DE102020129568A1 - camshaft arrangement - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellen-Anordnung (1), die eine verstellbare Nockenwelle (3), die eine Außenwelle (4) sowie eine drehbar in der Außenwelle (4) angeordnete Innenwelle (5) aufweist, und einen Versteller (10), der einen drehfest mit der Außenwelle (4) verbundenen Stator (11) sowie einen drehfest mit der Innenwelle (5) verbundenen Rotor (12) aufweist, umfasst. Der Rotor (12) ist über eine Buchse (14) zur fluidischen Versorgung der Nockenwellen-Anordnung (1) mit einem Schmiermittel mit der Innenwelle (5) in der Art einer axial gesteckten Kupplung (21) verbunden.Eine hinsichtlich der Robustheit und der Regelgüte verbesserte Nockenwellen-Anordnung (1) ergibt sich dadurch, dass die Kupplung (21) als Bogenzahnkupplung ausgebildet ist und als Kupplungsnaben ausgebildete, mit bogenförmigen Zahnkränzen (25, 26) versehene Verbindungsabschnitte (22, 23) an Buchse (14) und Innenwelle (5) sowie eine Verbindungshülse (24) mit einer geradverzahnten Innenverzahnung (27) aufweist.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Brennkraftmaschinensystem (2) mit einer solchen Nockenwellen-Anordnung (1).The present invention relates to a camshaft arrangement (1) which has an adjustable camshaft (3) which has an outer shaft (4) and an inner shaft (5) which is rotatably arranged in the outer shaft (4), and an adjuster (10) which a stator (11) connected in a rotationally fixed manner to the outer shaft (4) and a rotor (12) connected in a rotationally fixed manner to the inner shaft (5). The rotor (12) is connected to the inner shaft (5) in the manner of an axially plugged-in coupling (21) via a bushing (14) for the fluidic supply of the camshaft arrangement (1) with a lubricant. One in terms of robustness and control quality The improved camshaft arrangement (1) results from the fact that the coupling (21) is designed as a curved tooth coupling and connecting sections (22, 23) designed as coupling hubs and provided with curved toothed rims (25, 26) on the bushing (14) and inner shaft (5 ) and a connecting sleeve (24) with straight-toothed internal teeth (27). The invention also relates to an internal combustion engine system (2) with such a camshaft arrangement (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellen-Anordnung mit einer verstellbaren Nockenwelle und einem Versteller zum Verstellen der Nockenwelle. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Brennkraftmaschinensystem mit einer Brennkraftmaschine und einer solchen Nockenwellen-Anordnung.The present invention relates to a camshaft arrangement with an adjustable camshaft and an adjuster for adjusting the camshaft. The invention also relates to an internal combustion engine system with an internal combustion engine and such a camshaft arrangement.
Eine Nockenwelle kommt üblicherweise zum Betätigen von Ventilen einer Brennkraftmaschine zum Einsatz. Zu diesem Zweck weist die Nockenwelle an einer Welle drehfest angeordnete Nocken auf, welche jeweils zugehörige Ventile entsprechend betätigen.A camshaft is usually used to actuate valves of an internal combustion engine. For this purpose, the camshaft has cams which are arranged in a rotationally fixed manner on a shaft and which correspondingly actuate associated valves.
Um die Variabilität der Betätigung der Ventile zu erhöhen, sind sogenannte verstellbare Nockenwellen, auch phasenverstellbare Nockenwellen genannt, beispielsweise aus der
Bei der Herstellung und im Betrieb derartiger verstellbarer Nockenwellen ist es wichtig, eine relative Ausrichtung der Innenwelle zur Außenwelle präzise einzuhalten, da Versätze zwischen der Innenwelle und der Außenwelle zu erhöhter Reibung und somit insbesondere zu einem erhöhten Verschleiß und/oder einer verringerten Lebensdauer führen. Zudem können derartige Versätze zu einem Verklemmen der Innenwelle an der Außenwelle führen, das den Betrieb der Nockenwelle stört und/oder ein Verstellen der Nockenwelle blockiert.In the manufacture and operation of such adjustable camshafts, it is important to precisely maintain a relative alignment of the inner shaft to the outer shaft, since misalignments between the inner shaft and the outer shaft lead to increased friction and thus in particular to increased wear and/or a reduced service life. In addition, such offsets can lead to the inner shaft jamming on the outer shaft, which disrupts the operation of the camshaft and/or blocks adjustment of the camshaft.
Zum Verstellen der Nockenwelle, d. h. zur relativen Drehbewegung zwischen der Innenwelle und der Außenwelle, kommen gewöhnlich Versteller zum Einsatz, welche mit einem Stator drehfest mit der Außenwelle und mit einem Rotor drehfest mit der Innenwelle verbunden sind.To adjust the camshaft, i. H. for the relative rotational movement between the inner shaft and the outer shaft, adjusters are usually used, which are non-rotatably connected to the outer shaft with a stator and are non-rotatably connected to the inner shaft with a rotor.
Eine solche Nockenwellen-Anordnung mit einer verstellbaren Nockenwelle und einem zugehörigen Versteller ist aus der
Nachteilig bei aus dem Stand der Technik bekannten Nockenwellen-Anordnungen sind der komplizierte Aufbau und der weiterhin mangelnde Ausgleich von Versätzen zwischen der Innenwelle und der Außenwelle.The disadvantages of camshaft arrangements known from the prior art are the complicated structure and the continuing lack of compensation for offsets between the inner shaft and the outer shaft.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Nockenwellen-Anordnung der vorstehend genannten Art sowie für ein Brennkraftmaschinensystem mit einer derartigen Nockenwellen-Anordnung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau und/oder einen verbesserten Ausgleich von Versätzen auszeichnen.The present invention is therefore concerned with the task of specifying improved or at least different embodiments for a camshaft arrangement of the type mentioned above and for an internal combustion engine system with such a camshaft arrangement, which is characterized in particular by a simplified structure and/or an improved compensation of mark offsets.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Nockenwellen-Anordnung die verstellbare Nockenwelle sowie den Nockenwellenversteller auf. Die Nockenwelle weist eine Außenwelle und eine in der Außenwelle drehbar angeordnete Innenwelle auf, wobei die Außenwelle und die Innenwelle jeweils mit wenigstens einem zugehörigen Nocken drehfest verbunden sind. Der Nockenwellenversteller weist einen Stator sowie den Rotor auf. Hierbei ist der Stator drehfest mit der Außenwelle verbunden. Der Rotor ist über eine axial gesteckte Kupplung drehfest mit der Innenwelle verbunden, so das eine Drehung des Rotors relativ zum Stator zu einer relativen Drehung der Innenwelle zur Außenwelle führt. Der Rotor ist drehfest mit einer Buchse verbunden, mit der eine Versorgung der Anordnung mit Schmiermittel erfolgt. Die Buchse weist hierbei zumindest einen Kanal auf, der im Betrieb mit einem Anschluss zur fluidischen Versorgung der Anordnung von Schmiermittel verbunden ist, wobei der Anschluss an einer Außenhülle der Anordnung vorgesehen ist.According to the idea of the invention, the camshaft arrangement has the adjustable camshaft and the camshaft adjuster. The camshaft has an outer shaft and an inner shaft rotatably arranged in the outer shaft, the outer shaft and the inner shaft each being connected in a rotationally fixed manner to at least one associated cam. The camshaft adjuster has a stator and the rotor. Here, the stator is non-rotatably connected to the outer shaft. The rotor is non-rotatably connected to the inner shaft via an axially plugged-in coupling, so that a rotation of the rotor relative to the stator leads to a relative rotation of the inner shaft to the outer shaft. The rotor is connected in a torque-proof manner to a bushing, with which the arrangement is supplied with lubricant. The bush has at least one channel which, during operation, is connected to a connection for fluidly supplying the arrangement with lubricant, the connection being provided on an outer casing of the arrangement.
Erfindungsgemäß ist die Kupplung als Bogenzahnkupplung ausgebildet und weist als Kupplungsnaben ausgebildete, mit bogenförmigen Zahnkränzen versehene Verbindungsabschnitte an Buchse und Innenwelle sowie eine Verbindungshülse mit einer geradverzahnten Innenverzahnung auf.According to the invention, the coupling is designed as a curved-tooth coupling and has connecting sections on the bushing and inner shaft, designed as coupling hubs and provided with curved toothed rims, as well as a connecting sleeve with straight-toothed internal teeth.
Mit der Realisierung der Bogenzahnkupplung zwischen dem Rotor und der Innenwelle über die Buchse erfolgt somit mit einer einfachen Konstruktion ein Ausgleich von Axialversätzen und/oder Radialversätzen der Innenwelle zur Außenwelle.With the implementation of the curved tooth coupling between the rotor and the inner shaft via the bushing, axial offsets and/or radial offsets of the inner shaft relative to the outer shaft are compensated with a simple construction.
Die Bogenzahnkupplung ist einfach montierbar und ermöglicht Dank des geringen Spiels eine hohe Regelgüte, wobei gleichzeitig die Übertragung eines hohen Nenndrehmoments ermöglicht wird. Durch den geringen Verscheiß erhält man zudem eine robuste Kupplung.The curved tooth coupling is easy to assemble and, thanks to the low backlash, enables high control quality, while at the same time enabling the transmission of a high nominal torque. The low level of wear also results in a robust clutch.
Die vorliegend angegebenen Richtungen beziehen sich insbesondere auf eine Achse der Außenwelle. Die Axialrichtung entspricht also insbesondere der Drehachse der Außenwelle. Die Angularrichtung entspricht dementsprechend der die Axialrichtung umgebenden Umfangsrichtung. Die Lateralrichtung entspricht dementsprechend einer senkrecht zur Axialrichtung verlaufenden Radialrichtung. Dementsprechend sind Axialversätze der Innenwelle zur Außenwelle relative Verschiebungen der Innenwelle zur Außenwelle in Axialrichtung, Angularversätze relative Bewegungen der Innenwelle zur Außenwelle in Umfangsrichtung und Lateralversätze relative Bewegungen der Innenwelle zur Außenwelle in Radialrichtung.The directions specified here relate in particular to an axis of the outer shaft. The axial direction therefore corresponds in particular to the axis of rotation of the outer shaft. Accordingly, the angular direction corresponds to the circumferential direction surrounding the axial direction. Accordingly, the lateral direction corresponds to a radial direction running perpendicular to the axial direction. Accordingly, axial offsets of the inner shaft to the outer shaft are relative displacements of the inner shaft to the outer shaft in the axial direction, angular offsets are relative movements of the inner shaft to the outer shaft in the circumferential direction and lateral offsets are relative movements of the inner shaft to the outer shaft in the radial direction.
Die Verbindungsabschnitte können bevorzugt jeweils als im Außendurchmesser reduzierte Vorsprünge der Buchse und der Innenwelle vorgesehen sein. Die Verbindungsabschnitte sind damit integral an der Buchse und der Innenwelle angeformt. Somit sind eine einfache Konstruktion der Anordnung und ein zuverlässiger Ausgleich von Versätzen mithilfe der Kupplung ohne weitere möglich.The connecting sections can preferably each be provided as projections of the bushing and the inner shaft with a reduced outside diameter. The connection sections are thus formed integrally on the bushing and the inner shaft. Thus, a simple construction of the arrangement and a reliable compensation of misalignments with the help of the clutch are easily possible.
Alternativ können die Verbindungsabschnitte kraft- und/oder formschlüssig mit der Buchse und der Innenwelle verbunden sein. Damit sind die Kupplungsgeometrien vorteilhafterweise als separate Bauteile ausgeführt werden.Alternatively, the connecting sections can be connected to the bushing and the inner shaft in a non-positive and/or positive manner. The clutch geometries are thus advantageously designed as separate components.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Außenwelle die Innenwelle auf der der Buchse zugewandten Seite mit einem Aufnahmeabschnitt axial überragt und die Buchse im Aufnahmeabschnitt der Außenwelle drehbar angeordnet ist. D. h., dass die Buchse in der Außenwelle aufgenommen und drehbar angeordnet ist. Dies führt zu einer kompakten Bauweise der Nockenwellen-Anordnung und einer einfachen Umsetzung der Kupplung.Embodiments are preferred in which the outer shaft protrudes axially beyond the inner shaft on the side facing the bushing with a receiving section and the bushing is arranged rotatably in the receiving section of the outer shaft. That is, the bushing is accommodated in the outer shaft and is rotatably arranged. This leads to a compact construction of the camshaft arrangement and a simple implementation of the clutch.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Buchse auf der der Innenwelle abgewandten Seite den Aufnahmeabschnitt mit einem im Außendurchmesser vergrößerten Flanschabschnitt axial überragen, wobei der Rotor koaxial auf dem Flanschabschnitt angeordnet und mit diesem kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Damit können diesbezügliche Versätze bzw. Fluchtungsfehler ausgeschlossen werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the socket on the side facing away from the inner shaft can protrude axially beyond the receiving section with a flange section with an enlarged outer diameter, the rotor being arranged coaxially on the flange section and being connected to it in a non-positive and/or material connection. In this way, offsets or misalignments in this regard can be ruled out.
Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen zwischen einer radialen Innenseite der Außenwelle, nachfolgend auch Außenwellen-Innenseite genannt, im Aufnahmeabschnitt und einer radialen Außenseite der Buchse, nachfolgend auch Buchsen-Außenseite genannt, zumindest eine elastische Dichtung angeordnet ist. Somit wird eine fluidische Abdichtung des Aufnahmebereichs erreicht. Insbesondere wird somit das Strömen des Schmiermittels, aus dem Aufnahmebereich verhindert oder zumindest reduziert. Bevorzugt ist es hierbei, wenn zumindest zwei axial zueinander beabstandete Dichtungen vorgesehen sind. Somit wird ein axiales Strömen des Schmiermittels in beiden axialen Richtungen zumindest reduziert.Embodiments have proven to be advantageous in which at least one elastic seal is arranged between a radial inside of the outer shaft, hereinafter also called outer shaft inside, in the receiving section and a radial outside of the bushing, hereinafter also called bushing outside. A fluidic seal of the receiving area is thus achieved. In particular, this prevents or at least reduces the flow of lubricant out of the receiving area. It is preferred here if at least two seals are provided which are spaced apart axially from one another. An axial flow of the lubricant in both axial directions is thus at least reduced.
Bevorzugt ist es, wenn zumindest eine der wenigstens einen Dichtungen in einer zugehörigen, radial offenen Außennut in der Außenwellen-Innenseite bzw. der Buchsen-Außenseite, vorteilhaft in der Buchsen-Außenseite, angeordnet und aufgenommen ist.It is preferred if at least one of the at least one seal is arranged and accommodated in an associated, radially open outer groove in the inside of the outer shaft or the outside of the bushing, advantageously in the outside of the bushing.
Vorteilhaft kann radial zwischen wenigstens einer der zumindest einen Dichtungen, bevorzugt der jeweiligen Dichtung, und der Außenwellen-Innenseite oder der Buchsen-Außenseite ein zugehöriger Gleitring angeordnet sein. Bevorzugt ist der Gleitring radial zwischen der zugehörigen Dichtung und der Außenwellen-Innenseite angeordnet. Der Gleitring dient dabei dem Schutz der Dichtung während relativen Bewegungen, insbesondere Drehungen, zwischen der Außenwelle und der Innenwelle. Somit wird insbesondere die Übertragung von Scherkräften auf die Dichtung vermieden oder zumindest reduziert. Folglich werden Beschädigungen der Dichtung reduziert, so dass mit der Dichtung für eine längere Dauer ein Abdichten erfolgt.Advantageously, an associated sliding ring can be arranged radially between at least one of the at least one seal, preferably the respective seal, and the inside of the outer shaft or the outside of the bush. The slide ring is preferably arranged radially between the associated seal and the inside of the outer shaft. The slide ring serves to protect the seal during relative movements, in particular rotations, between the outer shaft and the inner shaft. In this way, in particular, the transfer of shearing forces to the seal is avoided or at least reduced. As a result, damage to the gasket is reduced so that the gasket seals for a longer period of time.
Bei zumindest einem der wenigstens einen Gleitringe handelt es sich vorteilhaft um einen geschlitzten, das heißt in Umfangsrichtung unterbrochenen, Gleitring. Somit lässt sich der Gleitring insbesondere vereinfacht montieren. Vorstellbar sind auch Rechteckringe.At least one of the at least one seal rings is advantageously a slotted seal ring, ie one that is interrupted in the circumferential direction. The slide ring can thus be installed in a particularly simplified manner. Rectangular rings are also conceivable.
Die elastische Dichtung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere handelt es sich bei der Dichtung um eine Ringdichtung. Dies führt zu einer homogenen und/oder verbesserten Dichtwirkung. Denkbar sind auch Ausführungen in Form von Gleit- bzw. Rechteckringen mit reduziertem Haft- und Gleitreibungskoeffizient für ein verbessertes Ansprechverhalten und reduzierten Verlusten im Betrieb. Insbesondere PTFE-beschichtete Ringe sind dafür vorteilhaft.In principle, the elastic seal can have any configuration. In particular, the seal is a ring seal. This leads to a homogeneous and/or improved sealing effect. Designs in the form of sliding or rectangular rings with reduced static and sliding friction coefficients for improved response behavior and reduced losses during operation are also conceivable. PTFE-coated rings are particularly advantageous for this.
Mit der zumindest einen Dichtung und der Kupplung ist die Buchse vorteilhaft in der Außenwelle radial frei angeordnet. Das heißt insbesondere, dass die Buchse zur Außenwelle radial beabstandet sein und/oder eine Lagerung der Buchse in der Außenwelle entfallen kann. Somit können die Außenwelle und/oder die Buchse vereinfacht hergestellt werden. Insbesondere können die Außenwelle radial innenseitig und/oder die Buchse radial außenseitig mit höheren Toleranzen hergestellt werden. Insbesondere kann eine Feinbearbeitung der Außenwellen-Innenseite entfallen. Zudem ist auf diese Weise eine einfachere relative Positionierung des Rotors zur Innenwelle möglich. Insbesondere kann auf diese Weise eine exakte laterale Positionierung des Rotors zur Innenwelle entfallen. With the at least one seal and the clutch, the bushing is advantageously arranged radially freely in the outer shaft. This means in particular that the bushing can be spaced radially from the outer shaft and/or the bushing does not need to be mounted in the outer shaft. The outer shaft and/or the bushing can thus be manufactured in a simplified manner. In particular, the outer shaft can be manufactured radially on the inside and/or the bush can be manufactured radially on the outside with higher tolerances. In particular, fine machining of the inside of the outer shaft can be omitted. In addition, a simpler positioning of the rotor relative to the inner shaft is possible in this way. In particular, an exact lateral positioning of the rotor to the inner shaft can be omitted in this way.
Das Schmiermittel dient vorzugsweise neben dem Schmieren auch der Ansteuerung, insbesondere zum Verstellen der Innenwelle relativ zur Außenwelle. Bei dem Schmiermittel handelt es sich dementsprechend vorzugsweise um ein Hydraulikfluid. Insbesondere handelt es sich bei dem Schmiermittel um Hydrauliköl. Bei der Buchse handelt es sich also gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung um eine Ölführungsbuchse.In addition to lubricating, the lubricant is preferably also used for actuation, in particular for adjusting the inner shaft relative to the outer shaft. Accordingly, the lubricant is preferably a hydraulic fluid. In particular, the lubricant is hydraulic oil. According to an advantageous embodiment of the invention, the bushing is an oil guide bushing.
Vorzugsweise ist die Buchse als Ventilgehäuse für ein Zentralventil ausgebildet ist. Das Zentralventil dient der Steuerung des Nockenwellenverstellers und ist in kompakter Weise koaxial im Nockenwellenversteller angeordnet. Dabei kann das Zentralventil zur Schmiermittelversorgung der Kupplung und/oder der Nockenwelle ausgebildet sein. Das Ventilgehäuse dient damit mehreren Funktionen. Eine gesonderte Befestigung des Rotors, beispielsweise durch eine zentrale Schraube, entfällt. Elastische Dichtungen zwischen Ventilgehäuse und der Außenwellen-Innenseite sorgen bevorzugt für eine Abdichtung der Zentralventil-Anschlüsse.The socket is preferably designed as a valve housing for a central valve. The central valve is used to control the camshaft adjuster and is arranged coaxially in the camshaft adjuster in a compact manner. The central valve can be designed to supply lubricant to the clutch and/or the camshaft. The valve housing thus serves several functions. A separate attachment of the rotor, for example by a central screw, is not required. Elastic seals between the valve housing and the inside of the outer shaft preferably ensure sealing of the central valve connections.
Es versteht sich, dass neben der Nockenwellen-Anordnung auch ein Brennkraftmaschinensystem mit einer solchen Nockenwellen-Anordnung zum Umfang dieser Erfindung gehört. Das Brennkraftmaschinensystem umfasst neben der Nockenwellen-Anordnung die Brennkraftmaschine, welche zumindest zwei Ventile aufweist, die im Betrieb von den Nocken der Nockenwelle betätigt werden.It goes without saying that, in addition to the camshaft arrangement, an internal combustion engine system with such a camshaft arrangement also belongs to the scope of this invention. In addition to the camshaft arrangement, the internal combustion engine system includes the internal combustion engine, which has at least two valves which are actuated during operation by the cams of the camshaft.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
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.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
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 Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch
-
1 eine isometrische einer Nockenwellen-Anordnung, -
2 eine Explosionsdarstellung der Nockenwellen-Anordnung gemäß 1 , -
3 einen vergrößerten Ausschnitt X der Nockenwellen-Anordnung gemäß2 , -
4 die Nockenwellen-Anordnung gemäß 1 , teilweise im Längsschnitt, -
5 einen vergrößerten Ausschnitt Y der Nockenwellen-Anordnung gemäß 4 , -
6 einen Schnitt C - C durch die Nockenwellen-Anordnung gemäß 4 .
-
1 an isometric of a camshaft assembly, -
2 an exploded view of the camshaft assembly according to1 , -
3 according to an enlarged section X of the camshaft arrangement2 , -
4 the camshaft arrangement according to1 , partly in longitudinal section, -
5 according to an enlarged section Y of thecamshaft arrangement 4 , -
6 a section C - C through the camshaft assembly according to4 .
Eine Nockenwellen-Anordnung 1, wie sie beispielsweise in den
Wie
Der Rotor 12 ist über die Buchse 14, welche axial zwischen dem Rotor 12 und der Innenwelle 5 angeordnet ist, drehfest mit der Innenwelle 5 verbunden. Dabei ist zur drehfesten Verbindung des Rotors 12 mit der Innenwelle 5 eine Kupplung 21 vorgesehen, welche in den
Über die Kupplung 21, welche im Folgenden näher beschrieben wird, führt eine Drehung des Rotor 12 relativ zum Stator 11 zu einer relativen Drehung der Innenwelle 5 zur Außenwelle 4. Die Kupplung 21 ist gemäß der Erfindung als Bogenzahnkupplung ausgebildet und weist als Kupplungsnaben ausgebildete, mit bogenförmigen Zahnkränzen 25, 26 versehene Verbindungsabschnitte 22, 23 an Buchse 14 und Innenwelle 5 sowie eine Verbindungshülse 24 mit einer geradverzahnten Innenverzahnung aufweist.Via the clutch 21, which is described in more detail below, a rotation of the rotor 12 relative to the
Wie insbesondere
Die beschriebene Bogenzahnkupplung 21 ist einfach montierbar und ermöglicht den Ausgleich von radialen, axialen und angularen Versätzen zwischen Innenwelle 5 und der Buchse 14. Dank des geringen Spiels ist eine hohe Regelgüte möglich, wobei die Kupplung 21 gleichzeitig die Übertragung eines hohen Nenndrehmoments ermöglicht. Durch den geringen Verscheiß erhält man zudem eine robuste Kupplung 21.The
Die Außenwelle 4 überragt die Innenwelle 5 auf der der Buchse 14 zugewandten Seite mit einem Aufnahmeabschnitt 28 axial, wobei die Buchse 14 im Aufnahmeabschnitt 28 der Außenwelle 4 drehbar angeordnet ist. D. h. die Buchse 14 ist in der Außenwelle 4 aufgenommen und drehbar angeordnet, wodurch eine kompakte Bauweise der Nockenwellen-Anordnung 1 erreicht wird. Auf der der Innenwelle 5 abgewandten Seite überragt die Buchse 14 jedoch den Aufnahmeabschnitt 28 mit einem im Außendurchmesser vergrößerten Flanschabschnitt 40, auf welchem der Rotor 12 koaxial angeordnet und mit diesem kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.The
Weiter ist zwischen einer radialen Innenseite der Außenwelle 4, nachfolgend auch Außenwellen-Innenseite genannt, im Aufnahmeabschnitt 28 und einer radialen Außenseite der Buchse 14, nachfolgend auch Buchsen-Außenseite genannt, zumindest eine, vorzugsweise mehrere elastische, ringförmige Dichtungen 29 angeordnet, so dass eine fluidische Abdichtung des Aufnahmebereichs 28 erreicht wird. Zusätzlich kann radial zwischen der Buchsen-Außenseite und der Dichtung 29 ein Gleitring angeordnet sein. Zur gesicherten Positionierung der Dichtungen 29 kann die Buchse 14 entsprechende ringförmige Ausnehmungen bzw. radial offene Außennuten in der Buchsen-Außenseite aufweisen.Furthermore, at least one, preferably several, elastic,
Die Buchse 14 dient, wie oben bereits ausgeführt, der Versorgung der Nockenwellen-Anordnung 1 mit Schmiermittel, insbesondere ein Hydrauliköl, welches über die Anschlüsse 15, 16 zu- und abgeführt werden kann.
Neben dieser Funktion der Buchse 14 als Ölführungsbuchse kann diese auch als Ventilgehäuse für ein Zentralventil 20 vorgesehen sein.As already explained above, the
In addition to this function of the
Der Stator 11 des hydraulischen Nockenwellenverstellers 10 weist radial nach Innen ragende Stege 30 auf. Über den Umfang ist jeweils zwischen den Stegen 30 ein nicht näher gezeigter Flügel des Rotors 12 angeordnet. Die Flügel des Rotors 12 sind auf einer Rotornabe 31 angebracht, die drehfest mit der Innenwelle 5 verbunden ist. Dazu ist die Rotornabe 31 mit der Buchse 14 des Zentralventils 20 verbunden, welches zur Steuerung des Nockenwellenverstellers 10 dient.The
Zwischen den Stegen 30 liegen mit dem Hydrauliköl beaufschlagbare Druckkammern 32, die durch die Flügel in gegeneinander wirkende Druckkammern unterteilt sind, wobei das Öl als Hydraulikfluid mit Hilfe des Zentralventils 20 die Druckkammern 32 über in bzw. auf der Rotornabe 31 ausgebildete Kanäle 17, 33 geregelt beaufschlagt. Das Antriebsrad 9 bzw. ein Deckel 34 dichten die Druckkammern 42 zur Umgebung in axialer Richtung ab.Between the
Im Betrieb der Brennkraftmaschine sind die Druckkammern 32 kontinuierlich mit Hydraulikfluid gefüllt, damit der Rotor 12 und der Stator 11 relativ steif miteinander verbunden sind. Um die Winkellage zwischen der Innenwelle 5 und Außenwelle 4 zu verändern, wird der Rotor 12 relativ zum Stator 11 verdreht. Hierzu werden in Abhängigkeit einer gewünschten Drehrichtung die Druckkammern 32 durch Zufuhr von Hydraulikfluid sowie durch Abfuhr von Hydraulikfluid in einen nicht näher dargestellten Tank be- bzw. entlastet.During operation of the internal combustion engine, the
Das Zentralventil 20 weist die hohlzylinderförmige Buchse 14 als Ventilgehäuse auf, welche einen Kolben 35 axial verschieblich aufnimmt. Der Kolben 35 ist zur axialen Bewegung in Richtung einer Längsachse 36 ausgebildet, welche mit der Drehachse 6 der Nockenwellen-Anordnung 1 koaxial ausgebildet ist, und ist mit einem elektromagnetischen Aktuator 37 über einen Stempel 39 wirkverbunden. Mittels einer Feder 47 ist der Kolben 35 in Richtung Aktuator 37 vorgespannt, wobei die Feder 47 an einem in der Buchse 14 befestigten Federteller 48 und einem Kolbenende anliegt.The
Die Buchse 14 weist mehrere radiale Buchsendurchtritte/Kanäle 41, 44, 45, 46 auf, welche Anschlüsse für das Zentralventil 20 darstellen. Ein erster Buchsendurchtritt bzw. Kanal 41, der mit dem Anschluss 15 verbunden ist, stellt einen Versorgungsanschluss P dar und ist auf einer Buchsen-Außenseite von einem Sieb 42 umgeben. An der Buchsen-Innenseite ist ein Rückschlagventil 43 im Bereich des Kanals 41 angeordnet, welches ein Zurückströmen des Hydraulikfluids in Richtung Versorgungsanschluss P verhindert.The
In axialer Richtung schließt sich weiter ein zweiter Buchsendurchtritt/Kanal 44 an, welcher einen Tankanschluss T bildet. Über den Tankanschluss T und dem damit verbundenen Anschluss 16 kann das Hydraulikfluid aus der Nockenwellen-Anordnung 1 herausgeführt werden.A second socket passage/
Arbeitsanschlüsse A und B, die den verschiedenen Druckkammern 32 des Nockenwellenverstellers 10 zugeordnet sind, werden durch einen dritten und einen vierten Buchsendurchtritt 45, 46 gebildet, wobei der vierte Buchsendurchtritt 46 im Bereich des Flanschabschnittes 40 angeordnet ist. Je nach Stellung des Kolbens 35, welcher zu Durchströmung mit Hydraulikfluid hohl ausgebildet ist, werden die Arbeitsanschlüsse A, B mit dem Versorgungsanschluss P bzw. dem Tankanschluss T verbunden.Working connections A and B, which are assigned to the
Die Schmierung der Kupplung 21 erfolgt wie bereits erwähnt über den Anschluss 15, über welchen auch der Versorgungsanschluss P mit Hydraulikfluid gespeist wird. Hierzu ist der Anschluss 15 an den üblichen Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen und wird mit Hilfe einer Förderpumpe mit Schmiermittel versorgt.As already mentioned, the clutch 21 is lubricated via the
Ein Teil des Hydraulikfluids strömt dabei als Leckagefluid zwischen dem Kolben 35 und der Buchsen-Innenseite in Richtung Federteller 48 ab, welcher hierzu eine stirnseitige Öffnung 49 aufweist.A portion of the hydraulic fluid flows away as leakage fluid between the
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102015224012 A1 [0003]DE 102015224012 A1 [0003]
- DE 102014206291 A1 [0006]DE 102014206291 A1 [0006]
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-
2020
- 2020-11-10 DE DE102020129568.5A patent/DE102020129568A1/en not_active Withdrawn
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