DE102008062184A1

DE102008062184A1 - Vorrichtung zum Einstellen der relativen Drehlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einer die Nockenwelle antreibenden Kurbelwelle

Info

Publication number: DE102008062184A1
Application number: DE102008062184A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dietz; Boris PÜTZ; Andreas Strauss
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-12-13
Publication date: 2009-07-30
Also published as: US20090188453A1; US8047171B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der relativen Drehlage einer Nockenwelle (2, 3) einer Brennkraftmaschine (11) zu einer die Nockenwelle (2, 3) antreibenden Kurbelwelle (1), mit einem die Kurbelwelle (1) und die Nockenwelle (2, 3) umschlingenden Zugmitteltrieb (4), mit einem Lasttrum (8, 9) und einem Leertrum (7) und einer Spannvorrichtung (5, 6, 10) zur Längenänderung des Lasttrumes (8, 9), wobei die Spannvorrichtung (5, 6, 10) sich an der Brennkraftmaschine (11) abstützt und eine feststellbare Verstelleinrichtung (20) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der relativen Drehlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einer die Nockenwelle antreibenden Kurbelwelle, mit einem die Kurbelwelle und die Nockenwelle umschlingenden Zugmitteltrieb, mit einem Lasttrum und einem Leertrum und einer Spannvorrichtung zur Längenänderung des Lasttrumes.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist z. B. aus der DE 198 20 534 C2 bekannt, bei der in dem Lasttrum eine sich gegenüber dem Leertrum abstützende hydraulisch betätigte Spannvorrichtung angeordnet ist. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, dass sie eine Abstützung an einem gegenüberliegenden Leertrum erfordert. Ferner ist der hydraulische Verstellzylinder bei stehender Brennkraftmaschine drucklos, so dass eine Verstellung bei stehender Brennkraftmaschine nicht möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die relative Drehlage der Nockenwelle zu der Kurbelwelle auch bei stehender Brennkraftmaschine möglich ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, dass die Spannvorrichtung sich an der Brennkraftmaschine abstützt und eine feststellbare Verstelleinrichtung aufweist.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung wird eine Möglichkeit geschaffen die relative Drehlage der Nockenwelle zu der Kurbelwelle vor Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine zu verstellen. Da die Verstelleinrichtung erfindungsgemäß feststellbar ausgebildet ist, ist sichergestellt, dass die eingestellte relative Drehlage der Nockenwelle zu der Kurbelwelle auch danach insbesondere während des Betriebes der Brennkraftmaschine beibehalten wird. Sollte sich die eingestellte Drehlage im Laufe des Betriebes der Brennkraftmaschine aufgrund von Verschleiß oder anderen äußeren Einflüssen verändern, so kann diese selbstverständlich mit der Verstelleinrichtung nachjustiert werden.
Die Einstellbarkeit kann weiter dadurch verbessert werden, indem in dem Leertrum eine zweite Spannvorrichtung vorgesehen ist.
Für den Fall, dass der Zugmitteltrieb wenigstens zwei Nockenwellen umschlingt, wird vorgeschlagen, dass sowohl in dem Lasttrum zwischen den Nockenwellen als auch in dem Lasttrum zwischen der Kurbelwelle und den Nockenwellen eine Spannvorrichtung vorgesehen ist. Damit können die Drehlagen der Nockenwellen gegenüber der Kurbelwelle individuell verstellt werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass einem Lasttrum mehrere Spannvorrichtungen zugeordnet sind, wodurch eine Möglichkeit geschaffen ist, auch sehr lange Lasttrüme zu spannen und/oder die Spanneinrichtung an einen bestimmten geometrischen Verlauf des Lasttrumes anzupassen und/oder dem Lasttrum einen gewünschten Verlauf vorzugeben.
Eine konstruktive Art der Ausführung der Spannvorrichtung besteht darin, diese aus einer schwenkbaren Gleitschiene auszubilden, wobei die Spannvorrichtung dann neben der Funktion des Spannens auch die Funktion der Führung des Zugmittels übernimmt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei in den Figuren im Einzelnen zu erkennen ist:
1: Kurbelwelle und Nockenwellen mit Zugmitteltrieb und Spannvorrichtung
2: Kurbelwelle und Nockenwellen mit Zugmitteltrieb und längverstellbarer und verschwenkbaren Spannvorrichtungen
3: Kurbelwelle und Nockenwellen mit Zugmitteltrieb und mehreren Spannvorrichtungen im Lasttrum zwischen den Nockenwellen
4: Versteileinrichtung mit Schneckenantrieb
5: Verstelleinrichtung mit Einstellschraube
6: Verstelleinrichtung mit Zahnrad
7: Verstelleinrichtung mit Exzenter
In 1 sind eine Kurbelwelle 1 und zwei Nockenwellen 2 und 3 an einer Stirnseite einer im Hintergrund angeordneten aber nicht dargestellten Brennkraftmaschine 11 schematisch zu erkennen. Die im Uhrzeigersinn verlaufende Drehbewegung der Kurbelwelle 1 wird mittels eines Zugmitteltriebes 4 auf die Nockenwellen 2 und 3 übertragen. Als Zugmittel können z. B. Gliederketten, Zahnriemen oder Reibriemen verwendet werden. Der Zugmitteltrieb 4 kann aufgrund seiner Drehrichtung in die unter Last stehenden Lasttrüme 8 und 9 und den lastfreien Leertrum 7 unterteilt werden. In den Lasttrümen 8 und 9 sind jeweils eine Spannvorrichtung 5 und 6 angeordnet. Durch die Spannvorrichtungen 5 und 6 kann eine Längenänderung der Lasttrüme 8 und 9 erzeugt werden, durch die die relative Drehlage der Nockenwellen 2 und 3 individuell zu der Kurbelwelle 1 einstellbar ist. Die Nockenwellen 2 und 3 sind jeweils entweder den Einlass- oder den Auslassventilen der Brennkraftmaschine 11 zugeordnet, so dass durch die Veränderung der Drehlage der Nockenwellen 2 und 3 auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Ventile verändert wird. Die Einstellung der relativen Drehlage der Nockenwellen 2 und 3 gegenüber der Kurbelwelle 1 erfolgt einmalig vor der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 11 durch die Spannvorrichtungen 5 und 6 und wird während des Betriebes der Brennkraftmaschine 11 nicht mehr verändert. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass während des Betriebes der Brennkraftmaschine zusätzlich eine dynamische Nockenwellenverstellung durch direkt auf die Nockenwellen 2 und 3 wirkende Nockenwellenversteller vorgesehen sein kann.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn die dynamische Nockenwellenverstellung mittels eines Nockenwellenversteller erfolgt, der ein von der Kurbelwelle 1 angetriebenes Antriebselement und ein nockenwellenfestes Abtriebselement aufweist, wobei das Abtriebselement mit der Nockenwelle 2, 3 verschweißt ist. In diesem Fall können während der Montage des Nockenwellenverstellers an die Nockenwelle 2, 3 Lageabweichungen zwischen dem Abtriebselement und der Nockenwelle 2, 3 in Umfangsrichtung auftreten, die nachträglich nicht mehr korrigiert werden können. Mittels der beschrieben Erfindung ist es möglich die Lageabweichungen nach der Montage des Nockenwellenverstellers durch die Modifikation der Kettenführung auszugleichen. Zu diesem Zweck wird die Kettenführung derart verändert, dass das Antriebselement um den Betrag der Lageabweichung gegenüber dem Abtriebselement verdreht wird. Anschließend wird die Kettenführung in diesem Zustand fixiert.
In den 2 und 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine Brennkraftmaschine 11 mit einer zweireihigen Zylinderanordnung zu erkennen ist. Jede Zylinderreihe ist mit einem Nockenwellenpaar 2a, 2b und 3a, 3b versehen, die jeweils die Ein- und Auslassventile betätigen. Zusatz lich zu den Spannvorrichtungen 5 und 6 in den Lasttrümen 8 und 9 ist hier eine Spannvorrichtung 10 in dem Leertrum 7 vorgesehen. Die Spanneinrichtung 10 die Aufgabe, wie im Stand der Technik hinreichend bekannt, den lastfreien Leertrum 7 unter Spannung zu halten. Die Zustellbewegungen der Spannvorrichtungen 5, 6 und 10 und ist in Pfeilrichtungen mit „+/–„ gekennzeichnet. Die Spannvorrichtungen 5, 6 und 10 sind als Gleitschienen 12, 13, 14, 15 und 16 ausgebildet und geben durch Ihre Kontur den Verlauf des Zugmitteltriebes 4 vor. Die Spannvorrichtung 6 in 2 ist linear verschiebbar ausgebildet, während die Spannvorrichtungen 5 und 10 rotatorisch um die Drehpunkte 10a und 5a schwenkbar sind. In 3 ist die Spannvorrichtung 6 alternativ aus zwei einzelnen Spannvorrichtungen 6a und 6b gebildet, die um die Drehpunkte 6aa und 6bb verschwenkbar sind. Die Drehpunkte 5a, 6aa, 6bb und 10a sind ortfest an der Brennkraftmaschine 11 angeordnet und dienen als Widerlager für die von dem Zugmittel auf die Spannvorrichtungen 5, 6 und 10 ausgeübten Kräfte. Die lineare Zustellbewegung der Spannvorrichtung 6 in 2 und die zweiteilige Ausbildung der Spannvorrichtung 6a und 6b in 3, bieten den Vorteil, dass der relativ lange Lasttrum 9 in seiner Länge ausreichend verändert werden kann, ohne dass sich der charakteristische Verlauf des Lasttrumes 9 ändert. Damit ist vermieden, dass unerwünschte Radien durch die Spannvorrichtung 6 in das Zugmittel eingebracht werden, und somit dessen Lauf gestört werden kann. Ferner bietet die vorgeschlagene Ausbildung den Vorteil, dass die von dem Zugmittel auf die Spannvorrichtung 6, 6a, 6b ausgeübten Kräfte möglichst gleichmäßig auf diese verteilt werden und damit unnötig hohe Lasteinleitungen in die Spannvorrichtung 6, 6a, 6b vermieden werden.
In den 4 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen einer Verstelleinrichtung 20 zu erkennen, mittels derer die Spannvorrichtungen 5, 6 und 10 verstellt werden können. Die Spannvorrichtungen 5, 6 und 10 können einstückig mit der Verstelleinrichtung 20 ausgebildet oder kraftschlüssig mit dieser verbunden sein. Die Verstelleinrichtung 20 ist in einem Drehpunkt 21 ortsfest an der Brennkraftmaschine 11 angeordnet. Sofern die Verstelleinrichtung 20 und die Spanneinrichtung 5, 6, 10 einstückig ausgebildet sind, sind die Drehpunkte 21 mit den Drehpunkten 5a, 6aa, 6bb, 10a zweckmäßiger weise identisch. Die Ver stelleinrichtung 20 ist im Wesentlichen als längliche Schiene ausgebildet, die an ihrem einen Ende in dem Drehpunkt 21 schwenkbar gelagert ist und an ihrem anderen Ende ein in Verstellrichtung verlaufendes Langloch 23 aufweist. In der in 4 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Verstellung mit einem Schneckenrad 22, dass in einer an der Verstelleinrichtung 20 angeordneten Verzahnung 22a kämmt. Die Drehbewegung des Schneckenrades 22 wird durch die Verzahnung 22a in eine Schwenkbewegung der Verstelleinrichtung 20 umgewandelt. In 5 ist alternativ für die Verstellung eine Einstellschraube 24 zu erkennen, die in eine Gewindebohrung eines Festlagers 24a eingeschraubt ist und mit der Stirnseite ihres Gewindezapfens an der Verstelleinrichtung 20 anliegt. Die Schwenkbewegung der Verstelleinrichtung 20 wird hier durch Verdrehen der Einstellschraube erzeugt. In 6 ist eine weitere Möglichkeit der Erzeugung der Verschwenkbewegung der Verstelleinrichtung 20 zu erkennen, bei der eine Verzahnung 25a an der Verstelleinrichtung 20 vorgesehen ist, in der ein Zahnrad 25 kämmt. Die Schwenkbewegung der Verstelleinrichtung 20 wird hier durch Drehen des Zahnrades 25 erreicht. In 7 ist eine alternative Ausführungsform der Verstellbarkeit mittels eines Exzenters 26 zu erkennen, wobei hier die Verstellung durch Drehen des Exzenters verwirklicht ist.
Nach dem Einstellen der Drehlage der Nockenwellen durch Verstellen der Verstelleinrichtung 20 kann die Position der Verstelleinrichtung 20 durch eine gesonderte Feststellschraube 27 gesichert werden. Alternativ können die Paarungen der Verzahnungen und Gewinde aber auch selbsthemmend ausgelegt sein, so dass die Verstelleinrichtung 20 auch nach dem Einstellen der Sollposition in dieser fixiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1982053402 C2 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Einstellen der relativen Drehlage einer Nockenwelle (2, 3) einer Brennkraftmaschine (11) zu einer die Nockenwelle (2, 3) antreibenden Kurbelwelle (1), mit einem die Kurbelwelle (1) und die Nockenwelle (2, 3) umschlingenden Zugmitteltrieb (4), mit einem Lasttrum (8, 9) und einem Leertrum (7) und einer Spannvorrichtung (5, 6, 10) zur Längenänderung des Lasttrumes (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (5, 6, 10) sich an der Brennkraftmaschine (11) abstützt und eine feststellbare Versteileinrichtung (20) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leertrum (7) eine zweite Spannvorrichtung (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugmitteltrieb (4) wenigstens zwei Nockenwellen (2, 3) umschlingt und sowohl in dem Lasttrum (9) zwischen den beiden Nockenwellen (2, 3) als auch in dem Lasttrum (8) zwischen der Kurbelwelle (1) und einer der Nockenwellen (3) eine Spannvorrichtung (5, 6) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Lasttrum (9) mehrere Spannvorrichtungen (6a, 6b) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (5, 6, 10) aus einer linear verschiebbaren oder rotatorisch verschwenkbaren Gleitschiene (12, 13, 14, 15, 16) gebildet ist.