DE102012011854A1 - Cam Phaser System - Google Patents
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- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
- F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
- F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem mit mindestens zwei Nockenwellen, die in einem Welle-in-Welle-System angeordnet sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nockenwellenverstellsystem mit Welle-in-Welle-System (16) zur Verfügung zu stellen, dessen Herstellungskosten und Bauraumbedarf verringert sind. Eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor umfasst ein Welle-in-Welle-System (16). Das Welle-in-Welle-System (16) umfasst eine erste Welle (12) und eine koaxial zu der ersten Welle (12) angeordnete zweite Welle (14), wobei die erste Welle (12) funktional mit einer ersten Gruppe von Nocken verbunden ist und wobei die zweite Welle (14) funktional mit einer zweiten Gruppe von Nocken verbunden ist. Eine Phasenverstellung zwischen der ersten Welle (12) und der zweiten Welle (14) ist mittels eines Rotors (46) und eines hydraulisch mit dem Rotor (46) gekoppelten Stator (44) vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst ferner folgende Elemente: a) einen drehfest an der ersten Welle (12) angeordnete ersten Anschlussbereich (38), b) einen drehfest an dem Stator (44) angeordneten zweiten Anschlussbereich (42), wobei c) mindestens ein sich axial erstreckender Mitnehmer (20), der derart angeordnet ist, dass der erste Anschlussbereich (38) und der zweite Anschlussbereich (42) miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a camshaft adjusting system with at least two camshafts, which are arranged in a shaft-in-shaft system. The invention has for its object to provide a camshaft adjustment system with shaft-in-shaft system (16) available, the production costs and space requirements are reduced. A camshaft adjusting device (10) for an internal combustion engine according to the invention comprises a shaft-in-shaft system (16). The shaft-in-shaft system (16) includes a first shaft (12) and a second shaft (14) coaxial with the first shaft (12), the first shaft (12) being operatively connected to a first group of cams and wherein the second shaft (14) is operatively connected to a second group of cams. A phase adjustment between the first shaft (12) and the second shaft (14) is provided by means of a rotor (46) and a stator (44) hydraulically coupled to the rotor (46). The device further comprises the following elements: a) a first connection region (38) arranged rotatably on the first shaft (12), b) a second connection region (42) arranged non-rotatably on the stator (44), wherein c) at least one axially extending one Carrier (20) arranged such that the first terminal portion (38) and the second terminal portion (42) are coupled together.
Description
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem mit mindestens zwei Nockenwellen, die in einem Welle-in-Welle-System angeordnet sind.The invention relates to a camshaft adjusting system with at least two camshafts, which are arranged in a shaft-in-shaft system.
Aus
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In den vorstehend genannten Druckschriften wird nicht explizit Bezug auf den Antrieb des Stators genommen. Bei einem aus der Praxis bekannten Nockenwellenverstellsystem, das ein Welle-in-Welle-System mit einer mit einem Rotor verbundenen Innenwelle und eine koaxial zu der Innenwelle angeordnete, mit einem Stator verbundene Außenwelle aufweist, erfolgt der Antrieb der Außenwelle und des Stators über ein breites Zahnrad, das mit einer auf der Außenwelle angeordneten Verzahnung und gleichzeitig mit einer an dem Stator ausgebildeten Verzahnung kämmt. Der relative Drehwinkel zwischen Innenwelle und Außenwelle kann bei diesem System in bekannter Art und Weise über den aus Rotor und Stator gebildeten hydraulischen Nockenwellenversteller erfolgen. Nachteilig an dem beschriebenen System ist der relativ hohe Bauraumbedarf durch die erforderliche Breite der Verzahnung sowie die mit der Verzahnung verbundenen Herstellungskosten.In the above references, reference is not explicitly made to the drive of the stator. In a camshaft adjusting system known from practice, which has a shaft-in-shaft system with an inner shaft connected to a rotor and an outer shaft arranged coaxially with the inner shaft, connected to a stator, the outer shaft and the stator are driven by a wide shaft Gear, which meshes with a toothing arranged on the outer shaft and at the same time with a toothing formed on the stator. The relative rotational angle between the inner shaft and outer shaft can be done in this system in a known manner via the hydraulic camshaft adjuster formed from the rotor and stator. A disadvantage of the described system is the relatively high space requirement due to the required width of the toothing and the production costs associated with the toothing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nockenwellenverstellsystem mit Welle-in-Welle-System zur Verfügung zu stellen, dessen Herstellungskosten und Bauraumbedarf verringert sind.The invention has for its object to provide a camshaft adjustment system with shaft-in-shaft system available, the manufacturing costs and space requirements are reduced.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention with the features of claim 1.
Eine erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung für einen Verbrennungsmotor umfasst mindestens zwei Wellen, die Bestandteil eines Welle-in-Welle-System sind. Das Welle-in-Welle-System umfasst eine erste Welle und eine koaxial zu der ersten Welle angeordnete zweite Welle, wobei die erste Welle funktional mit einer ersten Gruppe von Nocken verbunden ist und wobei die zweite Welle funktional mit einer zweiten Gruppe von Nocken verbunden ist. Eine Phasenverstellung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle ist mittels eines Rotors und eines hydraulisch mit dem Rotor gekoppelten Stator vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst ferner folgende Elemente:
- a) einen drehfest an der ersten Welle angeordneten ersten Anschlussbereich,
- b) einen drehfest an dem Stator angeordneten zweiten Anschlussbereich, wobei
- c) mindestens ein sich axial erstreckender Mitnehmer derart angeordnet ist, dass der erste Anschlussbereich und der zweite Anschlussbereich miteinander gekoppelt sind.
- a) a first connection area arranged non-rotatably on the first shaft,
- b) a non-rotatably mounted on the stator second connection region, wherein
- c) at least one axially extending driver is arranged such that the first connection region and the second connection region are coupled together.
Unter einer Kopplung werden vorliegend insbesondere drehfeste Verbindungen verstanden, die kein oder ein nur geringeres Spiel aufweisen und lediglich solche Toleranzen umfassen und auch im dynamischen Betrieb einen im Wesentlichen verzögerungsfreien Gleichlauf bewirken. Als eine Kopplung im Sinne des Anspruchs 1 werden ferner solche Kopplungen verstanden, die aufgrund ihrer Konstruktion innerhalb einer zeitlich begrenzten Angleichungsphase eine temporäre Relativbewegung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle zulassen. Auf diese Art der Kopplung wird nachfolgend noch näher eingegangen. Als Mitnehmer im Sinne der Erfindung gilt jedes sich axial erstreckende Kopplungselement, wie z. B. axiale Mitnehmer, die in korrespondierende Ausnehmungen in den ersten Anschlussbereich und/oder in den zweiten Anschlussbereich eingreifen, sich axial erstreckende, ineinander eingreifende Verzahnungen etc. Die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellvorrichtung hat den Vorteil, dass der Bauraumbedarf insofern verringert ist, als die bei einer radialen Kopplung erforderliche Mindestbreite für eine sichere Kraftübertragung, insbesondere durch Zahnräder, nicht mehr erforderlich ist. Die Nockenwellenverstellvorrichtung kann daher kompakter gestaltet werden. Auch in Bezug auf die Herstellung ergeben sich Vorteile dadurch, dass die axiale Kopplung durch axiales Zusammenschieben des ersten Anschlussbereiches ohne zusätzliche Arbeitsschritte erfolgen kann.In the present case, a coupling means, in particular, non-rotatable connections which have no or only a minor play and only include such tolerances and cause a substantially instantaneous synchronization even in dynamic operation. As a coupling in the sense of claim 1 are further understood such couplings, which allow a temporary relative movement between the first shaft and the second shaft due to their construction within a time-limited adjustment phase. This type of coupling will be discussed in more detail below. As a driver in the context of the invention, each axially extending coupling element, such. B. axial driver, in the corresponding recesses in the engage the first connection area and / or in the second connection area, axially extending, meshing gears etc. The camshaft adjusting device according to the invention has the advantage that the space requirement is reduced insofar as required for a radial coupling minimum width for a safe power transmission, in particular by gears , is no longer necessary. The camshaft adjusting device can therefore be made more compact. Also with regard to the production, there are advantages in that the axial coupling can be effected by axially pushing together the first connection region without additional work steps.
Der erste Anschlussbereich und der zweite Anschlussbereich lassen sich besonders einfach durch axiales Zusammenschieben miteinander koppeln, wenn der erste Anschlussbereich, der zweite Anschlussbereich und der Mitnehmer als axiale Steckverbindung ausgebildet sind.The first connection region and the second connection region can be coupled to one another particularly easily by axial collapse, when the first connection region, the second connection region and the driver are designed as an axial plug connection.
Die Herstellungs- und Montagekosten können weiter reduziert werden, wenn der Mitnehmer einstückig in dem ersten Anschlussbereich und/oder in dem zweiten Anschlussbereich ausgebildet ist. Denn ein oder mehrere Mitnehmer lassen sich in vielen Fällen ohne oder mit nur geringen Zusatzkosten ausbilden. Somit entfällt die Ausbildung einer wesentlich kostenintensiveren Umfangsverzahnung.The manufacturing and assembly costs can be further reduced if the driver is integrally formed in the first connection region and / or in the second connection region. Because one or more drivers can be trained in many cases without or with only minor additional costs. Thus eliminates the formation of a much more expensive peripheral teeth.
Vorzugsweise ist der erste Anschlussbereich und/oder der zweite Anschlussbereich einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung von einem radial angreifenden Antrieb, insbesondere einem Zahnradantrieb, angetrieben. Da viele der existierenden Nockenwellenverstellvorrichtungen einen derartigen Zahnradantrieb aufweisen, lassen sich existierende Nockenwellenverstellvorrichtungen in diesem Fall mit überschaubarem konstruktiven Aufwand zu erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtungen umkonstruieren.Preferably, the first connection region and / or the second connection region of a camshaft adjusting device according to the invention is driven by a radially acting drive, in particular a gear drive. Since many of the existing camshaft adjusting devices have such a gear drive, existing camshaft adjusting devices can be redesigned in this case with manageable design complexity to camshaft adjusting devices according to the invention.
Das Vorstehende gilt ebenfalls für Nockenwellenverstellvorrichtungen, bei denen eine dritte Welle parallel zu der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet ist. Die dritte Welle kann in diesem Fall beispielsweise eine Nockenwelle mit Einlassventilen und die erste Welle und die zweite Welle Nockenwellen für Auslassventile eines Verbrennungsmotors sein. In diesem Fall kann ein Element des Antriebs, insbesondere ein Zahnrad, auf der dritten Welle gelagert sein und somit eine Kopplung zwischen der dritten Welle und der ersten Welle bzw. der zweiten Welle herstellen.The foregoing also applies to camshaft adjusting devices in which a third shaft is arranged parallel to the first shaft and the second shaft. The third shaft in this case may be, for example, a camshaft with intake valves and the first shaft and the second shaft camshafts for exhaust valves of an internal combustion engine. In this case, an element of the drive, in particular a gear, be mounted on the third shaft and thus produce a coupling between the third shaft and the first shaft and the second shaft.
Bei bekannten Nockenwellenverstellvorrichtungen ist der Abstand zwischen der Drehachse der ersten bzw. zweiten Welle und der dritten Welle häufig kleiner als die Summe aus dem Radius RA des mit dem ersten Anschlussbereiches bzw. zweiten Anschlussbereiches gekoppelten Antriebs und dem Radius RS des Stators. In diesen Fällen sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung besonders groß, weil in dieser geometrischen Gestaltungsform der konstruktive Aufwand für eine Kopplung über eine Umfangsverzahnung besonders hoch ist. Insbesondere können in diesem Fall die Kosten einer kostenintensiven Innenverzahnung in dem ersten Anschlussbereich oder in dem zweiten Anschlussbereich eingespart werden.In known camshaft adjusting devices, the distance between the axis of rotation of the first and second shaft and the third shaft is often smaller than the sum of the radius R A of coupled to the first terminal area and second terminal area drive and the radius R S of the stator. In these cases, the advantages of the camshaft adjusting device according to the invention are particularly large, because in this geometric design of the design effort for a coupling over a peripheral teeth is particularly high. In particular, in this case, the cost of costly internal toothing in the first connection region or in the second connection region can be saved.
Wie bereits beispielhaft erwähnt, können als Mitnehmer in dem ersten Anschlussbereich oder in dem zweiten Anschlussbereich ein oder mehrere axial hervorragende Bolzen ausgebildet sein, die in korrespondierende, in dem zweiten Anschlussbereich bzw. ersten Anschlussbereich ausgebildete Ausnehmungen eingreifen. Die Bolzen sind vorzugsweise zylindrisch oder quaderförmig gestaltet, da diese Ausführungsformen besonders kostengünstig und robust sind. Die Bolzen können jedoch auch andere geeignete Geometrien aufweisen.As already mentioned by way of example, one or more axially outstanding bolts may be formed as drivers in the first connection region or in the second connection region, which engage in corresponding recesses formed in the second connection region or first connection region. The bolts are preferably cylindrical or cuboid, since these embodiments are particularly inexpensive and robust. However, the bolts may also have other suitable geometries.
Als Mitnehmer können auch axial ineinander eingreifende Verzahnungen in dem ersten Anschlussbereich und indem zweiten Anschlussbereich ausgebildet sein. Als Verzahnung können beispielsweise strahlenförmig radial nach außen verlaufende Stege vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung breiter werden und somit annähernd der Form von Kreissegmenten entsprechen. Durch derartige Verzahnungen können die beim Betrieb auftretenden Kräfte auf größere Flächen verteilt werden.As a driver and axially intermeshing teeth can be formed in the first connection region and the second connection region. As a toothing radially extending radially outwardly webs can be provided, for example, which are wider in the circumferential direction and thus approximately correspond to the shape of circle segments. By such teeth, the forces occurring during operation can be distributed over larger areas.
Bei einer besonders robusten Ausführungsform sind als Verzahnung im weiteren Sinne in dem ersten Anschlussbereich und indem zweiten Anschlussbereich wechselweise jeweils ein bis zehn kreissegmentartige Vorsprünge und korrespondierende Ausnehmungen vorgesehen.In a particularly robust embodiment, as teeth in the broader sense in the first connection area and in the second connection area alternately one to ten circular segment-like projections and corresponding recesses are provided.
Wenn bei einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung im Bereich des Mitnehmers ein elastisches Element angeordnet ist, kann im dynamischen Betrieb der Nockenwellenverstellvorrichtung eine Dämpfung bei Drehzahländerungen bewirkt werden. Unter einem elastischen Element werden insbesondere Federn oder ähnlich wirkende Elemente verstanden. Ein Federelemeht kann beispielsweise so im Bereich des Mitnehmers angeordnet werden, dass der erste Anschlussbereich relativ zu dem zweiten Anschlussbereich in einer Drehrichtung vorgespannt wird. In diesem Fall wird ein für die Montage erforderliches Spiel durch Einsetzen des Federelements zwischen Bolzen und Ausnehmungen bereits vor der Inbetriebnahme der Nockenwellenverstellvorrichtung ausgeglichen. Ein Federelement kann auch so eingesetzt werden, dass in beide Drehrichtungen ein Federweg existiert. Das Federelement wird dann vorzugsweise so ausgewählt, dass die im Betrieb auftretende Kraft geringer sind als die Kraft für die vollständige Kompression des Federelements, so dass der Federweg im Regelbetrieb nicht ausgeschöpft wird.If an elastic element is arranged in the region of the driver in the case of a camshaft adjusting device according to the invention, it is possible to effect damping in the event of changes in rotational speed during dynamic operation of the camshaft adjusting device. An elastic element is understood in particular to be springs or similar elements. A spring mechanism may, for example, be arranged in the region of the driver such that the first connection region is biased in a direction of rotation relative to the second connection region. In this case, a required for the assembly game is compensated by inserting the spring element between the pin and recesses before the start of the camshaft adjustment. A spring element can also be used so that a spring travel exists in both directions of rotation. The spring element is then Preferably selected so that the force occurring during operation are less than the force for the complete compression of the spring element, so that the spring travel is not exhausted in the control mode.
Die Mitnehmer einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellvorrichtung können auch eine konische Querschnittsform aufweisen, insbesondere derart, dass sich beim axialen Zusammenschieben der Anschlussbereiche während der Montage das Spiel zunehmend verringert, bis Teilflächen der Anschlussbereich spielfrei zur Anlage kommen. Durch eine axiale Verspannung des ersten Anschlussbereiches zu dem zweiten Anschlussbereich kann ein Spiel in der Kopplung dann alternativ minimiert bzw. vollständig ausgeschlossen werden. Anstelle einer Verspannung können die Elemente während der Montage auch entsprechend zueinander positioniert und in dieser Lage fixiert werden.The drivers of a camshaft adjusting device according to the invention may also have a conical cross-sectional shape, in particular such that the play increasingly reduces during the axial pushing together of the connection regions during assembly, until partial surfaces of the connection region come into play without play. By axial clamping of the first connection region to the second connection region, a play in the coupling can then alternatively be minimized or completely excluded. Instead of a tension, the elements can also be positioned according to each other during assembly and fixed in this position.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further practical embodiments and advantages of the invention are described below in conjunction with the drawings. Show it:
Das rechte Ende der ersten Welle
Wie in
Der Stator
Der in
Die
In der in
In der in
In der in
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der zuständige Fachmann kann im Rahmen der Ansprüche und im Rahmen seines Fachwissens abweichende Ausführungsformen kreieren.The invention is not limited to the embodiments described above. The person skilled in the art can create deviating embodiments within the scope of the claims and within the scope of his specialist knowledge.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- NockenwellenverstellvorrichtungCamshaft adjusting device
- 1212
- erste Wellefirst wave
- 1414
- zweite Wellesecond wave
- 1616
- Welle-in-Welle-SystemShaft-in-wave system
- 1818
- Gleitlagerbearings
- 2020
- Mitnehmertakeaway
- 2222
- Zahnradgear
- 2424
- Umfangsverzahnungsplines
- 2626
- Antriebdrive
- 2828
- Zahnradgear
- 3030
- Umfangsverzahnungsplines
- 3232
- dritte Wellethird wave
- 3434
- Gleitlagerbearings
- 3636
- axiale Verzahnungaxial toothing
- 3838
- erster Anschlussbereichfirst connection area
- 4040
- axiale Verzahnungaxial toothing
- 4242
- zweiter Anschlussbereichsecond connection area
- 4444
- Statorstator
- 4646
- Rotorrotor
- 4848
- Bolzenbolt
- 5050
- Ausnehmungrecess
- 5252
- Vorsprunghead Start
- 5454
- Vertiefungdeepening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (10)
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