DE102016201118A1

DE102016201118A1 - Anti-rotation compensation device on a camshaft drive with camshaft-parallel spring

Info

Publication number: DE102016201118A1
Application number: DE102016201118.9A
Authority: DE
Inventors: Nadir Christian Zaki; Martin Kahlenberg
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung (1) für einen Nockenwellentrieb (2) einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einer Nockenwelle (3), die eine unrunde Ausgleichskontur (4) besitzt, die in Kontakt mit einer Kraftaufbringrolle (6) steht, wobei die Kraftaufbringrolle (6) an einem Kipphebel (7) drehbar angebracht ist und der Kipphebel (7) verschwenkbar an einem Lagerbock (8) angebunden ist, wobei der Kipphebel (7) über eine Feder (10) vorgespannt ist, wobei die Längsachse (14) der Feder (10) parallel zur Längsachse (15) der Nockenwelle (3) ausgerichtet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung (1).The invention relates to a rotational irregularity compensating device (1) for a camshaft drive (2) of an internal combustion engine of a motor vehicle, having at least one camshaft (3) which has a non-circular compensation contour (4) which is in contact with a force application roller (6), wherein the force application roller (6) is rotatably mounted on a rocker arm (7) and the rocker arm (7) is pivotally connected to a bearing block (8), wherein the rocker arm (7) via a spring (10) is biased, wherein the longitudinal axis (14) of Spring (10) is aligned parallel to the longitudinal axis (15) of the camshaft (3). The invention also relates to an internal combustion engine having such a rotational nonuniformity compensation device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung für einen Nockenwellentrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, mit zumindest einer Nockenwelle, die eine bspw. außenseitig unrunde Ausgleichskontur besitzt, bspw. gestellt durch ein nockenwellenseparates aber bspw. nockenwellendrehfestangebrachtes Nockenteil, wobei die Ausgleichskontur in Kontakt mit einer Kraftaufbringrolle steht, wobei die Kraftaufbringrolle an einem Kipphebel drehbar angebracht ist und der Kipphebel verschwenkbar an einem Lagerbock angebunden ist, wobei der Kipphebel über eine Feder vorgespannt ist oder vorspannbar ist. The invention relates to a rotational nonuniformity compensation device for a camshaft drive of an internal combustion engine of a motor vehicle, such as a car, a truck or other commercial vehicle, with at least one camshaft, which has, for example, an out-of-round counterbalancing contour, for example provided by a camshaft-separate but camshaft-rotationally mounted cam part, for example. wherein the compensation contour is in contact with a force application roller, wherein the force application roller is rotatably mounted on a rocker arm and the rocker arm is pivotally connected to a bearing block, wherein the rocker arm is biased by a spring or can be prestressed.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Unwuchtausgleichsvorrichtungen bekannt, etwa aus der DE 101 20 448 A1 . Dort ist eine Vorrichtung zur Glättung eines Antriebsmomentes einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine offenbart. Insbesondere wird dort eine Vorrichtung vorgestellt, die zum Glätten eines ungleichförmigen Antriebsdrehmomentes einer Welle, insbesondere einer Nockenwelle einer Verbrennungskraftmaschine, geeignet ist, wobei diese Vorrichtung ein als Feder-Masse-Schwinger ausgebildetes Nockenfolgersystem besitzt, das mindestens eine Feder aufweist und von auf der Nockenwelle angeordneten Zusatznocken angetrieben ist und auf diese eine Kraft ausübt. Solch ein Zusatznocken kann auch als Nockenteil bezeichnet werden und ist drehmomentweitergebend mit der Nockenwelle verbunden. Als Besonders ist in jener älteren Offenlegungsschrift herausgestellt, dass die Kraft des Nockenfolgersystems drehzahlabhängig regulierbar ist. Es wird dabei ein Stößel eingesetzt, der eine Stößeltasche besitzt, die ein Stößelhemd und einen Stößelboden mit geeigneter Form aufweist. Das Stößelhemd ist in einem Motorgehäuse mit einem Dichtspalt geführt. Der Stößelboden wird von einem Hebel beaufschlagt. Im Stößel befindet sich ein Federraum mit einer Feder, die sich im Motorgehäuse abstützt. Der Federraum wird durch eine Bohrung be- und entlüftet. Durch eine Drossel in der Bohrung, die ggf. verstellbar ist, kann eine Luftdämpfung und eine zusätzliche Luftfederung erreicht werden, etwa mit progressiver Kennung.From the prior art unbalance compensation devices are already known, such as from DE 101 20 448 A1 , There, a device for smoothing a drive torque of a camshaft of an internal combustion engine is disclosed. In particular, there is presented a device which is suitable for smoothing a non-uniform driving torque of a shaft, in particular a camshaft of an internal combustion engine, said device having a designed as a spring-mass oscillator cam follower system having at least one spring and arranged on the camshaft Additional cam is driven and exerts a force on this. Such an additional cam may also be referred to as a cam part and is torque-related connected to the camshaft. In particular, it is emphasized in that earlier published patent application that the force of the cam follower system can be regulated as a function of the speed. It is used in this case a plunger, which has a plunger pocket, which has a plunger shirt and a plunger bottom with a suitable shape. The tappet shirt is guided in a motor housing with a sealing gap. The plunger bottom is acted upon by a lever. The plunger is a spring chamber with a spring, which is supported in the motor housing. The spring chamber is vented through a bore. Through a throttle in the bore, which is optionally adjustable, an air damping and additional air suspension can be achieved, such as with progressive identifier.

Unwuchtausgleichsvorrichtungen werden eingesetzt, um einen Ausgleich/eine Reduktion von Drehungleichförmigkeiten bei einer oder mehreren Nockenwellen zu bewirken. Solche Unwuchtausgleichsvorrichtungen werden eingesetzt, um eine Vermeidung/eine Reduktion des Geräuschs, die durch den Flankenwechsel einer spielbehafteten Verzahnung zwischen Nockenwellenrädern einerseits bzw. zwischen einem Nockenwellenrad einerseits und einem Zwischenrad andererseits entstehen. Imbalance compensation devices are used to effect compensation / reduction of rotational irregularities in one or more camshafts. Such unbalance compensation devices are used to avoid / reduce the noise caused by the edge change of a backlash-type toothing between camshaft sprockets on the one hand or between a camshaft sprocket on the one hand and an intermediate wheel on the other hand.

Üblicherweise weist ein Nockenteil eine solch unrunde Ausgleichskontur auf der Außenseite auf, dass eine Krafteinleitung in die Nockenwelle erreicht ist. Wenn drei Zylinder eingesetzt sind, ist das Nockenteil als Dreifachnocke ausgebildet. Man kann auch verallgemeinert sagen, dass bei n-Zylindern auf einer „Bank“ die Nockenwelle oder die Nockenwellen mit einer zusätzlichen n-fach-Nocke/einem n-fach-Nockenteil ausgerüstet ist/sind. Dies ist so zu verstehen, dass bei mehreren Nockenwellen jeweils ein oder mehr Nockenteile aufgebracht sind. Jedes Nockenteil wird über eine Kraftaufbringrolle mit einer Federkraft beaufschlagt. Die Kraftaufbringrolle kann auch kurz als Rolle bezeichnet werden. Die Kraftaufbringrollensind üblicherweise an Kipphebeln montiert, die wiederum schwenkbar am Lagerbock befestigt sind. Usually, a cam member on such a non-circular compensation contour on the outside, that an introduction of force is achieved in the camshaft. If three cylinders are used, the cam part is formed as a triple cam. It can also be said in general that with n-cylinders on a "bank" the camshaft or camshafts are / are equipped with an additional n-fold cam / n-fold cam part. This is to be understood that in each case one or more cam parts are applied to several camshafts. Each cam member is acted upon by a force application roller with a spring force. The force application roller can also be called a roll for a short time. The force application rollers are usually mounted on rocker arms, which in turn are pivotally mounted on the bearing block.

Herkömmlich, wird die Federkraft durch eine Blattfeder aufgebracht. Sind zwei Nockenwellen durch jeweils eine Kraftaufbringrolle vorgespannt, so ist jede Kraftaufbringrolle an einem eigenen Kipphebel verschwenkbar gelagert, beide Kipphebel sind jedoch über eine gemeinsame Blattfeder miteinander verbunden und dadurch vorgespannt. Die über die Kraftaufbringrolle mit einer Kraft beaufschlagte n-fach-Nocke, also das Nockenteil mit einer n-fach unrunden Ausgleichskontur auf der Innen- oder Außenseite, generiert ein ungleichförmiges Drehmoment, welches auf die Nockenwelle wirkt und mit der vorhandenen Drehungleichförmigkeit geschickt überlagert wird, um diese auszugleichen. Durch diese Überlagerung wird nämlich die Ungleichförmigkeit ausgeglichen. Conventionally, the spring force is applied by a leaf spring. If two camshafts are each prestressed by a force application roller, then each force application roller is pivotably mounted on a separate rocker arm, but both rocker arms are connected to one another via a common leaf spring and are thereby prestressed. The force applied via the force application roller n-fold cam, so the cam member with an n-fold non-round compensation contour on the inside or outside, generates a non-uniform torque which acts on the camshaft and is cleverly superimposed with the existing rotational irregularity, to balance these. Namely, this superposition compensates for the nonuniformity.

Es hat sich gezeigt, dass bei den herkömmlichen Lösungen der Bauraum nicht optimal genutzt wird. Auch können die notwendigen Kontaktkräfte zwischen der Kraftaufbringrolle und dem Nockenteil nicht immer zufriedenstellend bereitgestellt werden. Es hat sich auch gezeigt, dass eine Blattfeder in den meisten zur Verfügung stehenden Bauräumen ungeeignet ist, um die nötigen Hübe hervorzurufen. Auch das übliche Konzept, bei welchem die Kraftaufbringrollen oberhalb der Nocken angeordnet sind, ist bezogen auf den Bauraum sehr ungünstig, da die Zylinderkopfabdeckung/die Zylinderkopfhaube dann extra/verändert konstruiert werden muss. It has been shown that in the conventional solutions, the space is not optimally used. Also, the necessary contact forces between the force application roller and the cam member can not always be provided satisfactorily. It has also been shown that a leaf spring is unsuitable in most available space to cause the necessary strokes. The usual concept, in which the force application rollers are arranged above the cams, is very unfavorable in terms of space, since the cylinder head cover / the cylinder head cover then has to be designed extra / changed.

Hier gilt es Abhilfe zu bieten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und eine kostengünstige, leicht zu montierende und dauerfeste Lösung zu stellen. Es soll auch ein geräuschreduzierterer Betrieb möglich werden und Verschleiß gemindert werden.Here it is to offer remedy. It is therefore the object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art and to provide a cost-effective, easy to install and durable solution. It should also be a noise reduced operation possible and wear can be reduced.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung dadurch erfindungsgemäß gelöst, dass die Längsachse der Feder (im Wesentlichen) parallel zur Längsachse der Nockenwelle ausgerichtet ist, vorzugsweise exakt parallel. This object is achieved according to the invention in the generic Rotationsleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung that the Longitudinal axis of the spring (substantially) is aligned parallel to the longitudinal axis of the camshaft, preferably exactly parallel.

Mit anderen Worten wird die Aufgabe also dadurch gelöst, dass ein Ausgleichsnockensystem mit einer Kipphebelanordnung unterhalb der Nockenwelle zur Verfügung gestellt wird und/oder eine Entkoppelung der Kipphebel durch Nutzung einer jeweils eigenen Feder für jeden Kipphebel erreicht wird und/oder die Federn als Drehstäbe ausgeführt sind. Die Konstruktion ist auch durch das Gleitlagern eines Kipphebels oder aller Kipphebel in einem Nockenwellenlagerbock gekennzeichnet. Bedeutsam ist in diesem Zusammenhang auch, dass die Gleitlagerungen durch Anzapfen einer Ölleitung mit Motoröl geschmiert werden. Die Federkraft wird durch jeweils einen Drehstab pro Kipphebel aufgebracht. Für die Drehstäbe kann die gesamte Länge der Zylinderbank genutzt werden. Die Drehstäbe sind in mittleren Lagerböcken zwischengelagert. Die Abstützung eines Drehstabs erfolgt über eine Schlüsselfläche/Gegenfläche (bspw. für einen Maulschlüssel) in einem Zwischenstück. Das Zwischenstück wird mit einem Querstift in einem äußeren/hinteren Lagerbock fixiert. Alternativ ist eine (andere) formschlüssige Verbindung möglich. Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, eine verschachtelte Anordnung zu nutzen. Bei Nutzung einer solch verschachtelten Anordnung sind eine Verkürzung der Baulänge sowie eine Reduktion der Schnittstellen erreichbar. Die Anzahl der Schnittstellen sinkt im besten Fall auf nur eine einzige Schnittstelle. Allerdings baut diese Lösung leider radial größer aufgrund der Verschachtelung. Dieser Nachteil ist aber in Kauf nehmbar. Weiterhin erfolgt die Drehmomentabstützung des Federendes an einem triebseitigen Lagerbock. Es ist eine Steckverzahnung in diesem Bereich realisierbar. In other words, the object is thus achieved in that a compensation cam system is provided with a rocker arm below the camshaft available and / or decoupling of the rocker arm by using a separate spring for each rocker arm is achieved and / or the springs are designed as torsion bars , The construction is also characterized by the sliding bearing of a rocker arm or all rocker arms in a camshaft bearing block. Significant in this context is that the slide bearings are lubricated by tapping an oil line with engine oil. The spring force is applied by one torsion bar per rocker arm. For the torsion bars, the entire length of the cylinder bank can be used. The torsion bars are stored in middle bearing blocks. The support of a torsion bar via a key surface / mating surface (eg. For a spanner) in an intermediate piece. The intermediate piece is fixed with a transverse pin in an outer / rear bearing block. Alternatively, a (different) positive connection is possible. It has also been found advantageous to use a nested arrangement. When using such a nested arrangement a shortening of the length and a reduction of the interfaces can be achieved. The number of interfaces drops in the best case to a single interface. However, this solution unfortunately builds radially larger due to the nesting. However, this disadvantage is acceptable. Furthermore, the torque support of the spring end takes place on a drive-side bearing block. It is a spline realized in this area.

Es ist von Vorteil, wenn die Abstimmung der Federkennlinie über radiale Wandstärken oder aber Schlitzungen der äußeren Feder erfolgt. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die äußere Feder eine höhere Steifigkeit aufweist. It is advantageous if the vote of the spring characteristic via radial wall thicknesses or slits of the outer spring takes place. This is particularly useful when the outer spring has a higher rigidity.

Natürlich ist es auch möglich spielfreie verspannte Verzahnungen einzusetzen, die aber als Nachteil eine Reibungserhöhung mit sich bringen. Auch ist grundsätzlich der Ausgleich direkt an der Einleitungsstelle am Nocken der Ventilfederbetätigung denkbar. Allerdings sind hier Nachteile durch einen höheren Teileeinsatz zu erwarten.Of course it is also possible to use backlash-free braced teeth, but bring as a disadvantage, an increase in friction with it. Also, in principle, the compensation directly at the point of introduction on the cam of the valve spring actuation is conceivable. However, disadvantages are to be expected here through a higher use of parts.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird hingegen ein Ausgleich zur Reduktion von Drehungleichförmigkeiten der Nockenwelle auf effiziente Weise bewerkstelligt. Die Vermeidung von Geräuschen durch den drehungleichförmigkeitsbedingten Flankenwechsel der Nockenwellenzahnräder ist gut erzielbar.On the other hand, a compensation for the reduction of rotational irregularities of the camshaft is accomplished in an efficient manner by the embodiment according to the invention. The avoidance of noise due to the rotation-induced edge change of the camshaft gears is easily achievable.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

So ist es von Vorteil, wenn die Feder als bspw. gerade Torsionsfeder oder Drehstabfeder ausgebildet ist. Trotz nur recht kleinem benötigten Bauraum, können große Kräfte übertragen werden. Die Kraftaufbringrolle kann also mit großer Kraft trotz nur kleinem Bauraum auf die n-fach-Nocke/das Nockenteil aufgedrückt werden. Die Verlagerung des Kipphebels kann entsprechend erzwungen werden.So it is advantageous if the spring is designed as, for example, just torsion spring or torsion bar. Despite only a small amount of space required, large forces can be transmitted. The force application roller can thus be pressed with great force despite only small space on the n-fold cam / the cam part. The displacement of the rocker arm can be forced accordingly.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die Feder als ein Federpaket ausgebildet ist. Es kann dann mit einem Bausatz gearbeitet werden, der bedarfsweise ergänzt wird.It is also advantageous if the spring is designed as a spring assembly. It can then be worked with a kit that is supplemented if necessary.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Federpaket aus konzentrisch zueinander angeordneten, bspw. zwiebelschalenartig angeordneten, Einzelfedern aufgebaut ist oder von ineinander ge-/verschachtelten Einzelfedern gestellt ist. An advantageous embodiment is also characterized in that the spring assembly of concentric with each other, for example. Onion-like arranged arranged, single springs or is made of nested / nested individual springs.

Es ist zweckmäßig, wenn die Feder einerseits drehbewegungsweitergebend am Kipphebel festgelegt ist und andererseits zumindest drehfest an einem Lagerbock angebracht ist. Durch das Vorsehen einer Abstützung auf Seiten des Lagerbocks kann die Verdrehung in der Torsionsfeder gut weitergegeben werden, oder der Druck einer Druckfeder bzw. der von einer Zugfeder ausgeübte Zug weitergegeben werden. It is expedient if the spring is on the one hand defined in terms of rotational movement on the rocker arm and on the other hand mounted at least rotatably on a bearing block. By providing a support on the side of the bearing block, the rotation in the torsion spring can be passed on well, or the pressure of a compression spring or the tension exerted by a tension spring train can be passed.

Wenn die drehbewegungsweitergebende Befestigung an einem ersten Ende der Feder vorhanden ist und die drehfeste Verbindung an einem zweiten Ende der Feder vorhanden ist, so kann die gesamte Länge der Feder zur Vorspannungsgeneration verwendet werden. If the rotational yielding attachment is present at a first end of the spring and the non-rotatable connection is at a second end of the spring, the entire length of the biasing generation spring may be used.

Es ist auch von Vorteil, wenn zwischen der Feder und dem Lagerblock ein von beiden Teilen separates Federfixierungselement vorhanden ist, das am Lagerblock lösbar angebracht ist. Auf diese Weise können immer unterschiedliche Federfixierungselemente eingesetzt werden, um in einem Testbetrieb die für den jeweiligen Anwendungsfall gewünschte Vorspannung zu erreichen. Ein präzises Auslegen ist dann die Folge.It is also advantageous if between the spring and the bearing block a separate spring fixing element from both parts is provided, which is releasably attached to the bearing block. In this way, always different spring fixing elements can be used to achieve the desired for the particular application bias in a test operation. A precise interpretation is then the result.

Um auch ein rüttelsicheres Verwenden zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die lösbare Verbindung als Formschlussverbindung ausgeführt ist. Grundsätzlich sind zwar zusätzliche oder alternative Reibschlussverbindungen denkbar, doch sind Formschlussverbindungen bevorzugt. Sie bedürfen bei deren Verwendung dann nur noch in Ausnahmefällen der Unterstützung von Reibschlussverbindungen. In order to enable a shake-proof use, it is advantageous if the detachable connection is designed as a positive connection. Although additional or alternative frictionally engaged connections are conceivable in principle, interlocking connections are preferred. When used, they only require the support of frictional connections in exceptional cases.

Es ist von Vorteil, wenn die Formschlussverbindung durch einen sowohl durch das Federfixierungselement, als auch den Lagerbock greifenden und/oder eingepassten Querstift realisiert ist. Durch den Querstift können ausreichend große Kräfte im Bereich der Abstützung weitergegeben werden. It is advantageous if the form-locking connection is realized by a cross pin which engages both through the spring fixing element, and the bearing block and / or fitted. By the cross pin sufficiently large forces can be passed in the support area.

Die Montage wird verbessert, wenn das Federfixierungselement eine Hülse eines Bausatzes aus Hülsen ist, wobei die Hülse Aufnahmelöcher für den Querstift besitzen, bspw. jeweils ein oder zwei Aufnahmelöcher pro Querstift, die von Hülse zu Hülse eine andere absolute Winkellage (bezogen auf die Längsachse der Aufnahmelöcher im Schnittbereich zur Rotationsache des Federfixierungselementes) zu einer Federaufnahme des Federfixierungselementes besitzen. In der Federaufnahme ist dann bspw. eine Schlüsselfläche der Feder formschlüssig festlegbar. The assembly is improved when the spring fixing element is a sleeve of a kit of sleeves, the sleeve having receiving holes for the cross pin, for example, one or two receiving holes per cross pin, the sleeve from another sleeve absolute angular position (relative to the longitudinal axis of Receiving holes in the cutting area to the rotation axis of the spring fixing element) have a spring receiving the spring fixing element. In the spring receiving then, for example, a key surface of the spring can be fixed in a form-fitting manner.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn alle Federn des Federpaketes dieselbe Federsteifigkeit besitzen oder von innen nach außen eine zunehmende Federsteifigkeit besitzen. In this context, it is advantageous if all the springs of the spring assembly have the same spring stiffness or from the inside to the outside have an increasing spring stiffness.

Auch ist es von Vorteil, wenn ein Ende oder beide Enden der Feder einen Abflachungsbereich zum Ausbilden einer Schlüsselfläche besitzt/besitzen.It is also advantageous if one end or both ends of the spring has / have a flat area for forming a key area.

Damit mit einfachen Mitteln eine Montage erreicht werden kann, ist es von Vorteil, wenn das Federfixierungselement ein federfernes Ende mit einer Werkzeugangriffskontur, etwa nach Art einer Mutter, besitzt. Durch den bspw. als Maulschlüssel ausgebildeten Aktor, lässt sich dann das Federfixierungselement in die gewünschte Stellung drehen.So that assembly can be achieved with simple means, it is advantageous if the spring fixing element has a spring-remote end with a tool engagement contour, for example in the manner of a nut. By example. As a wrench trained actuator, then the spring fixing element can be rotated to the desired position.

Es hat sich auch bewährt, wenn die Feder eine Verzahnung besitzt, die drehfest in eine Gegenverzahnung an einem Lagerbock greift. Grundsätzlich kann der Lagerbock auch nach Art eines Lagerblocks ausgebildet sein. It has also proven useful if the spring has a toothing that engages in a counter-toothing on a bearing block rotatably. In principle, the bearing block can also be designed in the manner of a bearing block.

Wenn die Verzahnung als Steckverzahnung ausgebildet ist, lassen sich ausreichend große Kräfte übertragen. If the toothing is designed as a spline, sufficiently large forces can be transmitted.

Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung der erfindungsgemäßen Art oder derart, dass eine Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung für einen Nockenwellentrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, mit einer Vielzahl an Nockenwellen betroffen ist, wobei jede Nockenwelle jeweils eine bspw. außenseitig unrunde Ausgleichskontur besitzt, bspw. gestellt durch ein nockenwellenseparates aber bspw. nockenwellendrehfestangebrachtes Nockenteil, wobei die Ausgleichskontur in Kontakt mit einer Kraftaufbringrolle steht, wobei die Kraftaufbringrolle an einem Kipphebel drehbar angebracht ist und der Kipphebel verschwenkbar an einem Lagerbock angebunden ist, wobei jeder Kipphebel über eine Feder vorgespannt ist oder vorspannbar ist. The invention also relates to an internal combustion engine with a rotational nonuniformity compensation device of the type according to the invention or such that a rotational irregularity compensation device for a camshaft drive of an internal combustion engine of a motor vehicle, such as a car, a truck or other commercial vehicle, is concerned with a plurality of camshafts, each camshaft one For example, provided by a Nockenwellenseparates but camshaft rotationally mounted cam part, wherein the compensation contour is in contact with a Kraftaufbringrolle, wherein the Kraftaufbringrolle is rotatably mounted on a rocker arm and the rocker arm is pivotally connected to a bearing block, each Rocker arm is biased by a spring or can be prestressed.

Diese Variante kann auch erfindungsgemäß weitergebildet werden:
Um eine Entkoppelung der Rollenkontaktkraft vom Hub des gegenüberliegenden Kipphebels zu erreichen, hat es sich bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung als erfindungsgemäß herausgestellt, wenn pro Kipphebel eine Feder eingesetzt ist, die von dem anderen Kipphebel oder den anderen Kipphebeln entkoppelt ist. This variant can also be developed according to the invention:
In order to achieve a decoupling of the roller contact force from the stroke of the opposite rocker arm, it has been found in a generic device according to the invention, when per rocker arm, a spring is used, which is decoupled from the other rocker arm or the other rocker arms.

Diese Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung kann, genauso wie die eingangs genannte erfindungsgemäße Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung dadurch weitergebildet werden, dass die Feder als Zug- oder Druckfeder ausgebildet ist. This rotational irregularity compensating device, like the aforementioned rotational irregularity compensating device according to the invention, can be further developed in that the spring is designed as a tension or compression spring.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Feder als Biegefeder, etwa als Blattfeder, ausgebildet ist. Dadurch lassen sich Kosten einsparen.In particular, it is advantageous if the spring is designed as a spiral spring, for example as a leaf spring. This can save costs.

Besonders gut lässt sich die Kraft einstellen, wenn die Federkraft der Feder durch ein Federpaket gestellt ist. The force can be adjusted particularly well if the spring force of the spring is set by a spring assembly.

Es ist auch zweckmäßig, wenn die Feder so ausgerichtet ist, dass ihre Längsachse quer, vorzugsweise orthogonal, oder parallel zur Längsachse der ihr zugeordneten Nockenwelle ausgerichtet ist.It is also expedient if the spring is oriented such that its longitudinal axis is aligned transversely, preferably orthogonally, or parallel to the longitudinal axis of the camshaft associated therewith.

Es ist von Vorteil, wenn die Drehachse der Kraftaufbringrolle seitlich und/oder in Schwerkraftrichtung gesehen unterhalb der Drehachse der Nockenwelle angeordnet ist, vorzugsweise unterhalb der Drehachsen aller Nockenwellen und oberhalb einer Kurbelwelle angeordnet ist. Ein besonders kompakter Aufbau ist dann die Folge.It is advantageous if the axis of rotation of the force application roller is arranged laterally and / or in the direction of gravity below the axis of rotation of the camshaft, preferably below the axes of rotation of all camshafts and above a crankshaft. A particularly compact structure is then the result.

Wenn jede Feder endseitig und auch an einer oder mehreren entfernten Mittenstelle/Mittenstellen an einem oder mehreren Lagerböcken gelagert ist, so können konstruktive Mittel vorgehalten werden, um ein Schwingen der Feder während des Betriebes abzustellen. If each spring is mounted at the end and also at one or more remote centers / centers on one or more bearing blocks, then constructive means may be provided to stop swinging of the spring during operation.

Dabei hat es sich bewährt, wenn die Lagerung zumindest an den Mittenstellen in den Lagerböcken oder an der Mittenstelle, als Gleitlagerung ausgebildet ist. Es kann dann auf die Schmierwirkung eines Hydraulikfluids, wie Motoröl zurückgegriffen werden, ohne dass besondere oder besonders umfangreiche Maßnahmen vorgehalten werden müssen.It has proven useful if the storage is formed at least at the centers in the bearing blocks or at the center, as a slide bearing. It can then be resorted to the lubricating effect of a hydraulic fluid such as engine oil, without special or particularly extensive measures must be maintained.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerung durch eine Kunststoffhülse gestellt ist, wobei die Hülse aus mehreren Schalen, etwa Halbschalen gestellt ist, wobei die Hülse aus Polyamid, etwa PA55 mit oder bevorzugt ohne (Glas-)Faserverstärkung gefertigt ist. An advantageous embodiment is also characterized in that the sliding bearing is provided by a plastic sleeve, wherein the sleeve is made of several shells, such as half shells, wherein the sleeve made of polyamide, such as PA55 with or preferably without (glass) fiber reinforcement.

Das Vorhalten eines Gleitlagers, welches motorölgeschmiert ist, ist auch besonders schmiermitteleffizient. The provision of a plain bearing, which is motor oil lubricated, is also particularly lubricant-efficient.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with the aid of a drawing. Show it:

1 eine schematische Frontansicht einer ersten Ausführungsform einer Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung mit zwei Nockenwellen, auf denen jeweils ein Nockenteil mit unrunder Ausgleichskontur auf der Außenseite vorhanden ist, um von einer Kraftaufbringrolle, die an einem Kipphebel gelagert ist, bei Verschwenkung des Kipphebels gedrückt zu werden, 1 a schematic front view of a first embodiment of a rotational irregularity compensation device with two camshafts, on each of which a cam member with non-circular compensation contour on the outside is present to be pressed by a force application roller, which is mounted on a rocker arm, upon pivoting of the rocker arm,

2 eine 3D-Darstellung auf die Oberseite einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Zylinderbank, an welcher eine erfindungsgemäße Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung umgesetzt ist, 2 a 3D representation of the top of an internal combustion engine with a cylinder bank on which a rotational irregularity compensation device according to the invention is implemented,

3 eine Seitenansicht auf die Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung aus 2, 3 a side view of the rotational nonuniformity compensation device 2 .

4 eine Vergrößerung des Bereiches IV aus 3, 4 an increase in the range IV 3 .

5 einen Querschnitt entlang der Linie V aus 4, 5 a cross section along the line V from 4 .

6 eine Teillängsschnittdarstellung durch den Bereich IV aus 3, 6 a partial longitudinal section through the area IV 3 .

7 eine perspektivische Detaildarstellung des Bereichs VII aus 3, 7 a detailed perspective view of the area VII 3 .

8 die Feder mit einer Kunststoffhülse zur Lagerung in einem Lagerbock, ohne Lagerbockdarstellung in perspektivischer Darstellung, 8th the spring with a plastic sleeve for mounting in a bearing block, without bearing block representation in perspective,

9 eine singuläre Darstellung nur einer Halbschale einer Kunststoffhülse zur Realisierung der Gleitlagerung aus 8, 9 a singular representation of only a half-shell of a plastic sleeve for the realization of the sliding bearing 8th .

10 eine Vergrößerung des Bereichs X aus 3, zur Fixierung eines Federendes und Aufbringung der Vorspannung im Bereich eines endseitigen Lagerbocks an einem distalen Ende der Nockenwelle, 10 an increase in the range X out 3 for fixing a spring end and applying the preload in the region of an end bearing block at a distal end of the camshaft,

11 eine zur 10 gedrehte Darstellung des endseitigen Lagerbocks mit darin eingesetztem Federfixierungselement, 11 one to 10 rotated representation of the end bearing block with inserted therein spring fixing element,

12 eine singuläre Darstellung des Federfixierungselementes aus den 10 und 11, mit einem eingesetzten Querstift und einer eingesetzten Feder, 12 a singular representation of the spring fixing element of the 10 and 11 , with an inserted transverse pin and an inserted spring,

13 eine Explosionsdarstellung der in 12 dargestellten Bauteile, 13 an exploded view of in 12 illustrated components,

14 eine verkürzte Variante durch Reihenschaltung von Federn in einer radial angeordneten Bauform, und 14 a shortened variant by series connection of springs in a radially arranged design, and

15 eine in sich geschachtelte Anordnung von Federn zum Ausbilden eines Drehfederpaketes. 15 a nested arrangement of springs for forming a torsion spring package.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden. The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. Features of the individual embodiments can be combined with each other.

In 1 ist ein erste erfindungsgemäße Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung 1 dargestellt. Die Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung 1 ist zum Einsatz an einem Nockenwellentrieb 2 vorgesehen. Der Nockenwellentrieb 2 wird von einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug angetrieben. Es ist eine Vielzahl an Nockenwellen 3 vorhanden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Nockenwellen 3 eingesetzt. Auf jeder Nockenwelle ist eine außenseitig unrunde Ausgleichskontur 4 nach Art eines Nockenstückes 5 positioniert, insbesondere drehfest angebracht. Das Nockenstück 5 ist außenseitig mit einer Kraftaufbringrolle 6, etwa nach Art einer Andrückrolle in Kontakt. Die beiden Kraftaufbringrollen 6 rollen also auf der Außenseite eines Dreifachnockens ab. Dazu ist jede Kraftaufbringrolle 6 an einem Kipphebel 7 drehbar gelagert. Jeder Kipphebel 7 ist unabhängig vom anderen Kipphebel 7 an einem Lagerbock 8 schwenkbar/drehbar befestigt. Jeder Kipphebel 7 weist Einspannelemente 9 auf, an denen jeweils eine Feder 10 kraftübertragend und auslenkungserzwingend angebracht ist. Die Feder 10 ist jeweils nach Art einer Blattfeder 11 ausgebildet. Das Einspannelement das ferne Ende jeder Blattfeder 11 ist an einem oder mehreren Festlegelementen 12 anbringbar. In 1 is a first rotational nonuniformity compensation device according to the invention 1 shown. The rotational nonuniformity compensation device 1 is for use on a camshaft drive 2 intended. The camshaft drive 2 is driven by an internal combustion engine in a motor vehicle. It's a lot of camshafts 3 available. In the illustrated embodiment, two camshafts 3 used. On each camshaft is an out-of-round out-of-balance contour 4 in the manner of a cam piece 5 positioned, in particular rotatably mounted. The cam piece 5 is outside with a force application roller 6 , in contact in the manner of a pressure roller. The two force application rollers 6 So roll off on the outside of a triple cam. This is every Kraftaufbringrolle 6 on a rocker arm 7 rotatably mounted. Each rocker arm 7 is independent of the other rocker arm 7 on a bearing block 8th swiveling / rotatably mounted. Each rocker arm 7 has clamping elements 9 on, on each of which a spring 10 is force-transmitting and Auslenkungserzwingend appropriate. The feather 10 is each in the manner of a leaf spring 11 educated. The clamping element the far end of each leaf spring 11 is at one or more fixed items 12 mountable.

Alternativ zu diesem Ausführungsbeispiel ist im Ausführungsbeispiel der 2 keine Blattfeder 11 als Feder 10 eingesetzt, sondern eine Drehstabfeder 13. Es ist jedoch nur eine Feder 10 im Einsatz. Dies liegt daran, dass nur eine Nockenwelle 3 eingesetzt ist. Natürlich sind auch zwei Nockenwellen 3 einsetzbar, sodass auch zwei Drehstabfedern über jeweils einen Kipphebel 7 auf jeweils eine Nockenwelle 3 einwirkt. Die Drehstabfeder 13 weist eine Längsachse 14 auf, die parallel zu einer Längsachse 15 der Nockenwelle 3 ausgerichtet ist. As an alternative to this embodiment is in the embodiment of the 2 no leaf spring 11 as a spring 10 used, but a torsion bar 13 , However, it is only a feather 10 in use. This is because only one camshaft 3 is used. Of course, there are two camshafts 3 can be used, so that two torsion bars on each a rocker arm 7 on each one camshaft 3 acts. The torsion bar spring 13 has a longitudinal axis 14 on, parallel to a longitudinal axis 15 the camshaft 3 is aligned.

Die Drehstabfeder 13 ist an jedem Ende in einem Lagerbock 8 gelagert. Am rollenfernen Ende der Drehstabfeder 13 ist ein Federfixierungselement 16 eingesetzt, das zur Einstellung der Vorspannung der Drehstabfeder 13 dient. Es gibt auch Zwischenlager 17 in zwischen den endseitigen Lagerböcken 8 angeordneten Lagerböcken.The torsion bar spring 13 is in a bearing block at each end 8th stored. At the roller far end of the torsion bar 13 is a spring fixing element 16 used to adjust the preload of the torsion bar 13 serves. There are also interim storage 17 in between the end bearing blocks 8th arranged bearing blocks.

Unter Vorgriff auf die Fign. 10 bis 13 sei zum Federfixierungselement 16 ausgeführt, dass das Federfixierungselement 16 nach Art einer Hülse mit einem geschlossenen Ende ausgestaltet ist, wobei an dem geschlossenen Ende eine Mutternkontur 18 vorhanden ist. Im Hauptteil der Hülse, beabstandet zur Mutternkontur 18 ist ein vorzugsweise durchgehendes Aufnahmeloch 19 nach Art einer Bohrung vorhanden. In dem Aufnahmeloch 19 steckt ein Querstift 20. Auf der Innenseite der Hülse ist eine Gegenschlüsselfläche 21 vorhanden, die vorzugsweise spielfrei, aber zumindest formschlüssig mit einer Schlüsselfläche 22 der Drehstabfeder 13 zusammenwirkt. Under anticipation of Figs. 10 to 13 be to spring fixing element 16 executed that the spring fixing element 16 designed in the manner of a sleeve with a closed end, wherein at the closed end a nut contour 18 is available. In the main part of the sleeve, spaced from the nut contour 18 is a preferably continuous receiving hole 19 available in the manner of a hole. In the reception hole 19 puts a cross pin 20 , On the inside of the sleeve is a counter key surface 21 present, preferably free of play, but at least form-fitting with a key surface 22 the torsion bar spring 13 interacts.

Das Zusammenspiel der Einzelbauteile geht aus den 4 und 5 gut hervor, genauso wie in der 6 das Angebrachtsein eines Nockenwellenrades 23 zu erkennen ist. Wie auch im Bereich der Zwischenlagerungen 17, siehe 7 und 8, ist eine Gleitlagerung 24 der Drehstabfeder 13 realisiert. An einem endseitigen Lagerbock 8, siehe 6, wird die zwischen dem Kipphebel 7 und einem lagerbockfesten Bauteil 25 realisiert. Im Bereich der Zwischenlagerungen 17 wird dies durch eine Kunststoffhülse 26 bewirkt, siehe 7, 8 und 9. Dazu ist die Kunststoffhülse 26 durch zwei Halbschalen 27 gebildet. The interaction of the individual components goes from the 4 and 5 good, as well as in the 6 the installation of a camshaft wheel 23 can be seen. As in the field of intermediate storage 17 , please refer 7 and 8th , is a plain bearing 24 the torsion bar spring 13 realized. At an end bearing bracket 8th , please refer 6 , which is between the rocker arm 7 and a bearing block fixed component 25 realized. In the area of intermediate storage 17 This is done by a plastic sleeve 26 causes, see 7 . 8th and 9 , This is the plastic sleeve 26 through two half-shells 27 educated.

In 14 ist das Realisieren einer Steckverzahnung 28 angedeutet, wobei die Drehstabfeder als Drehfederpaket ausgebildet ist. In 14 is the realization of a spline 28 indicated, wherein the torsion bar spring is designed as a torsion spring package.

Wie in 15 gut zu erkennen, ist dabei eine innere Feder 29 konzentrisch innerhalb einer äußeren Feder 30 angebracht. Dadurch wird eine Anbindung 31 an einen endseitigen Lagerbock 8 mittels der Steckverzahnung 28 realisiert. Eine Verbindung der einzelnen Federn 29 und 30 miteinander wird über Schlüsselflächen 22 realisiert. As in 15 to recognize well is an internal spring 29 concentric within an outer spring 30 appropriate. This will create a connection 31 to an end bearing bracket 8th by means of the spline 28 realized. A connection of the individual springs 29 and 30 with each other is about key areas 22 realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung Drehungleichförmigkeitsausgleichsvorrichtung
22: Nockenwellentrieb camshaft drive
33: Nockenwelle camshaft
44: Ausgleichskontur compensation contour
55: Nockenstück cam piece
66: Rolle/Kraftaufbringrolle Role / Kraftaufbringrolle
77: Kipphebel/Hebel Rocker / lever
88th: Lagerbock bearing block
99: Einspannelement clamping
1010: Feder feather
1111: Blattfeder leaf spring
1212: Festlegelement Festlegelement
1313: Drehstabfeder Torsion bar
1414: Längsachse der Drehstabfeder Longitudinal axis of the torsion bar spring
1515: Längsachse der Nockenwelle Longitudinal axis of the camshaft
1616: Federfixierungselement Spring fixing element
1717: Zwischenlager/Zwischenlagerung Interim storage / interim storage
1818: Mutternkontur mother contour
1919: Aufnahmeloch receiving hole
2020: Querstift cross pin
2121: Gegenschlüsselfläche Against key area
2222: Schlüsselfläche key area
2323: Nockenwellenrad camshaft
2424: Gleitlagerung plain bearing
2525: lagerbockfestes Bauteil Bearing-fixed component
2626: Kunststoffhülse Plastic sleeve
2727: Halbschale half shell
2828: Steckverzahnung splines
2929: innere Feder inner spring
3030: äußere Feder outer spring
3131: Anbindung connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10120448 A1 [0002]

Claims

Anti-rotation compensation device ( 1 ) for a camshaft drive ( 2 ) of an internal combustion engine of a motor vehicle, with at least one camshaft ( 3 ), which has a non-round compensation contour ( 4 ) in contact with a force application roller ( 6 ), wherein the force application roller ( 6 ) on a rocker arm ( 7 ) is rotatably mounted and the rocker arm ( 7 ) pivotable on a bearing block ( 8th ), wherein the rocker arm ( 7 ) via a spring ( 10 ) is biased, characterized in that the longitudinal axis ( 14 ) the feather ( 10 ) parallel to the longitudinal axis ( 15 ) of the camshaft ( 3 ) is aligned.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the spring ( 10 ) as a torsion spring or torsion bar ( 13 ) is trained.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to one of claims 1 to 2, characterized in that the spring ( 10 ) is designed as a spring assembly.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the spring assembly is constructed of concentric to each other arranged individual springs or constructed of nested / nested single springs.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring ( 10 ) on the one hand rotational movement yielding on the rocker arm ( 7 ) is fixed and on the other hand at least rotatably on a bearing block ( 8th ) is attached.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the rotational movement yielding attachment to a first end of the spring ( 10 ) and the non-rotatable connection at a second end of the spring ( 10 ) is available.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to claim 5 or 6, characterized in that between the spring ( 10 ) and the bearing block ( 8th ) a separate from both parts Federfixierungselement ( 16 ) is present on the bearing block ( 8th ) is releasably attached.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the releasable connection is designed as a positive connection.

Anti-rotation compensation device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the form-locking connection by a by both the Federfixierungselement ( 16 ) as well as the bearing block ( 8th ) transverse and / or fitted transverse pin ( 20 ) is realized.

Internal combustion engine with a rotational nonuniformity compensation device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9.