DE4006303C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung, die optimal für die Verwendung in Verbrennungsmotoren geeignet ist, und betrifft insbesondere eine in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors, zum Beispiel der Größe der Motorlast und/oder der Motorgeschwindigkeit, variable Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung.

In jüngster Zeit wurden verschiedene Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerungen für Verbrennungsmotoren zum Erzeugen einer optimalen Motorleistung entsprechend dem Betriebszustand eines Fahrzeugmotors vorgeschlagen und entwickelt.

Wie allgemein bekannt, wird die Ventilsteuerung üblicherweise so bestimmt, daß eine optimale Motorleistung erreicht wird, jedoch ist eine vorbestimmte Ventilsteuerung nicht unter allen Betriebsbedingungen geeignet. Wenn zum Beispiel ein Motor im Bereich niedriger Drehzahlen arbeitet, wird ein höheres Drehmoment erreicht durch eine Einlaßventilsteuerung, die früher anspricht als eine vorgegebene Ventilsteuerung.

Eine derartige herkömmliche Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung für Verbrennungsmotoren ist beispielsweise aus der US-PS 42 31 330 bekannt. Bei dieser herkömmlichen Ventilsteuerung wird ein Nockenzahnrad mit einer angetriebenen Verbindung mit einer Motorkurbelwelle drehbar durch ein Ringrad an der Vorderseite der Nockenwelle gehalten. Das Ringrad weist eine Innenverzahnung auf, die in eine andere an der Vorderseite der Nockenwelle ausgebildete Außenverzahnung greift, und weist eine Außenverzahnung auf, die in eine Innenverzahnung der inneren Umfangswand des Nockenzahnrads eingreift. Auf diese Weise greift das Ringrad drehbar zwischen dem Nockenzahnrad und der Nockenwelle. Das Ringrad ist normalerweise in die axiale Richtung der Nockenwelle durch eine Federvorrichtung, wie etwa eine Spiralfeder, voreingestellt. Wenigstens eines der beiden, ineinander greifenden Zahnpaare der Räder ist schraubenförmig. Daraus ergibt sich, daß eine axiale Gleitbewegung des Ringrads bezüglich der Nockenwelle eine Drehung der Nockenwelle um das Nockenzahnrad bzw. Antriebsrad verursacht, und dadurch der Phasenwinkel zwischen der Nockenwelle und dem Antriebsrad (und folglich der Phasenwinkel zwischen der Nockenwelle und der Motorkurbelwelle) verändert. Das Ringrad bewegt sich, sobald eine der beiden gegeneinanderwirkenden Kräfte, die auf es wirken, nämlich der Vorspanndruck der obengenannten Federvorrichtung oder der Öldruck, der von der Ölpumpe durch das Durchflußkontrollventil auf das Ringrad wirkt, die andere übersteigt. Die herkömmliche Ventilsteuerung weist außerdem eine durch Gewindeschneiden an dem anderen Ende der Nockenwelle so verriegelte Endscheibe auf, daß die Endscheibe hermetisch die Frontöffnung des im wesentlichen zylindrischen Antriebsrads luftdicht verschließt. Es ist allgemein bekannt, daß der Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden muß, um eine erwünschte Ventilsteuerung zu erhalten, wenn die Kurbelwelle durch eine Steuerkette oder durch einen Steuerriemen mit der Nockenwelle verbunden ist. Aus diesem Grund können Steuerungsmarken zum Beispiel auf dem Kurbelzahnrad, der Steuerkette und/oder dem Antriebsrad gekennzeichnet werden. Wenn jedoch in der beschriebenen, herkömmlichen Ventilsteuerung die Endscheibe in den inneren, mit einem Gewinde versehenen, in der Mitte des vorderen Endes der Nockenwelle gebildeten Bereich geschraubt wird, wird die relative Phasenwinkelbeziehung zwischen dem Antriebsrad und der Nockenwelle verändert, und als Ergebnis wird der Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle um den vorgegebenen Phasenwinkel verschoben. Daher muß der Phasenwinkel zwischen der Nockenwelle und dem Antriebsrad nach dem Einschrauben der Endscheibe in das vordere Ende der Nockenwelle eingestellt werden. Außerdem ist in herkömmlichen Ventilsteuerungen der relative Phasenwinkel zwischen den inneren und äußeren Verzahnungen des Ringrads nicht immer auf einen bestimmten Wert eingestellt. Das heißt, die Innenverzahnung des Ringrads wird unabhängig vom Phasenwinkel der Außenverzahnung gebildet. Infolgedessen sind in herkömmlichen Ventilsteuerungen Einstellungen des Phasenwinkels problembehaftet und zeitraubend.

Im Hinblick auf die obengenannten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor zur schaffen, bei der der Phasenwinkel zwischen dem Antriebsrad (oder Nockenzahnrad) und der Nockenwelle, das heißt die voreingestellte Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung bezüglich des Kurbelwinkels leicht und einfach innerhalb des Bereichs einer vorbestimmten Toleranz einstellbar ist.

Um die genannte Aufgabe zu lösen, umfaßt eine Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor ein im wesentlichen zylindrisches Antriebsrad, das durch einen Zahnkranz an seiner äußeren Umfangsfläche eine angetriebene Verbindung mit der Kurbelwelle des Motors besitzt, wobei der äußere Zahnkranz eine erste Zahl von Zähnen besitzt, und das Antriebsrad an seiner inneren Umfangsfläche einen inneren Zahnkranz aufweist, wobei eine Nockenwelle, die an ihrer äußeren Umfangsfläche eine Außenverzahnung mit einer zweiten, von der ersten Zahl verschiedenen Zahl vom Zähnen aufweist, vorgesehen ist, wobei ein Ringrad zwischen der Nockenwelle und dem Antriebsrad zum Ende des Phasenwinkels zwischen Nockenwelle und Antriebsrad angeordnet ist, wobei das Ringrad eine Innenverzahnung und eine Außenverzahnung aufweist, die jeweils in die Außenverzahnung der Nockenwelle bzw. in den inneren Zahnkranz des Antriebsrades eingreifen, wobei wenigstens eines der ineinandergreifenden Paare der gezahnten Bereiche schraubenförmig ist, um eine axiale Gleitbewegung des Scheibenrads bezüglich der Nockenwelle zu erzeugen. Eine Kombination der ersten und zweiten Zahl von Zähnen ist so ausgewählt, daß die Ungleichung erfüllt wird:

| dO + n (360°/M) | | T | ,

wobei dO ein Versetzwinkel zwischen Antriebsrad und Nockenwelle im Montagezustand des Motors, n eine ganze Zahl, M das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen der ersten und der zweiten Zahl von Zähnen, und T ein vorgegebener Toleranzwert der Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung ist.

Vorteilhafterweise ist wenigstens eine der ersten und der zweiten Zahl von Zähnen eine Primzahl. Die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung nach der vorliegenden Erfindung weist außerdem einen Antriebsmechanismus zum axialen Hin- und Herbewegen des Ringrades durch Öldruck in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors auf.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Einlaß- und/oder Auslaßventil­ steuerung eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Zeichnung, die ein Phasenwinkeleinstellungsverfahren der Ventilsteuerung nach der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Phasenwinkel zwischen der Nockenwelle und dem Nocken­ zahnrad (oder Antriebsrad) auf einen vorbestimmten Wert zum Er­ halten einer erwünschen Ventilsteuerung eingestellt wird.

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, wie sie auf Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerungen für Verbrennungsmoto­ ren angewandt werden, sind in den Fig. 1 und 2 illustriert.

Fig. 1 zeigt einen vorderen Endabschnitt einer Nockenwelle, die zum Öffnen und/oder Schließen eines Einlaß- und/oder Auslaßventils (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Wie in Fig. 1 deutlich gezeigt, wird die Nocken­ welle 1 von einem Zylinderkopf 2 und einem Lagerteil 3 gelagert. Das Be­ zugszeichen 6 bezeichnet ein Antriebsrad mit einem äußeren, von einem Antriebsriemen 10 angetriebenen Zahnkranz 11 zum Übertragen eines Drehmo­ ments von der Motorkurbelwelle. Ein Frontdeckel 7 ist über einen Dicht­ ring 8 in das vordere Ende der im wesentlichen kreisförmigen Nabe des Antriebsrades 6 in luftdichter Form eingefügt. Das Antriebsrad 6 weist außerdem einen inneren Zahnkranz 9 an seiner inneren Umfangsfläche auf. Eine Buchse 12 mit einer Außenverzahnung 13 ist fest mit der äußeren Um­ fangsfläche des vorderen Endes 1a der Nockenwelle 1 über einen Bolzen 14 und einen Zapfen oder Stift 5 verbunden. Der Stift 5 ist in ein axial in das vordere Ende der Nockenwelle 1 gebohrtes Stiftloch 4 unter Preßsitz eingepaßt. Ein Teil des Stifts 5 steht aus dem Loch 4 so vor, daß er in eine Einrückvertiefung 12a, die axial in der Buchse 12 ausgebildet ist, greift. Aus diesem Grund besitzt die Vertiefung 12a eine Ver­ tiefungsbreite, die im wesentlichen dem äußeren Durchmesser des Stifts 5 entspricht, um eine genaue Positionierung der Nockenwelle 1 in der Buchse 12 zu gewährleisten.

Ein Ringradmechanismus ist zwischen dem Antriebsrad 1 und der Buchse 12 vorgesehen. Der Ringradmechanismus umfaßt ein Ringrad 15, das aus einem ersten Ringradelement 15a und einem zweiten Ringradelement 15b besteht. Das erste und das zweite Ringradelement 15a und 15b sind so ausgeführt, daß sie ein relativ großes Ringrad mit Innenverzahnung 18 und Außenverzahnung 19 durch Schneiden oder Fräsen in zwei Teile teilen. Daher besitzen das erste und zweite Ringradelement 15a und 15b im wesentlichen die gleiche Geometrie bezüglich der inneren und äußeren Zähne. Diese Ringradelemente 15a und 15b sind durch eine Mehrzahl von Verbindungsstiften 17 miteinander verbunden, die auf dem zweiten Ringradelement 15b durch den im ersten Ringradelement 15a gebildeten ringförmigen Hohlraum befestigt sind. Der ringförmige Hohlraum ist übli­ cherweise mit elastischen Materialien, wie durch Vulkanisation befestigte Gummibuchsen, gefüllt. Alternativ, wie in Fig. 1 gezeigt, kann eine Mehr­ zahl von Spiralfedern 16 in dem ringförmigen Hohlraum angeordnet sein, während die Federn durch die Köpfe der Verbindungsstifte 17, die als Federsitze dienen, gestützt werden. Während des Zusammensetzens des Antriebsrades 6, des Ringradmechanismus und der Buchse 12, greift der innere Zahnkranz 9 des Antriebsrades 6 in die Außenverzahnung 19 des Ringrads 15, während die Außenverzahnung 13 der Buchse 12 in die Innenverzahnung 18 des Ringrads 15 greift. Wenigstens eine der beiden ineinandergreifenden Verzahnungen (9, 19; 13, 18) ist schraubenförmig, um eine axiale Gleitbewegung des Ringrads be­ züglich der Nockenwelle 1 zu bewirken. Die axiale Vorwärtsbewegung des ersten Ringradelements 15a ist durch eine innere Schulter 6a begrenzt, die auf dem inneren Umfang des Rades 6 so gebildet ist, daß das vor­ dere Ende des ersten Ringradelements 15a an die Schulter 6a stößt. Auf der anderen Seite wird die axiale Rückwärtsbewegung des zweiten Ring­ radelements 15b durch das vordere Ende eines im wesentlichen ringförmi­ gen Rückhalteelements 21 begrenzt, das auf dem hinteren Teil der Nabe des Antriebsrades 6 durch Stemmen befestigt ist. Eine ringförmige Druckkammer 20 wird durch die innere Umfangsfläche des Rades 6, die äußere Um­ fangsfläche der Buchse 12 und die vordere Endfläche des ersten Ring­ radelements 15a zum Einführen einer von der Ölwanne (nicht gezeigt) durch die Motorölpumpe (nicht gezeigt) zugeführten Arbeitsflüssigkeit ge­ bildet.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 22 einen Ringradantriebs­ mechanismus zum Aktivieren der axialen Gleitbewegung des oben be­ schriebenen Ringrads 15. Der Antriebsmechanismus 22 umfaßt einen Hydraulikkreislauf mit einem elektromagnetischen Ventil 27 zum Zufügen und Abführen von Arbeitsflüssigkeit von der Ölwanne (nicht ge­ zeigt) zur Druckkammer 20 und eine Kompressionsfeder 24, die zwischen dem zweiten Ringradelement 15b und dem Rückhalteelement 21 zum nor­ malen Voreinstellen des Ringrads 15 in die axiale Vorwärtsrichtung. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der zuvor erwähnte Hydraulikkreislauf ebenfalls einen Ölzuflußkanal 23, einen Ölzwischenkanal 26 und einen Ölablaufkanal (nicht gezeigt). Der Ölzuflußkanal 23 verbindet über das Magnetventil 27 einen Hauptölgang mit einer Ölpumpe (nicht gezeigt) an ihrem stromauf­ wärts gelegenen Ende und steht an dem stromabwärts gelegenen Ende mit einem ringförmigen Ölkanal 28 in Verbindung, der durch die äußere Um­ fangsfläche des vorderen, gelagerten Abschnitts der Nockenwelle 1 und die halbkreisförmige Oberfläche des Zylinderkopfs 2 und des Lagerele­ ments 3 gebildet wird. Der Ölzwischenkanal 26 umfaßt einen radialen Öl­ durchlaß 26a, der diametral durch den vorderen, gelagerten Abschnitt der Nockenwelle 1 geht, einen axialen, in den Bolzen 14 gebildeten Öldurchlaß 26b zur Verbindung mit der Druckkammer 20 und einen axialen Öldurchlaß 26c, der so in den vorderen Endbereich der Nockenwelle 1 gebohrt ist, daß er den Öldurchlaß 26a mit dem Öldurchlaß 26b verbindet. Das Magnet­ ventil 27 wird durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert, die den Betriebszustand des Motors auf der Basis von Signalen von verschiedenen Sensoren, zum Beispiel einem Kurbelwinkelsensor und einem Luftdurch­ flußmesser, bestimmt.

Die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung für Verbrennungsmotoren, wie sie oben dargelegt wurde, arbeitet folgender­ maßen.

Wenn der Motor unter geringer Last arbeitet, ist das Steuersignal der zuvor beschriebenen Steuereinheit in einem AUS-Zustand, der dazu führt, daß die Ölzufuhr von der Ölpumpe (nicht gezeigt) durch das Ma­ gnetventil 27 blockiert wird und daß die Arbeitsflüssigkeit durch das Ma­ gnetventil zur Ölwanne (nicht gezeigt) zurückgeführt wird. Als Ergebnis wird der Druck in der Druckkammer 20 niedrig, und daher wird das Ringrad 15 durch die Feder 24 in die äußerste linke Stellung gebracht. Unter dieser Bedingung wird der relative Phasenwinkel zwischen dem Antriebsrad 6 und der Nockenwelle 1 auf einen vorbestimmten Phasen­ winkel eingestellt, bei dem die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung relativ zum Kurbelwinkel initialisiert wird.

Wenn umgekehrt der Betriebszustand des Motors von geringer zu hoher Last wechselt, wird das Steuersignal von der Steuereinheit an das Magnetventil gegeben mit dem Ergebnis, daß Arbeitsflüssigkeit von der Ölpumpe durch den Ölzufuhrkanal 23 und den Ölzwischenkanal 26 zur Druckkammer 20 zugeführt wird. Da der Druck der Arbeitsflüssigkeit in­ nerhalb der Druckkammer 20 steigt, wird als Ergebnis das Ringrad 15 zur rechten Seite (bei Betrachtung von Fig. 1) gegen die durch die Feder 24 erzeugte Federkraft bewegt. Daher wird der Phasenwinkel zwischen dem Rad 6 und der Nockenwelle 1 zu einem vorbestimmten Phasenwinkel geändert, der einem optimalen Phasenwinkel während eines Zustands ho­ her Motorlast entspricht. Auf diese Weise wird die Einlaß- und/oder Aus­ laßventilsteuerung variabel in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors gesteuert.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Einschaltzustandes, bei dem die drei Teile, nämlich das Antriebsrad 6, die Buchse 12 und das Ringrad 15 ungefähr wie ursprünglich zusammengesetzt sind. Wie wohl­ bekannt, werden herkömmliche Steuermarkierungen auf jedem vorbestimm­ ten Zahn des Antriebsrades 6 und der Buchse der Kurbelwelle ange­ bracht. Jedoch werden beim Herstellungsverfahren der drei vorher be­ schriebenen Teile der äußere Zahnkranz 11 des Rades, die Außenverzahnung 19 des Ringrads, die Außenverzahnung 13 der Buchse unabhängig voneinander, ungeachtet der Phasenwinkel des inneren Zahnkranzes 9, der Innenverzahnung 18 und der Einrastvertiefung 12a gefer­ tigt, um die Herstellung zu erleichtern. Mit anderen Worten ist die rela­ tive Phasenwinkelbeziehung zwischen den zusammengesetzten, ineinander­ greifenden, an jedem der drei Teile gebildeten Bereiche zufällig.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Spitze eines Zahns 11a des äußeren Zahnkranzes 11, der mit einer Steuerungsmarke vorzugsweise in der Nähe der Nullinie x zum Herstellungszeitpunkt markiert ist, normalerweise von der Nullinie x aufgrund der zufälligen, oben diskutierten Phasenwinkelbe­ ziehung versetzt. Zusätzlich ist die Spitze eines Zahns 13a des äußeren Zahnkranzes 13 normalerweise von der Nullinie x versetzt und kann ebenfalls durch eine Steuerungsmarke in der Nähe der Nullinie markiert sein. Die Nullinie x ist von der Mitte der Kurbelwelle 1 bis zur Mitte des Stiftes 5 gezogen und wird zeitweilig für den Zweck von leichten und ge­ nauen Phasenwinkeleinstellungen benutzt. Es ist zu beachten, daß die re­ lative Phasenwinkelbeziehung zwischen der Nockenwelle 1 und der Buchse 12 eindeutig durch das Einrasten des unter Preßsitz eingepaßten Stifts 5 in das Loch 4 der Nockenwelle 1 und in die Einrastvertie­ fung 12a der Buchse 12 festgelegt ist. Nach dem ungefähren Zusam­ mensetzen der Nockenwelle 1, des Antriebsrades 6 und des Ringrads 15 nehme man zum Beispiel an, daß die Spitze eines Zahns 13a der Außenverzahnung 13 der mit der Steuerungsmarke zu markierenden Buchse um +0,5° von der Nullinie x versetzt ist und die Spitze des Zahns 11a des mit der Steuerungsmarke zu markierenden Antriebsrades um -0,5° von der Nullinie x versetzt ist, wobei der Versetzwinkel zwischen den Spitzen der beiden Zähne +0,5°-(-0,5°)=1,0° beträgt. Die obenerwähnte Spitze des Zahns 11a wird in der Nähe der Nullinie x in einer der beiden Richtungen, nämlich im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, ausgewählt und kann mit einer Steuerungsmarke als zeitweilige Referenz markiert sein. Auf der an­ deren Seite markiert die Steuerungsmarke auf der Spitze des Zahns 13a der Außenverzahnung 13 die endgültige Steuerungsstellung und wird da­ her in der größtmöglichen Nähe zur Nullinie ausgewählt.

Wenn die oben beschriebenen Spitzen der Zähne 11a und 13a, die einen Versetzwinkel von 1,0° bilden, als mit Steuerungsmarken zu markie­ rende Endpunkte ausgewählt würden, würde der relativ große Ver­ setzwinkel nachteilig die voreingestellte Einlaß- und/oder Auslaßventil­ steuerung relativ zum Kurbelwinkel beeinflussen. Die Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung muß innerhalb einer vorbestimmten Toleranz, zum Beispiel ±0,5°, eingestellt werden. Daher ist ein Arbeitsschritt zum Ein­ stellen des Versetzwinkels der Spitzen der mit Steuerungsmarken mar­ kierten Zähne erforderlich, um den Versetzwinkel innerhalb der vorbe­ stimmten Toleranz zu bringen. Aus diesem Grund ist die Ventilsteuerung nach der vorliegenden Erfindung so ausgeführt, daß die Außenverzahnung 13 der Buchse 12 eine zweite Zahl von Zähnen besitzt, die von der ersten Zahl verschieden ist, und daß außerdem die Kombina­ tion der ersten und zweiten Zahl von Zähnen so ausgewählt ist, daß sie folgende Ungleichung erfüllt:

| (O₁ - O₂) + n (360°/M) | | T |,

wobei O₁ der Versetzwinkel der zeitweilig ausgewählten Spitze des Zahns 11a des äußeren Zahnkranzes des Antriebsrades 6 von der Nullinie x, O₂ der Ver­ setzwinkel der ausgewählten Spitze des Zahns 13a der Außenverzahnung 13 der Buchse 12 von der Nullinie x, n eine ganze Zahl, M das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen der ersten und der zweiten Zahl von Zäh­ nen und T die vorgegebene Toleranz der Einlaß- und/oder Auspuffventil­ steuerung ist. In der obigen Ungleichung, stellt (O₁ - O₂) den Ver­ setzwinkel einer Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung des Motors in einem Zustand dar, bei dem die Nockenwelle 1, das Antriebsrad 6 und das Ringrad 15 zeitweilig zusammengesetzt sind, während 360°/M den feinst­ möglichen Einstellwinkel darstellt. Daher ist es wünschenswert, daß M so groß wie möglich ist. Vorzugsweise sollte wenigstens eine der ersten oder der zweiten Zahl eine Primzahl sein. Wenn die erste Zahl gleich der zwei­ ten ist, ist M ebenfalls gleich der zweiten Zahl. In diesem Fall muß die zweite Zahl selbst als eine beträchtlich große Zahl, zum Beispiel 360 Zähne, ausgewählt werden, um ein größtmögliches kleinstes gemeinsames Vielfaches M zu erreichen. Eine solch große Zahl von Zähnen ist jedoch nicht möglich hinsichtlich der Bearbeitung. Daher wird bei dem Ventil­ steuerung-Kontrollsystem nach der Erfindung die erste Zahl von Zähnen so gewählt, daß sie von der zweiten Zahl verschieden ist. Die Zahl der Zähne jeweils auf dem Antriebsrad 6 und der Buchse 12 ist so ausgewählt, daß die Einstellung zwischen der Spitze des ausgewählten Zahns 11a des äußeren Zahnkranzes 11 und der Spitze des ausgewählten Zahns 13a der Außenverzahnung 13 durchgeführt werden kann, um das Antriebsrad 6 und die Buchse 12 in eine Winkelbeziehung zu bringen, die innerhalb einer zulässigen Toleranz liegt. Die Einstellung der relativen Winkel wird durchgeführt, indem die Nockenwelle 1 mit der befestigten Buchse von der vorläufigen Anordnung entfernt und nach dem Versetzen um eine vorbestimmte Zahl von Zähnen bezüglich des Ringrads 15 wieder einge­ setzt wird, daher ist der Zahn 13a ebenfalls winkelmäßig von dem Zahn 11a versetzt. Auf diese Art wird die Winkelbeziehung zwischen dem Antriebsrad 6 und der Buchse 12 auf eine Weise innerhalb der zulässigen Toleranz gebracht, die die folgende Ungleichung erfüllt:

| (P₁ × Z₁ + O₁) - (P₂ × Z₂ + O₂) | | T |,

wobei P₁ ein Phasenwinkel, der einem Abstand angrenzender Zähne des äußeren Zahnkranzes 11 entspricht, Z₁ eine Zahl von Zähnen, die im Uhrzei­ gersinn von der Spitze des ausgewählten Zahns 11a des äußeren Zahnkranzes 11 berechnet wird, welche einem Phasenwinkel entspricht, der von dem Versetzen der Winkelorientierung des Zahns 13a der Außenverzahnung 13 um die erforderliche Zahl von Zähnen, um die Winkelbeziehung zwischen dem Antriebsrad 6 und der Buchse 12 innerhalb der erforderlichen Toleranz zu bringen, resultiert, O₁ und O₂ die zuvor beschriebenen Versetzwinkel, P₂ ein Phasenwinkel, der einen Abstand angrenzender Zähne der Außenverzahnung 13 entspricht, Z₂ eine Zahl von Zähnen, die im Uhrzeigersinn von der Spitze des ausgewählten Zahns 13a der Außenverzahnung 13 be­ rechnet wird, wobei der ausgewählte Zahn 13a versetzt werden muß, um die Winkelbeziehung zwischen dem Antriebsrad 6 und der Buchse 12 inner­ halb der erforderlichen Toleranz zu bringen, und T die zuvor beschrie­ bene Toleranz ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Zahl von Zähnen auf 50 für das Antriebsrad 6 und auf 29 für die Buchse 12 ausgewählt.

Notwendigerweise ist die Innenverzahnung 18 des Ringrads 15, der in die Außenverzahnung 13 greift, so ausgeführt, daß er die zweite Zahl von Zähnen umfaßt. Wie zuvor beschrieben, wird unter der Annahme von Versetzwinkeln O₁ und O₂ von jeweils -0,5° und +0,5° die optimale Kombination von Z₁ und Z₂ mittels einer Rechenvorrichtung, wie etwa ei­ nem Computer, so bestimmt, daß sie die oben beschriebene Ungleichung erfüllt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Werte von Z₁ und Z₂ und eines endgültigen Versetzwinkels O_f zwischen der Spitze des Zahns 11a des äußeren Zahnkranzes 11 und der Spitze des Zahns 13a der Außenverzahnung 13 folgende:

Tabelle 1

Wie in Fig. 2 deutlich gezeigt, ist in der Kombination, bei der Z₁=7 und Z₂=4, wenn die Buchse 12 derart wiedereingesetzt wird, daß es im Uhr­ zeigersinn bezüglich der Unteranordnung des Antriebsrades 6 und des Ring­ rads 15 um 4 Abstände, was 49,655° entspricht (etwa 7 Abstände des Zahnkranzes 11 des Antriebsrades 6), versetzt ist, der endgültige Versetzwinkel O_f gleich -0,255°, sicher innerhalb der Toleranz. Unter dieser Bedingung wird der relative Phasenwinkel zwischen dem Antriebsrad 6 und der Buchse 12 auf -0,255° eingestellt. Auf diese Weise kann die Phasenwinkeleinstel­ lung einfach und genau durchgeführt werden, da die optimale Kombination von Z₁ und Z₂ bezüglich der verschiedenen Versetzwinkel O₁ und O₂ einfach durch einen Computer bestimmt werden können. Wie in der obigen Tabelle dargestellt ergibt bei Versetzwinkeln O₁ und O₂ von jeweils -0,5° und +0,5° die Kombination von Z₁=26 und Z₂=15 den kleinstmöglichen Pha­ senwinkel.

Wenn in dem Ausführungsbeispiel auch die Zahl der Zähne des äußeren Zahnkranzes 11 des Antriebsrades 6 und der Außenverzahnung 13 der Buchse 12 auf eine erste und zweite Zahl eingestellt sind, die die oben beschriebene notwendige und hinreichende Bedingung erfüllen, können die Zahlen der Zähne des äußeren Zahnkranzes 11 und der Außenverzahnung 19 des Ringrads 15 alternativ auf die erste und zweite Zahl eingestellt werden. Um in diesem Fall eine optimale Kombination zwischen einem Zahn 11a des äußeren Zahnkranzes 11 des Antriebsrades 6 und einem Zahn der Außenverzahnung 19 des Ringrads 15 nach dem oben be­ schriebenen Phasenwinkeleinstellverfahren zu erhalten, kann die Unteran­ ordnung der Buchse 12 und des Ringrads 15 so versetzt und wieder­ eingesetzt werden, daß das Ringrad im Uhrzeigersinn bezüglich des Antriebsrades 6 versetzt wird.

Weiterhin können ein Nockenzahnrad und eine Steuerkette als Motordrehmomentüberträger anstelle eines Antriebsrades und eines Steu­ erriemens verwendet werden.

Wenn auch in dem Ausführungsbeispiel die vorbestimmte Toleranz für die Einlaß- und/oder Auspuffventilsteuerung im Bereich zwischen ±0,5° ausgewählt ist, können andere Toleranzen passend in Abhängigkeit von verschiedenen Motorcharakteristiken ausgewählt werden.

Claims (3)

1. Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor mit:
einem im wesentlichen zylindrischen Antriebsrad (6), das durch einen Zahnkranz (11) an seiner äußeren Umfangsfläche eine angetriebene Verbindung mit der Kurbelwelle des Motors besitzt, wobei der äußere Zahnkranz (11) eine erste Zahl von Zähnen besitzt und das Antriebsrad (6) an seiner inneren Umfangsfläche einen inneren Zahnkranz (9) aufweist;
einer Nockenwelle (1), die an ihrer äußeren Umfangsfläche eine Außenverzahnung (13) mit einer zweiten, von der ersten Zahl verschiedenen Zahl von Zähnen aufweist;
einem Ringrad (15), das zwischen der Nockenwelle (1) und dem Antriebsrad (6) zum Ändern des Phasenwinkels zwischen der Nockenwelle und Antriebsrad angeordnet ist, wobei das Ringrad (15) eine Innenverzahnung (18) und eine Außenverzahnung (19) aufweist, die jeweils in die Außenverzahnung (13) der Nockenwelle bzw. in den inneren Zahnkranz (9) des Antriebsrades (6) eingreifen, wobei wenigstens eines der ineinandergreifenden Paare der gezahnten Bereiche schraubenförmig ist; und
einer Kommbination der ersten (11) und zweiten (13) Zahl von Zähnen, die so ausgewählt ist, daß die Ungleichung | dO + n (360°/M) | | T | erfüllt wird, wobei dO der Versetzwinkel zwischen Antriebsrad (6) und Nockenwelle (1) im Montagezustand des Motors, n eine ganze Zahl, M das kleinste gemeinsame Vielfache zwischen der ersten (11) und der zweiten (13) Zahl von Zähnen, und T ein vorgegebener Toleranzwert der Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung ist.

2. Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten (11) und der zweiten (13) Zahl von Zähnen eine Primzahl ist.

3. Einlaß- und/oder Auslaßventilsteuerung nach Anspruch 1, mit einem Antriebsmechanismus (22, 23, 26, 20) zum axialen Hin- und Herbewegen des Ringrades (15) durch Öldruck in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors.