DE3942400A1

DE3942400A1 - Adjustable IC engine camshaft drive - has cylindrical component screwed to camshaft drive end, forming chamber for annular piston

Info

Publication number: DE3942400A1
Application number: DE19893942400
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Clos
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-06-27

Abstract

The engine camshaft (1) drive has shaft rotation acting w.r.t. a coaxial drive wheel (7). The latter has an annular piston (12), sliding coaxially to the camshaft in a mating chamber (8), coupled between them by mating gear tooth sets in pairs (18,19; 21,22) with different pitch angles. A cylindrical component is screwed onto the drive end of the camshaft, and has a peripheral wall (5) concentric to the latter, forming the annular chamber and one set of teeth (25) for the first pair. A washer (9), screwed to the component shuts off the annular chamber, apart from an annular gap (10), through which a hollow cylindrical extension (15) on the piston passes. ADVANTAGE - Simple design and short axial length.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive device for a camshaft of an internal combustion engine corresponding to the Preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Antriebsvorrichtung dieser Art (DE-C 33 16 162) weist das Antriebsrad eine rohrförmige Nabe auf, die einerseits auf einem auf das Ende der Nockenwelle aufgeschraubten Hohl bolzen und andererseits auf einer in das freie Ende des Hohl bolzens eingeschraubten Rundplatte gelagert ist und zwischen den beiden Lagerstellen die Außenwand des Ringraumes bildet, der den Ringkolben aufnimmt. Die Innenwand des Ringraumes wird von der Umfangsfläche des Hohlbolzens gebildet. Die beiden Verzahnungspaare sind innerhalb des genannten Ringraumes ange ordnet. Durch die Anordnung des Ringraumes und der Verzahnungs paare axial zwischen den Lagerstellen der Nabe des Antriebsrades ist die Längserstreckung der bekannten Einrichtung verhältnis mäßig groß, was zu Problemen bei deren Unterbringung führen kann. Überdies ist der Bau- und Montageaufwand durch die Lage rung der Nabe des Antriebsrades auf zwei miteinander verschraubten Teilen verhältnismäßig groß.In a known drive device of this type (DE-C 33 16 162) the drive wheel has a tubular hub, on the one hand on a hollow screwed onto the end of the camshaft bolt and the other on one in the free end of the hollow bolted round plate is stored and between the two bearing points form the outer wall of the annulus, which receives the ring piston. The inner wall of the annulus becomes formed by the peripheral surface of the hollow bolt. The two Gear pairs are within the annulus mentioned arranges. Due to the arrangement of the annulus and the teeth axially between the bearing points of the hub of the drive wheel is the longitudinal extent of the known device ratio moderately large, which leads to problems with their accommodation can. Furthermore, the construction and assembly effort is due to the location the hub of the drive wheel on two screwed together Share relatively large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvor richtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die sich insbe sondere durch eine relativ geringe axiale Erstreckung und durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.The invention has for its object a drive to create direction of the generic type, in particular in particular by a relatively small axial extent and by is characterized by a simple structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the in the license plate of the specified features solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag sind die Lagerung des An triebsrades und der Ringraum nicht wie bei der bekannten Vor richtung axial nebeneinander, sondern radial übereinander an geordnet, wodurch die axiale Abmessung der Nabe des Antriebs rades kurz sein kann. Durch die Lagerung des Antriebsrades bzw. dessen Nabe auf einem einzigen Bauteil sind Fluchtungs fehler und Doppelpassungen eliminiert.In the proposal according to the invention, the storage of the drive wheel and the annulus not as with the known front direction axially next to each other, but radially one above the other ordered, creating the axial dimension of the hub of the drive rades can be short. By the storage of the drive wheel or its hub on a single component are aligned errors and double fits eliminated.

Der Fortsatz des Ringkolbens, der mit der Verzahnung am An triebsrad in Eingriff steht, ist vorzugsweise gegenüber der ringförmigen Platte, die mit der Verzahnung am Bauteil in Ein griff steht, in Umfangsrichtung einstellbar. Damit läßt sich durch einfaches Verdrehen der ringförmigen Platte gegenüber dem Ringkolben die Grundeinstellung der Phasenlage der Nocken welle gegenüber dem Antriebsrad verändern.The extension of the annular piston, which with the toothing on the drive wheel is engaged, is preferably compared to the ring-shaped plate with the teeth on the component in one handle stands, adjustable in the circumferential direction. With that you can by simply turning the annular plate opposite the ring piston the basic setting of the phase position of the cams Change the shaft in relation to the drive wheel.

Das zweite Verzahnungspaar zwischen dem Ringkolben und dem Antriebsrad kann eine einfache Mitnehmerverbindung sein, die von radialen Vorsprüngen am Fortsatz des Ringkolbens und ent sprechenden Aussparungen in der Nabe des Antriebsrades gebildet ist, in welche die Vorsprünge axial verschiebbar eingreifen. Das erste Verzahnungspaar ist dann eine übliche Schrägverzah nung.The second pair of teeth between the ring piston and the Drive wheel can be a simple drive link that of radial projections on the extension of the annular piston and ent speaking recesses formed in the hub of the drive wheel is in which the projections engage axially. The first pair of teeth is then a conventional helical tooth nung.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag kann das Bauteil zusammen mit dem Ringkolben und dem Antriebsrad als Einheit an einen Endflansch der Nockenwelle angeschraubt werden, womit sich die Möglichkeit ergibt, die Einrichtung zum Verdrehen der Nocken welle relativ zum Antriebsrad vorzumontieren und vor der Mon tage in ihrer Funktion zu überprüfen.In the proposal according to the invention, the component can be put together with the ring piston and the drive wheel as one unit to one End flange of the camshaft are screwed, with what gives the opportunity to twist the cam pre-assemble the shaft relative to the drive wheel and before the Mon days to check in their function.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. An embodiment of the invention is described below Described with reference to the drawings.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt der Antriebsvorrichtung und Fig. 1 shows a partial longitudinal section of the drive device and

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht, teilweise geschnitten, des Antriebsrades mit seiner Nabe und Teilen der Ein richtung zur Verdrehung der Nockenwelle relativ zum Antriebsrad. Fig. 2 is a partial perspective view, partly in section, of the drive wheel with its hub and parts of a device for rotating the camshaft relative to the drive wheel.

Mit 1 ist die Nockenwelle einer Brennkraftmaschine bezeichnet, die an ihrem antriebsseitigen Ende einen Endflansch 2 aufweist, an den stirnseitig ein zylindrisches Bauteil 3 angeschraubt ist. Das Bauteil 3 weist konzentrisch zur Drehachse 4 der Nocken welle 1 eine Umfangswand 5 auf, auf welcher die Nabe 6 eines mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Antriebsverbin dung stehenden Antriebsrades 7 gelagert ist. Zentrisch zur Nockenwellen-Drehachse 4 ist in dem Bauteil 3 ein Ringraum 8 vorgesehen, der durch eine Scheibe 9 bis auf einen Ringspalt 10 verschlossen ist. Die Scheibe 9 ist an der Stirnseite des Bau teils 3 durch Schrauben 11 befestigt, die gleichzeitig zur Befestigung des Bauteils 3 am Endflansch 2 der Nockenwelle 1 dienen können. In dem Ringraum 8 ist verschiebbar ein Ring kolben 12 angeordnet, der den Ringraum 8 in zwei Druck kammern 13 und 14 teilt und einen hohlzylindrischen Fort satz 15 aufweist, welcher sich durch den Ringspalt 10 nach außen erstreckt. Zur Abdichtung der Druckkammern 13 und 14 sind Dichtungen 16 und 17 in der äußeren Umfangsfläche des Ringkolbens 12 bzw. in der äußeren Umfangsfläche der Scheibe 9 vorgesehen. 1 with the camshaft of an internal combustion engine is designated, which has an end flange 2 at its drive end, to which a cylindrical component 3 is screwed on the end face. The component 3 has concentric to the axis of rotation 4 of the cam shaft 1 on a circumferential wall 5 on which the hub 6 of a drive wheel 7 with the crankshaft of the internal combustion engine in drive connection is mounted. Centric to the camshaft axis of rotation 4 , an annular space 8 is provided in the component 3 , which is closed by a disk 9 except for an annular gap 10 . The disc 9 is fastened to the end of the construction part 3 by screws 11 , which can serve at the same time for fastening the component 3 to the end flange 2 of the camshaft 1 . In the annular space 8 a ring piston 12 is slidably arranged, the annular space 8 in two pressure chambers 13 and 14 and has a hollow cylindrical extension 15 , which extends through the annular gap 10 to the outside. To seal the pressure chambers 13 and 14 , seals 16 and 17 are provided in the outer peripheral surface of the annular piston 12 and in the outer peripheral surface of the disk 9 , respectively.

Der hohlzylindrische Fortsatz 15 ist außerhalb des Ringraumes 8 mit radial nach außen sich erstreckenden Vorsprüngen 18 versehen, die axial verschiebbar in entsprechende Aussparungen 19 in der Nabe 6 eingreifen. Dadurch ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem Antriebsrad 7 und dem Ringkolben 12 geschaffen. The hollow cylindrical extension 15 is provided outside the annular space 8 with radially outwardly extending projections 18 which engage axially displaceably in corresponding recesses 19 in the hub 6 . This creates a rotationally fixed connection between the drive wheel 7 and the annular piston 12 .

An den hohlzylindrischen Fortsatz 15 ist eine ringförmige Platte 20 angeschraubt, die an ihrem Innenumfang eine Schräg verzahnung 21 trägt, welche mit einer entsprechenden Außenver zahnung 22 auf einem hohlzylindrischen Fortsatz 23 des Bau teils 3 in Eingriff ist. Die Platte 20 ist mit Löchern 24 ver sehen, durch welche die Schrauben 11 hindurchgeführt werden können, so daß die gesamte Antriebsvorrichtung, bestehend aus dem Antriebsrad 7 und dem Bauteil 3 sowie den mit diesen ver bundenen Bauelementen, nämlich der Scheibe 9, dem Ringkolben 12 und der Platte 20, als Einheit vormontiert und an den End flansch 2 der Nockenwelle 1 angeschraubt werden können.On the hollow cylindrical extension 15 , an annular plate 20 is screwed, the helical toothing 21 carries on its inner circumference, which with a corresponding external toothing 22 on a hollow cylindrical extension 23 of the construction part 3 is engaged. The plate 20 is seen with holes 24 ver, through which the screws 11 can be passed, so that the entire drive device, consisting of the drive wheel 7 and the component 3 and the components connected to this ver, namely the disc 9 , the ring piston 12th and the plate 20 , pre-assembled as a unit and can be screwed onto the end flange 2 of the camshaft 1 .

Es ist ersichtlich, daß durch eine Verschiebung des Ringkol bens 12 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage nach links in die in Fig. 2 gezeigte Stellung aufgrund der Schrägverzah nung 21, 22 eine Verdrehung der Nockenwelle 1 relativ zum An triebsrad 7 eintritt, womit die gewünschte Veränderung der Steuerzeiten der von der Nockenwelle 1 betätigten Ventile er reicht wird. Diese Verschiebung des Ringkolbens 12 erfolgt im Ausführungsbeispiel in beiden Richtungen hydraulisch, indem die eine der beiden Druckkammern 13, 14 mit Öldruck beaufschlagt und die andere Druckkammer druckentlastet wird. Die Druckmit telzu- und -abführung erfolgt über einen stationären Zapfen 25, der in den Hohlraum 26 des hohlzylindrischen Fortsatzes 23 des Bauteils 3 hineinragt und zwei Ringnuten 27 und 28 auf weist, welche durch Bohrungen 29 und 30 mit Anschlüssen 31 und 32 in Verbindung stehen, welche durch ein Mehrwegeventil 33 alternativ mit einer Druckquelle 34 oder mit einem Ölsumpf 35 in Verbindung stehen. Als Druckquelle dient normalerweise die Schmierölpumpe der Brennkraftmaschine. Die Ringnut 27 ist über einen ersten Kanal 36 im Bauteil 3 mit der Druckkammer 14 und die Ringnut 28 ist über einen zweiten Kanal 37 mit der Druck kammer 13 in Verbindung. Je nach Stellung des Ventils 33 wird entweder die Druckkammer 13 oder die Druckkammer 14 mit der Öldruckquelle 34 und die andere Druckkammer mit dem Ölsumpf 35 verbunden. It can be seen that by moving the ring piston 12 from the position shown in FIG. 1 to the left in the position shown in FIG. 2 due to the helical toothing 21 , 22 a rotation of the camshaft 1 relative to the drive wheel 7 occurs, which the desired change in the timing of the valves actuated by the camshaft 1 , it is sufficient. In the exemplary embodiment, this displacement of the annular piston 12 takes place hydraulically in both directions, in that one of the two pressure chambers 13 , 14 is pressurized with oil pressure and the other pressure chamber is relieved of pressure. The Druckmit telzu- and discharge takes place via a stationary pin 25 which protrudes into the cavity 26 of the hollow cylindrical extension 23 of the component 3 and has two annular grooves 27 and 28 , which are connected through holes 29 and 30 with connections 31 and 32 which are alternatively connected to a pressure source 34 or to an oil sump 35 by a multi-way valve 33 . The lubricating oil pump of the internal combustion engine normally serves as the pressure source. The annular groove 27 is via a first channel 36 in the component 3 with the pressure chamber 14 and the annular groove 28 is via a second channel 37 with the pressure chamber 13 in connection. Depending on the position of the valve 33 , either the pressure chamber 13 or the pressure chamber 14 is connected to the oil pressure source 34 and the other pressure chamber to the oil sump 35 .

Die Betätigung des Ventils 33 erfolgt mittels eines Elektro magneten 38 in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brenn kraftmaschine.The valve 33 is actuated by means of an electric magnet 38 as a function of operating parameters of the internal combustion engine.

Um eine Grundeinstellung der Phasenlage der Nockenwelle 1 relativ zum Antriebsrad 7 zu ermöglichen, ist die ringförmige Platte 20, welche über die Schrägverzahnung 21, 22 mit dem Bauteil 3 und damit mit der Nockenwelle 1 in Verbindung steht, gegenüber dem hohlzylindrischen Fortsatz 15 des Ringkolbens 12, der über die Vorsprünge 18 mit dem Antriebsrad 7 in drehfester Verbindung steht, in Umfangsrichtung einstellbar. Zu diesem Zweck sind die Schrauben 40, mit denen die Platte 20 am hohl zylindrischen Fortsatz 15 bzw. am Fortsatz 18 angeschraubt ist, durch in Umfangsrichtung verlaufende Bogenschlitze 41 in der Platte 20 geführt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Figur ist auch das diese Schraube aufnehmende Gewinde loch 42 gezeigt. Nach Lockern der Schrauben 40 läßt sich durch Drehen der Platte 20 die Phasenlage der Nockenwelle 1 relativ zum Antriebsrad 7 einstellen.In order to enable a basic setting of the phase position of the camshaft 1 relative to the drive wheel 7 , the annular plate 20 , which is connected to the component 3 and thus to the camshaft 1 via the helical teeth 21 , 22 , is opposite the hollow cylindrical extension 15 of the annular piston 12 , which is in a rotationally fixed connection via the projections 18 with the drive wheel 7 , adjustable in the circumferential direction. For this purpose, the screws 40 with which the plate 20 is screwed onto the hollow cylindrical extension 15 or onto the extension 18 are guided through arc slots 41 in the plate 20 running in the circumferential direction, as is shown in FIG. 2. In this figure, the threaded hole 42 receiving this screw is also shown. After loosening the screws 40 , the phase position of the camshaft 1 can be adjusted relative to the drive wheel 7 by rotating the plate 20 .

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbei spiel beschränkt. So könnte die Zu- und Abführung des Druck mittels durch einen Steuerschieber im Fortsatz 23 des Bauteils 3 erfolgen, wie dies beispielsweise aus der DE-A 38 10 804 bekannt ist. Alternativ könnte, wie bekannt, die Verschiebung des Ring kolbens 12 nur in eine Richtung durch ein Druckmittel, in der anderen Richtung jedoch durch Federkraft erfolgen.The invention is not limited to the game shown Ausführungsbei. For example, the supply and discharge of the pressure could take place by means of a control slide in the extension 23 of the component 3 , as is known, for example, from DE-A 38 10 804. Alternatively, as is known, the displacement of the ring piston 12 could only be done in one direction by a pressure medium, but in the other direction by spring force.

Claims

1. Drive device for a camshaft ( 1 ) of an internal combustion engine, with a device for rotating the camshaft ( 1 ) relative to a coaxial drive wheel ( 7 ), which is arranged coaxially to the camshaft ( 1 ) in an annular space ( 8 ), axially between has two settings displaceable ring piston ( 12 ), which is connected via first and second pairs of teeth ( 18 , 19 and 21 , 22 ) with different pitch on the one hand to the camshaft ( 1 ) and on the other hand to the drive wheel ( 7 ), characterized that

a) on the drive end of the camshaft ( 1 ) a cylindrical component ( 3 ) is screwed, the concentric to the camshaft ( 1 ) a peripheral wall ( 5 ) on which the drive wheel ( 7 ) is mounted, the annular space ( 8 ) and has a toothing ( 25 ) of the first pair of teeth,
b) to the cylindrical component ( 3 ) a disc ( 9 ) is screwed, which closes the annular space ( 8 ) except for an annular gap ( 10 ) through which a hollow cylindrical extension ( 15 ) of the annular piston ( 12 ) extends and
c) the extension ( 15 ) of the annular piston ( 12 ) outside the annular space ( 8 ) rotatably, but axially displaceably with the drive wheel ( 7 ) in connection and carries an annular plate ( 20 ) with the teeth ( 22 ) the component ( 3 ) is engaged.

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the annular plate ( 20 ) relative to the annular piston ( 12 ) or its hollow cylindrical extension ( 15 ) is adjustable in the circumferential direction.

3. Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that the second pair of teeth of radial jumps before ( 18 ) on the hollow cylindrical extension ( 15 ) of the annular piston ( 12 ) and corresponding recesses ( 19 ) in the hub ( 6 ) of the drive wheel ( 7 ) is formed, in which the projections ( 18 ) engage axially.

4. Drive device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the component ( 3 ) together with the drive wheel ( 7 ), the annular piston ( 12 ), the disc ( 9 ) and the plate ( 20 ) as a complete unit Screws ( 11 ), which extend parallel to the camshaft axis of rotation ( 4 ) through the disc ( 9 ) and the component ( 3 ), are screwed to one end flange ( 2 ) of the camshaft ( 1 ), and that the annular plate ( 20 ) has holes ( 24 ) for the passage of the screws ( 11 ) or a screwdriver.