DE102014116194A1 - Valve drive for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Nockenwelle (10), die in einer ersten Wellenachse (11) rotierbar aufgenommen ist und mit einer zweiten Nockenwelle (20), die in einer zweiten Wellenachse (21) rotierbar aufgenommen ist, wobei wenigstens eine der Nockenwellen (10, 20) als verstellbare Nockenwelle (10, 20) ausgeführt ist und eine Außenwelle (12, 22) aufweist, in der eine Innenwelle (13, 23) drehbar aufgenommen ist, wobei wenigstens eine der Nockenwellen (10, 20) über ein Antriebsmittel (2) mit einer Kurbelwelle (3) der Brennkraftmaschine antreibend verbunden ist, und wobei ein Phasenstellorgan (30) vorgesehen ist, mit dem wenigstens eine Innenwelle (13, 23) in ihrer Phasenlage relativ zur Phasenlage wenigstens einer Außenwelle (12, 22) der Nockenwelle (10, 20) veränderbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Phasenstellorgan (30) eine zu beiden Wellenachsen (11, 21) beabstandete Anordnung aufweist.The invention relates to a valve drive (1) for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine with a first camshaft (10), which is rotatably received in a first shaft axis (11) and with a second camshaft (20) arranged in a second shaft axis (21). is rotatably received, wherein at least one of the camshafts (10, 20) as an adjustable camshaft (10, 20) is executed and an outer shaft (12, 22), in which an inner shaft (13, 23) is rotatably received, wherein at least one the camshafts (10, 20) are drivingly connected to a crankshaft (3) of the internal combustion engine via a drive means (2), and wherein a phase actuator (30) is provided, with at least one inner shaft (13, 23) in phase relative to Phase position of at least one outer shaft (12, 22) of the camshaft (10, 20) is variable. According to the invention, it is provided that the phase adjusting member (30) has an arrangement spaced apart from both shaft axes (11, 21).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Nockenwelle, die in einer ersten Wellenachse rotierbar aufgenommen ist und mit einer zweiten Nockenwelle, die in einer zweiten Wellenachse rotierbar aufgenommen ist, wobei wenigstens eine der Nockenwellen als verstellbare Nockenwelle ausgeführt ist und eine Außenwelle aufweist, in der eine Innenwelle drehbar aufgenommen ist, wobei wenigstens eine der Nockenwellen über ein Antriebsmittel mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibend verbunden ist, und wobei ein Phasenstellorgan vorgesehen ist, mit dem wenigstens eine Innenwelle in ihrer Phasenlage relativ zur Phasenlage wenigstens einer Außenwelle der Nockenwelle veränderbar ist.The present invention relates to a valve train for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine with a first camshaft which is rotatably received in a first shaft axis and with a second camshaft which is rotatably received in a second shaft axis, wherein at least one of the camshafts is designed as an adjustable camshaft and an outer shaft, in which an inner shaft is rotatably received, wherein at least one of the camshafts is drivingly connected via a drive means with the crankshaft of the internal combustion engine, and wherein a phase actuator is provided, with the at least one inner shaft in its phase position relative to the phase position of at least one Outer shaft of the camshaft is variable.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die
Die Außenwellen der verstellbaren Nockenwellen sind gemeinsam über ein Antriebsmittel durch eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben, so dass die Phasenlage der beiden Außenwellen zueinander unveränderbar ist. Auf einer der beiden Nockenwellen sitzt endseitig ein Phasenstellorgan auf, und durch das Phasenstellorgan können die Innenwellen in ihrer Phasenlage relativ zu der Phasenlage der Außenwellen verändert werden. Nachteilhafterweise erhöht sich der bauliche Aufwand einer Nockenwelle erheblich, wenn ein Phasenstellorgan an einer Endseite der Nockenwelle angeordnet wird. Die Phasenstellorgane werden zumeist hydraulisch angesteuert, und durch das Mitdrehen des Phasenstellorgans mit der Drehbewegung der Nockenwelle müssen Fluiddurchführungen geschaffen werden, die meist über ein an das Phasenstellorgan angrenzendes Gleitlager erfolgt. Durch mehrere Ölkanäle wird dabei der tragende Querschnitt der Außenwelle und/oder der Innenwelle geschwächt, und zudem muss für die Anordnung des Phasenstellorgans an einer Endseite der Nockenwelle ein entsprechender Bauraum zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere bei 2-fach obenliegenden Nockenwellen im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, einem sogenannten DOHC, ist der Bauraum zur Anordnung eines Phasenstellorgans häufig stark eingeschränkt. Folglich ist es wünschenswert, den baulichen und konstruktiven Aufwand zur Bildung eines Ventiltriebs, insbesondere ausgeführt als DOHC-Ventiltrieb, zu vereinfachen und bauraumminimal auszuführen.The outer shafts of the adjustable camshafts are jointly driven by a drive means by a crankshaft of the internal combustion engine, so that the phase position of the two outer shafts is mutually unchangeable. On one of the two camshafts sits on the end of a phase actuator, and by the phase actuator, the inner shafts can be changed in their phase position relative to the phase angle of the outer waves. Disadvantageously, the structural complexity of a camshaft increases significantly when a phase actuator is arranged on one end side of the camshaft. The phase actuators are usually driven hydraulically, and by the co-rotation of the phase actuator with the rotational movement of the camshaft fluid passages must be created, which usually takes place via an adjacent to the phase actuator slide bearing. By several oil channels while the supporting cross-section of the outer shaft and / or the inner shaft is weakened, and also must be provided for the arrangement of the phase actuator on one end side of the camshaft, a corresponding space available. In particular, in the case of double-overhead camshafts in the cylinder head of an internal combustion engine, a so-called DOHC, the installation space for arranging a phase actuator is often severely limited. Consequently, it is desirable to simplify the construction and design effort to form a valve train, in particular designed as a DOHC valve train, and perform minimal construction space.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Ventiltriebs mit zwei Nockenwellen zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine, und der Ventiltrieb soll wenigstens eine verstellbare Nockenwelle aufweisen und einen möglichst geringen Bauraum einnehmen. Insbesondere soll eine verbesserte konstruktive Lösung zur Anordnung und Ansteuerung eines Phasenstellorgans geschaffen werden.The object of the invention is the development of a valve train with two camshafts for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine, and the valve train should have at least one adjustable camshaft and take up the smallest possible space. In particular, an improved constructive solution for the arrangement and control of a phase actuator is to be created.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Ventiltrieb zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a valve train for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 in conjunction with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Phasenstellorgan eine zu beiden Wellenachsen beabstandete Anordnung aufweist.The invention includes the technical teaching that the phase actuator has an arrangement spaced from both shaft axes.
Die Erfindung geht dabei von dem allgemeinen Gedanken aus, das Phasenstellorgan separat zu den Nockenwellen anzuordnen, und das Phasenstellorgan ist insbesondere nicht direkt an einer Innenwelle oder an einer Außenwelle einer der Nockenwellen angeordnet. Vielmehr soll das Phasenstellorgan mit seiner Stellachse so angeordnet werden, dass die Stellachse beispielsweise parallel, jedoch beabstandet zu beiden Wellenachsen angeordnet wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Phasenstellorgan einfacher mit einem Steuerfluid beaufschlagt werden kann, da das Steuerfluid nicht durch die Innenwelle und/oder die Außenwelle geführt werden muss, insbesondere müssen keine entsprechenden Kanäle in der Innenwelle und/oder der Außenwelle vorgesehen werden, sodass diese auch nicht den tragenden Materialquerschnitt schwächen. Die Erfindung löst das voranstehende Problem insbesondere dadurch, dass das Phasenstellorgan frei angeordnet werden kann, wobei lediglich Übertragungsmittel vorgesehen sein sollen, mit denen das Phasenstellorgan mit wenigstens einer der beiden Nockenwellen gekoppelt werden kann.The invention is based on the general idea to arrange the phase actuator separately to the camshaft, and the phase actuator is in particular not arranged directly on an inner shaft or on an outer shaft of the camshaft. Rather, the phase actuator is to be arranged with its adjusting axis so that the adjusting axis is arranged, for example, parallel, but spaced from both shaft axes. This results in the advantage that the phase actuator can be acted upon more easily with a control fluid, since the control fluid does not have to be guided by the inner shaft and / or the outer shaft, in particular no corresponding channels in the inner shaft and / or the outer shaft must be provided, so these do not weaken the bearing material cross section. The invention solves the above problem in particular in that the phase actuator can be arranged freely, with only transmission means are to be provided, with which the phase actuator can be coupled with at least one of the two camshafts.
Beispielsweise kann das Phasenstellorgan einen Stator und einen Rotor aufweisen, und durch eine Fluidbeaufschlagung kann der Rotor im Stator um die Stellachse verdreht werden. Dabei können der Stator und der Rotor in einer gemeinsamen Stellachse drehbar angeordnet sein, wobei die Stellachse parallel beabstandet zu den Wellenachsen der Nockenwellen angeordnet ist. Der Rotor und/oder der Stator können wenigstens die Außenwelle und/oder die Innenwelle einer der Nockenwellen schneiden, da die Erfindung nicht grundsätzlich beansprucht, dass das Phasenstellorgan in völliger baulicher Trennung von den Nockenwellen angeordnet sein soll. Vielmehr soll lediglich die Stellachse nicht in einer der Wellenachsen der Nockenwellen liegen. For example, the phase actuator may have a stator and a rotor, and by applying fluid, the rotor in the stator may be rotated about the adjusting axis. In this case, the stator and the rotor can be rotatably arranged in a common adjusting axis, wherein the adjusting axis is arranged parallel spaced from the shaft axes of the camshafts. The rotor and / or the stator can intersect at least the outer shaft and / or the inner shaft of one of the camshafts, since the invention does not fundamentally claim that the phase actuator should be arranged in complete structural separation from the camshafts. Rather, only the adjusting axis should not lie in one of the shaft axes of the camshafts.
Mit besonderem Vorteil kann das Phasenstellorgan über ein erstes Übertragungsmittel mit der wenigstens einen Innenwelle wirkverbunden sein. Beispielsweise kann das Übertragungsmittel durch eine Zahnradpaarung gebildet sein, wobei das Übertragungsmittel auch durch ein Zugmittel oder dergleichen gebildet werden kann.With particular advantage, the phase actuator can be operatively connected to the at least one inner shaft via a first transmission means. For example, the transmission means may be formed by a gear pair, wherein the transmission means may also be formed by a traction means or the like.
Der Ventiltrieb kann mit zwei verstellbaren Nockenwellen ausgeführt sein, und die Nockenwellen können eine jeweilige Außenwelle und eine jeweilige Innenwelle auf weisen, wobei insbesondere beide Innenwellen über das erste Übertragungsmittel in ihrer Phasenlage zueinander unveränderlich miteinander gekoppelt sind. Insbesondere können beide Innenwellen mit dem oder über das Phasenstellorgan gekoppelt sein.The valve train may be designed with two adjustable camshafts, and the camshafts may have a respective outer shaft and a respective inner shaft, in particular, both inner shafts are immutable to each other via the first transmission means in their phase position immutable. In particular, both inner shafts may be coupled to or via the phase actuator.
Mit weiterem Vorteil können die Außenwelle der ersten Nockenwelle und die Außenwelle der zweiten Nockenwelle mit dem Antriebsmittel von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gemeinsam antreibbar sein. Folglich rotieren die beiden Außenwellen der Nockenwellen phasengleich miteinander, und sind die beiden Innenwellen über das erste Übertragungsmittel ebenfalls miteinander gekoppelt und rotieren phasengleich, so kann über das Phasenstellorgan die Phasenlage der beiden Innenwellen relativ zur Phasenlage der beiden Außenwellen verändert werden.With further advantage, the outer shaft of the first camshaft and the outer shaft of the second camshaft with the drive means of the crankshaft of the internal combustion engine can be driven together. Consequently, the two outer shafts of the camshaft rotate in phase with each other, and the two inner shafts are also coupled to each other via the first transmission means and rotate in phase, so the phasing of the two inner shafts can be changed relative to the phase position of the two outer waves on the phase actuator.
Das erste Übertragungsmittel kann beispielsweise mit dem Rotor des Phasenstellorgans verbunden sein, und das Phasenstellorgan kann über ein zweites Übertragungsmittel mit der Außenwelle einer der Nockenwellen wirkverbunden sein. Dabei kann das zweite Übertragungsmittel mit dem Stator des Phasenstellorgans verbunden werden. Folglich kann durch eine Aktivierung des Phasenstellorgans die Phasenlage einer Drehbewegung, die über das erste Übertragungsmittel übertragen wird, verändert werden zur Drehbewegung, die über das zweite Übertragungsmittel übertragen wird. Der besondere Vorteil liegt darin, dass über das separat angeordnete Phasenstellorgan die beiden Innenwellen der Nockenwellen in ihrer Phasenlage relativ zu der Phasenlage der beiden Außenwellen verändert werden kann.The first transmission means may for example be connected to the rotor of the phase actuator, and the phase actuator may be operatively connected via a second transmission means with the outer shaft of one of the camshafts. In this case, the second transmission means can be connected to the stator of the phase actuator. Consequently, by activating the phase actuator, the phase position of a rotational movement transmitted via the first transmission means can be changed for rotational movement transmitted via the second transmission means. The particular advantage is that the two inner shafts of the camshaft can be changed in their phase position relative to the phase position of the two outer shafts on the separately arranged phase actuator.
Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das erste Übertragungsmittel mit dem Stator des Phasenstellorgans verbunden ist. Dabei kann das zweite Übertragungsmittel auch mit dem Rotor des Phasenstellorgans verbunden werden. So kann auch gemäß dieser Variante durch eine Aktivierung des Phasenstellorgans die Phasenlage einer Drehbewegung, die über das erste Übertragungsmittel übertragen wird, verändert werden zur Drehbewegung, die über das zweite Übertragungsmittel übertragen wird.According to a modified embodiment, it can also be provided that the first transmission means is connected to the stator of the phase actuator. In this case, the second transmission means can also be connected to the rotor of the phase actuator. Thus, according to this variant, the phase position of a rotational movement which is transmitted via the first transmission means can be changed by an activation of the phase adjusting member to the rotational movement which is transmitted via the second transmission means.
Beispielsweise kann das erste Übertragungsmittel zwischen den Innenwellen und dem Phasenstellorgan mittels einer jeweiligen Zahnradpaarung mit einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad ausgebildet sein. Das erste Zahnrad kann dabei beispielsweise mit dem Rotor des Phasenstellorgans starr verbunden sein und es können zwei weitere Zahnräder vorgesehen sein, die auf den jeweiligen Innenwellen der Nockenwellen aufsitzen. Folglich greifen die beiden Zahnräder auf den Innenwellen an verschiedenen Umfangspositionen in das Zahnrad auf dem Phasenstellorgan ein, so dass über die Verzahnung die beiden Innenwellen drehfest und in ihrer Phasenlage synchron miteinander verbunden sind.For example, the first transmission means may be formed between the inner shafts and the phase actuator by means of a respective gear pair having a first gear and a second gear. The first gear can be rigidly connected, for example, with the rotor of the phase actuator and it can be provided two further gears, which rest on the respective inner shafts of the camshaft. Consequently, the two gears engage on the inner shafts at different circumferential positions in the gear on the phase adjusting member, so that via the teeth, the two inner shafts rotatably and synchronously connected in phase with each other.
Mit weiterem Vorteil kann das zweite Übertragungsmittel zwischen einer der Außenwellen und dem Phasenstellorgan mittels einer Zahnradpaarung mit einem ersten Zahnrad und mit einem zweiten Zahnrad gebildet sein. Das erste Zahnrad kann dabei beispielsweise mit dem Stator des Phasenstellorgans verbunden sein, und das zweite Zahnrad sitzt auf der Außenwelle einer der beiden Nockenwellen auf. Insbesondere kann auch auf der weiteren Außenwelle ein weiteres zweites Zahnrad aufsitzen, das ebenfalls mit dem ersten Zahnrad auf dem Phasenstellorgan in Eingriff steht. Dabei kann es ausreichend sein, dass lediglich eine Außenwelle über das Antriebsmittel mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird.With further advantage, the second transmission means may be formed between one of the outer shafts and the phase actuator by means of a gear pair having a first gear and a second gear. The first gear may be connected, for example, with the stator of the phase actuator, and the second gear is seated on the outer shaft of one of the two camshafts. In particular, a further second toothed wheel can also rest on the further outer shaft, which likewise engages with the first toothed wheel on the phase adjusting member. It may be sufficient that only one outer shaft is driven by the drive means with the crankshaft of the internal combustion engine.
Die Stellachse des Phasenstellorgans kann mit den Wellenachsen der Nockenwellen eine Dreiecksanordnung bilden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Stellachse in der gleichen Ebene liegt wie auch die Wellenachsen der Nockenwellen. Bei einer Dreiecksanordnung kann jedoch der Vorteil genutzt werden, dass die Nockenwellen mit einem geringeren Abstand zueinander angeordnet werden können, ohne dass der Durchmesser des Phasenstellorgans den Abstand der beiden Nockenwellen beeinflusst.The adjusting axis of the phase actuator can form a triangular arrangement with the shaft axes of the camshafts. Furthermore, there is the possibility that the adjusting axis lies in the same plane as the shaft axes of the camshafts. In a triangular arrangement, however, the advantage can be used that the camshaft can be arranged with a smaller distance from each other, without the diameter of the phase actuator affects the distance between the two camshafts.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung der einzigen Figur näher dargestellt. Es zeigt dieFurther, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention of the single figure. It shows the
Figur eine schematische Ansicht eines Ventiltriebs zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit zwei verstellbaren Nockenwellen, aufgebaut nach dem DOHC-Prinzip.Figure is a schematic view of a valve train for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine with two adjustable camshafts, constructed according to the DOHC principle.
Die Figur zeigt in einer schematischen Ansicht einen Ventiltrieb
Das Ausführungsbeispiel zeigt die beiden Nockenwellen
Auf den beiden Außenwellen
Die beiden Außenwellen
Zwischen den beiden Nockenwellen
Das Phasenstellorgan
Das zweite Übertragungsmittel
Durch eine Aktivierung des Phasenstellorgans
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Kopplung des ersten Übertragungsmittels
Die Erfindung ermöglicht eine Aktivierung des Phasenstellorgans
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. All of the claims, the description or the drawings resulting features and / or advantages, including structural details or spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in various combinations.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ventiltrieb valve train
- 22
- Antriebsmittel drive means
- 33
- Kurbelwelle crankshaft
- 4.14.1
- Antriebsrad drive wheel
- 4.24.2
- Antriebsrad drive wheel
- 1010
- erste verstellbare Nockenwelle first adjustable camshaft
- 1111
- erste Wellenachse first shaft axis
- 1212
- Außenwelle outer shaft
- 1313
- Innenwelle inner shaft
- 1414
- Festnocken fixed cams
- 1515
- Verstellnocken recliner
- 2020
- zweite verstellbare Nockenwelle second adjustable camshaft
- 2121
- erste Wellenachse first shaft axis
- 2222
- Außenwelle outer shaft
- 2323
- Innenwelle inner shaft
- 2424
- Festnocken fixed cams
- 2525
- Verstellnocken recliner
- 3030
- Phasenstellorgan Phase actuator
- 3131
- Stator stator
- 3232
- Rotor rotor
- 3333
- Stellachse adjusting axis
- 3434
- erstes Übertragungsmittel first transmission means
- 34.134.1
- erstes Zahnrad first gear
- 34.234.2
- zweites Zahnrad second gear
- 3535
- zweites Übertragungsmittel second transmission means
- 35.135.1
- erstes Zahnrad first gear
- 35.235.2
- zweites Zahnrad second gear
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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