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DE102024106444A1 - Camshaft and internal combustion engine - Google Patents

Camshaft and internal combustion engine

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Publication number
DE102024106444A1
DE102024106444A1 DE102024106444.7A DE102024106444A DE102024106444A1 DE 102024106444 A1 DE102024106444 A1 DE 102024106444A1 DE 102024106444 A DE102024106444 A DE 102024106444A DE 102024106444 A1 DE102024106444 A1 DE 102024106444A1
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DE
Germany
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hollow shaft
plug
camshaft
section
stem section
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.)
Pending
Application number
DE102024106444.7A
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German (de)
Inventor
Frank Dautel
Sonja Loewe
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
Priority to DE102024106444.7A priority Critical patent/DE102024106444A1/en
Priority to CN202510054917.8A priority patent/CN120608753A/en
Publication of DE102024106444A1 publication Critical patent/DE102024106444A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1) mit einer Hohlwelle (2) und zumindest einem darauf drehfest gefügten Funktionselement (3).
Erfindungswesentlich ist dabei,
- dass die Hohlwelle (2) eine mantelseitige Öleingangsöffnung (5) sowie eine Ölausgangsöffnung (6) aufweist,
- dass ein erster Stopfen (9) mit einem ersten Kopfabschnitt (10) und einem dazu im Außendurchmesser reduzierten ersten Stilabschnitt (11) derart in der Hohlwelle (2) angeordnet ist, dass er mit seinem ersten Kopfabschnitt (10) dicht an einer Innenmantelfläche (12) der Hohlwelle (2) anliegt und mit seinem ersten Stilabschnitt (11) einen zwischen der Innenmantelfläche (12) der Hohlwelle (2) und dem ersten Stilabschnitt (11) verlaufenden Ringraum (8) begrenzt, der kommunizierend mit der Öleingangsöffnung (5) und der Ölausgangsöffnung (6) verbunden ist,
- dass ein zweiter Stopfen (13) mit einem zweiten Stilabschnitt (14) derart in der Hohlwelle (2) angeordnet ist, dass er mit seinem zweiten Stilabschnitt (14) dicht an der Innenmantelfläche (12) anliegt und den Ringraum (8) begrenzt. The invention relates to a camshaft (1) with a hollow shaft (2) and at least one functional element (3) joined thereon in a rotationally fixed manner.
What is essential to the invention is
- that the hollow shaft (2) has an oil inlet opening (5) on the casing side and an oil outlet opening (6),
- that a first plug (9) with a first head section (10) and a first stem section (11) with an outer diameter reduced thereto is arranged in the hollow shaft (2) in such a way that it rests with its first head section (10) tightly against an inner circumferential surface (12) of the hollow shaft (2) and with its first stem section (11) delimits an annular space (8) extending between the inner circumferential surface (12) of the hollow shaft (2) and the first stem section (11), which is connected in a communicating manner to the oil inlet opening (5) and the oil outlet opening (6),
- that a second plug (13) with a second style section (14) is arranged in the hollow shaft (2) in such a way that it lies tightly against the inner circumferential surface (12) with its second style section (14) and delimits the annular space (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle mit einer Hohlwelle und mit zumindest einem auf der Hohlwelle drehfest gefügten Funktionselement, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Nockenwelle.The present invention relates to a camshaft having a hollow shaft and having at least one functional element joined to the hollow shaft in a rotationally fixed manner, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an internal combustion engine having such a camshaft.

Aus der DE 10 2014 104 885 A1 ist eine gattungsgemäße Nockenwelle mit einer Außenwelle und mit einer Innenwelle bekannt, die sich durch die Außenwelle hindurch erstreckt und in dieser drehbar aufgenommen ist. Zudem ist zumindest ein Nocken vorgesehen, der drehfest auf der Außenwelle aufgenommen ist und ein weiterer Nocken, der drehfest mit der Innenwelle verbunden und drehbar auf der Außenwelle aufgenommen ist. Auf der Außenwelle und diese umschließend ist zudem ein Ölsammelring angeordnet, der Schaufeln zum Heranführen von Öl aus der Umgebung an die Nockenwelle aufweist. Hierdurch soll insbesondere Öl und damit Schmierstoff besser an erforderliche Schmierstellen gefördert und dadurch die Schmierung der Nockenwelle verbessert werden können.From the DE 10 2014 104 885 A1 A generic camshaft is known with an outer shaft and an inner shaft that extends through the outer shaft and is rotatably received therein. Furthermore, at least one cam is provided, which is non-rotatably mounted on the outer shaft, and another cam, which is non-rotatably connected to the inner shaft and rotatably mounted on the outer shaft. An oil collecting ring is also arranged on and enclosing the outer shaft. This ring has vanes for conveying oil from the surrounding area to the camshaft. This is intended to improve the delivery of oil, and thus lubricant, to the required lubrication points, thereby improving the lubrication of the camshaft.

Über Nockenwellen wird oftmals auch eine sogenannte Hochdruckpumpe angetrieben, wozu auf der Nockenwelle ein HDP-Nocken (Hochdruck-Pumpen-Nocken) angeordnet ist. Eine Betätigung der Hochdruckpumpe erfolgt dabei über einen zwischen dieser und dem HDP-Nocken angeordneten Rollenstößel.Camshafts often also drive a so-called high-pressure pump, for which an HDP cam (high-pressure pump cam) is mounted on the camshaft. The high-pressure pump is actuated by a roller tappet located between the camshaft and the HDP cam.

Nachteilig bei bislang aus dem Stand der Technik bekannten Nockenwellen ist dabei, dass es unter Umständen zu einer Mangelschmierung zwischen einem solchen HDP-Nocken und dem die Hochdruckpumpe betätigenden Rollenstößel kommen kann, was zu einer starken Erwärmung und einem erhöhten Verschleiß oder sogar zu einem Fressen und damit zu einer Beschädigung führen kann.A disadvantage of camshafts known from the state of the art is that, under certain circumstances, there may be insufficient lubrication between such an HDP cam and the roller tappet that actuates the high-pressure pump, which can lead to significant heating and increased wear or even seizure and thus damage.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Nockenwelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit welcher die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.The present invention therefore addresses the problem of providing an improved or at least an alternative embodiment for a camshaft of the generic type, with which the disadvantages known from the prior art can be overcome.

Gelöst wird dieses Problem erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine besonders zu schmierende Lagerstelle, beispielsweise zwischen einem HDP-Nocken und einem Rollenstößel, mittels eines konstruktiv einfachen herzustellenden und zu montierenden Stopfens zu gewährleisten, der anstelle bisheriger und vergleichsweise aufwendiger Schmierkonstruktionen eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Nockenwelle besitzt eine Hohlwelle sowie zumindest ein auf der Hohlwelle drehfest gefügtes Funktionselement, beispielsweise einen Nocken, über welchen ein Ventilhebel einer Brennkraftmaschine betätigbar ist. Erfindungsgemäß besitzt nun die Hohlwelle zumindest eine mantelseitige Öleingangsöffnung sowie zumindest eine axial dazu versetzt angeordnete Ölausgangsöffnung. Weiter vorgesehen ist ein erster Stopfen mit einem ersten Kopfabschnitt sowie einem dazu im Außendurchmesser reduzierten ersten Stilabschnitt, wobei der Stopfen derart in der Hohlwelle angeordnet ist, dass er mit seinem ersten Kopfabschnitt dicht an einer Innenmantelfläche der Hohlwelle anliegt und mit seinem ersten Stilabschnitt einen zwischen der Innenmantelfläche der Hohlwelle und dem ersten Stilabschnitt verlaufenden Ringraum begrenzt, der kommunizierend mit der Öleingangsöffnung und der Ölausgangsöffnung verbunden ist. Der erste Stopfen ist dabei im Bereich seines ersten Kopfabschnitts mit geringfügigem Übermaß in Bezug auf einen Innendurchmesser der Hohlwelle gefertigt, sodass der erste Stopfen über einen Längspresssitz in die Hohlwelle eingeschoben werden kann und dort dicht anliegt. Weiter vorgesehen ist ein zweiter Stopfen mit einem zweiten Stilabschnitt, wobei der zweite Stopfen derart in der Hohlwelle angeordnet ist, dass er mit seinem zweiten Stilabschnitt dicht an der Innenmantelfläche der Hohlwelle anliegt und den Ringraum in Axialrichtung begrenzt. Der Ringraum ist somit in der einen Axialrichtung vom ersten Kopfabschnitt des ersten Stopfens und in der anderen Axialrichtung vom zweiten Stilabschnitt des zweiten Stopfens begrenzt. Der erste Stopfen wird dabei vorzugsweise mit seinem ersten Kopfabschnitt voran von einem offenen Längsende der Hohlwelle in diese eingeschoben. Anschließend wird der zweite Stopfen mit seinem zweiten Stilabschnitt voran über das offene Längsende in die Hohlwelle eingeschoben. Durch den hinsichtlich seines Außendurchmessers abgesetzten ersten Stilabschnitt des ersten Stopfens kann ein sowohl mit der Öleingangsöffnung als auch mit der Ölausgangsöffnung kommunizierender Ringraum gebildet werden, über welchen Öl, d. h. generell Schmierstoff, mittels Fliehkraft über die zumindest eine Ölausgangsöffnung zu einer zu schmierenden Schmierstelle befördert werden kann. Im Vergleich zu beispielsweise einem aus dem Stand der Technik mehrteilig aufgebauten und konstruktiv aufwändigen Ölsammelring kann so eine konstruktiv vergleichsweise einfache aber dennoch zuverlässige Schmierung einer zuverlässig zu schmierenden Schmierstelle geschaffen werden.The present invention is based on the general idea of ensuring a bearing point requiring special lubrication, for example, between an HDP cam and a roller tappet, by means of a structurally simple plug that is easy to manufacture and install, which is used instead of previous and comparatively complex lubrication designs. The camshaft according to the invention has a hollow shaft and at least one functional element, for example a cam, via which a valve lever of an internal combustion engine can be actuated, that is non-rotatably joined to the hollow shaft. According to the invention, the hollow shaft now has at least one oil inlet opening on the casing side and at least one oil outlet opening arranged axially offset therefrom. Furthermore, a first plug is provided with a first head section and a first stem section with a reduced outer diameter. The plug is arranged in the hollow shaft in such a way that its first head section bears tightly against an inner surface of the hollow shaft and its first stem section defines an annular space extending between the inner surface of the hollow shaft and the first stem section, which is communicatively connected to the oil inlet opening and the oil outlet opening. The first plug is manufactured in the area of its first head section with a slight oversize in relation to the inner diameter of the hollow shaft, so that the first plug can be pushed into the hollow shaft via a longitudinal press fit and rests tightly there. A second plug with a second stem section is also provided, wherein the second plug is arranged in the hollow shaft in such a way that its second stem section rests tightly against the inner surface of the hollow shaft and delimits the annular space in the axial direction. The annular space is thus delimited in one axial direction by the first head section of the first plug and in the other axial direction by the second stem section of the second plug. The first plug is preferably pushed into the hollow shaft from an open longitudinal end of the latter with its first head section leading thereto. The second plug is then pushed into the hollow shaft with its second stem section leading thereto over the open longitudinal end. The first stem section of the first plug, which has a stepped outer diameter, can form an annular space communicating with both the oil inlet opening and the oil outlet opening, via which annular space can be formed. i.e., lubricant in general, can be transported by centrifugal force through at least one oil outlet opening to a lubrication point that requires lubrication. Compared to, for example, a multi-part, structurally complex oil collection ring from the prior art, this allows for a comparatively simple yet reliable lubrication of a lubrication point that requires reliable lubrication.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsmäßen Nockenwelle weist der zweite Stopfen einen zweiten Kopfabschnitt auf. Dabei ist denkbar, dass der zweite Kopfabschnitt des zweiten Stopfens hinsichtlich seines Außendurchmessers größer ist als der zweite Stilabschnitt des zweiten Stopfens, wobei der zweite Stilabschnitt des zweiten Stopfens zumindest ungefähr denselben Außendurchmesser aufweist, wie der erste Kopfabschnitt des ersten Stopfens. Durch den zweiten Kopfabschnitt des zweiten Stopfens ist es möglich, diesen als Anschlag zu verwenden, sodass der zweite Stopfen mit seinem zweiten Stilabschnitt soweit von dem offenen Längsende aus in die Hohlwelle eingepresst wird, bis er mit seinem zweiten Kopfabschnitt an einer Stirnfläche der Hohlwelle anliegt. Hierdurch lässt sich eine vergleichsweise einfache aber dennoch exakte Montage erreichen. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass der zweite Kopfabschnitt des zweiten Stopfens keinen größeren Außendurchmesser aufweist als der zweite Stilabschnitt oder gar nicht vorhanden ist, wodurch ein bündiger Abschluss der Hohlwelle erreicht werden kann. In diesem Fall kann der erste Stilabschnitt des ersten Stopfens als Anschlag für den zweiten Stopfen dienen.In an advantageous development of the camshaft according to the invention, the second Plugs have a second head section. It is conceivable that the second head section of the second plug is larger in terms of its outer diameter than the second stem section of the second plug, whereby the second stem section of the second plug has at least approximately the same outer diameter as the first head section of the first plug. The second head section of the second plug makes it possible to use it as a stop, so that the second plug is pressed into the hollow shaft with its second stem section from the open longitudinal end until its second head section rests against an end face of the hollow shaft. This allows for a comparatively simple but nevertheless precise assembly. It is of course also conceivable that the second head section of the second plug does not have a larger outer diameter than the second stem section or is not present at all, whereby a flush seal with the hollow shaft can be achieved. In this case, the first stem section of the first plug can serve as a stop for the second plug.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nockenwelle sind/ist der erste Stopfen und/oder der zweite Stopfen über einen Presssitz in der Hohlwelle fixiert. Mittels eines derartigen Presssitzes, der beispielsweise mittels eines Übermaßes hergestellt werden kann, kann sowohl eine zuverlässige Fixierung des ersten Stopfens und/oder des zweiten Stopfens in der Hohlwelle erfolgen, als auch eine zuverlässige Abdichtung des ölführenden Ringraums mittels des ersten Kopfabschnitt des ersten Stopfens und mittels des zweiten Stilabschnitts des zweiten Stopfens. Zusätzlich oder alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass der erste Stopfen und/oder der zweite Stopfen in der Hohlwelle, verklebt oder anderweitig fixiert bzw. abgedichtet sind/ist.In an advantageous development of the camshaft according to the invention, the first plug and/or the second plug are/are fixed in the hollow shaft via a press fit. By means of such a press fit, which can be produced, for example, by means of an oversize, both a reliable fixation of the first plug and/or the second plug in the hollow shaft can be achieved, as well as a reliable sealing of the oil-carrying annular space by means of the first head section of the first plug and by means of the second stem section of the second plug. Additionally or alternatively, it is of course also conceivable for the first plug and/or the second plug to be glued or otherwise fixed or sealed in the hollow shaft.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist die Hohlwelle im Bereich des Funktionselements eingeschnürt und verhindert dadurch ein Hineinwandern des ersten Stopfens. Beim Fügen des ersten Funktionselements, beispielsweise eines Nockens, auf der Hohlwelle kann dies beispielsweise durch einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz erfolgen, wobei insbesondere bei einem thermischen Fügesitz eine Querschnittsreduzierung der Hohlwelle unter dem Funktionselement zu der zuvor erwähnten Einschnürung führt. Durch die vergleichsweise kleine Einschnürung wird jedoch eine Innendurchmesser-Reduzierung in diesem Bereich erreicht, die bei einem Einpressen des ersten Stopfens in die Hohlwelle eine Barriere bildet, welche von dem ersten Stopfen nicht überwunden werden kann, sodass die Einschnürung eine Art Anschlag bildet. Hierdurch kann ein Einpressen des ersten Stopfens vergleichsweise einfach und dennoch äußerst exakt erfolgen.In a particularly preferred embodiment of the camshaft according to the invention, the hollow shaft is constricted in the region of the functional element, thereby preventing the first plug from migrating in. When joining the first functional element, for example a cam, to the hollow shaft, this can be achieved, for example, by a press fit or a thermal joint fit, wherein, in particular with a thermal joint fit, a cross-sectional reduction of the hollow shaft below the functional element leads to the aforementioned constriction. However, the comparatively small constriction achieves a reduction in the inner diameter in this region, which forms a barrier when the first plug is pressed into the hollow shaft that the first plug cannot overcome, so that the constriction forms a type of stop. As a result, the first plug can be pressed in comparatively easily yet extremely precisely.

Zweckmäßig ist ein weiteres Funktionselement vorgesehen, das drehfest auf der Hohlwelle über dem zweiten Stilabschnitt des zweiten Stopfens angeordnet ist. Dieses weitere Funktionselement kann beispielsweise als HDP-Nocken ausgebildet sein und dem Antrieb eines Rollenstößels für eine Hochdruckpumpe dienen. Der zweite Stilabschnitt des zweiten Stopfens bildet dabei eine axiale Begrenzung des ölführenden Ringraums, sodass die Ölausgangsöffnung in der Hohlwelle eine Ölförderung zu dem HDP-Nocken ermöglicht. Hierdurch kann eine zuverlässige und fliehkraftbedingte Schmierung des HDP-Nockens erreicht werden.A further functional element is expediently provided, which is arranged in a rotationally fixed manner on the hollow shaft above the second stem section of the second plug. This further functional element can be designed, for example, as an HDP cam and serve to drive a roller tappet for a high-pressure pump. The second stem section of the second plug forms an axial boundary of the oil-carrying annular space, so that the oil outlet opening in the hollow shaft enables oil to be pumped to the HDP cam. This enables reliable lubrication of the HDP cam via centrifugal force.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle sind der erste Stopfen und der zweite Stopfen einstückig ausgebildet. Hierdurch kann eine gleichzeitige Montage des ersten und zweiten Stopfens in der Hohlwelle erfolgen, wobei zugleich durch den beispielsweise am zweiten Stopfen angeordneten zweiten Kopfabschnitt ein Einschieben bzw. Einpressen des einstückigen Bauteils in die Hohlwelle durch ein Anliegen des zweiten Kopfes des zweiten Stopfens an einer Stirnseite der Hohlwelle begrenzt ist. Durch die einstückige Ausbildung des ersten Stopfens und des zweiten Stopfens kann darüber hinaus nicht nur eine Taktzeit zur Montage eines diese beiden Stopfen aufweisenden Bauteils erreicht werden, sondern auch eine kostengünstigere Herstellung und verringerte Lager- und Logistikkosten.In a particularly preferred embodiment of the camshaft according to the invention, the first plug and the second plug are formed as a single piece. This allows simultaneous assembly of the first and second plugs in the hollow shaft, wherein at the same time, the second head section arranged, for example, on the second plug limits insertion or pressing of the single-piece component into the hollow shaft by the second head of the second plug bearing against an end face of the hollow shaft. Furthermore, the single-piece design of the first plug and the second plug not only shortens the cycle time for assembling a component having these two plugs, but also reduces production costs and storage and logistics costs.

Zweckmäßig sind die Öleingangsöffnung und die Ölausgangsöffnung um 0° oder um 180° um den Umfang der Hohlwelle versetzt zueinander angeordnet. Durch eine um 180° versetzte, das heißt gegenüberliegende Anordnung der Öleingangsöffnung zur Ölausgangsöffnung kann eine Zuführung von Öl von einer gegenüberliegenden Seite der Ölausgangsöffnung erfolgen. Bei einer auf derselben Seite wie die Öleingangsöffnung angeordneten Ölausgangsöffnung ist demgegenüber eine vereinfachte Herstellung sowohl der Öleingangsöffnung als auch der Ölausgangsöffnung möglich, da diese beispielsweise in einem einzigen Verfahrensschritt von der gleichen Seite aus gebohrt werden können.The oil inlet and outlet openings are preferably offset by 0° or 180° around the circumference of the hollow shaft. By offsetting the oil inlet and outlet openings by 180°, i.e., arranging them opposite each other, oil can be supplied from a side opposite the oil outlet opening. By arranging the oil outlet opening on the same side as the oil inlet opening, however, simplified production of both the oil inlet and outlet openings is possible, since they can, for example, be drilled from the same side in a single process step.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist ein Außendurchmesser des ersten Stilabschnitts des ersten Stopfens ca. 0,1 mm bis 0,4 mm kleiner als ein Innendurchmesser der Hohlwelle bzw. des ersten Kopfabschnitts des ersten Stopfens bzw. des zweiten Stilabschnitts des zweiten Stopfens. Hierdurch kann ein ausreichend großer Ringraum geschaffen werden, in welchem Öl zur Schmierung, beispielsweise des HDP-Nockens, bereitgestellt werden kann. Um dabei eine Menge an Schmiermittel bzw. Öl festzulegen, welche beispielsweise durch den Ringraum gefördert wird, kann ein Durchmesser der Öleintrittsöffnung bzw. der Ölaustrittsöffnung zwischen 0,2 mm und 3 mm variiert werden. Hierdurch lässt sich vergleichsweise einfach ein Ölfluss an eine vorbestimmte und für eine ausreichende Schmierung erforderliche Menge anpassen.In a further advantageous embodiment of the camshaft according to the invention, an outer diameter of the first stem section of the first plug is approximately 0.1 mm to 0.4 mm smaller than an inner diameter of the hollow shaft or the first head section of the first plug or the second stem section of the second plug. This allows a sufficiently large annular space to be created in which oil can be provided for lubrication, for example, of the HDP cam. To determine the amount of lubricant or oil that is pumped through the annular space, for example, the diameter of the oil inlet or outlet opening can be varied between 0.2 mm and 3 mm. This makes it relatively easy to adjust the oil flow to a predetermined amount required for sufficient lubrication.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit einer in den vorherigen Absätzen beschriebenen Nockenwelle auszustatten und dadurch die bezüglich der Nockenwelle beschriebenen Vorteile auf die Brennkraftmaschine zu übertragen. Konkret liegen diese Vorteile in einer konstruktiv vergleichsweise einfachen Herstellung der Nockenwelle mittels des Stopfens, im Vergleich zu beispielsweise einem aus dem Stand der Technik bekannten Ölsammelring. Eine derart ausgebildete Brennkraftmaschine kann somit technisch einfacher und kostengünstiger hergestellt werden.The present invention is further based on the general idea of equipping an internal combustion engine with a camshaft described in the previous paragraphs, thereby transferring the advantages described with regard to the camshaft to the internal combustion engine. Specifically, these advantages lie in the structurally comparatively simple manufacture of the camshaft using the plug, compared, for example, to an oil collection ring known from the prior art. An internal combustion engine designed in this way can thus be manufactured in a technically simpler and more cost-effective manner.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsmäßen Brennkraftmaschine sind ein von der Nockenwelle angetriebener Rollenstößel sowie eine von diesem Rollenstößel angetriebene Hochdruckpumpe vorgesehen. Eine Ölaustrittsöffnung der erfindungsgemäßen Nockenwelle ist dabei derart angeordnet, dass über die zumindest eine Ölaustrittsöffnung eine ausreichende Schmierung zwischen einem HDP-Nocken und dem Rollenstößel erreicht werden kann.In another particularly preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, a roller tappet driven by the camshaft and a high-pressure pump driven by this roller tappet are provided. An oil outlet opening of the camshaft according to the invention is arranged such that sufficient lubrication between an HDP cam and the roller tappet can be achieved via the at least one oil outlet opening.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawing and from the associated description of the figures based on the drawing.

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. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the respective combinations specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. Components mentioned above and those to be mentioned below of a higher-level unit, such as a device, a device, or an arrangement, which are designated separately, may form separate parts or components of this unit or be integral areas or sections of this unit, even if this is shown differently in the drawings.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the following description, wherein the same reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

  • 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Nockenwelle in einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem ersten Stopfen und einem davon getrennten zweiten Stopfen,
  • 2 ein einstückig ausgebildet erster und zweiter Stopfen.
They show, schematically,
  • 1 a sectional view through a camshaft according to the invention in an internal combustion engine according to the invention with a first plug and a second plug separate therefrom,
  • 2 a one-piece first and second plug.

Entsprechend der 1 weist eine erfindungsgemäße Nockenwelle 1 eine Hohlwelle 2 sowie zumindest ein auf der Hohlwelle 2 drehfest gefügtes Funktionselement 3 auf, beispielsweise einen Nocken 4. Weiter besitzt die Hohlwelle 2 der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 zumindest eine mantelseitige Öleingangsöffnung 5 sowie zumindest eine in Axialrichtung 15 dazu versetzt angeordnete Ölausgangsöffnung 6. Über die Öleingangsöffnung 5 wird dabei Öl 7 bzw. generell ein Schmierstoff in einem Ringraum 8 bevorratet, bis es/er fliehkraftbedingt im Betrieb der Nockenwelle 1 über die Ölaustrittsöffnung 6 herausgeschleudert wird.According to the 1 a camshaft 1 according to the invention has a hollow shaft 2 and at least one functional element 3, for example a cam 4, which is joined to the hollow shaft 2 in a rotationally fixed manner. Furthermore, the hollow shaft 2 of the camshaft 1 according to the invention has at least one oil inlet opening 5 on the casing side and at least one oil outlet opening 6 arranged offset therefrom in the axial direction 15. Oil 7 or generally a lubricant is stored in an annular space 8 via the oil inlet opening 5 until it is thrown out via the oil outlet opening 6 due to centrifugal force during operation of the camshaft 1.

Weiter vorgesehen ist ein erster Stopfen 9 mit einem ersten Kopfabschnitt 10 und einem dazu im Außendurchmesser reduzierten ersten Stilabschnitt 11, wobei der erste Stopfen 9 derart in der Hohlwelle 2 angeordnet ist, dass er mit seinem ersten Kopfabschnitt 10 dicht an einer Innenmantelfläche 12 der Hohlwelle 2 anliegt und mit seinem ersten Stilabschnitt 11 den zwischen der Innenmantelfläche 12 der Hohlwelle 2 und dem ersten Stilabschnitt 11 verlaufenden Ringraum 8 begrenzt, der kommunizierend sowohl mit der zumindest einen Öleingangsöffnung 5 als auch mit der zumindest einen Ölausgangsöffnung 6 verbunden ist. Zudem ist ein zweiter Stopfen 13 mit einem zweiten Stilabschnitt 14 derart in der Hohlwelle 2 angeordnet, dass er mit seinem zweiten Stilabschnitt 14 dicht an der Innenmantelfläche 12 der Hohlwelle 2 anliegt und den Ringraum 8 in Axialrichtung 15 begrenzt.Also provided is a first plug 9 having a first head portion 10 and a first stem portion 11 having a reduced outer diameter thereto, wherein the first plug 9 is arranged in the hollow shaft 2 such that its first head portion 10 bears tightly against an inner circumferential surface 12 of the hollow shaft 2 and its first stem portion 11 delimits the annular space 8 running between the inner circumferential surface 12 of the hollow shaft 2 and the first stem portion 11, which is in communication with both the at least one oil inlet opening 5 and the at least one oil outlet opening 6. In addition, a second plug 13 having a second stem portion 14 is arranged in the hollow shaft 2 such that its second stem portion 14 bears tightly against the inner circumferential surface 12 of the hollow shaft 2 and delimits the annular space 8 in the axial direction 15.

Der zweite Stopfen 13 kann darüber hinaus einen zweiten Kopfabschnitt 16 aufweisen, über welchen er beispielsweise entsprechend der 1 an einer Stirnseite der Hohlwelle 2 anliegt. Dabei ist selbstverständlich klar, dass der zweite Stopfen 13 einen derartigen zweiten Kopfabschnitt 16 aufweisen kann, jedoch nicht muss. Der erste Stopfen 9 ist mit seinem ersten Kopfabschnitt 10 und der zweite Stopfen 13 ist mit seinem zweiten Stilabschnitt 14 dicht in der Hohlwelle 2 verpresst. Dadurch kann sowohl eine zuverlässige Fixierung des ersten Stopfens 9 als auch des zweiten Stopfens 13 in der Hohlwelle 2 erfolgen, als auch eine zuverlässige Abdichtung des Ringraums 8 in Axialrichtung 15.The second plug 13 may further comprise a second head portion 16, over which it can be inserted, for example, in accordance with the 1 rests against an end face of the hollow shaft 2. It is, of course, clear that the second plug 13 can, but need not, have such a second head portion 16. The first plug 9 is tightly pressed into the hollow shaft 2 with its first head portion 10, and the second plug 13 is tightly pressed into the hollow shaft 2 with its second stem portion 14. This allows for both a reliable fixation of the first plug 9 and the second plug 13 in the hollow shaft 2, as well as a reliable sealing of the annular space 8 in the axial direction 15.

Im Bereich des Funktionselements 3, beispielsweise des Nockens 4, kann die Hohlwelle 2 hinsichtlich ihres Innendurchmesser eingeschnürt sein, was beispielsweise durch ein thermisches Fügen des Funktionselements 3 erfolgen kann. Eine derartige Einschnürung und eine damit einhergehende Reduzierung des Innendurchmessers der Hohlwelle 2 verhindert ein Hineinwandern des ersten Stopfens 9 beim Einpressen in die Hohlwelle 2, da der erste Stopfen 9 mit seinem ersten Kopfabschnitt 10 die unter dem Funktionselement 3 liegende Einschnürung nicht überwinden kann.In the area of the functional element 3, for example the cam 4, the hollow shaft 2 be constricted with respect to its inner diameter, which can be achieved, for example, by thermally joining the functional element 3. Such a constriction and a concomitant reduction in the inner diameter of the hollow shaft 2 prevents the first plug 9 from migrating into the hollow shaft 2 when it is pressed into the hollow shaft 2, since the first plug 9 with its first head section 10 cannot overcome the constriction located beneath the functional element 3.

Betrachtet man die 1 weiter, so kann man erkennen, dass auf der Hohlwelle 2 ein weiteres Funktionselement 17, insbesondere ein sogenannter HDP-Nocken 18, angeordnet ist, wobei das weitere Funktionselement 17 in Axialrichtung 15 auf gleicher axialer Höhe wie der zweite Stilabschnitt 14 des zweiten Stopfens 13 liegt. Über einen derartigen HDP-Nocken 18 wird beispielsweise eine Rolle 19 eines Rollenstößel 20 angetrieben, wobei über den Rollenstößel 20 wiederum eine nicht näher gezeichnete Hochdruckpumpe 21 angetrieben bzw. gesteuert werden kann. Die Ölaustrittsöffnung 6 ist dabei derart angeordnet, dass sie einen Kontakt, d. h. eine Schmierstelle, zwischen der Rolle 19 des Rollenstößel 20 und dem weiteren Funktionselement 17, d. h. im vorliegenden Fall des HDP-Nockens 18, mit Öl 7 versorgt und dadurch schmiert.Looking at the 1 further, it can be seen that a further functional element 17, in particular a so-called HDP cam 18, is arranged on the hollow shaft 2, the further functional element 17 being located at the same axial height in the axial direction 15 as the second stem section 14 of the second plug 13. A roller 19 of a roller tappet 20, for example, is driven via such an HDP cam 18, and a high-pressure pump 21 (not shown in detail) can in turn be driven or controlled via the roller tappet 20. The oil outlet opening 6 is arranged in such a way that it supplies a contact, i.e. a lubrication point, between the roller 19 of the roller tappet 20 and the further functional element 17, i.e. in the present case the HDP cam 18, with oil 7 and thus lubricates it.

Die Öleingangsöffnung 5 sowie die Ölausgangsöffnung 6 können dabei, wie dies gemäß der 1 gezeichnet ist, um 180°, d. h. gegenüberliegend an der Hohlwelle 2 angeordnet sein, wobei alternativ auch eine Anordnung auf derselben Seite denkbar ist, was insbesondere das Einbringen der Öleintrittsöffnung 5 und der Ölaustrittsöffnung 6, beispielsweise durch ein gemeinsames Bohren, vereinfacht.The oil inlet opening 5 and the oil outlet opening 6 can, as described in the 1 is drawn, by 180°, ie arranged opposite each other on the hollow shaft 2, whereby alternatively an arrangement on the same side is also conceivable, which in particular simplifies the introduction of the oil inlet opening 5 and the oil outlet opening 6, for example by drilling together.

Ein Außendurchmesser des ersten Stilabschnitts 11 des ersten Stopfens 9 ist dabei ca. 0,1 mm bis 0,4 mm kleiner als ein Innendurchmesser der Hohlwelle 2, wodurch eine Größe des ölführenden Ringraum 8 individuell festlegbar ist. Je nach benötigter Menge können auch die Öleintrittsöffnung 5 bzw. die Ölaustrittsöffnungen 6 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, beispielsweise zwischen 0,2 mm und 3 mm, um eine ausreichende Durchflussmenge garantieren zu können.The outer diameter of the first stem section 11 of the first plug 9 is approximately 0.1 mm to 0.4 mm smaller than the inner diameter of the hollow shaft 2, allowing the size of the oil-carrying annular space 8 to be individually determined. Depending on the required amount, the oil inlet opening 5 and the oil outlet openings 6 can also have different diameters, for example, between 0.2 mm and 3 mm, in order to guarantee a sufficient flow rate.

Je nach Fertigungstoleranzen ist es dabei möglich, dass sich die beiden Stopfen 9, 13 berühren bzw. dass sich dazwischen ein Axialspalt 24 bilden kann, durch welchen dann zusätzlich Öl 7 zur Ölaustrittsöffnung 6 strömen kann.Depending on the manufacturing tolerances, it is possible that the two plugs 9, 13 touch each other or that an axial gap 24 can form between them, through which additional oil 7 can then flow to the oil outlet opening 6.

Weiter denkbar ist es, die entsprechend der 1 getrennt gezeichneten Stopfen 9, 13 einstückig, auszubilden, wie dies entsprechend der 2 dargestellt ist, was nicht nur die Herstellung vereinfacht und damit verbilligt, sondern zusätzlich auch ein Handling und eine Montage vereinfacht und dadurch Kosten einer mit einer derartigen Nockenwelle 1 ausgestatteten Brennkraftmaschine 22 reduziert. In der 2 ist dabei der den ersten Stopfen 9 und den zweiten Stopfen 13 einstückig zusammenfassender Stopfen bzw. dieses Bauteil mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet.It is also conceivable to use the 1 separately drawn plugs 9, 13 in one piece, as shown in the 2 which not only simplifies production and thus reduces costs, but also simplifies handling and assembly and thus reduces costs of an internal combustion engine 22 equipped with such a camshaft 1. In the 2 The plug or component which combines the first plug 9 and the second plug 13 in one piece is designated by the reference number 23.

Alles in allem kann mit der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 und der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 22 eine zuverlässige und ausreichende Schmierung eines Kontakts zwischen einem HDP-Nocken 18 und einer Rolle 19 eines Rollenstößel 20 erreicht werden, ohne dass hierfür konstruktiv aufwendige und teure Maßnahmen erforderlich sind.All in all, with the camshaft 1 according to the invention and the internal combustion engine 22 according to the invention, a reliable and sufficient lubrication of a contact between an HDP cam 18 and a roller 19 of a roller tappet 20 can be achieved without requiring structurally complex and expensive measures.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2014 104 885 A1 [0002]DE 10 2014 104 885 A1 [0002]

Claims (12)

Nockenwelle (1) mit - einer Hohlwelle (2), - zumindest einem auf der Hohlwelle (2) drehfest gefügten Funktionselement (3), dadurch gekennzeichnet, - dass die Hohlwelle (2) eine mantelseitige Öleingangsöffnung (5) sowie eine axial dazu versetzt angeordnete Ölausgangsöffnung (6) aufweist, - dass ein erster Stopfen (9) mit einem ersten Kopfabschnitt (10) und einem dazu im Außendurchmesser reduzierten ersten Stilabschnitt (11) derart in der Hohlwelle (2) angeordnet ist, dass er mit seinem ersten Kopfabschnitt (10) dicht an einer Innenmantelfläche (12) der Hohlwelle (2) anliegt und mit seinem ersten Stilabschnitt (11) einen zwischen der Innenmantelfläche (12) der Hohlwelle (2) und dem ersten Stilabschnitt (11) verlaufenden Ringraum (8) begrenzt, der kommunizierend mit der Öleingangsöffnung (5) und der Ölausgangsöffnung (6) verbunden ist, - dass ein zweiter Stopfen (13) mit einem zweiten Stilabschnitt (14) derart in der Hohlwelle (2) angeordnet ist, dass er mit seinem zweiten Stilabschnitt (14) dicht an der Innenmantelfläche (12) der Hohlwelle (2) anliegt und den Ringraum (8) begrenzt.Camshaft (1) with - a hollow shaft (2), - at least one functional element (3) joined to the hollow shaft (2) in a rotationally fixed manner, characterized in that - the hollow shaft (2) has an oil inlet opening (5) on the casing side and an oil outlet opening (6) arranged axially offset therefrom, - a first plug (9) with a first head section (10) and a first stem section (11) with an outer diameter reduced thereto is arranged in the hollow shaft (2) in such a way that it rests with its first head section (10) tightly against an inner casing surface (12) of the hollow shaft (2) and with its first stem section (11) delimits an annular space (8) extending between the inner casing surface (12) of the hollow shaft (2) and the first stem section (11), which is connected in a communicating manner to the oil inlet opening (5) and the oil outlet opening (6), - a second plug (13) with a second stem section (14) is arranged in the hollow shaft in such a way (2) is arranged such that its second style section (14) lies tightly against the inner circumferential surface (12) of the hollow shaft (2) and delimits the annular space (8). Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stopfen (13) einen zweiten Kopfabschnitt (16) aufweist.Camshaft after Claim 1 , characterized in that the second plug (13) has a second head portion (16). Nockenwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stopfen (13) mit seinem zweiten Kopfabschnitt (16) an einer Stirnseite der Hohlwelle (2) anliegt.Camshaft after Claim 2 , characterized in that the second plug (13) rests with its second head portion (16) on an end face of the hollow shaft (2). Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stopfen (9) und/oder der zweite Stopfen (13) über einen Presssitz in der Hohlwelle (2) fixiert sind.Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the first plug (9) and/or the second plug (13) are fixed in the hollow shaft (2) by means of a press fit. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (2) im Bereich des Funktionselements (3) eingeschnürt ist und dadurch ein Hineinwandern des ersten Stopfens (9) verhindert.Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow shaft (2) is constricted in the region of the functional element (3) and thereby prevents the first plug (9) from migrating in. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Funktionselement (17) vorgesehen ist, das drehfest auf der Hohlwelle (2) über dem zweiten Stilabschnitt (14) des zweiten Stopfens (13) angeordnet ist.Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that a further functional element (17) is provided, which is arranged in a rotationally fixed manner on the hollow shaft (2) above the second stem section (14) of the second plug (13). Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das Funktionselement (3) als Nocken (4) ausgebildet ist, und/oder - dass das weitere Funktionselement (17) als HDP-Nocken (18) ausgebildet ist.Camshaft according to one of the Claims 1 until 5 or after Claim 6 , characterized in that - the functional element (3) is designed as a cam (4), and/or - that the further functional element (17) is designed as an HDP cam (18). Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stopfen (9) und der zweite Stopfen (13) einstückig ausgebildet sind.Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the first plug (9) and the second plug (13) are formed in one piece. Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öleingangsöffnung (5) und die Ölausgangsöffnung (6) um 0° oder um 180° um den Umfang der Hohlwelle (2) versetzt angeordnet sind.Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the oil inlet opening (5) and the oil outlet opening (6) are arranged offset by 0° or by 180° around the circumference of the hollow shaft (2). Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ein Außendurchmesser des ersten Stilabschnitts (11) des ersten Stopfens (9) ca. 0,1 mm bis 0,4 mm kleiner ist als ein Innendurchmesser der Hohlwelle (2).Camshaft according to one of the preceding claims, characterized in that an outer diameter of the first stem section (11) of the first plug (9) is approximately 0.1 mm to 0.4 mm smaller than an inner diameter of the hollow shaft (2). Brennkraftmaschine (22) mit einer Nockenwelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Internal combustion engine (22) with a camshaft (1) according to one of the preceding claims. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Nockenwelle (1) über einen Rollenstößel (20) angetriebene Hochdruckpumpe (20) vorgesehen ist.Internal combustion engine according to Claim 11 , characterized in that a high-pressure pump (20) driven by the camshaft (1) via a roller tappet (20) is provided.
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DE102013223685A1 (en) 2013-11-20 2015-05-21 Mahle International Gmbh Plug for a camshaft
DE102023106408A1 (en) 2023-03-14 2024-09-19 Thyssenkrupp Ag Camshaft and method for producing a camshaft

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