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DE19526888A1 - Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasenlage zumindest zweier Nockenwellen - Google Patents

Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasenlage zumindest zweier Nockenwellen

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DE19526888A1
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Falk Schulkowski
Wilhelm Dr Ing Hannibal
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasen­ lage zumindest zweier Nockenwellen relativ zur einer Kurbelwelle einer ventilgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschine, gemäß Patentanmeldung 195 14 786.3.
Bei der oben angeführten Patentanmeldung, von der die vorliegende Erfin­ dung ausgeht, wird vorgeschlagen, die beiden Verstelleinheiten auf einer der zumindest zwei Nockenwellen anzuordnen und diese Nockenwelle mit­ tel- oder unmittelbar von der Kurbelwelle anzutreiben, während die zumin­ dest zweite Nockenwelle über die eine Verstelleinheit von der ersten Noc­ kenwelle angetrieben ist. Dies ermöglicht trotz der separaten Verstellung der beiden Nockenwellen eine bauliche Vereinigung der beiden Verstelleinhei­ ten und damit verbunden eine wesentliche Vereinfachung des gesamten Nockenwellenantriebs.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der oben angeführten Vorteile weitere Lösungen zur separaten Phasenverstellung zweier Noc­ kenwellen vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen ent­ nehmbar.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer der zumindest zwei Nocken­ wellen als Hohlwelle, durch die hindurch eine Innenwelle verläuft, können die beiden Verstelleinheiten räumlich voneinander getrennt an beiden En­ den der einen, hohlen Nockenwelle angeordnet werden. Ein besonderer Vorteil liegt dabei darin, daß auf dem der Antriebsseite gegenüberliegendem Ende der Nockenwelle ggf. vorhandener Bauraum genutzt werden kann.
Gemäß Anspruch 5 kann bei zwei konzentrisch ineinander angeordneten Nockenwellen, von denen die eine die Auslaßnocken und die andere die Einlaßnocken trägt, in baulich günstiger Weise eine diskrete Phasenverstel­ lung beider Nockenwellen verwirklicht werden.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit zwei an beiden Enden einer Auslaßnockenwelle angeordneten Verstelleinheiten für die Auslaß- und Einlaßnockenwellen;
Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt durch zwei konzentrisch ineinander an­ geordnete Nockenwellen mit einem einheitlichen Verstellelement, und
Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Linie III-III der Fig. 2 durch die beiden Nockenwellen.
Nach Fig. 1 treibt die Kurbelwelle einer nicht dargestellten Hubkolben- Brennkraftmaschine über eine Kette ein Antriebszahnrad 28 an, das drehfest mit einer als ganzes mit 90 bezeichneten Auslaßnockenwelle ver­ bunden ist.
Die Außlaßnockenwelle 90 setzt sich aus einer Innenwelle 92 und einer radial äußeren, die Nocken 94 tragenden Hohlwelle 96 zusammen.
Die Innenwelle 92 trägt auf der Zeichnung von links nach rechts das An­ triebszahnrad 28, dann verdrehbar das Abtriebszahnrad 98 für den Antrieb der zumindest zweiten (Einlaß-) Nockenwelle, eine erste Verstelleinheit 100, die Hohlwelle 96 und schließlich eine zweite Verstelleinheit 102. Die Innen­ welle 92 ist in der Hohlwelle 96 durch Gleitlagerabschnitte 93, 95 drehbar gelagert.
Beide Verstelleinheiten 100, 102 weisen ringförmige Stellelemente 104, 106 auf, die jeweils mit einer Innenverzahnung 108, 110 (Geradverzahnung) und einer Außenverzahnung 112, 114 (Schrägverzahnung) mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln mit komplementären Verzahnungen 116, 118 bzw. 120, 122 auf der Innenwelle 92 bzw. in hülsenförmigen Abtriebselementen 124, 126 zusammenwirken.
Das Abtriebselement 124 ist mit dem Abtriebszahnrad 98 verschweißt, wobei die eine Relativverdrehung ermöglichenden Lagerflächen 128 auf der In­ nenwelle 98 und 130 auf einem Ringbund 132 der Hohlwelle 96 über Ring­ dichtungen 134, 136 abgedichtet sind.
Das Abtriebselement 126 ist mit einem Radialflansch 138 der Hohlwelle 96 drehfest verbunden und mittels einer Halteschraube 140 an dem einen End­ abschnitt 142 der Innenwelle 92 drehbar gehalten, wobei ebenfalls ein Dichtring 144 zwischengeschaltet ist.
Die innerhalb der Verstelleinheiten 100, 102 axial verschiebbaren Stellele­ mente 104, 106 sind in die eine Verstellposition durch eine Schraubendruck­ feder 146, 148 vorgespannt und können durch Beaufschlagung der Hydrau­ likkammern 150, 152 mit einem unter Druck stehendem Hydraulikfluid in die entgegengesetzte Verstellposition verschoben werden.
Die Hohlwelle 96 kann über die angedeuteten Lager 154, 156 in den nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert sein, wobei sich ferner eine zusätzliche Gleitlagerung an den rotationssymetrischen Um­ fangsflächen der hülsenförmigen Abtriebselemente 124, 126 anbietet, über die über entsprechende Kanäle auch die Versorgung mit Hydraulikfluid be­ werkstelligt sein kann.
Bei einer Verstellung des Stellelementes 104 der Verstelleinheit 100 werden das hülsenförmige Abtriebselement 124 und das Abtriebszahnrad 98 relativ zur Innenwelle 92 bzw. zum Antriebszahnrad 28 verdreht und damit die Phasenlage Kurbelwelle zu Einlaßnockenwellen (nicht dargestellt) in ge­ wünschtem Umfang verändert.
Eine alternative oder zusätzliche Verstellung des Stellelementes 106 der Verstelleinheit 102 verdreht das hülsenförmige Abtriebselement 126 mit der Hohlwelle 96 ebenfalls relativ zur Innenwelle 92 bzw. zum Antriebszahnrad 28, wodurch nunmehr die Phasenlage der Auslaßnockenwelle 90 relativ zur Kurbelwelle und ggf. zu den Einlaßnockenwellen verstellt wird.
Die Fig. 2 zeigt zwei koaxial ineinander angeordnete Nockenwellen 160, 162, von denen die innere Nockenwelle 160 die Nocken 164 für die Einlaßventile und die äußere, rohrförmige Nockenwelle 162 die Nocken 166 für die Aus­ laßventile der Brennkraftmaschine trägt. Die Nockenwelle 160 ist über meh­ rere Gleitlagerstellen 168 in der Nockenwelle 162 und letztere über Gleitla­ gerstellen 170 im nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine drehbar gelagert.
Die Nocken 164 der inneren Nockenwelle 160 sind in Schlitzen 172 der äußeren Nockenwelle 162 begrenzt verdrehbar aufgenommen und werden bei der Montage der beiden Nockenwellen 160, 162 ineinander ggf. über eine in Drehrichtung formschlüssige Verbindung auf die innere Nockenwelle 160 aufgepreßt.
Die beiden Nockenwellen 160, 162 ragen über Abschnitte 174, 176 in zwei zu einer Baueinheit 178 zusammengefaßte Phasen-Verstelleinheiten 180, 182 ein.
Die Baueinheit 178 besteht dabei aus einem geschlossenen, zylinderförmi­ gen Antriebselement 184, das ein Antriebszahnrad 186 trägt, zwei Innenver­ zahnungen 188, 190 aufweist und auf den Abschnitten 174, 176 verdrehbar und über Ringdichtungen 192 abgedichtet gelagert ist und das über eine Zwischenwand 195 in zwei Kammern 194, 196 unterteilt ist.
In den Kammern 194,196 sind ringförmige Stellelemente 198, 200 axial ver­ schiebbar angeordnet, die mit Innen- und Außenverzahnungen mit unter­ schiedlichen Verzahnungswinkeln wie vorbeschrieben versehen sind und die mit den Innenverzahnungen 188, 190 des Antriebselementes 184 und mit komplementären Außenverzahnungen 202, 204 auf den Abschnitten 174, 176 der Nockenwellen 160, 162 zusammenwirken.
Die Verstellung der Nockenwellen 160, 162 relativ zum Antriebselement, welches z. B. über eine Kette von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist, erfolgt wie Fig. 1 vorbeschrieben durch z. B. hydraulisches Verschieben der Stellelemente 198, 200 einzeln oder gemeinsam, wobei entweder eine der Nockenwellen 160, 162 oder beide gegenüber dem Antriebselement 184 relativ verdreht werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasenlage zumindest zweier Nockenwellen relativ zur einer Kurbelwelle einer ventilgesteuerten Hub­ kolben-Brennkraftmaschine, wobei jeder Nockenwelle eine Verstellein­ heit zugeordnet ist und nach Patentanmeldung 195 14 786.3 die erste Nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben ist, die erste Nockenwelle über Getriebemittel die zumindest zweite Nockenwelle antreibt, und die beiden Verstelleinheiten auf der ersten Nockenwelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nockenwelle (90) durch eine In­ nenwelle (92) und eine die Nocken (94) tragende Hohlwelle (96) gebildet ist und daß die beiden Verstelleinheiten (100, 102) an den entgegenge­ setzt liegenden Enden der Nockenwelle (90) angeordnet sind und mit der Innenwelle (92) zusammenwirken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verstelleinheit (100) im Kraftfluß von der Innenwelle (92) auf das Getrie­ bemittel (Abtriebszahnrad 98) zur zumindest zweiten Nockenwelle und die andere Verstelleinheit (102) von der Innenwelle (92) auf die Hohl­ welle (96) wirkt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (100, 102) ringförmige Stellelemente (104, 106) aufweisen, die mit einer Außen- und einer Innenverzahnung (108, 110 bzw. 112, 114) mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln ver­ sehen sind und die mit komplementären Innen- und Außenverzahnungen (116, 118 bzw. 120, 122) auf der Innenwelle (92) und den Abtriebselemen­ ten (124, 126) zusammenwirken, wobei die Stellelemente (104, 106) axial relativ zur Innenwelle (92) und zu den Abtriebselementen (124, 126) ver­ schiebbar sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwelle (92) in der Hohlwelle (96) drehbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Nockenwellen (160, 162) konzentrisch in­ einander angeordnet sind und daß die Getriebemittel zum Antrieb beider Nockenwellen durch die Verstelleinheiten (180, 182) gebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (180, 182) zu einer Baueinheit (178) zusammengefaßt sind und daß deren ringförmige Stelleinheiten (198, 200) mit Verzahnun­ gen mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln mit einem Antriebsele­ ment (184) mit komplementärer Verzahnung (188, 190) einerseits und mit der inneren Nockenwelle bzw. der äußeren Nockenwelle mit komplemen­ tärer Verzahnung (202, 204) andererseits zusammenwirken.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nockenwellen (160, 162) ineinander gelagert sind und daß die äußere, rohrförmige Nockenwelle (162) mit Schlitzen (172) versehen ist, in denen die Nocken (164) der inneren Nockenwelle (160) über einen definierten Drehwinkel verdrehbar aufgenommen sind.
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