DE102005016391A1 - Cam shaft drive device for internal combustion engine has belt and cam shaft drive unit which is used for frictionally engaging cam shaft plate and belt for transmission of power - Google Patents

Cam shaft drive device for internal combustion engine has belt and cam shaft drive unit which is used for frictionally engaging cam shaft plate and belt for transmission of power Download PDF

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Abstract

The cam shaft drive device has at least a belt (10) and at least a cam shaft drive unit (11,12) which is coupled with the belt. The cam shaft drive unit is used for frictionally engaging the cam shaft plate (13,14) and the belt for the transmission of the driving power. An independent claim is also included for the method of operation of the cam shaft drive unit.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Nockenwellenantriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention particularly relates to a camshaft drive device according to the generic term of claim 1

Aus der DE 195 05 688 C2 ist eine Nockenwellenantriebsvorrichtung mit einem von einem Zahnriemen gebildeten Umschlingungsmittel und einer von einer Nockenwellenscheibe gebildeten, mit dem Umschlingungsmittel gekoppelten Nockenwellenantriebseinheit bekannt. Mit dem Umschlingungsmittel sind neben der Nockenwellenantriebseinheit noch weitere Nebenaggregateantriebseinheiten gekoppelt.From the DE 195 05 688 C2 is a camshaft drive device with a belt formed by a belt and a belt formed by a camshaft, with the belt means coupled camshaft drive unit known. In addition to the camshaft drive unit, further ancillary drive units are coupled to the belting means.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, den Montageaufwand zu reduzieren. Die Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnommen werden können.Of the Invention is in particular the object of the installation effort to reduce. The object is achieved in each case by the features of the independent claims, wherein further advantageous embodiments taken from the dependent claims can be.

Die Erfindung geht insbesondere aus von einer Nockenwellenantriebsvorrichtung mit wenigstens einem Umschlingungsmittel und wenigstens einer mit dem Umschlingungsmittel gekoppelten Nockenwellenantriebseinheit.The The invention is particularly based on a camshaft drive device with at least one belt and at least one with the Belting coupled camshaft drive unit.

Es wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenantriebseinheit zumindest einen Nockenwellensteller umfasst und das Umschlingungsmittel zumindest überwiegend zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehen ist. Unter einem "zumindest überwiegend zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehenen Umschlingungsmittel" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Umschlingungsmittel verstanden werden, bei dem stets ein Schlupf auftreten kann. Ferner soll unter einer "Nockenwellenantriebseinheit" insbesondere eine Einheit verstanden werden, über die von dem Umschlingungsmittel die Antriebskraft auf eine Nockenwelle übertragen werden kann.It It is proposed that the camshaft drive unit at least comprises a camshaft actuator and the belt means at least predominantly to the frictional Driving power transmission is provided. Under one "at least predominantly to the frictional Driving power transmission intended wrapping means "should understood in this context in particular a belt means which can always cause slippage. Further, under a "camshaft drive unit" in particular a Unit to be understood about which transmit the driving force from the belt means to a camshaft can be.

Eine aufwendige Einstellung von Steuerzeiten bei einer Nockenwellenmontage kann entfallen, indem eine Nockenwellenstellung bei einem ersten Durchlauf mittels dem Nockenwellensteller einfach, insbesondere automatisch, eingestellt werden kann. Zudem kann ein zumindest überwiegend zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehenes Umschlingungsmittel, wie beispielsweise ein Keilriemen, insbesondere ein Keilrippenriemen usw., besonders einfach montiert werden. Ferner kann insbesondere mit entsprechenden Umschlingungsmitteln ein besonders kostengünstiger, geräuscharmer Antrieb mit einer hohen Lebensdauer realisiert werden. Das Umschlingungsmittel kann dabei allein zum Antrieb einer oder mehrerer Nockenwellenantriebseinheiten bzw. Nockenwellen oder kann auch zusätzlich zum Antrieb weiterer Antriebseinheiten bzw. Nebenaggregate genutzt werden.A elaborate adjustment of timing in a camshaft assembly Can be omitted by a camshaft position during a first pass by means of the camshaft actuator simple, especially automatic, can be adjusted. In addition, one can at least predominantly to the frictional Driving power transmission provided wrapping means, such as a V-belt, In particular, a V-ribbed belt, etc., very easy to install become. Furthermore, in particular with corresponding wrapping a especially cost effective, low noise Drive can be realized with a long service life. The belt can alone to drive one or more camshaft drive units or camshafts or can also in addition to driving another Drive units or ancillaries are used.

Ferner wird eine Nockenwellenantriebsvorrichtung mit wenigstens einem Umschlingungsmittel und wenigstens einer mit dem Umschlingungsmittel gekoppelten Nockenwellenantriebseinheit und wenigstens einer mit dem Umschlingungsmittel gekoppelten Nebenaggregateantriebseinheit vorgeschlagen, wobei die Nockenwellenantriebseinheit zumindest einen Nockenwellensteller umfasst. Eine aufwendige Einstellung von Steuerzeiten bei ei ner Nockenwellenmontage kann wiederum entfallen, indem die Nockenwelle bei einem ersten Durchlauf mittels dem Nockenwellensteller einfach, insbesondere automatisch, eingestellt werden kann. Ferner können zusätzliche Umschlingungsmittel und damit verbunden Montageaufwand, Bauraum, Gewicht und Kosten eingespart werden.Further is a camshaft drive device with at least one belt and at least one camshaft drive unit coupled to the belting means and at least one accessory driving unit coupled to the wrapping means proposed, wherein the camshaft drive unit at least one Camshaft actuator includes. A complicated setting of control times in egg ner camshaft assembly can in turn be omitted by the Camshaft on a first pass through the camshaft actuator simple, especially automatic, can be adjusted. Further can extra Belt and associated assembly costs, space, Weight and costs are saved.

Das Umschlingungsmittel kann dabei zur formschlüssigen oder besonders vorteilhaft zumindest überwiegend zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehen sein, wodurch wiederum ein besonders kostengünstiger, geräuscharmer Antrieb mit einer hohen Lebensdauer realisiert werden kann.The Belting can be for positive or particularly advantageous at least predominantly to the frictional Driving power transmission be provided, which in turn a particularly cost-effective, low noise Drive can be realized with a long service life.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenantriebsvorrichtung wenigstens eine Einheit umfasst, insbesondere eine Recheneinheit, eine Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von einem Schlupf des Umschlingungsmittels den Nockenwellensteller zu betätigen und insbesondere wenigstens einen Teil einer durch einen Schlupf des Umschlingungsmittels bedingten Störgröße und vorzugsweise die gesamte Störgröße automatisch zu kompensieren. Dabei soll in diesem Zusammenhang unter "vorgesehen" insbesondere speziell "ausgestattet", "ausgelegt" und/oder "programmiert" verstanden werden. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann unabhängig vom Schlupf stets eine vorteilhafte Nockenwellenstellung und damit verbundene Gaswechselventilsteuerung erreicht werden. Ein direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Stellgröße, erfasster Schlupf kann auch für weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Stellvorrichtungen und/oder Sicherheitsvorrichtungen usw. genutzt werden, beispielsweise für eine Spannvorrichtung des Umschlingungsmittels, indem abhängig von einem erkannten Schlupf das Umschlingungsmittel weiter gespannt oder entspannt wird, und/oder für eine Verschleißanzeigevorrichtung, indem abhängig von einem erkannten Schlupf auf ei nen bestimmten Verschleiß geschlossen wird usw. Die Einheit kann ferner auch alternativ oder zusätzlich zur zumindest teilweisen Kompensation anderer Störgrößen genutzt werden, beispielsweise über den Nockenwellensteller und/oder über andere Einheiten.In a further embodiment, it is proposed that the camshaft drive device comprises at least one unit, in particular a computing unit, a control unit and / or a control unit, which is provided to actuate the camshaft actuator at least as a function of a slip of the belt and, in particular, at least a part of one To compensate for a slip of the belt means conditional disturbance and preferably the total disturbance automatically. In this context, "intended" should be understood to mean in particular "equipped", "designed" and / or "programmed". By means of a corresponding design, an advantageous camshaft position and associated gas exchange valve control can always be achieved independently of the slip. A slip detected directly or indirectly, for example via a manipulated variable, can also be used for further adjusting devices and / or safety devices, etc. that appear appropriate to a person skilled in the art, for example for a tensioning device of the belting device, by further tightening the belting device depending on a detected slip or is relaxed, and / or for a wear indicating device by closing depending on a detected slip on egg nen certain wear, etc. The unit may also also alternatively or in addition to at least partially compensate other disturbances are used, for example via the camshaft actuator and / or other units.

Grundsätzlich sind sämtliche, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Nockenwellensteller einsetzbar, jedoch besonders vorteilhaft umlauffähige Nockenwellensteller. Unter einem "umlauffähigen Nockenwellensteller" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Nockenwellensteller verstanden werden, der eine Verstellung einer Nockenwelle um zumindest 360° und vorzugsweise um beliebig große Winkel ermöglicht. Ein entsprechender Nockenwellensteller kann beispielsweise ein umlauffähiges Getriebe, wie ein Planetengetriebe, und einen Elektromotor umfassen, mittels dem eine Nockenwellenstellung über das Getriebe einstellbar ist. Alternativ zu einem Elektromotor kann auch vorteilhaft eine Bremse vorgesehen sein, mittels der ein Übersetzungsverhältnis eines Planetengetriebes und damit eine Nockenwellenstellung einstellbar ist. Bei dem Einsatz einer Bremse kann ein besonders energiesparender Betrieb realisiert werden. Mit einem umlauffähigen Nockenwellensteller kann ein vorteilhaft großer und insbesondere einfach ein beliebig großer Einstellbereich realisiert werden, so dass vorteilhaft ein auftretender Schlupf stets ausgeregelt werden kann.Basically all, can be used by a person skilled in the art as meaning suitable camshaft stators, However, particularly advantageous camable rotatable camshaft. Under a "rotatable camshaft actuator" should in this context in particular a camshaft actuator to be understood, an adjustment a camshaft by at least 360 ° and preferably at random big angles allows. A corresponding camshaft actuator can, for example, a rotatable transmission, as a planetary gear, and an electric motor, by means of the one camshaft position over the gear is adjustable. Alternatively to an electric motor can Also advantageously be provided a brake, by means of a transmission ratio of Planetary gear and thus a camshaft position adjustable is. When using a brake can be a particularly energy-saving operation will be realized. With a recirculating camshaft actuator can a beneficial big one and in particular simply realized an arbitrarily large adjustment range be so advantageous that an occurring slip always adjusted can be.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Nockenwellenantriebsvorrichtung eine Antriebsübersetzung der Nockenwellenantriebseinheit aufweist, die sich von einer theoretischen Sollübersetzung um einen Schlupfkorrekturwert unterscheidet, wodurch ein Stellaufwand im Nockenwellensteller reduziert und insbesondere bei Ausfall des Nockenwellenstellers eine zumindest weitgehend schlupf neutrale Betätigung der Nockenwellenantriebseinheit realisiert werden kann.In Another embodiment of the invention proposes that the camshaft drive device a drive ratio the camshaft drive unit, which is different from a theoretical target speed differs by a slip correction value, whereby a control effort reduced in the camshaft actuator and in particular in case of failure of Camshaft actuator an at least largely slip neutral actuation of the Camshaft drive unit can be realized.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing is an embodiment represented the invention. The description and the claims contain numerous features in combination. The skilled person will become the characteristics expediently also consider individually and summarize to meaningful further combinations.

1 zeigt eine Brennkraftmaschine 19 mit einer erfindungsgemäßen Nockenwellenantriebsvorrichtung. Die Nockenwellenantriebsvorrichtung umfasst ein Umschlingungsmittel 10, das mit zwei Nockenwellenantriebseinheiten 11, 12, einem Riemenspanner 20, einer Nebenaggregateantriebseinheit 15 eines Klimakompressors 21, einer Nebenaggregateantriebseinheit 16 einer Lenkhelfpumpe 22, einem mit einer Kurbelwelle gekoppelten Schwingungsdämpfer 23 und einer Nebenaggregateantriebseinheit 17 eines Generators 24 antriebstechnisch gekoppelt ist. Das Umschlingungsmittel 10 ist von einem Keilrippenriemen gebildet und ist zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehen bzw. wird mittels einem Reibschluss von der Kurbelwelle über den Schwingungsdämpfer 23 angetrieben und überträgt eine Antriebskraft mittels einem Reibschluss auf die Nockenwellenantriebseinheiten 11, 12 und die Nebenaggregateantriebseinheiten 15, 16, 17. 1 shows an internal combustion engine 19 with a camshaft drive device according to the invention. The camshaft drive device comprises a looping means 10 that with two camshaft drive units 11 . 12 , a belt tensioner 20 , an accessory drive unit 15 an air conditioning compressor 21 , an accessory drive unit 16 a power steering pump 22 , a vibration damper coupled to a crankshaft 23 and an accessory drive unit 17 a generator 24 is coupled drive technology. The belt 10 is formed by a V-ribbed belt and is provided for frictional drive force transmission or is by means of a frictional engagement of the crankshaft via the vibration damper 23 driven and transmits a driving force by means of a frictional engagement on the camshaft drive units 11 . 12 and the accessory drive units 15 . 16 . 17 ,

Die Nockenwellenantriebseinheiten 11, 12 umfassen jeweils einen umlauffähigen Nockenwellensteller 13, 14, über die im Betrieb von dem Umschlingungsmittel 10 eine Antriebskraftübertragung auf die Nockenwellen stattfindet. Die Nockenwellensteller 13, 14 umfassen jeweils ein nicht näher dargestelltes Planetengetriebe und eine elektrisch betätigbare Bremse. Über die Betätigung der Bremse kann jeweils eine Drehstellung eines unmittelbar mit dem Umschlingungsmittel 10 reibschlüssig gekoppelten Rads 25, 26 der Nockenwellensteller 13, 14 relativ zur jeweiligen Nockenwelle verstellt werden.The camshaft drive units 11 . 12 each include a rotatable camshaft actuator 13 . 14 , about which in the operation of the belt 10 a driving force transmission takes place on the camshafts. The camshaft actuators 13 . 14 each comprise a not-shown planetary gear and an electrically actuated brake. About the operation of the brake can each have a rotational position of a directly with the belt 10 frictionally coupled wheel 25 . 26 the camshaft actuator 13 . 14 be adjusted relative to the respective camshaft.

Um im Betrieb einen Schlupf zwischen dem Umschlingungsmittel 10 und dem Schwingungsdämpfer 23 sowie den Nockenwellenantriebseinheiten 11, 12 auszugleichen, weist die Nockenwellenantriebsvorrichtung eine Antriebsübersetzung der Nockenwellenantriebseinheiten 11, 12 auf, die sich von einer theoretischen Sollübersetzung von ca. 2 um einen Schlupfkorrekturwert von ca. 0,1 unterscheidet und damit einen Wert von ca. 2,1 aufweist. Dabei ist insbesondere zu bemerken, dass die Werte nur beispielhaft gewählt sind und auch Nockenwellenantriebsvorrichtungen mit vollständig anderen Werten denkbar sind.To slip during operation between the belt 10 and the vibration damper 23 and the camshaft drive units 11 . 12 compensate, the camshaft drive device has a drive ratio of the camshaft drive units 11 . 12 on, which differs from a theoretical target ratio of about 2 by a slip correction value of about 0.1 and thus has a value of about 2.1. It should be noted in particular that the values are chosen only as an example and also camshaft drive devices with completely different values are conceivable.

Ferner umfasst die Nockenwellenantriebsvorrichtung eine Regeleinheit 18, die dazu vorgesehen ist, abhängig von einem Schlupf des Umschlingungsmittels 10 die Nockenwellensteller 13, 14 bzw. deren Bremse zu betätigen und eine trotz eines speziell gewählten Übersetzungsverhältnisses verbleibende, durch einen vorliegenden Schlupf bedingte Störgröße automatisch zu kompensieren. Dabei werden mittels der Regeleinheit 18 Istgrößen von Nockenwellenstellungen der Nockenwellen auf Sollwerte geregelt.Furthermore, the camshaft drive device comprises a control unit 18 , which is intended, depending on a slip of the belt 10 the camshaft actuators 13 . 14 or to actuate their brake and automatically compensate for a remaining despite a specially selected gear ratio, caused by a present slip disturbance. In this case, by means of the control unit 18 Actual variables of camshaft positions of the camshafts are regulated to target values.

Durch eine entsprechende Regelung werden auch bei einer ersten Inbetriebnahme Steuerzeiten der Nockenwellen automatisch eingestellt.By A corresponding regulation will also apply to a first commissioning Timing of the camshafts automatically adjusted.

1010
Umschlingungsmittelendless
1111
Nockenwellenantriebscamshaft drive
einheitunit
1212
Nockenwellenantriebscamshaft drive
einheitunit
1313
Nockenwellenstellercamshaft actuator
1414
Nockenwellenstellercamshaft actuator
1515
NebenaggregateantriebsAccessory drive
einheitunit
1616
NebenaggregateantriebsAccessory drive
einheitunit
1717
NebenaggregateantriebsAccessory drive
einheitunit
1818
Einheitunit
1919
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
2020
Riemenspannertensioner
2121
Klimakompressorair compressor
2222
Lenkhelfpumpepower steering pump
2323
Schwingungsdämpfervibration
2424
Generatorgenerator
2525
Radwheel
2626
Radwheel

Claims (9)

Nockenwellenantriebsvorrichtung mit wenigstens einem Umschlingungsmittel (10) und wenigstens einer mit dem Umschlingungsmittel (10) gekoppelten Nockenwellenantriebseinheit (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwellenantriebseinheit (11, 12) zumindest einen Nockenwellensteller (13, 14) umfasst und das Umschlingungsmittel (10) zumindest überwiegend zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehen ist.Camshaft drive device with at least one belt ( 10 ) and at least one with the belt ( 10 ) coupled camshaft drive unit ( 11 . 12 ), Characterized in that the camshaft drive unit ( 11 . 12 ) at least one camshaft actuator ( 13 . 14 ) and the wrapping means ( 10 ) is provided at least predominantly for frictional driving force transmission. Nockenwellenantriebsvorrichtung mit wenigstens einem Umschlingungsmittel (10) und wenigstens einer mit dem Umschlingungsmittel (10) gekoppelten Nockenwellenantriebseinheit (11, 12) und wenigstens einer mit dem Umschlingungsmittel (10) gekoppelten Nebenaggregateantriebseinheit (15, 16, 17), dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwellenantriebseinheit (11, 12) zumindest einen Nockenwellensteller (13, 14) umfasst.Camshaft drive device with at least one belt ( 10 ) and at least one with the belt ( 10 ) coupled camshaft drive unit ( 11 . 12 ) and at least one with the belt ( 10 ) coupled accessory drive unit ( 15 . 16 . 17 ), characterized in that the camshaft drive unit ( 11 . 12 ) at least one camshaft actuator ( 13 . 14 ). Nockenwellenantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (10) zumindest überwiegend zur reibschlüssigen Antriebskraftübertragung vorgesehen ist.Camshaft drive device according to claim 2, characterized in that the wrapping means ( 10 ) is provided at least predominantly for frictional driving force transmission. Nockenwellenantriebsvorrichtung zumindest nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einheit (18), die dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von einem Schlupf des Umschlingungsmittels (10) den Nockenwellensteller (13, 14) zu betätigen.Camshaft drive device at least according to claim 1 or 3, characterized by at least one unit ( 18 ), which is provided, at least depending on a slip of the belt ( 10 ) the camshaft actuator ( 13 . 14 ). Nockenwellenantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (18) dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Teil einer durch einen Schlupf des Umschlingungsmittels (10) bedingten Störgröße automatisch zu kompensieren.Camshaft drive device according to claim 4, characterized in that the unit ( 18 ) is provided to at least a part of a by a slip of the belt ( 10 ) automatically compensate for the conditional disturbance. Nockenwellenantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellensteller (13, 14) umlauffähig ausgebildet ist.Camshaft drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the camshaft actuator ( 13 . 14 ) is designed to be fit for circulation. Nockenwellenantriebsvorrichtung zumindest nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch eine Antriebsübersetzung der Nockenwellenantriebseinheit (11, 12), die sich von einer theoretischen Sollübersetzung um einen Schlupfkorrekturwert unterscheidet.Camshaft drive device at least according to claim 1 or 3, characterized by a drive ratio of the camshaft drive unit ( 11 . 12 ), which differs from a theoretical target ratio by a slip correction value. Brennkraftmaschine (19) mit einer Nockenwellenantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Internal combustion engine ( 19 ) with a camshaft drive device according to one of claims 1 to 7. Verfahren mit einer Nockenwellenantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Method with a camshaft drive device according to one of the claims 1 to 7.
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