wird auch die Kombination eines rohrartigen Elementes mit einem hülsenartigen Endbauteil verstanden, wenn es unlösbar oder nur schwer lösbar mit diesem verbunden ist.

Wenn die Gegenkontur als Nut ausgebildet ist, so ist die Einsetzbarkeit besonders einfach realisierbar, da die innere Nockenwelle mit dem 180°-Segment verdreht in die äußere Nockenwelle einschiebbar ist, dann weiter verdrehbar ist und abschließend eine Verstiftung der entsprechenden Nocken mit der inneren oder äußeren Nockenwelle erreichbar ist. Das entsprechende Segment dreht sich hierbei in die axial begrenzende Nut der Auslaufwelle und bestimmt somit die Position der beiden Wellen zueinander. Es ist ferner von Vorteil, wenn mehrere Vorsprünge auf der Außenseite der inneren Nockenwelle verteilt sind und mehrere zu den Vorsprüngen parallele Nuten oder Nutenabschnitte einen Hinterschnitt für einen Formschluss ermögli- chend auf der Innenseite der äußeren Nockenwelle verteilt sind. Dabei ist es natürlich auch möglich, dass zwar mehrere Vorsprünge, aber nur eine Nut vorgehalten ist, die entsprechende Hinterschnittflächen zum Blockieren einer axialen Bewegung der Vorsprünge aufweist. Es ist ferner von Vorteil, wenn der erste und/oder der zweite Nocken als Einlassnocken oder als Auslassnocken aus- gebildet sind. Dadurch kann die entsprechende Phasenlage des gewünschten Nockens verstellt werden.

Wenn der Vorsprung an einem mit der inneren Nockenwelle unlösbar verbundenen ursprünglich separaten Wellenbauteil ausgebildet ist und/oder der Schie- besitz durch eine Schiebeverzahnung auf einem mit der äußeren Nockenwelle unlösbar verbundenen ursprünglich separaten Bauteil realisiert ist, so wird die Montage erleichtert.

Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einer erfin- dungsgemäß ausgestalteten Nockenwellenverstellvorrichtung.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. In den Figuren der Zeichnung ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Nockenwellenver- stellvorrichtung im Ausschnitt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht in der Perspektive auf ausgewählte Elemente der Nockenwellenverstellvorrichtung aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine um einige Bauteile reduzierte Darstellung der Nockenwellenver- stellvorrichtung aus Fig. 2 und Fig. 4 eine Detaildarstellung der Verriegelungskontur auf einem Abschnitt der Außenseite der inneren Nockenwelle.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwel- lenverstellvorrichtung 1 dargestellt. Eine solche Nockenwellenverstellvorrich- tung 1 ist zur Anwendung in einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen. Die Nockenwellenverstellvorrichtung 1 weist zwei konzentrisch zueinander gelagerte Nockenwellen 2 und 3 auf. Die äußere Nockenwelle hat dabei das Bezugszeichen 2 und die innere Nockenwelle das Bezugszeichen 3. Die äußere Nockenwelle ist durch ein Axiallager 4 in ihrer Axialposition festgelegt.

Auf der linken Seite der beiden Nockenwellen 2 und 3 ist eine Versteileinrichtung 5 zum Verstellen der Winkelposition zwischen den beiden Nockenwellen 2 und 3 vorhanden, die einen Dichtdeckel 6 aufweist. Der Dichtdeckel 6 weist an einem Abschnitt seiner Innenseite eine Schiebeverzahnung 7 auf. Die äußere Nockenwelle 2 weist an einem unlösbar mit ihr verbundenem Bundbauteil 8 ebenfalls eine solche Schiebeverzahnung 7 auf. Diese beiden Schiebeverzahnungen 7 sind miteinander in Wirkkontakt.

Auf der äußeren Nockenwelle 2 ist ein erster Nocken 9 drehfest angeordnet. Ein zweiter Nocken 10 ist in Fig. 1 nicht dargestellt, wohl aber in den Figuren 2 und 3 zu erkennen.

Eine Zentralschraube 1 1 mit darin angeordnetem Kolben 12 ist allerdings in Fig. 1 zu erkennen.

Der Dichtdeckel 6 ist über eine Schraubverbindung 1 3 mit einem Stator 14 verbunden. Ein Rotor, der als Versteller agiert, ist mit dem Bezugszeichen 1 5 versehen. Die Schraubverbindung 13 sichert auch einen Verriegelungsdeckel 1 6. Die innere Nockenwelle 3 weist eine Verriegelungskontur 17 auf zumindest einem Abschnitt ihrer Außenseite 18 auf. Die Verriegelungskontur 17 ist als 1 80°- Segment 19 ausgebildet. Die Verriegelungskontur 17 ist auf einem Wellenend- bauteil 20 der inneren Nockenwelle 3 vorhanden, wobei das Wellenendbauteil 20 mit dem Rest der inneren Nockenwelle 3 verschwei ßt ist.

Es ist alternativ möglich den vorstehenden Abschnitt der Verriegelungskontur 17 auf der Innenseite der äußeren Nockenwelle 2 zu realisieren und eine nach außen offene Nut gegengleich dazu auf der Außenseite der inneren Nockenwelle 3 auszubilden.

Das 180°-Segment 19, das auch als Vorsprung 21 bezeichnet wird, greift in eine zur Verriegelungskontur 17 gegengleiche Gegenkontur 22, welche als Nut ausgebildet ist. Die Nut hat das Bezugszeichen 23.

Der Vorsprung 21 ist auch in den Figuren 2 und 3 gut zu erkennen. Die Verbindung des zweiten Nockens 20 über einen Bolzen 24, welcher durch ein nicht dargestelltes Langloch der äußeren Nockenwelle 2 greift, ist dort ebenso visua- lisiert.

In Fig. 4 ihrerseits, ist die Ausbildung des Vorsprungs 21 als 180°-Segment 19 visualisiert.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwellenverstellvorrichtung

2 äußere Nockenwelle

3 innere Nockenwelle

4 Axiallager

5 Versteileinrichtung

6 Dichtdeckel

7 Schiebeverzahnung

8 Bundbauteil

9 erster Nocken

10 zweiter Nocken

1 1 Zentralschraube

12 Kolben

13 Schraubverbindung

14 Stator

15 Rotor/Versteller

16 Verriegelungsdeckel

17 Verriegelungskontur

18 Außenseite

19 180°-Segment

20 Wellenendbauteil

21 Vorsprung

22 Gegenkontur

23 Nut

24 Bolzen