DE19526888A1 - Mechanism for discrete adjustment of phase position of two camshafts - Google Patents

Mechanism for discrete adjustment of phase position of two camshafts

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DE19526888A1
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Abstract

The first camshaft (90) is formed by an inner shaft (92) and hollow shaft (96) carrying the cams (94). The two adjustment units (100,102) are located on the opposite lying ends of the camshaft and interact with the inner shaft (92). One adjuster (100) acts in the power flow from the inner shaft to the actuating gearwheel (98) for at least the second camshaft. The second adjuster (102) acts from the inner shaft to the hollow shaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasen­ lage zumindest zweier Nockenwellen relativ zur einer Kurbelwelle einer ventilgesteuerten Hubkolben-Brennkraftmaschine, gemäß Patentanmeldung 195 14 786.3.The invention relates to a device for discrete adjustment of the phases lay at least two camshafts relative to a crankshaft one valve-controlled reciprocating piston internal combustion engine, according to patent application 195 14 786.3.

Bei der oben angeführten Patentanmeldung, von der die vorliegende Erfin­ dung ausgeht, wird vorgeschlagen, die beiden Verstelleinheiten auf einer der zumindest zwei Nockenwellen anzuordnen und diese Nockenwelle mit­ tel- oder unmittelbar von der Kurbelwelle anzutreiben, während die zumin­ dest zweite Nockenwelle über die eine Verstelleinheit von der ersten Noc­ kenwelle angetrieben ist. Dies ermöglicht trotz der separaten Verstellung der beiden Nockenwellen eine bauliche Vereinigung der beiden Verstelleinhei­ ten und damit verbunden eine wesentliche Vereinfachung des gesamten Nockenwellenantriebs.In the above-mentioned patent application, of which the present inven it runs out, it is proposed that the two adjustment units on one to arrange the at least two camshafts and this camshaft with tel- or directly driven by the crankshaft, while the at least the second camshaft via the one adjustment unit from the first cam kenwelle is driven. Despite the separate adjustment of the two camshafts a structural union of the two adjusting units and a significant simplification of the whole Camshaft drive.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der oben angeführten Vorteile weitere Lösungen zur separaten Phasenverstellung zweier Noc­ kenwellen vorzuschlagen.The object of the invention is to maintain the above Advantages of further solutions for separate phase adjustment of two Noc propose key waves.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen ent­ nehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 or claim 5 solved. Beneficial Further developments of the invention are ent of the further claims acceptable.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer der zumindest zwei Nocken­ wellen als Hohlwelle, durch die hindurch eine Innenwelle verläuft, können die beiden Verstelleinheiten räumlich voneinander getrennt an beiden En­ den der einen, hohlen Nockenwelle angeordnet werden. Ein besonderer Vorteil liegt dabei darin, daß auf dem der Antriebsseite gegenüberliegendem Ende der Nockenwelle ggf. vorhandener Bauraum genutzt werden kann.The inventive design of one of the at least two cams waves as a hollow shaft through which an inner shaft runs  the two adjustment units are spatially separated from each other on both En one of the hollow camshafts. A special The advantage here is that on the opposite side of the drive Existing space can be used at the end of the camshaft.

Gemäß Anspruch 5 kann bei zwei konzentrisch ineinander angeordneten Nockenwellen, von denen die eine die Auslaßnocken und die andere die Einlaßnocken trägt, in baulich günstiger Weise eine diskrete Phasenverstel­ lung beider Nockenwellen verwirklicht werden.According to claim 5, two can be arranged concentrically one inside the other Camshafts, one of which is the exhaust cam and the other is the Inlet cam carries a discrete phase adjuster in a structurally advantageous manner tion of both camshafts can be realized.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt inTwo embodiments of the invention are described below with others Details explained in more detail. The schematic drawing shows in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit zwei an beiden Enden einer Auslaßnockenwelle angeordneten Verstelleinheiten für die Auslaß- und Einlaßnockenwellen; Fig. 1 shows a longitudinal section through a device with two at both ends of an exhaust camshaft arranged actuators for exhaust and intake camshafts;

Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt durch zwei konzentrisch ineinander an­ geordnete Nockenwellen mit einem einheitlichen Verstellelement, und Fig. 2 shows a further longitudinal section through two concentrically nested camshafts with a single adjusting element, and

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Linie III-III der Fig. 2 durch die beiden Nockenwellen. Fig. 3 shows a cross section along line III-III of Fig. 2 by the two camshafts.

Nach Fig. 1 treibt die Kurbelwelle einer nicht dargestellten Hubkolben- Brennkraftmaschine über eine Kette ein Antriebszahnrad 28 an, das drehfest mit einer als ganzes mit 90 bezeichneten Auslaßnockenwelle ver­ bunden ist.According to Fig. 1, the crankshaft drives a non-illustrated reciprocating piston internal combustion engine via a chain to a drive gear 28 fixed for rotation with a ver as a whole with 90 designated exhaust is connected.

Die Außlaßnockenwelle 90 setzt sich aus einer Innenwelle 92 und einer radial äußeren, die Nocken 94 tragenden Hohlwelle 96 zusammen.The exhaust camshaft 90 is composed of an inner shaft 92 and a radially outer hollow shaft 96 which supports the cams 94 .

Die Innenwelle 92 trägt auf der Zeichnung von links nach rechts das An­ triebszahnrad 28, dann verdrehbar das Abtriebszahnrad 98 für den Antrieb der zumindest zweiten (Einlaß-) Nockenwelle, eine erste Verstelleinheit 100, die Hohlwelle 96 und schließlich eine zweite Verstelleinheit 102. Die Innen­ welle 92 ist in der Hohlwelle 96 durch Gleitlagerabschnitte 93, 95 drehbar gelagert. The inner shaft 92 carries on the drawing from left to right to gear 28 , then rotatably the output gear 98 for driving the at least second (intake) camshaft, a first adjusting unit 100 , the hollow shaft 96 and finally a second adjusting unit 102nd The inner shaft 92 is rotatably supported in the hollow shaft 96 by slide bearing sections 93 , 95 .

Beide Verstelleinheiten 100, 102 weisen ringförmige Stellelemente 104, 106 auf, die jeweils mit einer Innenverzahnung 108, 110 (Geradverzahnung) und einer Außenverzahnung 112, 114 (Schrägverzahnung) mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln mit komplementären Verzahnungen 116, 118 bzw. 120, 122 auf der Innenwelle 92 bzw. in hülsenförmigen Abtriebselementen 124, 126 zusammenwirken.Both adjustment units 100, 102 have annular adjusting elements 104 , 106 , each with an internal toothing 108 , 110 (straight toothing) and an external toothing 112 , 114 (helical toothing) with different toothing angles with complementary toothing 116 , 118 and 120 , 122 on the inner shaft 92 or cooperate in sleeve-shaped output elements 124 , 126 .

Das Abtriebselement 124 ist mit dem Abtriebszahnrad 98 verschweißt, wobei die eine Relativverdrehung ermöglichenden Lagerflächen 128 auf der In­ nenwelle 98 und 130 auf einem Ringbund 132 der Hohlwelle 96 über Ring­ dichtungen 134, 136 abgedichtet sind.The output element 124 is welded to the output gear 98 , the bearing surfaces 128 permitting relative rotation being sealed on the inner shafts 98 and 130 on an annular collar 132 of the hollow shaft 96 via ring seals 134 , 136 .

Das Abtriebselement 126 ist mit einem Radialflansch 138 der Hohlwelle 96 drehfest verbunden und mittels einer Halteschraube 140 an dem einen End­ abschnitt 142 der Innenwelle 92 drehbar gehalten, wobei ebenfalls ein Dichtring 144 zwischengeschaltet ist.The output element 126 is rotatably connected to a radial flange 138 of the hollow shaft 96 and rotatably held by means of a retaining screw 140 on one end section 142 of the inner shaft 92 , a sealing ring 144 also being interposed.

Die innerhalb der Verstelleinheiten 100, 102 axial verschiebbaren Stellele­ mente 104, 106 sind in die eine Verstellposition durch eine Schraubendruck­ feder 146, 148 vorgespannt und können durch Beaufschlagung der Hydrau­ likkammern 150, 152 mit einem unter Druck stehendem Hydraulikfluid in die entgegengesetzte Verstellposition verschoben werden.The axially displaceable adjusting elements 104 , 106 within the adjusting units 100 , 102 are prestressed in the one adjusting position by a helical compression spring 146 , 148 and can be moved into the opposite adjusting position by acting on the hydraulic chambers 150 , 152 with a pressurized hydraulic fluid.

Die Hohlwelle 96 kann über die angedeuteten Lager 154, 156 in den nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert sein, wobei sich ferner eine zusätzliche Gleitlagerung an den rotationssymetrischen Um­ fangsflächen der hülsenförmigen Abtriebselemente 124, 126 anbietet, über die über entsprechende Kanäle auch die Versorgung mit Hydraulikfluid be­ werkstelligt sein kann.The hollow shaft 96 can be mounted on the indicated bearings 154 , 156 in the cylinder head of the internal combustion engine, not shown, with an additional sliding bearing on the rotationally symmetrical order around the surface of the sleeve-shaped output elements 124 , 126 , via which the supply of hydraulic fluid via corresponding channels can be accomplished.

Bei einer Verstellung des Stellelementes 104 der Verstelleinheit 100 werden das hülsenförmige Abtriebselement 124 und das Abtriebszahnrad 98 relativ zur Innenwelle 92 bzw. zum Antriebszahnrad 28 verdreht und damit die Phasenlage Kurbelwelle zu Einlaßnockenwellen (nicht dargestellt) in ge­ wünschtem Umfang verändert.When adjusting the adjusting element 104 of the adjusting unit 100 , the sleeve-shaped output element 124 and the output gear 98 are rotated relative to the inner shaft 92 and the drive gear 28 and thus the phase position crankshaft to intake camshafts (not shown) changed to the desired extent.

Eine alternative oder zusätzliche Verstellung des Stellelementes 106 der Verstelleinheit 102 verdreht das hülsenförmige Abtriebselement 126 mit der Hohlwelle 96 ebenfalls relativ zur Innenwelle 92 bzw. zum Antriebszahnrad 28, wodurch nunmehr die Phasenlage der Auslaßnockenwelle 90 relativ zur Kurbelwelle und ggf. zu den Einlaßnockenwellen verstellt wird.An alternative or additional adjustment of the adjusting element 106 of the adjusting unit 102 also rotates the sleeve-shaped output element 126 with the hollow shaft 96 relative to the inner shaft 92 or to the drive gear 28 , as a result of which the phase position of the exhaust camshaft 90 is now adjusted relative to the crankshaft and possibly to the intake camshafts.

Die Fig. 2 zeigt zwei koaxial ineinander angeordnete Nockenwellen 160, 162, von denen die innere Nockenwelle 160 die Nocken 164 für die Einlaßventile und die äußere, rohrförmige Nockenwelle 162 die Nocken 166 für die Aus­ laßventile der Brennkraftmaschine trägt. Die Nockenwelle 160 ist über meh­ rere Gleitlagerstellen 168 in der Nockenwelle 162 und letztere über Gleitla­ gerstellen 170 im nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine drehbar gelagert. Fig. 2 shows two coaxially arranged camshafts 160 , 162 , of which the inner camshaft 160 carries the cams 164 for the intake valves and the outer tubular camshaft 162 carries the cams 166 for the exhaust valves from the internal combustion engine. The camshaft 160 is rotatably mounted on a plurality of sliding bearing points 168 in the camshaft 162 and the latter on a sliding bearing 170 in the cylinder head, not shown, of the internal combustion engine.

Die Nocken 164 der inneren Nockenwelle 160 sind in Schlitzen 172 der äußeren Nockenwelle 162 begrenzt verdrehbar aufgenommen und werden bei der Montage der beiden Nockenwellen 160, 162 ineinander ggf. über eine in Drehrichtung formschlüssige Verbindung auf die innere Nockenwelle 160 aufgepreßt.The cams 164 of the inner camshaft 160 are rotatably received in slots 172 of the outer camshaft 162 and, when the two camshafts 160 , 162 are mounted one inside the other, are pressed onto the inner camshaft 160, if necessary, via a positive connection in the direction of rotation.

Die beiden Nockenwellen 160, 162 ragen über Abschnitte 174, 176 in zwei zu einer Baueinheit 178 zusammengefaßte Phasen-Verstelleinheiten 180, 182 ein.The two camshafts 160 , 162 protrude over sections 174 , 176 into two phase adjustment units 180 , 182 combined to form a structural unit 178 .

Die Baueinheit 178 besteht dabei aus einem geschlossenen, zylinderförmi­ gen Antriebselement 184, das ein Antriebszahnrad 186 trägt, zwei Innenver­ zahnungen 188, 190 aufweist und auf den Abschnitten 174, 176 verdrehbar und über Ringdichtungen 192 abgedichtet gelagert ist und das über eine Zwischenwand 195 in zwei Kammern 194, 196 unterteilt ist.The assembly 178 consists of a closed, zylinderförmi gene drive element 184 , which carries a drive gear 186 , has two internal gears 188 , 190 and is rotatably mounted on the sections 174 , 176 and is sealed by ring seals 192 and that via an intermediate wall 195 in two Chambers 194 , 196 is divided.

In den Kammern 194,196 sind ringförmige Stellelemente 198, 200 axial ver­ schiebbar angeordnet, die mit Innen- und Außenverzahnungen mit unter­ schiedlichen Verzahnungswinkeln wie vorbeschrieben versehen sind und die mit den Innenverzahnungen 188, 190 des Antriebselementes 184 und mit komplementären Außenverzahnungen 202, 204 auf den Abschnitten 174, 176 der Nockenwellen 160, 162 zusammenwirken.In the chambers 194,196 annular actuators 198 , 200 are axially slidably arranged ver, which are provided with internal and external gears with different gearing angles as described above and with the internal gears 188 , 190 of the drive element 184 and with complementary external gears 202 , 204 on the sections 174 , 176 of the camshafts 160 , 162 cooperate.

Die Verstellung der Nockenwellen 160, 162 relativ zum Antriebselement, welches z. B. über eine Kette von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist, erfolgt wie Fig. 1 vorbeschrieben durch z. B. hydraulisches Verschieben der Stellelemente 198, 200 einzeln oder gemeinsam, wobei entweder eine der Nockenwellen 160, 162 oder beide gegenüber dem Antriebselement 184 relativ verdreht werden.The adjustment of the camshafts 160 , 162 relative to the drive element, which, for. B. is driven by a chain from the crankshaft of the internal combustion engine, as described in FIG . B. hydraulic displacement of the actuating elements 198 , 200 individually or together, either one of the camshafts 160, 162 or both being relatively rotated relative to the drive element 184 .

Claims (7)

1. Vorrichtung zum diskreten Verstellen der Phasenlage zumindest zweier Nockenwellen relativ zur einer Kurbelwelle einer ventilgesteuerten Hub­ kolben-Brennkraftmaschine, wobei jeder Nockenwelle eine Verstellein­ heit zugeordnet ist und nach Patentanmeldung 195 14 786.3 die erste Nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben ist, die erste Nockenwelle über Getriebemittel die zumindest zweite Nockenwelle antreibt, und die beiden Verstelleinheiten auf der ersten Nockenwelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nockenwelle (90) durch eine In­ nenwelle (92) und eine die Nocken (94) tragende Hohlwelle (96) gebildet ist und daß die beiden Verstelleinheiten (100, 102) an den entgegenge­ setzt liegenden Enden der Nockenwelle (90) angeordnet sind und mit der Innenwelle (92) zusammenwirken.1. Device for discrete adjustment of the phase position of at least two camshafts relative to a crankshaft of a valve-controlled reciprocating piston internal combustion engine, wherein each camshaft is assigned an adjusting unit and, according to patent application 195 14 786.3, the first camshaft is driven by the crankshaft, the first camshaft via transmission means drives the at least second camshaft, and the two adjusting units are arranged on the first camshaft, characterized in that the first camshaft ( 90 ) is formed by an inner shaft ( 92 ) and a hollow shaft ( 96 ) carrying the cams ( 94 ), and in that the two adjusting units ( 100, 102 ) are arranged at the opposite ends of the camshaft ( 90 ) and cooperate with the inner shaft ( 92 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verstelleinheit (100) im Kraftfluß von der Innenwelle (92) auf das Getrie­ bemittel (Abtriebszahnrad 98) zur zumindest zweiten Nockenwelle und die andere Verstelleinheit (102) von der Innenwelle (92) auf die Hohl­ welle (96) wirkt.2. Device according to claim 1, characterized in that the one adjusting unit ( 100 ) in the power flow from the inner shaft ( 92 ) to the gear means (output gear 98 ) to the at least second camshaft and the other adjusting unit ( 102 ) from the inner shaft ( 92 ) acts on the hollow shaft ( 96 ). 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (100, 102) ringförmige Stellelemente (104, 106) aufweisen, die mit einer Außen- und einer Innenverzahnung (108, 110 bzw. 112, 114) mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln ver­ sehen sind und die mit komplementären Innen- und Außenverzahnungen (116, 118 bzw. 120, 122) auf der Innenwelle (92) und den Abtriebselemen­ ten (124, 126) zusammenwirken, wobei die Stellelemente (104, 106) axial relativ zur Innenwelle (92) und zu den Abtriebselementen (124, 126) ver­ schiebbar sind.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the two adjusting units ( 100 , 102 ) have annular adjusting elements ( 104 , 106 ) with an external and an internal toothing ( 108 , 110 and 112 , 114 ) with Different toothing angles are seen and which cooperate with complementary internal and external toothing ( 116 , 118 and 120 , 122 ) on the inner shaft ( 92 ) and the Abtriebselemen ( 124 , 126 ), the actuators ( 104 , 106 ) axially relative to the inner shaft ( 92 ) and to the output elements ( 124 , 126 ) are slidable ver. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwelle (92) in der Hohlwelle (96) drehbar gelagert ist. 4. The device according to one or more of claims 1-3, characterized in that the inner shaft ( 92 ) in the hollow shaft ( 96 ) is rotatably mounted. 5. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Nockenwellen (160, 162) konzentrisch in­ einander angeordnet sind und daß die Getriebemittel zum Antrieb beider Nockenwellen durch die Verstelleinheiten (180, 182) gebildet sind.5. Device according to the preamble of claim 1, characterized in that the two camshafts ( 160 , 162 ) are arranged concentrically in one another and that the gear means for driving both camshafts are formed by the adjusting units ( 180 , 182 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstelleinheiten (180, 182) zu einer Baueinheit (178) zusammengefaßt sind und daß deren ringförmige Stelleinheiten (198, 200) mit Verzahnun­ gen mit unterschiedlichen Verzahnungswinkeln mit einem Antriebsele­ ment (184) mit komplementärer Verzahnung (188, 190) einerseits und mit der inneren Nockenwelle bzw. der äußeren Nockenwelle mit komplemen­ tärer Verzahnung (202, 204) andererseits zusammenwirken.6. The device according to claim 5, characterized in that the two adjusting units ( 180 , 182 ) are combined to form a structural unit ( 178 ) and that their annular adjusting units ( 198 , 200 ) with gears with different gearing angles with a drive element ( 184 ) interact with complementary teeth ( 188 , 190 ) on the one hand and with the inner camshaft or the outer camshaft with complementary teeth ( 202 , 204 ) on the other hand. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nockenwellen (160, 162) ineinander gelagert sind und daß die äußere, rohrförmige Nockenwelle (162) mit Schlitzen (172) versehen ist, in denen die Nocken (164) der inneren Nockenwelle (160) über einen definierten Drehwinkel verdrehbar aufgenommen sind.7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the two camshafts ( 160 , 162 ) are supported one inside the other and that the outer tubular camshaft ( 162 ) is provided with slots ( 172 ) in which the cams ( 164 ) the inner camshaft ( 160 ) are rotatably received over a defined angle of rotation.
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