DE19812939A1

DE19812939A1 - Camshaft drive device

Info

Publication number: DE19812939A1
Application number: DE1998112939
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kubo; Shinichi Murata; Kiyoshi Hatano
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 1999-01-14
Also published as: JP3168935B2; JPH10266868A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenantriebsvorrichtung, die die Nockenwellen eines Verbrennungsmotors antreibt.The present invention relates to a Camshaft drive device, the one of the camshafts Combustion engine drives.

Bei Viertakt-Verbrennungsmotoren (Hubkolbenmotoren) insbesondere solche mit einer großen Motorleistung, sind zwei Nockenwellen, d. h. Einlaßnockenwelle und Auslaßnocken welle, so über dem Zylinder angeordnet, daß die Einlaß- und Auslaßnockenwelle einzeln betätigt werden, um das Einlaßventil beziehungsweise das Auslaßventil zu betätigen. Um die Nockenwellen wie oben beschrieben anzutreiben, wird verbreitet eine Kraftübertragungseinrichtung mit einem Steuerriemen (endlosen Gummiriemen mit Zähnen auf der Unterseite) verwendet, um Kraft von der Kurbelwelle auf die Nockenwellen zu übertragen. Der Gebrauch des Steuerriemens in diesem System ist aus Gründen der beträchtlichen Geräuschdämpfung vorteilhaft.For four-stroke internal combustion engines (reciprocating engines) especially those with a large engine power two camshafts, d. H. Intake camshaft and exhaust cam shaft, so arranged above the cylinder that the inlet and Exhaust camshaft are operated individually to the To actuate the inlet valve or the outlet valve. To drive the camshafts as described above a power transmission device with a Timing belt (endless rubber belt with teeth on the Underside) used to apply force from the crankshaft to the To transmit camshafts. The use of the timing belt in this system is considerable for the sake of it Noise reduction advantageous.

Insbesondere sind jeweils an den Enden der beiden Nockenwellen Abtriebsräder für die Einlaß- und Auslaßventile angebracht und an einem Ende der Kurbelwelle ist ein Antriebsrad befestigt. Der Steuerriemen ist um diese Räder gewunden oder gehängt, so daß die zum Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile benötigte Drehkraft von der Kurbelwelle auf die entsprechenden Nockenwellen übertragen wird.In particular, each are at the ends of the two Camshafts driven wheels for the intake and exhaust valves attached and at one end of the crankshaft is a Drive wheel attached. The timing belt is around these wheels wound or hung, so that to open and close the intake and exhaust valves required torque from the Transfer the crankshaft to the corresponding camshafts becomes.

Im Betrieb werden die Nocken auf den Nockenwellen vom Steuerriemen in Drehung versetzt, um mit entsprechender Kraft die Einlaß- und Auslaßventile gegen die Vorspannungs kraft der Ventilfedern nach unten zu drücken und zu öffnen und zuzulassen, daß die Einlaß- und Auslaßventile nach oben gedrückt und mit der Vorspannungskraft der Ventilfedern geschlossen werden. Aufgrund der Bewegungen der Einlaß- und Auslaßventile arbeitet der Steuerriemen gegen den Widerstand der Nockendrehung, die zyklisch zwischen positiven und negativen Werten schwankt, während die in Umfangsrichtung gemessene Zugspannung des Steuerriemens ebenfalls zyklisch zwischen positiven und negativen Werten schwankt.In operation, the cams on the camshafts are Timing belt rotated to match with Force the intake and exhaust valves against the bias to push down and open using the valve springs and allow the intake and exhaust valves to go up pressed and with the preload force of the valve springs getting closed. Due to the movements of the inlet and Exhaust valves, the timing belt works against the resistance the cam rotation, which is cyclically between positive and negative values fluctuates while those in the circumferential direction measured tension of the timing belt also cyclically fluctuates between positive and negative values.

Demgemäß besitzt der Steuerriemen eine Eigenfrequenz, die von der Ventilsteuerung, der Vorspannungskraft der Ventilfedern, der Konstruktion der Ventile, der Konstruktion der Steuerriemens und anderen Parametern abhängt, und die Resonanz des Steuerriemens stellt sich bei einer bestimmten Motordrehzahl ein.Accordingly, the timing belt has a natural frequency that of the valve timing, the biasing force of the Valve springs, the construction of the valves, the construction the timing belt and other parameters depends, and the The timing belt resonates at a certain point Engine speed on.

Inzwischen sind verbesserte Verbrennungsmotoren entwickelt worden, bei denen der Hub eines Einlaßventils vergrößert oder die Zeit, in der das Einlaßventil geöffnet ist, verlängert werden soll, um so den Füllungsgrad des Motors zu vergrößern. In einem solchen Ventilsystem, in dem der Ventilhub oder die Ventilöffnungszeit erhöht wird, nimmt jedoch auch die Last bzw. die Beanspruchung des Steuer riemens zu und die Schwankungsbreite der Beanspruchung des Steuerriemens und die Amplitude der sich zyklisch verändernden Last wird entsprechend erhöht.There are now improved internal combustion engines have been developed in which the stroke of an intake valve increases or the time in which the inlet valve opens is to be extended, so the degree of filling of the Motors to enlarge. In such a valve system, in which the valve lift or valve opening time is increased but also the burden or tax burden belt and the fluctuation range of the stress of the Timing belt and the amplitude of the cycle changing load is increased accordingly.

Wenn die Amplitude der Last wie oben beschrieben steigt, neigt die Last auf den Steuerriemen dazu, wegen der Resonanz rasch zuzunehmen, wenn sich die Frequenz der sich verändernden Last an die Eigenfrequenz des Steuerriemens annähert, und die so erhöhte Last kann die zulässige Last des Steuerriemens überschreiten.If the amplitude of the load as described above increases, the load on the timing belt tends to because of the Resonance increases rapidly when the frequency of the changes changing load on the natural frequency of the timing belt approximates, and the load so increased can be the permissible load of the timing belt.

Angesichts des oben beschriebenen Problems wird in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 1- 95538 vorgeschlagen, ein eiförmiges Rad als Kurbelwellenrad zu verwenden, um den Windungswinkel und die Windungslänge des Steuerriemens zu verändern und so die Zugspannung des Steuerriemens in entgegengesetzter Phase gegenüber den Zugspannungsveränderungen aufgrund der sich zyklisch verändernden Last auf den Steuerriemen zu verändern und somit die Amplitude der Last auf den Riemen zu verringern.Given the problem described above, the Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 1- 95538 proposed an egg-shaped wheel as a crankshaft wheel to use the turn angle and turn length to change the timing belt and so the tension of the Timing belt in the opposite phase to the Tension changes due to the cyclical changing load on the timing belt and thus reducing the amplitude of the load on the belt.

In dieser Einrichtung werden die Zugspannungs veränderungen entgegengesetzter Phase allerdings nicht nur auf die Zugseite des Steuerriemens gegeben, auf der der Steuerriemen vom Kurbelwellenrad gezogen wird, sondern auch auf die Seite, auf die der Steuerriemen vom Kurbelwellenrad gedrückt wird. Dabei wird aufgrund der Zugspannungs veränderungen ein automatisches Spannelement (oder Spannelement) in ungünstiger Weise durch Schwingungen oder ähnliches beeinflußt. Außerdem muß der Unterschied zwischen der langen Seite und der kurzen Seite des eiförmigen Rades groß genug sein, um die Last auf den Riemen wirksam zu reduzieren. In this facility the tensile stress Changes in the opposite phase are not only given on the pull side of the timing belt on which the Timing belt is pulled from the crankshaft sprocket, but also to the side on which the timing belt from the crankshaft sprocket is pressed. This is due to the tension changes an automatic clamping element (or Clamping element) in an unfavorable manner due to vibrations or similar influences. In addition, the difference between the long side and the short side of the egg-shaped wheel be large enough to effectively load the belt to reduce.

Wenn der Unterschied zwischen der langen Seite und der kurzen Seite des ovalen Rades größer wird, nimmt die Bewegung des Riemens in radialer Richtung des Rades zu, und der Steuerriemen vibriert in radialer Richtung des Rades. Diese Schwingungen des Riemens können zur Verschiebung oder Verstellung des Riemens führen, der mit den Rädern in Eingriff ist, und zwar dann, wenn im Riemen Resonanz auftritt, wenn der Motor mit hoher Drehzahl arbeitet. Im schlimmsten Fall können diese Schwingungen dafür sorgen, daß der Riemen "fliegt" und sich von den Rädern löst.If the difference between the long side and the short side of the oval wheel increases, the Belt movement in the radial direction of the wheel, and the timing belt vibrates in the radial direction of the wheel. These vibrations of the belt can shift or Adjust the belt with the wheels in Intervention occurs when there is resonance in the belt occurs when the engine is running at high speed. in the in the worst case, these vibrations can cause the belt "flies" and detaches from the wheels.

Wegen der obengenannten Gründe ist es nicht wünschens wert, das ovale Rad als Kurbelwellenrad zu verwenden.Because of the reasons mentioned above, it is not desirable worth using the oval gear as a crankshaft gear.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Nockenwellenantriebsvorrichtung, die in der Lage ist, die Schwankungen der auf den Steuerriemen wirkenden Last ausreichend zu reduzieren.An object of the present invention is therefore Provision of a camshaft drive device, which in is able to withstand the fluctuations on the timing belt reduce the acting load sufficiently.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Nockenwellenantriebsvorrichtung mit einem Nockenwellenantriebssystem bereit, das folgendes einschließt: ein Antriebsrad, das mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, mindestens ein Abtriebsrad, das mit mindestens einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und ein Steuerriemen, der um das Antriebsrad und mindestens ein Abtriebsrad gewunden und damit in Eingriff ist, damit eine Drehbewegung vom Antriebsrad auf das/die Abtriebsrad/-räder übertragen wird, so daß sich die Antriebs- und Abtriebsräder synchron drehen. In dieser Nockenwellenantriebsvorrichtung ist ein Ausgleichsrad an einem Abschnitt des Steuerriemens vorgesehen, der vom Antriebsrad gezogen wird, vorzugsweise ohne ein Abtriebsrad zu passieren, so daß das Ausgleichsrad an einer Stelle zwischen dem/den Abtriebsrad/-rädern und dem Antriebsrad den Steuerriemen während des Drehens berührt, damit der Steuerriemen mit Zugspannungsveränderungen des Steuerriemens versorgt wird, die gegenüber den zyklischen Zugspannungsveränderungen des Steuerriemens in entgegengesetzter Phase sind.To solve the above problem, the present invention a camshaft drive device with a camshaft drive system ready, the following includes: a drive wheel that is connected to a crankshaft an internal combustion engine is connected, at least one Output gear that with at least one camshaft of the Internal combustion engine is connected, and a timing belt, the wound around the drive wheel and at least one driven wheel and is engaged so that a rotary movement from Drive wheel is transferred to the driven gear (s), so that the drive and driven wheels rotate synchronously. In this camshaft drive device is a Differential wheel on a portion of the timing belt provided, which is pulled by the drive wheel, preferably without passing an output gear, so that the differential gear at a point between the driven gear (s) and the Drive wheel touches the timing belt while turning, thus the timing belt with changes in tension of the Timing belt is supplied to the cyclical Changes in tension of the timing belt in opposite phase.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verändert das Ausgleichsrad die Zugspannung des Steuerriemens in zyklischer Weise, so daß die Zugspannungsveränderungen gegenüber der von den Abtriebsrädern verursachten zyklischen Zugspannungsveränderungen um 180° phasenverschoben sind und so verhindert wird, daß sich die Zugspannung des Riemens wegen Resonanz stark verändert, selbst wenn der Motor mit einer Frequenz nahe an der Eigenfrequenz des Steuerriemens arbeitet.According to the present invention, this changes Compensating wheel the tension of the timing belt in cyclically so that the tension changes compared to the cyclical caused by the driven wheels Tension changes are 180 ° out of phase and this prevents the tension in the belt greatly changed due to resonance, even when the engine is with a frequency close to the natural frequency of the timing belt is working.

Die Erfindung wird nun ausführlich anhand der Zeichnungen beschrieben; es zeigen:The invention will now be described in detail with reference to Drawings described; show it:

Fig. 1 eine Nockenwellenantriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is a cam shaft drive device according to the first embodiment of the present invention,

Fig. 2(a) und 2(b) Darstellungen, die die Bewegungen des Ausgleichsrades zum Ausgleichen der Zugspannungsverände rungen des Steuerriemens erklären, FIG. 2 (a) and 2 (b) representations Conclusions The movements of the balance wheel to balance the Zugspannungsverände explain the timing belt,

Fig. 3(a)-3(c) Diagramme, die zeigen, daß eine Ampli tude von durch die Nockenwellen verursachte Zugspannungs veränderungen des Steuerriemens durch vom Ausgleichsrad verursachte Zugspannungsveränderungen entgegengesetzter Phase reduziert werden, Fig. 3 (a) -3 (c) are diagrams showing that an Ampli tude of the camshaft caused by the tension of the timing belt changes caused by the pinion gear by Zugspannungsveränderungen opposite phase are reduced,

Fig. 4 eine Kurve, die die Reduzierung der auf den Steuerriemen wirkenden Last erklärt, Fig. 4 is a graph that explains the reduction in the force acting on the timing belt load,

Fig. 5 eine Darstellung, die die Nockenwellenantriebs vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 5 is an illustration showing the camshaft drive device according to the second embodiment of the present invention.

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 4 im Detail beschrieben. The first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 1 to FIG. 4 in detail.

Fig. 1 zeigt eine Nockenwellenantriebsvorrichtung z. B. eines Viertakt-Verbrennungsmotors (Hubkolbenmotor), auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Kurbelwelle 1, mit der ein Kolben 2 verbunden ist, und Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Kurbelwellenrad 3 (entspricht dem Antriebsrad) an einem Endabschnitt der Kurbelwelle 1. Fig. 1 shows a camshaft drive device such. B. a four-stroke internal combustion engine (reciprocating engine) to which the present invention is applied. In Fig. 1, reference numeral 1 designates a crankshaft 1 having a piston 2 is connected, and reference numeral 3 denotes a crankshaft wheel 3 (corresponding to the driving wheel) at an end portion of the crankshaft 1.

In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 4a, 4b eine Einlaßnockenwelle beziehungsweise eine Auslaßnockenwelle und die Bezugszeichen 5a, 5b bezeichnen Nockenwellenräder (entsprechen den Abtriebsrädern) an den entsprechenden Endabschnitten dieser Nockenwellen 4a, 4b.In Fig. 1, reference numerals 4 a, 4 b denote an intake camshaft and an exhaust camshaft, respectively, and reference numerals 5 a, 5 b denote camshaft gears (corresponding to the driven gears) on the corresponding end portions of these camshafts 4 a, 4 b.

Die Nockenwellenantriebsvorrichtung weist weiterhin einen Steuerriemen 6 auf (endlosen Gummiriemen mit Zähnen auf der Unterseite), der z. B. ein Zahnkeilriemen ist. Dieser Steuerriemen 6 wird um das Kurbelwellenrad 3 und die Nockenwellenräder 5a, 5b gehängt oder gewunden, um das Nockenwellenantriebssystem zu bilden, so daß die Zähne auf der Unterseite des Riemens 6 mit den Zähnen am Umfang der Räder 3, 5a, 5b in Eingriff sind. Die Kraft wird durch dieses Nockenwellenantriebssystem von der Kurbelwelle 1 auf die Nocken 4c der betreffenden Nockenwellen 4a, 4b in der mit Pfeilen in Fig. 1 angegebenen Richtung übertragen, so daß die Einlaß- und Auslaßventile 7, 8 zu bestimmten Zeitpunkten geöffnet und geschlossen werden.The camshaft drive device also has a timing belt 6 (endless rubber belt with teeth on the underside) which, for. B. is a toothed V-belt. This timing belt 6 to the crankshaft 3 and the camshaft sprockets 5 a, 5 b hung or wound to form the camshaft drive system, so that the teeth on the underside of the belt 6 with the teeth on the circumference of the wheels 3, 5 a, 5 b are engaged. The force is transmitted by this camshaft drive system from the crankshaft 1 to the cams 4 c of the relevant cam shafts 4 a, 4 b in the direction indicated by arrows in FIG. 1, so that the intake and exhaust valves 7 , 8 open at certain times and getting closed.

Ein Wasserpumpenrad 9, das mit einer Wasserpumpe (nicht abgebildet) verbunden ist, ist in Eingriff mit einem Abschnitt (ersten Abschnitt) 6a des Steuerriemens 6 zwischen dem Nockenwellenrad 5b auf der Zugseite des Riemens und dem Kurbelwellenrad 3, so daß die Wasserpumpe ebenfalls vom Steuerriemen 6 angetrieben wird. Eine Spannriemenscheibe 10 ist vorgesehen, um das Wasserpumpenrad 9 in gewünschter Weise mit dem Riemenabschnitt 6a in Eingriff zu bringen. A water pump wheel 9 , which is connected to a water pump (not shown), is in engagement with a section (first section) 6 a of the timing belt 6 between the camshaft wheel 5 b on the tension side of the belt and the crankshaft wheel 3 , so that the water pump also is driven by the timing belt 6 . A tensioning pulley 10 is provided in order to bring the water pump wheel 9 into engagement with the belt section 6 a in the desired manner.

Das Wasserpumpenrad 9 ist ein ovales Ausgleichsrad A mit einen relativ großen Durchmesser in einer Richtung und einem relativ kleinen Durchmesser in der anderen Richtung, die senkrecht zu der oben genannten Richtung ist. Zwar wird der Unterschied zwischen dem großen und kleinen Durchmesser des Ausgleichsrades A in Fig. 1 betont, der tatsächliche Durchmesserunterschied beträgt allerdings nur einige Millimeter.The water pump gear 9 is an oval differential gear A having a relatively large diameter in one direction and a relatively small diameter in the other direction, which is perpendicular to the above direction. Although the difference between the large and small diameters of the differential wheel A is emphasized in FIG. 1, the actual diameter difference is only a few millimeters.

In Fig. 3(a) schwankt die Spannkraft oder Zugspannung des Steuerriemens 6 zyklisch zwischen positiven und negativen Werten, während die Nockenwellen 4a, 4b vom Nockenwellenantriebssystem angetrieben werden.In Fig. 3 (a), the clamping force or tension of the timing belt varies cyclically 6 between positive and negative values, while the camshaft 4 a, 4 b are driven by the camshaft drive system.

Hier wird die Anzahl der Zähne und die Phase dieses Ausgleichsrades A so festgelegt, daß das Rad A die Länge des obengenannten Abschnitts 6a des Steuerriemens 6 während der Zeit verkürzt, in der ein positives Drehmoment auf den Riemen 6 wirkt, um die Nockenwellen 4a, 4b anzutreiben, so daß das Einlaß- bzw. das Auslaßventil nach unten gedrückt wird, wobei sich deren Nocken gegen die Vorspannungskraft einer Ventilfeder drehen.Here, the number of teeth and the phase this balance wheel A is set so that the wheel A shortens the length of the above portion 6a of the timing belt 6 during the time in which a positive torque acting on the belt 6, about the cam 4 a , 4 b to drive, so that the inlet or outlet valve is pressed down, the cams of which rotate against the biasing force of a valve spring.

Da das Ausgleichsrad A in den orthogonalen Richtungen wie im Querschnitt zu sehen verschiedene Durchmesser aufweist, schwankt die vom Ausgleichsrad A erzeugte Zug spannung in zyklischer Weise wie beispielhaft in Fig. 3(b) dargestellt, so daß die Phase der vom Rad A verursachten Zugspannungsveränderungen und die Phase der von den Nockenwellen 5a, 5b erzeugten Zugspannung (in Fig. 3(a) dargestellt) um 180° phasenverschoben oder einander ent gegengesetzt sind.Since the differential gear A has different diameters in the orthogonal directions as seen in cross section, the tension generated by the differential gear A fluctuates in a cyclical manner as exemplified in Fig. 3 (b), so that the phase of the tension changes caused by the gear A and the phase of the tensile stress generated by the camshafts 5 a, 5 b (shown in Fig. 3 (a)) are phase shifted by 180 ° or opposed to each other ent.

Ein automatisches Spannelement 11 mit einem Rad 11a ist an einem Abschnitt (zweiten Abschnitt) 6b des Steuerriemens 6 auf der Seite des Kurbelwellenrades 3 gegenüber dem Ausgleichsrad A vorgesehen. Das Rad 11a dieses Spannelementes 11 wird unter Federkraft gegen den Riemenabschnitt 6b gedrückt, um die Zugspannung des Steuerriemens 6 konstant zu halten.An automatic tensioning element 11 with a wheel 11 a is provided on a section (second section) 6 b of the control belt 6 on the side of the crankshaft wheel 3 opposite the differential wheel A. The wheel 11 a of this tensioning element 11 is pressed under spring force against the belt section 6 b in order to keep the tension of the control belt 6 constant.

Die Arbeitsweise eines der oben beschriebenen Nockenwellenantriebssystems wird im folgenden erläutert. Wenn der Kolben 2 hin- und herbewegt wird und die Kurbelwelle 1 eine Kraft erzeugt, wird der Steuerriemen 6 vom Kurbelwellenrad 3 angetrieben und in der in Fig. 1 mit Pfeilen angegebene Richtung gedreht. Dadurch werden die Nockenwellen auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite 4a, 4b durch die Nockenwellenräder 5a bzw. 5b vom Steuerriemen 6 in eine Drehbewegung versetzt, damit die Einlaß- und Auslaßventile 7, 8 durch die Nocken 4c geöffnet und geschlossen werden, und zwar zu vorbestimmten Zeitpunkten des Einlaß- und Auslaßtaktes.The operation of one of the camshaft drive systems described above is explained below. When the piston 2 is moved back and forth and the crankshaft 1 generates a force, the control belt 6 is driven by the crankshaft gear 3 and rotated in the direction indicated by arrows in FIG. 1. Thereby, the camshafts on the intake side and on the outlet side 4 a, 4 b by the camshaft gears 5 a and 5 b from the timing belt 6 in a rotational movement offset, so that the intake and exhaust valves 7 are opened and 8 by the cam 4 c closed at predetermined times of the intake and exhaust stroke.

Während dies passiert, werden die Einlaß- und Auslaßventile 7, 8 nach unten gegen die Ventilfedern (nicht abgebildet) gedrückt, damit sie geöffnet werden oder unter der Vorspannungskraft der Ventilfedern wieder geschlossen werden können. Beim Öffnen und Schließen der Ventile 7, 8 nimmt der Widerstand gegen die Drehbewegung der Nocken 4c zyklisch zu und ab, wodurch die Zugspannung des Steuerriemens 6 zyklisch zwischen positiven und negativen Werten schwankt, wie in Fig. 3(a) dargestellt und was zu Schwingungen des Steuerriemens 6 in Umfangsrichtung und Resonanz führt.As this happens, the intake and exhaust valves 7 , 8 are pressed down against the valve springs (not shown) so that they can be opened or closed again under the biasing force of the valve springs. When opening and closing the valves 7 , 8 , the resistance to the rotary movement of the cams 4 c increases and decreases cyclically, as a result of which the tension of the control belt 6 fluctuates cyclically between positive and negative values, as shown in FIG. 3 (a) and what increases Vibrations of the timing belt 6 in the circumferential direction and resonance.

Andererseits sorgt das Ausgleichsrad A auf der Zugseite des Riemens dafür, daß sich die Zugspannung des Steuerriemens 6 in entgegengesetzter Phase (oder um 180° phasenverschoben) gegenüber den von den Nockenwellenrädern 5a, 5b verursachten Zugspannungsveränderungen des Riemens 6 wie in Fig. 3(b) dargestellt ändert. Wenn das Einlaß- oder Auslaßventil 7, 8 nach unten gedrückt wird und die Zugspannung des Riemens 6 zunimmt, greift daher der Riemen 6 in den Abschnitt kleinen Durchmessers des Ausgleichsrades A (mit größerem Krümmungsradius) ein, wie in Fig. 2(b) dargestellt. Wenn das Einlaß- oder Auslaßventil 7, 8 geschlossen ist, greift der Riemen 6 in den Abschnitt großen Durchmessers des Ausgleichsrades A (mit kleinerem Krümmungsradius) ein, wie in Fig. 2(a) dargestellt.On the other hand, the pinion gear A provides on the tension side of the belt for this is that the tension of the timing belt 6 in opposite phase (or 180 ° out of phase) relative to that of the cam wheels 5 a, 5 b Zugspannungsveränderungen caused the belt 6 as shown in Fig. 3 ( b) changes shown. Therefore, when the intake or exhaust valve 7 , 8 is pushed down and the tension of the belt 6 increases, the belt 6 engages in the small-diameter portion of the differential gear A (with a larger radius of curvature) as shown in Fig. 2 (b) . When the intake or exhaust valve 7 , 8 is closed, the belt 6 engages the large diameter portion of the differential gear A (with a smaller radius of curvature) as shown in Fig. 2 (a).

Wie bei einem Vergleich von Fig. 2(a) mit Fig. 2(b) zu erkennen ist, wird das Ausgleichsrad A von seiner Frühstellung (Fig. 2(a)), in der sich der Riemen 6 unter Zugspannung befindet, in seine Spätstellung gedrückt (Fig. 2(b)), in der sich der Riemen 6 in losem Zustand befindet, um so eine Bewegung zu erzeugen, die die auf den Riemen wirkende Last wahrscheinlich verändern wird, so daß das Ausgleichsrad A die Zugspannung des Riemens 6 in entgegengesetzter Phase (um 180° phasenverschoben) gegenüber den von den Nockenwellenrädern 5a, 5b verursachten Zugspannungsveränderungen des Riemens wirksam verändern kann.As can be seen in a comparison of Fig. 2 (a) with Fig. 2 (b), the differential gear A from its early position ( Fig. 2 (a)), in which the belt 6 is under tension, in its Pushed down ( Fig. 2 (b)), in which the belt 6 is in the loose state, so as to produce a movement which is likely to change the load acting on the belt, so that the differential gear A the tension of the belt 6 in the opposite phase (out of phase by 180 °) can effectively change the tension changes of the belt caused by the camshaft sprockets 5 a, 5 b.

Verglichen mit einer herkömmlichen Vorrichtung garantiert die Nockenwellenantriebsvorrichtung der vorlie genden Ausführungsform Zugspannungsveränderungen relativ langer entgegengesetzter Phase des Steuerriemens 6, die eine ausreichend große ausgleichende Wirkung erzielen, ohne daß der Unterschied zwischen dem kleinen und großen Durchmesser des Ausgleichsrades A vergrößert wird.Compared to a conventional device, the camshaft drive device of the present embodiment guarantees tension changes in the relatively long opposite phase of the timing belt 6 , which achieve a sufficiently large compensating effect without increasing the difference between the small and large diameters of the differential gear A.

Die von den Nockenwellen 4a, 4b erzeugten Zugspannungs veränderungen des Steuerriemens 6 werden mit den vom Ausgleichsrad A wirksam erzeugten Zugspannungsveränderungen entgegengesetzter Phase vereinigt und ausgeglichen, so daß die entstehenden Zugspannungsveränderungen des Steuerriemens abgeschwächt oder reduziert werden wie in Fig. 3(c) dargestellt und so eine reduzierte Amplitude der sich zyklisch verändernden und auf den Riemen wirkenden Last sicherstellen.The tension changes of the control belt 6 generated by the camshafts 4 a, 4 b are combined and compensated with the tension changes of the opposite phase effectively generated by the differential gear A, so that the resulting tension changes of the control belt are weakened or reduced as shown in Fig. 3 (c) and thus ensure a reduced amplitude of the cyclically changing load acting on the belt.

Auf diese Weise kann die auf den Steuerriemen 6 wirkende Last (Last aufgrund der Resonanz von durch Drehmomentsschwankungen erzeugten Zugspannungsveränderungen) wirksam reduziert werden.In this way, the load acting on the timing belt 6 (load due to the resonance of changes in tension caused by torque fluctuations) can be effectively reduced.

Im Verbrennungsmotor, der so konstruiert wurde, daß der Hub des Einlaßventils oder die Zeit, in der das Einlaßventil geöffnet ist, erhöht wird, steigt die auf den Steuerriemen 6 wirkende Kraft nicht schnell auf einen Spitzenwert an, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit dieses Motors auf einen Resonanzpunkt erhöht wird, wie durch die durchgezogene Linie Y in Fig. 4 im Vergleich zur gestrichelten Linie X angedeutet wird, die die auf den Riemen wirkende Last zeigt, wenn sich seine Zugspannung in gewohnter Weise verändert. So kann verhindert werden, daß die auf den Riemen wirkende Last in der vorliegenden Ausführungsform einen zulässigen oder erlaubten Wert für den Steuerriemen 6 überschreitet.In the internal combustion engine designed to increase the lift of the intake valve or the time in which the intake valve is opened, the force acting on the timing belt 6 does not quickly peak, even if the rotational speed of this engine increases Resonance point is increased, as indicated by the solid line Y in Fig. 4 in comparison to the dashed line X, which shows the load acting on the belt when its tension changes in the usual way. Thus, the load on the belt can be prevented from exceeding an allowable or allowed value for the timing belt 6 in the present embodiment.

Außerdem ist das automatische Spannelement 11 vorgesehen, um den Riemenabschnitt 6b auf der Seite des Kurbelwellenrades 3 gegenüber dem Riemenabschnitt 6a mit einer Vorspannung zu beaufschlagen. Das automatische Spann element 11 dient zur Einstellung der Zugspannung des Riemenabschnittes 6b, um durch die Zugspannungsveränderungen entgegengesetzter Phase am Ausgleichsrad A verursachte Veränderungen in der Länge des Riemens auszugleichen, so daß der Steuerriemen 6 mit verbesserter Stabilität gedreht werden kann.In addition, the automatic tensioning element 11 is provided in order to apply a pretension to the belt section 6 b on the side of the crankshaft wheel 3 with respect to the belt section 6 a. The automatic tensioning element 11 is used to adjust the tension of the belt section 6 b in order to compensate for changes in the length of the belt caused by the changes in tension in the opposite phase on the differential wheel A, so that the control belt 6 can be rotated with improved stability.

Weiterhin kann das Ausgleichsrad A auf einfache Weise durch Modifizierung eines bekannten Rades zum Antrieb einer Wasserpumpe in einem Verbrennungsmotor konstruiert werden. So kann die vorliegende Nockenwellenantriebsvorrichtung die Zugspannungsveränderungen entgegengesetzter Phase mit einer solch einfachen Konstruktion erzielen.Furthermore, the differential gear A can be easily by modifying a known wheel to drive one Water pump to be constructed in an internal combustion engine. Thus, the present camshaft drive device can Changes in tension in opposite phase with one achieve such a simple construction.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 5 ist die Darstellung einer Nockenwellenantriebs vorrichtung für einen V-Motor, der vier Nockenwellenräder 5a, 5b, 5c und 5d aufweist.The second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 5. Fig. 5 is an illustration of a camshaft drive device for a V-type engine having four camshaft gears 5 a, 5 b, 5 c and 5 d.

Ebenso wie in der ersten Ausführungsform wird die Kraft vom Kurbelwellenrad 3 auf die betreffenden Nockenwellenräder 5a, 5b, 5c und 5d in der in Fig. 5 mit Pfeilen angegebenen Richtung übertragen, um die Einlaß- und Auslaßventile zum richtigen Zeitpunkt zu öffnen und zu schließen.As in the first embodiment, the force is transmitted from the crankshaft gear 3 to the relevant camshaft gears 5 a, 5 b, 5 c and 5 d in the direction indicated by arrows in FIG. 5 in order to open the intake and exhaust valves at the right time and close.

Ein Wasserpumpenrad 9 greift in einen Abschnitt 6a des Steuerriemens 6 zwischen dem Nockenwellenrad 5d (auf der Zugseite des Riemens) und dem Kurbelwellenrad 3 ein, so daß die Wasserpumpe vom Steuerriemen 6 angetrieben wird. Eine Spannriemenscheibe 10 ist vorgesehen, damit das Wasser pumpenrad 9 in gewünschter Weise in den Riemenabschnitt 6a eingreift.A water pump wheel 9 engages in a section 6 a of the timing belt 6 between the camshaft gear 5 d (on the pull side of the belt) and the crankshaft gear 3 , so that the water pump is driven by the timing belt 6 . A tension pulley 10 is provided so that the water pump wheel 9 engages in the belt section 6 a in a desired manner.

Das Wasserpumpenrad 9 ist hier ebenfalls in der Form eines eiförmigen Ausgleichsrades A vorhanden, das in der gleichen Weise arbeitet wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2(a), Fig. 2(b) und Fig. 3 erklärt, damit die auf den Steuerriemen 6 wirkende Last wirksam reduziert wird.The water pump 9 is also provided here in the form of an egg-shaped balancing wheel A which operates in the same manner as described above with reference to FIG. 2 (a), Fig. 2 (b) and Fig. 3 explains, so that to the timing belt 6 acting load is effectively reduced.

In der vorliegenden Ausführungsform wird auch die Anzahl der Zähne und die Phase des Ausgleichsrades A so festgelegt, daß sich die Zugspannung des Steuerriemens 6 in entgegengesetzter Phase (um 180° phasenverschoben) gegenüber der durch den Antrieb der Nockenwellen verursächten Zugspannungsveränderungen des Riemens 6 ändert.In the present embodiment, the number of teeth and the phase of the balance wheel A is set so that the tension of the timing belt 6 in opposite phase changes (180 ° phase shifted) relative to the verursächten by driving the camshaft Zugspannungsveränderungen of the belt. 6

Während das Ausgleichsrad A in den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen im Querschnitt eiförmig ist, können auch andere Formen verwendet werden, vorausgesetzt, das Ausgleichsrad A kann die Zugspannung des Steuerriemens 6 in entgegengesetzter Phase gegenüber der durch die Nockenwellen hervorgerufenen Zugspannungsveränderungen des Riemens 6 verändern. Beispielsweise kann das Ausgleichsrad A nur an einer Stelle seiner Peripherie einen großen Radius oder große Radien an drei Stellen der Peripherie aufweisen. Es muß nicht erst darauf hingewiesen werden, daß die Anzahl der Zähne und die Phase des Ausgleichsrades A so festgelegt werden, daß die durch das Ausgleichsrad hervorgerufenen Zugspannungsveränderungen gegenüber den durch die Nockenwellen verursachten Zugspannungsveränderungen um 180° phasenverschoben sind.While the compensating A in the above two embodiments in cross-section is oval, other shapes may be used, provided that the compensating A can change the tension of the timing belt 6 in the opposite phase with respect to that produced by the camshaft Zugspannungsveränderungen of the belt. 6 For example, the differential gear A can have a large radius only at one point on its periphery or large radii at three points on the periphery. It need not be pointed out that the number of teeth and the phase of the differential wheel A are determined so that the changes in tension caused by the differential wheel are out of phase with the changes in tension caused by the camshafts by 180 °.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Nockenwellenantriebsvorrichtung so konstruiert, daß sie Zugspannungsveränderungen im Steuerriemen reduziert, die entstehen, wenn das Einlaß- oder Auslaßventil nach unten gedrückt wird. Die Nockenwellenantriebsvorrichtung kann auch so konstruiert werden, daß Zugspannungsveränderungen des Steuerriemens reduziert werden, die von Schwankungen des Abtriebsdrehmoments der Motorkurbelwelle herrühren. In solch einem Fall wird die Anzahl der Zähne und der Phase des Ausgleichsrades so festgelegt, daß dieses Rad Zugspannungsveränderungen erzeugt, die gegenüber der Zugspannungsveränderungen aufgrund eines sich ändernden Motordrehmoments entgegengesetzter Phase sind.In the above-described embodiments, the Camshaft drive device designed to Changes in tension in the timing belt are reduced arise when the intake or exhaust valve is down is pressed. The camshaft drive device can also be constructed so that changes in tension of the Control belts are reduced by fluctuations in the Output torque of the engine crankshaft originate. In such One case is the number of teeth and the phase of the Balance wheel set so that this wheel Tension changes generated compared to the Tension changes due to a changing Motor torque are opposite phase.

Claims

1. A camshaft drive device having a camshaft drive system, comprising: a drive wheel connected to the crankshaft of an internal combustion engine, at least one driven wheel connected to at least one camshaft of the internal combustion engine, and a timing belt which is wound around and engaged with the drive wheel and at least one driven wheel to transmit the rotational movement of the drive wheel to the at least one driven wheel, so that the drive wheel and the driven wheel (the driven wheels) are rotated synchronously, the camshaft drive device being characterized in that:
a differential gear is provided on a first portion of the timing belt which is pulled from the drive gear so that the differential gear contacts the timing belt at a location between the at least one driven gear and the driving wheel during rotation to apply tension changes to the timing belt opposite the cyclic tension changes of the timing belt are in the opposite phase.

2. Camshaft drive device according to claim 1, wherein the at least one driven wheel from a There are a large number of driven wheels and that Differential wheel between the drive wheel and one arranged from the large number of driven wheels is that, from the direction in which the Timing belt is pulled from the drive wheel considered, is closest to the drive wheel.

3. Camshaft drive device according to claim 1 or 2, which also has an automatic clamping Has element that on a second section of the timing belt is provided by the Drive wheel is moved forward, the automatic tensioning element on the timing belt a place between the at least one Output gear and the drive wheel during the Turning touches the timing belt with one To apply preload so that the Tension of the timing belt remains constant.

4. Camshaft drive device according to one of the Claims 1 to 3, wherein the at least one Output gear from a variety of output gears and the automatic tensioning element between the drive wheel and one from the A plurality of driven wheels is arranged, the the second section of the timing belt next one, forward from the drive wheel is moved.

5. Camshaft drive device according to one of the Claims 1 to 4, wherein the differential gear Cross-sectional shape with at least one section with a large radius and at least one Has a section with a small radius and the latter has a smaller radius than the at least one section with a big one Radius, with the at least one section using a larger radius has a greater clamping force exerts the timing belt as the at least one Section with a small radius if this touches the timing belt.

6. camshaft drive device according to claim 5, the differential gear being egg-shaped.

7. Camshaft drive device according to one of the Claims 1 to 6, wherein the differential gear Has water pump wheel that the water pump of Combustion engine drives.