DE3926430C2

DE3926430C2 - Method and device for in-phase adjustment of camshafts

Info

Publication number: DE3926430C2
Application number: DE3926430A
Authority: DE
Inventors: Peter Leitner; Alfred Haertl; Dieter Dipl Ing Brennecke
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2009-08-11
Also published as: DE3936782A1; DE3926430A1; DE3936782C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum phasenrichtigen Einstellen der zumindest zwei Nockenwellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for in-phase adjustment of the at least two camshafts according to the preamble of the claim 1 and an apparatus for performing the method.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der EP 0071972 A2 beschrieben. Ge zeigt ist dabei eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, die auf ihrer Umfangsfläche mit zwei zueinander parallelen Schlüsselflächen versehen ist, auf die ein Werkzeug in Form eines Flachmateriales mit zwei korrespondierenden Schlüsselflächen aufschiebbar ist. Das Werkzeug wird mit entsprechend ausgebildeten Anschlagflächen auf gehäuseseitige Trennflächen der Brennkraftmaschine aufgesetzt, so daß die Nockenwelle in einer definierten Drehlage fixiert ist. Damit ist sichergestellt, daß nach einer Montage der Antriebsmittel eine definierte, phasenrich tige Zuordnung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle vorliegt. Bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Nockenwellen ist der erfor derliche Aufwand an Werkzeugen und deren Montage bei der Einstellung nicht unerheblich.A generic method is described in EP 0071972 A2. Ge shows is an internal combustion engine with a camshaft on its circumferential surface with two parallel key surfaces is provided with a tool in the form of a flat material two corresponding key surfaces can be pushed on. The tool is with appropriately trained stop surfaces on the housing side Partitions of the internal combustion engine placed so that the camshaft is fixed in a defined rotational position. This ensures that after assembly of the drive means a defined, phase-rich There is an assignment between the crankshaft and the camshaft. In an internal combustion engine with several camshafts, the required the effort required for tools and their assembly during adjustment not insignificant.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das gattungsgemäße Verfahren bei einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Nockenwellen bei einer un verändert großen Einstellgenauigkeit zu vereinfachen. Ferner soll eine herstellungstechnisch günstige, montageeinfache Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens vorgeschlagen werden.It is therefore an object of the invention to include the generic method an internal combustion engine with at least two camshafts at one changed to simplify great adjustment accuracy. Furthermore, a Technically favorable, easy to assemble device for through the procedure should be proposed.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruches 1 und die die Vorrichtung betreffende Aufga be mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 2 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens sind in den Patentansprüchen 3-7 angeführt. The task relating to the procedure is marked with the characteristic note paint the claim 1 and the task related to the device be solved with the characterizing features of claim 2. Advantageous and expedient configurations of the device for through management of the method are set out in claims 3-7.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, nicht unmittelbar das Gehäuse der Brennkraftmaschine als Bezugsmaß für die Fixierung der Nockenwellen heranzuziehen, sondern die Nockenwellen unmittelbar zueinander mittels eines Werkzeuges zu fixieren. Die wie auch immer gestalteten Schlüssel flächen der zumindest zwei Nockenwellen werden dementsprechend zueinan der so ausgerichtet, daß bei einem Aufschieben oder Einschieben des Werkzeuges diese in einer definierten Drehlage zueinander fixiert sind. Diese Drehlage kann bevorzugt der OT-Lage der Kurbelwelle zu einem Re ferenzzylinder entsprechen. Die Fixierung ist zudem so, daß beim Be festigen beispielsweise der Nockenwellenräder als Antriebsmittel ein Drehmoment übertragbar ist, welches das Anziehen der korrespondierenden Befestigungsschrauben ohne jegliche Hilfsmittel ermöglicht.According to the invention, it is proposed not to directly the housing Internal combustion engine as a reference for fixing the camshafts but to use the camshafts directly to each other to fix a tool. The keys, however designed surfaces of the at least two camshafts are accordingly to each other the aligned so that when pushing or pushing the Tool these are fixed to each other in a defined rotational position. This rotational position can preferably the TDC position of the crankshaft to a re correspond to the reference cylinder. The fixation is also such that when loading consolidate, for example, the camshaft sprockets as a drive means Torque is transferable, which is the tightening of the corresponding Fastening screws without any tools.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 2 wird durch ein Werkzeug mit Schlüsselflächen gebildet, welches mit ent sprechenden Schlüsselflächen an den Nockenwellen zusammenwirkt. In einer einfachsten Ausführungsform kann dieses Werkzeug gemäß Patentan spruch 3 mit einem bandförmigen Abschnitt in stirnseitige Schlitze der Nockenwellen eingreifen. Diese Lösung ist dann von Vorteil, wenn die Nockenwellen auf der von der Antriebsseite abgewandten Stirnseite gut zugänglich sind.The device for performing the method according to claim 2 is formed by a tool with wrench flats, which with ent speaking key surfaces cooperates on the camshafts. In In a simplest embodiment, this tool can be patented say 3 with a band-shaped section in the front slots of the Engage camshafts. This solution is advantageous if the Camshafts on the front side facing away from the drive side are good are accessible.

Gemäß Patentanspruch 4 können jedoch auch - wie an sich bekannt - auf den Nockenwellen auf deren Umfang Schlüsselflächen vorgesehen sein, auf die jeweils ein gabelartiger Kopf des Werkzeuges formschlüssig aufschiebbar ist. Die Gabelköpfe können durch eine Stange miteinander verbunden sein, wobei gemäß Patentanspruch 5 zum Ausgleich von Fertigungstoleran zen gegebenenfalls ein Gabelkopf auf der Stange verschiebbar angeordnet sein kann.According to claim 4, however - as known per se - the camshafts can be provided on the circumference of their flats a fork-like head of the tool can be pushed on in a form-fitting manner is. The clevises can be connected by a rod be, according to claim 5 to compensate for manufacturing tolerance zen optionally a fork head slidably arranged on the rod can be.

In einer weiteren Ausführungsform könnte das Werkzeug in besonders ein fache Weise als ein Flachschieber ausgebildet sein, der mit zwei Schlüsselflächen zwischen die beiden Nockenwellen senkrecht zu deren Drehachse eingeschoben wird, und dabei mit je einer an den Nockenwellen Drehachse eingeschoben wird, und dabei mit je einer an den Nockenwellen ausgebildeten Schlüsselfläche zusammenwirkt.In a further embodiment, the tool could in particular be designed as a flat slide valve with two Key faces between the two camshafts perpendicular to their Axis of rotation is inserted, with one each on the camshafts Axis of rotation is inserted, with one each on the camshafts trained key surface interacts.

Besonders vorteilhaft können die Schlüsselflächen gemäß Patentanspruch 7 am Werkzeug und an den Nockenwellen in der Montagerichtung des Werk zeuges konisch ausgebildet sein, um einen festen, spielfreien Sitz des Werkzeuges auf den Nockenwellen sicherzustellen. Durch die konische Ausbildung wird z. B. bei einem Werkzeug gemäß den Patentansprüchen 4 und 5 ferner erreicht, daß die Nockenwellen nur in einer einzigen Dreh lage fixierbar sind; ein Aufschieben des Werkzeuges bei einer um 180° verdrehten Drehlage der Nockenwellen ist nicht möglich. Es versteht sich, daß eine derartige Sicherung auch bei anderen Ausführungsformen gegebenenfalls durch eine asymmetrische Gestaltung der Schlüsselflächen durchführbar ist.The key surfaces can be particularly advantageous 7 on the tool and on the camshafts in the assembly direction of the factory be conical to ensure a firm, play-free fit of the Tool on the camshafts. Through the conical Training is z. B. in a tool according to claims 4 and 5 further achieved that the camshafts only in a single rotation are fixable; pushing the tool on at 180 ° twisted rotational position of the camshafts is not possible. It understands that such a fuse also in other embodiments possibly by an asymmetrical design of the key surfaces is feasible.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weite ren Einzelheiten näher beschrieben. Die schematische Zeichnung zeigt inSeveral embodiments of the invention are in the following with wide Ren details described in more detail. The schematic drawing shows in

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Steuerungsseite einer Viertakt-Hubkol ben-Brennkraftmaschine der Reihenbauart mit zwei oben liegen den Nockenwellen; Fig. 1 is a plan view of the control side of a four-stroke Hubkol ben internal combustion engine of the series type with two above the camshafts;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die der Steuerungsseite abgewandte Stirn seite der Nockenwellen der Brennkraftmaschine nach Fig. 1; FIG. 2 shows a plan view of the end face of the camshafts of the internal combustion engine according to FIG. 1 facing away from the control side; FIG.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die vorgenannten Nockenwellen im Be reich deren Stirnseiten mit in die stirnseitigen Nuten einge setztem Werkzeug; Figure 3 is a longitudinal section through the aforementioned camshafts in Be rich their end faces with inserted into the end-face grooves tool.

Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gelagerte Nockenwellen, mit einander zuge wandten Abflachungen und einem Flachschieber als Werkzeug; und4 shows a cross section through two bearings in a cylinder head of an internal combustion engine camshaft, with mutually facing flat portions and a flat slide as a tool. and

Fig. 5 einen Querschnitt durch zwei Nockenwellen, von denen je eine in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit V-förmiger Anordnung der Zylinder gelagert ist, mit einem Werkzeug mit einem Gabelkopf je Nockenwelle. Fig. 5 shows a cross section through two camshafts, one of which is mounted in a cylinder head of an internal combustion engine with a V-shaped arrangement of the cylinders, with a tool with a fork head per camshaft.

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Viertakt-Hubkolben-Brenn kraftmaschine 10 mit vier in einer Reihe liegenden Zylindern weist als Gehäuse unter anderem ein Kurbelgehäuse 12 und einen Zylinderkopf 14 auf. Im Kurbelgehäuse 12 ist eine Kurbelwelle 16 gelagert, die über ein Zahnriemenrad 18 und einen Zahnriemen 20 die Nockenwellenräder 22, 24 bzw. die in dem Zylinderkopf 14 gelagerten Nockenwellen 26, 28 an treibt. Über den Zahnriemenrücken wird eine Wasserpumpe 30 angetrieben, ferner ist ein Spannrad 32 vorgesehen.The four-stroke reciprocating internal combustion engine 10 shown schematically in FIG. 1 with four cylinders lying in a row has, among other things, a crankcase 12 and a cylinder head 14 as the housing. In the crankcase 12 , a crankshaft 16 is mounted, which drives the camshaft sprockets 22 , 24 or the camshafts 26 , 28 mounted in the cylinder head 14 via a toothed belt wheel 18 and a toothed belt 20 . A water pump 30 is driven via the toothed belt back, and a tensioning wheel 32 is also provided.

Bei der Montage der Brennkraftmaschine sind die beiden Nockenwellen 26, 28 phasenrichtig der Kurbelwelle 16 zuzuordnen. Dies geschieht in der Regel, indem die Kurbelwelle 16 für den Zylinder I der Brennkraftma schine auf OT gestellt wird, dann die beiden Nockenwellen 26, 28 am Zylinderkopf in der dazu phasengetreuen Drehlage fixiert und an schließend der Zahnriemen 20 (oder eine Kette) montiert wird.When assembling the internal combustion engine, the two camshafts 26 , 28 are to be assigned to the crankshaft 16 in the correct phase. This is usually done by setting the crankshaft 16 for the cylinder I of the internal combustion engine to TDC, then fixing the two camshafts 26 , 28 to the cylinder head in the rotational position that is true to the phase, and then fitting the toothed belt 20 (or a chain) .

Zum Fixieren der beiden Nockenwellen 26, 28 (vgl. Fig. 2 und 3) sind an deren der Steuerungsseite abgewandten Stirnseite je eine Quernut 34, 36 vorgesehen, die beide symmetrisch in einer die Drehachsen der Nockenwellen enthaltenden, gemeinsamen Ebene 38 ausgerichtet sind. Im Querschnitt entspricht die Konfiguration der Nuten 34, 36 dem Profil eines Zahnes auf einer Zahnstange, d. h., daß die Nutenflanken 34a, 34b bzw. 36a, 36b zum Nutengrund hin konvergierend verlaufen.In order to fix the two camshafts 26 , 28 (cf. FIGS. 2 and 3), a transverse groove 34 , 36 is provided on each end facing away from the control side, both of which are aligned symmetrically in a common plane 38 containing the axes of rotation of the camshafts. In cross section, the configuration of the grooves 34 , 36 corresponds to the profile of a tooth on a toothed rack, that is to say that the groove flanks 34 a, 34 b and 36 a, 36 b converge towards the bottom of the groove.

In diese Nuten 34, 36 einsteckbar ist ein im Querschnitt T-förmiges Werkzeug 40 mit einem bandförmigen, flachen Abschnitt 42. Der Quer schnitt des Abschnittes 42 entspricht dabei der Querschnittsform der Nuten 34, 36, ist also im wesentlichen konisch ausgebildet.A tool 40 with a T-shaped cross section and a band-shaped, flat section 42 can be inserted into these grooves 34 , 36 . The cross section of section 42 corresponds to the cross-sectional shape of the grooves 34 , 36 , so is essentially conical.

Durch Einschieben des Werkzeuges 40 mit dem Abschnitt 42 in den Nuten 34, 36 werden die beiden Nockenwellen 26, 28 in der definierten Drehlage fixiert. Durch die konische Ausbildung der Schlüsselflächen des Ab schnittes 42 und der korrespondierenden Schlüsselflächen bzw. Nuten flanken wird ein spielfreier Eingriff erzielt. Gegebenenfalls kann eine Vorrichtung (Spannfeder oder Spannschraube) vorgesehen sein, die das Werkzeug 40 in der Montagestellung in den Nuten 34, 36 hält bzw. es gegen diese Nuten vorspannt.By inserting the tool 40 with the section 42 in the grooves 34 , 36 , the two camshafts 26 , 28 are fixed in the defined rotational position. A flank-free engagement is achieved by the conical design of the key surfaces of the section 42 and the corresponding key surfaces or grooves. If necessary, a device (tension spring or tension screw) can be provided which holds the tool 40 in the mounting position in the grooves 34 , 36 or prestresses it against these grooves.

Wie aus den Zeichnungen Fig. 2 und 3 ohne weiteres ersichtlich ist, ist das Werkzeug 40 besonders einfach und kostengünstig ausgebildet und in einfachster Weise zur Fixierung der Nockenwellen 26, 28 montierbar. Es wird eine sehr stabile Fixierung erreicht, die gegebenenfalls sogar ein Anziehen einer Schraubverbindung zwischen den Nockenwellenrädern 22, 24 und deren korrespondierender Nockenwelle 26, 28 ohne jeglichen Gegenhalter ermöglicht.As can easily be seen from the drawings in FIGS. 2 and 3, the tool 40 is particularly simple and inexpensive and can be assembled in a very simple manner for fixing the camshafts 26 , 28 . A very stable fixation is achieved which, if necessary, even enables a screw connection to be tightened between the camshaft sprockets 22 , 24 and their corresponding camshaft 26 , 28 without any counterhold.

In der Fig. 4 sind wiederum in einem Zylinderkopf 44 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine zwei Nockenwellen 46, 48 drehbar gela gert. An einer geeigneten Stelle der Nockenwellen 46, 48 sind diese an einander gegenüberliegenden Stellen mit einer schlitzförmigen Abfla chung 50, 52 versehen, in die zur Lagefixierung ein Flachschieber 54 auf der Zeichnung von oben nach unten einschiebbar ist. Die Seitenflächen 56, 58, die in einem Winkel α zu der Einschubmittelachse 60 geneigt sind, bilden dabei die Schlüsselflächen, die mit den Abflachungen 50, 52 zusammenwirken.In Fig. 4, in turn, two camshafts 46 , 48 are rotatably gela in a cylinder head 44 of an internal combustion engine, not shown. At a suitable point of the camshafts 46 , 48 , these are provided at opposite points with a slot-shaped Abfla chung 50 , 52 , in which a flat slide 54 can be inserted in the drawing from top to bottom to fix the position. The side surfaces 56 , 58 , which are inclined at an angle α to the insertion center axis 60 , form the key surfaces, which interact with the flats 50 , 52 .

Der Flachschieber 54 wird zur Lagefixierung der Nockenwellen 46, 48 von oben in die durch die Abflachungen 50, 52 gebildeten Schlitze 62, 64 ein geschoben, bis die Schlüsselflächen 56, 58 spielfrei an den Abflachungen 50, 52 anliegen. Gegebenenfalls kann der Flachschieber 54 wiederum mit tels einer Spannfeder oder einer Spannschraube in dieser Stellung ge halten werden.The flat slide 54 is inserted from above into the slots 62 , 64 formed by the flats 50 , 52 to fix the position of the camshafts 46 , 48 until the key surfaces 56 , 58 rest against the flats 50 , 52 without play. If necessary, the flat slide 54 can in turn be held in this position by means of a tension spring or a tension screw.

Die Fig. 5 zeigt andeutungsweise eine Brennkraftmaschine 66 mit V-för miger Anordnung der Zylindermittelachsen 68, 70. Die in den Zylinder köpfen 72, 74 drehbar gelagerten Nockenwellen 76, 78 sind mit je zwei Schlüsselflächen 80, 82 bzw. 84, 86 versehen, die jeweils leicht konisch zueinander geneigt sind. FIG. 5 shows a hint of the internal combustion engine 66 having V-för miger arrangement of the cylinder center axes 68, 70. The heads in the cylinder 72 , 74 rotatably mounted camshafts 76 , 78 are each provided with two key surfaces 80 , 82 and 84 , 86 , each of which is slightly tapered towards one another.

Auf diese Schlüsselflächen aufsteckbar ist ein Werkzeug 88, welches sich aus zwei Gabelköpfen 90, 92 und einer Verbindungsstange 94 zusam mensetzt. Der Gabelkopf 90 ist mit der Verbindungsstange 94 fest ver bunden, während der Gabelkopf 92 auf die Verbindungsstange aufgesteckt ist und auf dieser mittels einer Spannschraube 96 festlegbar ist.A tool 88 , which is composed of two clevises 90 , 92 and a connecting rod 94, can be plugged onto these key surfaces. The clevis 90 fixed ver to the connecting rod 94 connected, while the clevis is mounted on the connecting rod 92 and to this is fixed by means of a clamping screw 96th

Die Gabelköpfe 90, 92 sind mit Ausnehmungen 98, 100 versehen, die mit den Schlüsselflächen 80, 82 bzw. 84, 86 korrespondierende Schlüsselflächen aufweisen, die den freien Ende der Gabelköpfe zu divergierend mit glei chem Neigungswinkel verlaufen.The clevises 90 , 92 are provided with recesses 98 , 100 , which have wrench surfaces corresponding to the wrench flats 80 , 82 and 84 , 86 , which run the free end of the clevises to diverging with the same angle of inclination.

Bei der Fixierung der Nockenwellen 76, 78 werden diese in die entspre chende Drehlage gebracht (resultierende Mittelebenen der Schlüssel flächen parallel zueinander) und dann von oben das Werkzeug 88 aufge setzt. An der Verbindungsstange 94 ist dabei eine Schraubenzugfeder 102 vorgesehen, die an einer geeigneten Stelle an der Brennkraftmaschine eingehängt wird und damit das Werkzeug 88 gegen die Nockenwellen 76, 78 vorspannt. Nach entsprechender Ausrichtung der Gabelköpfe 90, 92 und deren spielfreiem Anliegen an den Schlüsselflächen 80, 82, bzw. 84, 86, wobei durch Verschieben des Gabelkopfes 92 auf der Verbindungsstange 94 gegebenenfalls Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden, wird die Spannschraube 96 festgezogen.When the camshafts 76 , 78 are fixed, they are brought into the corresponding rotational position (resulting central planes of the key surfaces parallel to one another) and then the tool 88 is set up from above. A screw tension spring 102 is provided on the connecting rod 94 , which is hooked into a suitable location on the internal combustion engine and thus prestresses the tool 88 against the camshafts 76 , 78 . After appropriate alignment of the clevises 90 , 92 and their play-free contact with the wrench flats 80 , 82 and 84, 86 , whereby manufacturing tolerances can be compensated for by shifting the clevis 92 on the connecting rod 94 , the clamping screw 96 is tightened.

Durch die konische Ausbildung der Schlüsselflächen 80, 82 bzw. 84, 86 können die Nockenwellen 76, 78 nur in einer Drehlage fixiert werden, so daß eine versehentliche Montage einer oder beider Nockenwellen um 180° verdreht ausgeschlossen ist.Due to the conical design of the key surfaces 80 , 82 and 84 , 86 , the camshafts 76 , 78 can only be fixed in one rotational position, so that inadvertent assembly of one or both camshafts rotated by 180 ° is excluded.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele be schränkt. Beispielsweise könnte anstelle der Gabelköpfe 90, 92 je ein nach unten ragender Stift vorgesehen sein, der in eine entsprechende Radialbohrung in den Nockenwellen 76, 78 einschiebbar ist. Die Brenn kraftmaschine gemäß Fig. 5 könnte auch Zylinderköpfe mit je zwei oben liegenden Nockenwellen aufweisen, wobei dann entweder vier Gabelköpfe an dem Werkzeug 88 vorgesehen sind, der aber je zwei Nockenwellen ein Werkzeug der vorbeschriebenen Art Anwendung findet.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown. For example, instead of the fork heads 90 , 92 , a downwardly projecting pin could be provided, which can be inserted into a corresponding radial bore in the camshafts 76 , 78 . The internal combustion engine of FIG. 5 also could have cylinder heads with two overhead camshafts, and four yokes are provided on the tool 88 then either, but the two camshafts per finds a tool of the type described application.

Claims

1. A method for the in-phase adjustment of the at least two camshafts of a valve-controlled internal combustion engine relative to the housing thereof, characterized in that these camshafts are fixed to one another in the predetermined position by means of a tool which engages positively on all camshafts.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the tool ( 40; 54; 88 ) with key surfaces ( 42; 56; 58; 98, 100 ) on key surfaces of the camshafts ( 26, 28; 46, 48; 76, 78 ) attacks.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that in the camshafts ( 26, 28 ) on one end face a groove ( 34, 36 ) is formed, the flanks ( 34 a, 34 b, 36 a, 36 b) of the key surfaces form, which cooperate with a band-shaped section ( 42 ) of the tool ( 40 ).

4. The device according to claim 2, characterized in that the camshafts ( 76, 78 ) have the key surfaces ( 80, 82, 84, 86 ) on their circumference and a fork head ( 90, 92 ) of the tool ( 88 ) can be pushed onto these is.

5. The device according to claim 4, characterized in that a fork head ( 92 ) is arranged displaceably on a connecting rod ( 94 ) holding the fork heads ( 90, 92 ).

6. The device according to claim 2, characterized in that the tool ( 54 ) for fixing two camshafts ( 46, 48 ) is formed by a flat slide with two key surfaces ( 56, 58 ), each with one on the peripheral surfaces of the camshafts ( 46 , 48 ) together as a flattened ( 50, 52 ) key surface.

7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in net that the key surfaces on the camshafts and / or on Tool tapered in the mounting direction of the tool are.