DE19514786C2 - Device for discrete adjustment of the phase position of at least two camshafts - Google Patents

Device for discrete adjustment of the phase position of at least two camshafts

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasen­ lage zumindest zweier Nockenwellen relativ zu einer Kurbelwelle einer ven­ tilgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei jeder Nockenwelle eine Verstelleinheit zugeordnet ist, die erste Nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben ist und die zumindest eine zweite Nockenwelle über Getriebemittel von der Kurbelwelle angetrieben ist, gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.The invention relates to a device for discrete adjustment of the phases location of at least two camshafts relative to a crankshaft of a ven tilt-controlled reciprocating internal combustion engine, each camshaft one Adjustment unit is assigned to the first camshaft from the crankshaft is driven and the at least one second camshaft via gear means is driven by the crankshaft, according to the preamble of the patent claim 1.

Zur verbesserten Gaswechselsteuerung von ventilgesteuerten Hubkolben- Brennkraftmaschinen werden unter anderem zunehmend Phasenwandler eingesetzt, die eine Verstellung der Einlaß- und/oder Auslaßnockenwellen relativ zur Kurbelwelle und zueinander ermöglichen.For improved gas exchange control of valve-controlled reciprocating Among other things, internal combustion engines are increasingly becoming phase converters used the adjustment of the intake and / or exhaust camshafts enable relative to the crankshaft and to each other.

So zeigt die Druckschrift JP 61-96112 A eine Vorrichtung für die diskrete Verstellung zweier Nockenwellen mit zwei Verstelleinheiten, wobei jede Nockenwelle eine Verstelleinheit trägt und beide Nockenwellen direkt über ein auf einer dritten Welle befindliches Zahnrad angetrieben sind. Die Verstellung der einen oder anderen Nockenwelle erfolgt durch Verschieben der Nockenwellen-Antriebszahnräder relativ zu dem auf der dritten Welle befindlichen, schräg verzahnten Zahnrad.JP 61-96112 A shows a device for the discrete Adjustment of two camshafts with two adjustment units, each Camshaft carries an adjustment unit and both camshafts directly over a gear located on a third shaft are driven. The One or the other camshaft is adjusted by moving it the camshaft drive gears relative to that on the third shaft located helical gear.

Außerdem ist aus der Druckschrift JP 3-26815 A eine gattungsgemäße Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit jeweils zwei obenliegenden Nockenwellen pro Zylinderkopf bekannt. Bei dieser Ventilsteuereinrichtung werden die Einlaßnockenwellen an einem Ende von der Kurbelwelle angetrieben, während die Einlaßnockenwellen mit ihrem anderen, gegenüberliegenden Ende die Auslaßnockenwellen antreiben, wobei beide Enden der Einlaßnockenwellen jeweils mit einer Verstelleinheit ausgestattet sind.In addition, JP 3-26815 A is a generic one Valve control device for an internal combustion engine in a V arrangement Known two overhead camshafts per cylinder head. at this valve control device, the intake camshafts on one End driven by the crankshaft while the intake camshafts drive the exhaust camshafts with their other, opposite end, both ends of the intake camshafts each having an adjusting unit are equipped.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Vorrichtung einfacher und baulich günstiger auszubilden. The object of the invention is to simplify the generic device structurally cheaper to train.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Indem die beiden Verstelleinheiten für die erste Nockenwelle und für die zumindest eine zweite Nockenwelle auf einer gemeinsamen Seite auf der ersten Nockenwelle angeordnet und als eine einzige Baueinheit ausgebildet sind, ermöglicht dies trotz der separaten Verstellung der beiden Nockenwellen eine wesentliche Vereinfachung des gesamten Nockenwellenantriebs.This object is achieved with the features of Claim 1 solved. By using the two adjustment units for the first Camshaft and for the at least one second camshaft on one common side arranged on the first camshaft and as a single Unit are formed, this allows despite the separate adjustment of the two camshafts a significant simplification of the whole Camshaft drive.

In besonders kurz bauender Weise können dabei die beiden Verstelleinhei­ ten im Wesentlichen radial übereinander angeordnet sein und mit einem gemeinsamen Antriebselement zusammenwirken.In a particularly short construction, the two adjustment units can ten be arranged radially one above the other and with a cooperate common drive element.

Obwohl aus dem Stand der Technik eine Vielzahl anwendbarer Verstellein­ heiten bekannt sind, wird gemäß Anspruch 4 bevorzugt vorgeschlagen, Verstelleinheiten zu verwenden, die aufgrund unterschiedlicher Außen- und Innenverzahnungen bei deren Relativverschiebung eine Verstellung der Nockenwellen ermöglichen. Diese Verstelleinheiten können baulich beson­ ders günstig ineinander verschachtelt und bevorzugt hydraulisch betätigt werden.Although a variety of applicable adjusters are known from the prior art are known, it is preferably proposed according to claim 4, Adjustment units to use, which due to different exterior and Internal gears with their relative displacement an adjustment of Enable camshafts. These adjustment units can be structurally special conveniently nested into each other and preferably operated hydraulically become.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the following with further details explained in more detail. Show it:

Fig. 1 in einer Draufsicht den Steuerungsantrieb einer ventilge­ steuerten Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Auslaß­ nockenwelle und zwei Einlaßnockenwellen; und Figure 1 is a plan view of the control drive of a valve-controlled reciprocating internal combustion engine with an exhaust camshaft and two intake camshafts. and

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die auf der Auslaßnockenwelle gemäß Fig. 1 als eine Baueinheit angeordneten Verstellein­ heiten für die Auslaß- und Einlaßnockenwellen. Fig. 2 shows a longitudinal section through the arranged on the exhaust camshaft according to FIG. 1 as a unit Verstellein units for the exhaust and intake camshafts.

Gemäß Fig. 1 treibt eine nur angedeutete Kurbelwelle 12 eines Steuerungs­ antriebes 10 einer ventilgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschnine über ein Kettenrad 14 und eine erste Kette 16 ein auf einer Zwischenwelle 18 befindliches Zahnrad 20 an. Das Zahnrad 20 ist drehfest verbunden mit ei­ nem weiteren Zahnrad 22, daß über eine zweite Kette 24 das auf der Aus­ laßnockenwelle 26 befindliche Antriebszahnrad 28 antreibt. Von dem An­ triebszahnrad 28 geht der Antriebsfluß in noch zu beschreibender Weise zum einen auf die Auslaßnockenwelle 26, zum anderen über ein Abtriebszahnrad 30 und über eine dritte Kette 32 und entsprechende Kettenräder 34, 36 auf die beiden Einlaßnockenwellen 38, 40.Referring to FIG. 1 drives a crankshaft 12 of an only indicated drive controller 10 to a valve-controlled reciprocating piston internal combustion Masch Nine via a sprocket 14 and a first chain 16, a befindliches on an intermediate shaft 18 gear 20. The gear 20 is rotatably connected to egg nem another gear 22 that drives the drive cam 28 located on the lass camshaft 26 from a second chain 24 . From the drive gear 28 to the drive flow in a manner yet to be described, on the one hand on the exhaust camshaft 26 , on the other hand via an output gear 30 and a third chain 32 and corresponding sprockets 34 , 36 on the two inlet camshafts 38 , 40 .

Gemäß Fig. 2 sind auf der Auslaßnockenwelle 26 zu einer Baueinheit mit dem Antriebszahnrad 28 und dem Abtriebszahnrad 30 vereinte Verstellein­ heiten 42, 44 zum Verstellen der Phasenlage jeweils der Auslaßnockenwelle 26 (Verstelleinheit 44) und der beiden Einlaßnockenwellen 38, 40 (Verstelleinheit 42) vorgesehen.According to FIG. 2, on the exhaust camshaft 26 to form a unit with the drive gear 28 and the output gear 30 united Verstellein units 42, 44 for adjusting the phase position of each of the exhaust camshaft 26 (adjustment 44), and the two intake camshafts 38, 40 (adjustment 42) provided ,

Die Verstelleinheit 44 setzt sich zusammen aus einem ringförmigen Stellele­ ment 46 mit einer geraden (achsparallel verlaufenden) Innenverzahnung 48 und einer schrägen Außenverzahnung 50, welche Verzahnungen mit kom­ plementären Innen- bzw. Außenverzahnungen 52, 54 an einem hülsenförmi­ gen Antriebselement 56 zusammenwirken.The adjusting unit 44 is composed of an annular Stellele element 46 with a straight (axially parallel) internal toothing 48 and an oblique external toothing 50 , which toothings cooperate with complementary internal or external toothings 52 , 54 on a sleeve-shaped drive element 56 .

Die Verstelleinheit 42 weist ebenfalls ein ringförmiges Stellelement 58 auf, das mit einer geraden Innenverzahnung 60 und einer schrägen Außenverzahnung 62 mit komplementären Innen- bzw. Außenverzahnungen 64, 66 des das Abtriebszahnrad 30 tragenden hülsenförmigen Abtriebselementes 68 bzw. des gemeinsamen Antriebselementes 56 zusammenwirkt.The adjusting unit 42 also has an annular actuating element 58 which interacts with straight internal toothing 60 and oblique external toothing 62 with complementary internal and external toothing 64 , 66 of the sleeve-shaped output element 68 or the common drive element 56 which supports the output gear 30 .

Wie aus der Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich ist, sind die beiden Verstell­ einheiten 42, 44 zur Erzielung einer kurzen Bauweise radial übereinander angeordnet.As can be easily seen from FIG. 2, the two adjusting units 42 , 44 are arranged radially one above the other to achieve a short construction.

Das Antriebselement 56 ist auf der Auslaßnockenwelle 26 einenends über das Antriebszahnrad 28 und anderenends über einen radial verlaufenden Führungsring 70 drehbar gelagert, wobei der Führungsring 70, das An­ triebselement 56 und das Antriebszahnrad 28 fest und flüssigkeitsdicht mit­ einander verbunden sind.The drive member 56 is mounted on the exhaust camshaft 26 at one end via the drive gear 28 and at the other via a radially extending guide ring 70 rotatably, wherein the guide ring 70, the on drive element 56 and the drive gear 28 is fixedly and fluid-tightly connected to each other.

Mittels einer stirnseitig in die Auslaßnockenwelle 26 eingeschraubten Bund­ schraube 72 ist das Antriebszahnrad 28 zudem axial unverschiebbar und mittels eines Dichtringes 74 flüssigkeitsdicht gehalten.By means of a collar 72 screwed into the end of the exhaust camshaft 26 , the drive gear 28 is also axially immovable and is kept liquid-tight by means of a sealing ring 74 .

Ferner sind das Abtriebselement 68 und das Abtriebszahnrad 30 drehbar, jedoch axial unverschiebbar und flüssigkeitsdicht auf dem gemeinsamen Antriebselement 56 gelagert. Furthermore, the driven element 68 and the driven gear 30 are rotatable, but axially immovable and liquid-tight on the common drive element 56 .

Auf die über die Verzahnungen axial verschiebbaren Stellelemente 46, 58 wirkt jeweils eine vorgespannte Schraubendruckfeder 76, 78, die die beiden Stellelemente 46, 58 in ihre auf der Zeichnung rechte Endposition vorspannt, wobei diese Position bevorzugt einer Einstellung der Einlaß- und Auslaß­ nockenwellen 38, 40 bzw. 26 bei Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.A prestressed helical compression spring 76 , 78 acts on the adjusting elements 46 , 58, which are axially displaceable via the toothing, and biases the two adjusting elements 46 , 58 into their end position, which is on the right in the drawing, this position preferably adjusting the inlet and exhaust camshafts 38 , 40 or 26 corresponds to the engine at idle speed.

Die Verstellung der Stellelemente 46, 58 im Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt hydraulisch, wobei über eine hydraulische Steuervorrichtung (nicht dargestellt) mit einer Hydraulikpumpe die jeweils beiderseits der Stellele­ mente 46, 58 gebildeten Hydraulikkammern 80, 82 bzw. 84, 86 alternierend über nicht dargestellte Kanäle in den Verstelleinheiten 42, 44 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt werden. Die Verstellung kann dabei je nach Auslegung der hydraulischen Steuerung von der gezeichneten rechten Endposition jeweils in die linke Endposition oder auch in beliebige Zwischenpositionen erfolgen.The adjustment of the actuating elements 46 , 58 during operation of the internal combustion engine is carried out hydraulically, with a hydraulic pump (not shown) with a hydraulic pump, the hydraulic chambers 80 , 82 and 84 , 86 formed on both sides of the actuating elements 46 , 58 alternately via channels, not shown pressurized hydraulic fluid in the adjustment units 42 , 44 . Depending on the design of the hydraulic control, the adjustment can take place from the drawn right end position to the left end position or to any intermediate position.

Soll die Auslaßnockenwelle 26 verstellt werden, so erfolgt dies durch ent­ sprechende Druckbeaufschlagung des Stellelementes 46, bei dessen Verschiebung nach links (Fig. 2) die Auslaßnockenwelle 26 relativ zum An­ triebszahnrad 28 verdreht wird. Die Einlaßnockenwellen 38, 40 bleiben davon unberührt.If the exhaust camshaft 26 are adjusted, this is done by accordingly pressurizing the actuating element 46 , when it is shifted to the left ( FIG. 2), the exhaust camshaft 26 is rotated relative to the drive gear 28 . The intake camshafts 38 , 40 remain unaffected.

Zur Verstellung der beiden Einlaßnockenwellen 38, 40 wird das Stellelement 58 ebenfalls durch entsprechende Druckbeaufschlagung nach links (Fig. 2) ver­ schoben, wobei nunmehr unabhängig von der Auslaßnockenwelle 26 das Abtriebszahnrad 30 relativ zum Antriebselement 56 bzw. zum Antriebszahn­ rad 28 verdreht wird.To adjust the two inlet camshafts 38 , 40 , the actuating element 58 is also pushed to the left by appropriate pressurization ( FIG. 2), the output gear 30 now being rotated independently of the exhaust camshaft 26 relative to the drive element 56 or the drive toothed wheel 28 .

Selbstverständlich können auch alle drei Nockenwellen durch gleichzeitige Verstellung beider Stellelemente 46, 58 beliebig relativ zur Kurbelwelle 12 verdreht bzw. in ihrer Phasenlage verändert werden.Of course, all three camshafts can also be rotated relative to the crankshaft 12 or their phase position changed by simultaneous adjustment of both adjusting elements 46 , 58 .

Claims (9)

1. Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasenlage zumindest zweier Nockenwellen (26; 38, 40) relativ zu einer Kurbelwelle (12) einer ventilgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei jeder Nockenwelle (26; 38, 40) eine Verstelleinheit (42, 44) zugeordnet ist, die erste Nockenwelle (26) von der Kurbelwelle (12) angetrieben ist (28) und die zumindest eine zweite Nockenwelle (38, 40) über Getriebemittel (28, 56, 58, 68, 30, 32, 34, 36) ebenfalls von der Kurbelwelle (12) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (42, 44) für die erste Nockenwelle (26) und für die zumindest eine zweite Nockenwelle (38, 40) auf einer gemeinsamen Seite auf der ersten Nockenwelle (26) angeordnet sind und eins Baueinheit bilden.1. Device for discrete adjustment of the phase position of at least two camshafts ( 26 ; 38 , 40 ) relative to a crankshaft ( 12 ) of a valve-controlled reciprocating piston internal combustion engine, an adjustment unit ( 42 , 44 ) being assigned to each camshaft ( 26 ; 38 , 40 ) , the first camshaft ( 26 ) is driven by the crankshaft ( 12 ) ( 28 ) and the at least one second camshaft ( 38 , 40 ) via transmission means ( 28 , 56 , 58 , 68 , 30 , 32 , 34 , 36 ) also from of the crankshaft ( 12 ), characterized in that the two adjusting units ( 42 , 44 ) for the first camshaft ( 26 ) and for the at least one second camshaft ( 38 , 40 ) are on a common side on the first camshaft ( 26 ) are arranged and form a structural unit. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (42, 44) im wesentlichen radial übereinander angeord­ net sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two adjusting units ( 42 , 44 ) are arranged radially one above the other substantially. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (42, 44) mit einem gemeinsamen Antriebs­ element (56) zusammenwirken.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the two adjusting units ( 42 , 44 ) cooperate with a common drive element ( 56 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (42, 44) ringförmige Stellelemente (46, 58) aufweisen, die mit einer Außen- und einer Innenverzahnung (50, 48 bzw. 62, 60) mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln versehen sind und die mit komplementären Innen- und Außenverzahnungen (52, 64 bzw. 66) des gemeinsamen Antriebselementes (56) und eines Abtriebselementes (68) zusammenwirken, wobei die Stellelemente (46, 58) axial relativ zu dem An- und Abtriebselement (56; 68) verschiebbar sind.4. The device according to claim 3, characterized in that the two adjusting units ( 42 , 44 ) have annular adjusting elements ( 46 , 58 ) which are provided with an external and an internal toothing ( 50 , 48 and 62 , 60 ) with different toothing angles and which cooperate with complementary internal and external toothings ( 52 , 64 and 66 ) of the common drive element ( 56 ) and an output element ( 68 ), the actuating elements ( 46 , 58 ) being axially relative to the input and output element ( 56 ; 68 ) are displaceable. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das radial innen liegende Stellelement (46) mit einer Außenverzahnung (54) der ersten Nockenwelle (26) zusammenwirkt.5. The device according to claim 4, characterized in that the radially inner adjusting element ( 46 ) cooperates with an external toothing ( 54 ) of the first camshaft ( 26 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das radial außen liegende Stellelement (58) mit der Innenverzahnung (66) des die zumindest eine zweite Nockenwelle (38, 40) antreibenden, als Abtriebszahnrad (30) ausgebildeten Abtriebselementes (68) zusam­ menwirkt.6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the radially outer adjusting element ( 58 ) with the internal toothing ( 66 ) of the at least one second camshaft ( 38 , 40 ) driving, as an output gear ( 30 ) formed output element ( 68 ) works together. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Nockenwelle (26) ein Antriebszahnrad (28) aufweist, das drehfest mit dem hülsenförmigen Antriebselement (56) verbunden ist und daß das Antriebselement (56) einenends über das Antriebszahnrad (28) und anderenends über einen Führungsring (70) verdrehbar auf der ersten Nockenwelle (26) gelagert ist.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the first camshaft ( 26 ) has a drive gear ( 28 ) which is rotatably connected to the sleeve-shaped drive element ( 56 ) and that the drive element ( 56 ) at one end on the Drive gear ( 28 ) and at the other end via a guide ring ( 70 ) is rotatably mounted on the first camshaft ( 26 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellelemente (46, 58) hydraulisch verstellbar sind.8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the adjusting elements ( 46 , 58 ) are hydraulically adjustable. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stellelemente (46, 58) mittels Federn (76, 78) in eine Endposition vorgespannt sind.9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the adjusting elements ( 46 , 58 ) by means of springs ( 76 , 78 ) are biased into an end position.
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