EP1783331A1

EP1783331A1 - System with intake camshaft, exhaust camshaft and a cam phaser and use of this system

Info

Publication number: EP1783331A1
Application number: EP05110407A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Bertram
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: EP1783331B1; DE502005004470D1; US20070101960A1; US7603974B2

Abstract

System (1) has inlet cam shaft and outlet cam shaft (3) whereby camshaft adjuster of first camshaft is fixed together with first gear wheel by means of a first fixing means to end of the first camshaft. The second gear wheel (5) of second camshaft (3c) is fixed by means of second fixing means (8) to end (3a) of second camshaft. The second gear wheel is designed in such a manner that in the mounted condition the first fixing means and second fixing means are arranged towards camshaft longitudinal axle (3b) at same heights.

Description

Die Erfindung betrifft ein System mit mindestens einer Einlaßnockenwelle und mit mindestens einer Auslaßnockenwelle, die jeweils zum Zwecke ihres Antriebs an einem ihrer beiden Enden und auf der gleichen Seite des Systems mit einem Zahnrad ausgestattet sind und auf diese Weise mittels eines Riemens oder einer Kette von einer umlaufenden Kurbelwelle in Drehung um ihre Längsachsen versetzbar sind, wobei eine erste Nockenwelle zur Verstellung ihrer Steuerzeiten mit einem Nockenwellenversteller, der an dem Ende der ersten Nockenwelle vorgesehen ist, an dem auch das Zahnrad angeordnet ist, ausgestattet ist, wohingegen eine zweite Nockenwelle nicht über einen derartigen Nockenwellenversteller verfügt und damit unveränderbare Steuerzeiten aufweist.The invention relates to a system with at least one intake camshaft and with at least one exhaust camshaft, which are each equipped with a gear for the purpose of their drive at one of its two ends and on the same side of the system and in this way by means of a belt or a chain of one a first camshaft for adjusting its timing with a camshaft adjuster, which is provided at the end of the first camshaft on which the gear is arranged, is equipped, whereas a second camshaft does not have a has such camshaft adjuster and thus has unchangeable timing.

Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Systems in einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder.Furthermore, the invention relates to the use of such a system in an internal combustion engine having at least one cylinder.

Systeme der oben genannten Art sind erforderlich, um eine Nockenwellenverstellung auf der Einlaßseite oder Auslaßseite einer Brennkraftmaschine vornehmen zu können, mit der auf die Steuerzeiten der Steuerorgane eines Ventiltriebes Einfluß genommen werden kann. Die Variation der Steuerzeiten ist ein Lösungsansatz zur Verminderung des Kraftstoffverbrauches und damit zur Reduzierung der Schadstoffemissionen bzw. zur Steigerung der Leistung.Systems of the above type are required in order to make a camshaft adjustment on the inlet side or outlet side of an internal combustion engine, with which the control times of the control members of a valve train can be influenced. The variation of the timing is a solution to reduce fuel consumption and thus reduce emissions of pollutants or to increase performance.

Aufgrund der begrenzten Ressourcen an fossilen Energieträgern, insbesondere aufgrund der begrenzten Vorkommen an Mineralöl als Rohstoff für die Gewinnung von Brennstoffen für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen, ist man bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Gesetzliche Reglementierungen verlangen eine ständige Reduzierung der von der Brennkraftmaschine emittierten Schadstoffe in die Umgebung.Due to the limited resources of fossil fuels, in particular due to the limited mineral oil reserves as a raw material for the production of fuels for the operation of internal combustion engines, the development of internal combustion engines is constantly striving to minimize fuel consumption. Legal regulations require a constant reduction of the pollutants emitted by the internal combustion engine into the environment.

Problematisch ist der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. Der Ottomotor arbeitet mit einem homogenen Brennstoff-Luftgemisch, das - sofern keine Direkteinspritzung vorliegt - durch äußere Gemischbildung aufbereitet wird, indem in die angesaugte Luft im Ansaugtrakt Kraftstoff eingebracht wird. Die Einstellung der gewünschten Leistung erfolgt durch Veränderung der Füllung des Brennraumes, so daß dem Arbeitsverfahren des Ottomotors - anders als beim Dieselmotor - eine Quantitätsregelung zugrunde liegt.The problem is the fuel consumption and thus the efficiency, especially in gasoline engines. The reason for this lies in the basic working method of the gasoline engine. The gasoline engine works with a homogeneous fuel-air mixture, which - if no Direct injection is present - is prepared by external mixture formation by fuel is introduced into the intake air in the intake tract. The desired power is adjusted by changing the filling of the combustion chamber, so that the operating method of the gasoline engine - unlike the diesel engine - is based on a quantity control.

Die Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse d.h. die Quantität eingestellt werden. Die Quantitätsregelung mittels Drosselklappe hat aufgrund der Druckabsenkung und der damit verbundenen Drosselverluste thermodynamische Nachteile.The load control is usually carried out by means of a throttle valve provided in the intake tract. By adjusting the throttle, the pressure of the intake air behind the throttle valve can be reduced more or less. With a constant combustion chamber volume, the air mass, i. E. the quantity will be set. The quantity control by means of throttle valve has thermodynamic disadvantages due to the pressure reduction and the associated throttle losses.

Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung nach dem Stand der Technik besteht in der Verwendung eines variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten, d. h. die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlaß- und Auslaßventile, bedingt durch die nicht flexible, da nicht verstellbare Mechanik des Ventiltriebes als unveränderliche Größen vorgegeben sind, können diese den Verbrennungsprozeß und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Die Variation der Steuerzeiten kann des weiteren - wie oben bereits erwähnt - zur Steigerung der Leistung eingesetzt werden. Die ideale Lösung wäre eine voll variable Ventilsteuerung, die für jeden beliebigen Betriebspunkt des Ottomotors speziell abgestimmte Werte für den Hub und die Steuerzeiten zuläßt.One approach to prior art de-throttling is to use a variable valvetrain. In contrast to conventional valve trains, where both the stroke of the valves and the timing, d. H. the opening and closing times of the intake and exhaust valves, due to the non-flexible, since non-adjustable mechanism of the valve train are given as immutable variables, these parameters can be varied more or less by means of variable valve trains influencing the combustion process and thus the fuel consumption. The variation of the timing can further - as mentioned above - be used to increase the performance. The ideal solution would be a fully variable valve control, which allows for specially tuned values for the stroke and the timing for any operating point of the gasoline engine.

Spürbare Kraftstoffeinsparungen und damit spürbare Schadstoffreduzierungen können aber auch mit nur teilweise variablen Ventiltrieben erzielt werden, bei denen beispielsweise die Schließzeit des Einlaßventils verstellt wird. Diese Maßnahme - Variation der Schließzeit des Einlaßventils - ist ebenfalls geeignet, die Leistung bzw. das Drehmoment der Brennkraftmaschine zu beeinflussen.Noticeable fuel savings and thus noticeable emissions reductions can also be achieved with only partially variable valve trains, in which, for example, the closing time of the intake valve is adjusted. This measure - variation of the closing time of the intake valve - is also suitable to influence the power or the torque of the internal combustion engine.

Bei voll variabler Ventilsteuerung kann darüber hinaus die Quantität des angesaugten Gemisches und damit die Last durch das Schließen des Einlaßventils gesteuert werden, wobei das angesaugte Gemisch aufgrund der fehlenden Drosselklappe auch beim Ladungswechsel im Teillastbereich mit Umgebungsdruck angesaugt wird.In addition, with fully variable valve timing, the quantity of the intake mixture and thus the load can be controlled by closing the intake valve, wherein the sucked mixture is sucked in at ambient pressure due to the missing throttle even when changing the charge in the partial load range.

Eine Möglichkeit, die Steuerzeiten der Ventile zu variieren, besteht in der Verwendung einer Nockenwellenverstellvorrichtung, mit welcher die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle um einen gewissen Winkel verdreht wird, so daß die Steuerzeiten nach früh oder spät verschoben werden. Im folgenden werden derartige Nockenwellenverstellvorrichtungen allgemein als Nockenwellenversteller bezeichnet, unabhängig von dem Funktionsprinzip, das ihnen zugrunde liegt.One way to vary the timing of the valves is to use a camshaft phaser with which the camshaft is rotated a certain angle relative to the crankshaft so that the timing is shifted early or late. In the following, such Nockenwellenverstellvorrichtungen are generally referred to as a camshaft adjuster, regardless of the operating principle that underlies them.

Derartige Verstellvorrichtungen werden üblicherweise hydraulisch betätigt bzw. gesteuert, wobei eine oder mehrere Druckkammern mit Hydrauliköl gezielt beaufschlagt werden oder aber entlastet werden.Such adjusting devices are usually hydraulically actuated or controlled, wherein one or more pressure chambers are selectively acted upon with hydraulic oil or relieved.

Eine derartige Verstellvorrichtung wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 50 947 A1 beschrieben.Such adjustment is, for example, in the German Offenlegungsschrift DE 198 50 947 A1 described.

Der in der DE 198 50 947 A1 beschriebene Nockenwellenversteller ist mit einer axial verschieblichen Kolbeneinrichtung ausgestattet, wobei eine axiale Verschiebung der Kolbeneinrichtung eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber einem die Nockenwelle antreibenden Riemenrad impliziert und damit eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle, die in ihrer Drehbewegung über einen Riemen mit dem Riemenrad gekoppelt ist.The Indian DE 198 50 947 A1 described camshaft adjuster is equipped with an axially displaceable piston device, wherein an axial displacement of the piston means a rotation of the camshaft relative to a camshaft driving pulley implies and thus a rotation of the camshaft relative to the crankshaft, which is coupled in its rotational movement via a belt with the pulley.

Zur Verschiebung der Kolbeneinrichtung sind zwei Verstellkammern vorgesehen, die zur axialen Verschiebung mit Drucköl beaufschlagt werdenFor displacement of the piston device two adjustment chambers are provided, which are acted upon for axial displacement with pressure oil

Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die beschriebene Verstellvorrichtung lediglich ein Beispiel eines Nockenwellenverstellers darstellt, der mittels einer axial verschieblichen Kolbeneinrichtung ausgebildet ist.It is pointed out at this point that the adjusting device described is merely an example of a camshaft adjuster, which is formed by means of an axially displaceable piston device.

In der US 4,858,572 wird eine Verstellvorrichtung beschrieben, die sich nicht - wie die zuvor beschriebene Vorrichtung - einer Kolbeneinrichtung bedient, um die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle um einen vorgebaren Winkel zu verdrehen, sondern zum Verstellen eine Flügelzellenpumpe einsetzt. Dabei wird bzw. werden eine bzw. mehrere Kammern mit einem unter Druck stehenden Fluid versorgt, weshalb diesem Flügelzellennockenwellenphasenversteller wie der Verstellvorrichtung, die in der DE 198 50 947 A1 beschrieben ist, ein hydraulisches Arbeitsverfahren zugrunde liegt.In the US 4,858,572 An adjusting device is described which does not operate - as the device described above - a piston device to rotate the camshaft relative to the crankshaft by a predetermined angle, but for adjusting a Vane pump uses. In this case, one or more chambers is or are supplied with a pressurized fluid, which is why this Flügelzellennockenwellenwellenphasenversteller as the adjusting device, which in the DE 198 50 947 A1 is described, a hydraulic working method is based.

Eine Flügelzellenpumpe 100 verfügt über einen Außenrotor 102 und einen Innenrotor 104 und ist beispielhaft und schematisch in Figur 1 dargestellt. Der Außenrotor 102 ist mit dem außenliegenden Zahnriemenrad 101 drehfest verbunden, wohingegen der Innenrotor 104 an der Nockenwelle 103 fixiert ist. Um die Nockenwelle 103 gegenüber der Kurbelwelle zu verdrehen und damit die Steuerzeiten zu variieren, wird der Innenrotor 104 gegenüber dem Außenrotor 102 verdreht, was durch Einleiten eines Fluids in mehrere Druckkammern 105 realisiert wird. Die Druckkammern 105 werden durch die Flügel 102a, 104a der Rotoren 102, 104 und die Rotoren 102, 104 selbst gebildet und werden mittels an den Enden der Flügel 102a, 104a angeordneten Dichtleisten gegenüber der Umgebung abgedichtet. Durch das Einleiten von Drucköl in die Druckkammern 105 wird eine Vergrößerung des Kammervolumens erzwungen, was eine Verdrehung des Innenrotors 104 gegenüber dem Außenrotor 102 hervorruft.A vane pump 100 has an outer rotor 102 and an inner rotor 104 and is shown by way of example and schematically in FIG. The outer rotor 102 is connected in a rotationally fixed manner to the outer toothed belt wheel 101, whereas the inner rotor 104 is fixed to the camshaft 103. In order to rotate the camshaft 103 relative to the crankshaft and thus to vary the timing, the inner rotor 104 is rotated relative to the outer rotor 102, which is realized by introducing a fluid into a plurality of pressure chambers 105. The pressure chambers 105 are formed by the vanes 102a, 104a of the rotors 102, 104 and the rotors 102, 104 themselves and are sealed from the environment by means of sealing strips arranged at the ends of the vanes 102a, 104a. By introducing pressure oil into the pressure chambers 105, an enlargement of the chamber volume is forced, which causes a rotation of the inner rotor 104 relative to the outer rotor 102.

Zur Realisierung zumindest teilweise variabler Steuerzeiten können sowohl die Einlaßnockenwelle als auch die Auslaßnockenwelle jeweils mit einem separaten Nockenwellenversteller ausgestattet werden. In Abhängigkeit von der vorgegebenen Zielsetzung kann es aber auch zielführend sein, nur eine erste Nockenwelle d. h. nur die Einlaßnockenwelle oder nur die Auslaßnockenwelle mit einem Nockenwellenversteller zu versehen, wobei die jeweils andere zweite Nockenwelle nicht mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet wird und damit über unveränderbare Steuerzeiten verfügt.To realize at least partially variable control times, both the intake camshaft and the exhaust camshaft can each be equipped with a separate camshaft adjuster. Depending on the given objective, however, it may also be expedient to use only a first camshaft d. H. only to provide the intake camshaft or only the exhaust camshaft with a camshaft adjuster, wherein the respective other second camshaft is not equipped with a camshaft adjuster and thus has unchangeable timing.

Wird beispielsweise eine Kraftstoffeinsparung angestrebt, erweist sich in einigen Anwendungsfällen die Variation der Schließzeit des Einlaßventils bereits als ausreichend, weshalb die alleinige Anordnung eines Nockenwellenverstellers auf der Einlaßseite bereits zielführend ist, ohne daß es zwingend erforderlich wäre, auch die Steuerzeiten auf der Auslaßseite variabel zu gestalten.If, for example, a fuel economy is sought, in some applications, the variation of the closing time of the intake valve already proves to be sufficient, so the sole arrangement of a camshaft adjuster on the inlet side is already expedient, without it being absolutely necessary to make the timing of the exhaust side variable ,

In anderen Anwendungsfällen kann die umgekehrte Vorgehensweise sinnvoll erscheinen, bei der die Auslaßnockenwelle mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet wird, hingegen an den festen Steuerzeiten auf der Einlaßseite festgehalten wird.In other applications, the reverse approach may seem appropriate, in which the exhaust camshaft is equipped with a camshaft adjuster, however, is held at the fixed timing on the inlet side.

Da ein zusätzlicher Nockenwellenversteller bei der Konzeption einer Brennkraftmaschine einen erheblichen Kostenfaktor darstellt und die Kosten eines Nockenwellenverstellers bis zu 5 Prozent der Gesamtkosten der Brennkraftmaschine betragen können, besteht ein erheblicher Bedarf, Brennkraftmaschinen als Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug anzubieten, bei denen nur auf der Auslaßseite bzw. nur auf der Einlaßseite ein Nockenwellenversteller zur Realisierung variabler Steuerzeiten vorgesehen wird.Since an additional camshaft adjuster is a considerable cost factor in the design of an internal combustion engine and the cost of a camshaft adjuster can amount to up to 5 percent of the total cost of the internal combustion engine, there is a considerable need to offer internal combustion engines as a drive unit for a motor vehicle, in which only on the outlet side or only on the inlet side a camshaft adjuster is provided for the realization of variable timing.

Dies führt aber bei der Fertigung, insbesondere bei der Montage, der entsprechenden Brennkraftmaschine zu erheblichen Problemen, da die vorhandenen Fertigungsstrassen in der Regel nur über Fertigungsstationen verfügen, mit denen entweder konventionelle d.h. mit festen Steuerzeiten arbeitende Brennkraftmaschinen montiert werden können oder aber Brennkraftmaschinen montierbar sind, bei denen sowohl die Auslaßnockenwelle als auch die Einlaßnockenwelle jeweils mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet werden.However, this results in the production, in particular during assembly, the corresponding internal combustion engine to considerable problems, since the existing production lines usually have only manufacturing stations with which either conventional. can be mounted with fixed timing operating internal combustion engines or internal combustion engines are mounted, in which both the exhaust camshaft and the intake camshaft are each equipped with a camshaft adjuster.

Im Rahmen der Montage werden unter anderem in einer speziellen Fertigungsstation die Drehwinkelpositionen der Nockenwellen und der Kurbelwelle eingestellt und synchronisiert. Dabei wird beispielsweise die Kurbelwelle soweit verdreht bis sie gegen einen vorgegebenen Positionierungsstift anschlägt, wobei die Nockenwellen dadurch positioniert und synchronisiert werden können, daß sie mittels an ihren freien Wellenenden vorgesehenen Einkerbungen in die entsprechende Drehwinkelposition gedreht werden. Ein Eingriff eines Werkzeuges in die auf den Nockenwellen angeordneten Zahnräder gegebenenfalls mit anschließender Verdrehung der entsprechenden Nockenwelle gewährleistet die Synchronisation der Zahnräder.As part of the assembly, the rotational angle positions of the camshafts and the crankshaft are set and synchronized, inter alia, in a special manufacturing station. In this case, for example, the crankshaft is rotated until it abuts against a predetermined positioning pin, wherein the camshafts can be positioned and synchronized by being rotated by means provided at their free shaft ends notches in the corresponding rotational angular position. An engagement of a tool in the arranged on the camshaft gears optionally with subsequent rotation of the corresponding camshaft ensures the synchronization of the gears.

Sind die Nockenwellen mit Nockenwellenverstellern ausgestattet, erfolgt die Synchronisation der beiden Nockenwellenversteller mitsamt Zahnrädern in der Regel mit einem Positionierwerkzeug, das in Positionsmarken eingreift, welche an den beiden Nockenwellenverstellern in der Art vorgesehen sind, daß das Positionierwerkzeug nur in einer einzigen vorgebaren Anordnung der beiden Nockenwellenversteller relativ zueinander in die Positionsmarken eingreifen kann.If the camshafts equipped with camshaft adjusters, the synchronization of the two camshaft adjuster complete with gears usually with a positioning tool that engages in position marks, which are provided on the two camshaft adjusters in such a way that the positioning tool only in a single presettable arrangement of the two camshaft adjuster can engage relative to each other in the position marks.

Nach erfolgreicher Positionierung und Synchronisation der Nockenwellen und der Kurbelwelle, werden die Zahnräder bzw. die Nockenwellenversteller mittels Schrauben fixiert, wobei zur Befestigung eines Zahnrades bzw. eines Nockenwellenverstellers an der Nockenwelle in der Regel eine Schraube in Richtung der Längsachse der Nockenwelle eingeschraubt wird. Dabei wird im Rahmen der Montage eine Schraube in die Einlaßnockenwelle und eine Schraube in die Auslaßnockenwelle eingeschraubt.After successful positioning and synchronization of the camshaft and the crankshaft, the gears or the camshaft adjuster are fixed by means of screws, wherein for fastening a gear or a camshaft adjuster to the camshaft usually a screw is screwed in the direction of the longitudinal axis of the camshaft. In this case, a screw is screwed into the intake camshaft and a screw in the exhaust camshaft as part of the assembly.

Für den Montagefall, daß beide Nockenwellen mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet sind oder aber beide Nockenwellen nicht über einen derartigen Nockenwellenversteller verfügen, weisen die Werkzeuge der Fertigungsstation zum Eindrehen der Schrauben die gleiche Eingrifftiefe auf.For the assembly case that both camshafts are equipped with a camshaft adjuster or both camshafts do not have such a camshaft adjuster, the tools of the manufacturing station for screwing the screws on the same engagement depth.

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen nur auf der Auslaßseite bzw. nur auf der Einlaßseite ein Nockenwellenversteller zur Realisierung variabler Steuerzeiten vorgesehen wird und auf der jeweils anderen Nockenwelle lediglich ein Zahnrad angeordnet ist, ist die Eingrifftiefe der Werkzeuge zum Eindrehen der Schrauben unterschiedlich, da der Nockenwellenversteller auf das freie Ende der Nockenwelle aufgeschoben wird, so daß das Zahnrad zwischen Nockenwellenversteller und den auf der Nockenwelle angeordneten Nocken zu liegen kommt.In internal combustion engines, in which only on the outlet side or only on the inlet side a camshaft adjuster for realizing variable timing is provided and on the other camshaft only one gear is arranged, the engagement depth of the tools for screwing the screws is different, since the camshaft adjuster the free end of the camshaft is pushed, so that the gear between Camshaft adjuster and arranged on the camshaft cam comes to rest.

Die in der Montage derzeit eingesetzten Fertigungsstationen verfügen häufig nur über die Möglichkeit Brennkraftmaschinen zu montieren, bei denen die Eindringtiefe der Werkzeuge zum Eindrehen der Schrauben gleich groß ist.The production stations currently used in assembly often have only the possibility to install internal combustion engines, in which the penetration depth of the tools for screwing the screws is the same size.

Die Bereitstellung einer Brennkraftmaschine, bei der nur die Einlaßnockenwelle oder nur die Auslaßnockenwelle mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet ist, würde somit eine zusätzliche Fertigungsstation erforderlich machen, deren Werkzeuge über die Möglichkeit verfügen, bei unterschiedlichen Eindringtiefen zu arbeiten. Diese Maßnahme würde aber zu erheblichen Investitionskosten fähren und zwar nicht nur im Hinblick auf die Anschaffungskosten einer zusätzlichen Fertigungsstation, sondern auch hinsichtlich der Fläche bzw. des Raumbedarfs, der für die Aufstellung dieser zusätzlichen Fertigungsstation und damit für die Erweiterung der vorhandenen Fertigungsstrasse erforderlich wäre.The provision of an internal combustion engine in which only the intake camshaft or only the exhaust camshaft is equipped with a camshaft adjuster, would thus require an additional manufacturing station, whose tools have the ability to work at different penetration depths. However, this measure would lead to considerable investment costs, not only with regard to the acquisition costs of an additional manufacturing station, but also in terms of the area or space required for the installation of this additional manufacturing station and thus for the extension of the existing production line.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, mit der die Fertigung bzw. Montage einer Brennkraftmaschine, bei der nur die Einlaßnockenwelle oder nur die Auslaßnockenwelle mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet ist, unter Einsatz der oben beschriebenen und bereits vorhandenen Fertigungsstrassen bzw. Fertigungsstationen ermöglicht wird.Against this background, it is the object of the present invention to provide a solution with which the production or assembly of an internal combustion engine, in which only the intake camshaft or only the exhaust camshaft is equipped with a camshaft adjuster, using the above-described and existing production lines or Manufacturing stations is made possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein System mit mindestens einer Einlaßnockenwelle und mit mindestens einer Auslaßnockenwelle, die jeweils zum Zwecke ihres Antriebs an einem ihrer beiden Enden und auf der gleichen Seite des Systems mit einem Zahnrad ausgestattet sind und auf diese Weise mittels eines Riemens oder einer Kette von einer umlaufenden Kurbelwelle in Drehung um ihre Längsachsen versetzbar sind, wobei eine erste Nockenwelle zur Verstellung ihrer Steuerzeiten mit einem Nockenwellenversteller, der an dem Ende der ersten Nockenwelle vorgesehen ist, an dem auch das Zahnrad angeordnet ist, ausgestattet ist, wohingegen eine zweite Nockenwelle nicht über einen derartigen Nockenwellenversteller verfügt und damit unveränderbare Steuerzeiten aufweist, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß

■ der Nockenwellenversteller der ersten Nockenwelle mittels eines ersten Befestigungsmittels am Ende der ersten Nockenwelle zumindest mitfixiert ist, und
■ das Zahnrad der zweiten Nockenwelle d.h. das zweite Zahnrad mitsamt dem ersten Zahnrad mittels eines zweiten Befestigungsmittels am Ende der zweiten Nockenwelle fixiert ist, wobei
■ das zweite Zahnrad in der Art ausgebildet ist, daß im montierten Zustand das erste Befestigungsmittel und das zweite Befestigungsmittel in Richtung der Nockenwellenlängsachsen gesehen im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind.

This object is achieved by a system having at least one intake camshaft and at least one exhaust camshaft, each equipped with a gear for the purpose of driving it at one of its two ends and on the same side of the system, and in this way by means of a belt or a chain a first camshaft for adjusting its timing with a camshaft adjuster, which is provided at the end of the first camshaft on which the gear is arranged, is equipped, whereas a second camshaft not has such a camshaft adjuster and thus has unchangeable timing, and which is characterized in that

■ the camshaft adjuster of the first camshaft is at least fixed by means of a first fastening means at the end of the first camshaft, and
■ The gear of the second camshaft ie the second gear including the first gear is fixed by means of a second fastening means at the end of the second camshaft, wherein
■ The second gear is formed in such a way that in the assembled state, the first fastening means and the second fastening means are arranged in the direction of the longitudinal axis of the camshaft arranged substantially at the same height.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen des Systems, bei denen das erste Befestigungsmittel und das zweite Befestigungsmittel jeweils durch eine Schraube gebildet werden. Die Verwendung von Schrauben zur Befestigung des Zahnrades bzw. des Nockenwellenverstellers ermöglicht die Applikation des erfindungsgemäßen Systems bei Einsatz herkömmlicher Fertigungsstrassen und Fertigungsstationen, bei denen nach dem Stand der Technik Schrauben als Befestigungsmittel eingesetzt werden.Embodiments of the system in which the first fastening means and the second fastening means are each formed by a screw are advantageous. The use of screws for attachment of the gear or the camshaft adjuster allows the application of the system according to the invention when using conventional production lines and manufacturing stations, which are used in the prior art screws as fasteners.

Durch die erfmdungsgemäße Ausbildung des zweiten Zahnrades d.h. des Zahnrades, welches auf der nicht in den Steuerzeiten verstellbaren zweiten Nockenwelle angeordnet ist, weisen die Werkzeuge der Fertigungsstation zum Eindrehen der Schrauben in die beiden Nockenwellen eine gleichgroße Eindringtiefe auf. Erreicht wird dies durch eine konstruktive Maßnahme, bei der das zweite Zahnrad - im Gegensatz zu einem herkömmlichen Zahnrad - in seiner axialen Abmessung in der Art dimensioniert wird, daß im montierten Zustand die Schrauben - in Richtung der Nockenwellenlängsachsen gesehen - im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind d.h. die Schraubenköpfe liegen auf einer gemeinsamen virtuellen Ebene, die senkrecht zu den Nockenwellenlängsachsen verläuft.Due to the erfmdungsgemäße training of the second gear i. of the gear wheel, which is arranged on the non-adjustable in the timing second camshaft, the tools of the manufacturing station for screwing the screws in the two camshafts on an equal penetration depth. This is achieved by a constructive measure in which the second gear - in contrast to a conventional gear - dimensioned in its axial dimension in the way that in the assembled state, the screws - seen in the direction of the camshaft longitudinal axes - arranged substantially at the same height ie the screw heads lie on a common virtual plane, which is perpendicular to the longitudinal axis of the camshaft.

Das zweite erfindungsgemäße Zahnrad kompensiert durch seine vergleichsweise große axiale Ausdehnung den Bauraum, der durch die zusätzliche Anordnung eines Nockenwellenverstellers auf der Nockenwelle beansprucht wird.The second gear according to the invention compensates by its comparatively large axial extent the space, which is claimed by the additional arrangement of a camshaft adjuster on the camshaft.

Wird nun eine Brennkraftmaschine, welche das erfmdungsgemäße System aufweist, d.h. eine Brennkraftmaschine, bei der nur die Einlaßnockenwelle oder nur die Auslaßnockenwelle mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet ist, einer herkömmlichen Fertigungsstation zugeführt, welche ursprünglich für die Montage von Brennkraftmaschinen konzipiert ist, bei der beide Nockenwellen mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet werden, kann das zweite Zahnrad, ohne daß Modifikation an der Fertigungsstation vorgenommen werden müssen, montiert d.h. befestig werden.If now an internal combustion engine, which has the erfmdungsgemäße system, i. an internal combustion engine in which only the intake camshaft or only the exhaust camshaft is equipped with a camshaft adjuster, fed to a conventional manufacturing station, which is originally designed for the assembly of internal combustion engines, in which both camshafts are equipped with a camshaft adjuster, the second gear without Modification must be made at the manufacturing station, ie assembled be fastened.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des zweiten Zahnrades entspricht der Montagevorgang zur Befestigung des zweiten Zahnrades dem Montagevorgang eines Nockenwellenverstellers. Die Werkzeuge arbeiten in beiden Fällen mit gleichgroßer Eindringtiefe.Due to the construction of the second gear according to the invention, the assembly process for fastening the second gear corresponds to the assembly process of a camshaft adjuster. The tools work in both cases with the same depth of penetration.

Damit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Lösung aufzuzeigen, mit der die Fertigung bzw. Montage einer Brennkraftmaschine, bei der nur die Einlaßnockenwelle oder nur die Auslaßnockenwelle mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet ist, unter Einsatz einer herkömmlichen Fertigungsstrasse bzw. herkömmlichen Fertigungsstation ermöglicht wird.Thus, the object underlying the invention is achieved, namely to show a solution with which the production or assembly of an internal combustion engine, in which only the intake camshaft or only the exhaust camshaft is equipped with a camshaft adjuster, using a conventional production line or conventional manufacturing station allows becomes.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen die Einlaßnockenwelle die erste Nockenwelle bildet, welche mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet ist, und die Auslaßnockenwelle die zweite Nockenwelle bildet, welche über unveränderbare Steuerzeiten verfügt. Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, sind bereits teilweise variable Steuerzeiten auf der Einlaßseite im Hinblick auf die Absenkung des Kraftstoffverbrauchs zielführend, ohne daß es erforderlich wäre, gleichzeitig die Steuerzeiten der Auslaßventile variabel zu gestalten. Dabei erweist sich insbesondere die Variation der Schließzeit des Einlaßventils als geeignete Maßnahme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.Advantageous embodiments of the system in which the intake camshaft forms the first camshaft, which is equipped with a camshaft adjuster, and the exhaust camshaft forms the second camshaft, which has unchangeable control times. As already stated above, partially variable timing on the intake side in terms of the reduction of fuel consumption are targeted, without it being necessary to make simultaneously the timing of the exhaust valves variable. In particular, the variation of the closing time of the intake valve proves to be a suitable measure for reducing fuel consumption.

Die Steuerzeit, zu der das Einlaßventil schließt, beeinflußt die Füllung des Brennraums und damit auch die Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine.The control time to which the intake valve closes affects the filling of the combustion chamber and thus also the torque characteristic of the internal combustion engine.

Bei niedrigen Drehzahlen ist es vorteilhaft, das Einlaßventil früh zu schließen, was jedoch bei hohen Drehzahlen, insbesondere bei der Nenndrehzahl, zu ungewollten Füllungsverlusten führt. Daher wird bei hohen Drehzahlen bevorzugt, das Einlaßventil spät zu schließen, um in diesem Drehzahlbereich eine gute Füllung des Brennraums sicherzustellen. Ein spätes Schließen des Einlaßventils führt aber durch teilweises Ausschieben der frisch angesaugten Zylinderladung zu Füllungsverlusten bei niedrigen Drehzahlen.At low speeds, it is advantageous to close the intake valve early, but at high speeds, especially at the rated speed, resulting in unwanted filling losses. Therefore, at high speeds, it is preferable to close the intake valve late to ensure good filling of the combustion chamber in this speed range. However, a late closing of the intake valve results in partial loss of filling at low speeds due to partial expulsion of the freshly aspirated cylinder charge.

Diese konkurrierenden Anforderungen bei unterschiedlichen Drehzahlen können durch Verwendung eines Nockenwellenverstellers, mit dem die Steuerzeit, zu der das Einlaßventil schließt, variabel steuerbar ist, beide erfüllt werden. Bei niedrigen Drehzahlen wird das Einlaßventil früh, bei hohen Drehzahlen spät geschlossen, was durch eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle mittels Nockenwellenversteller realisiert wird. Die Steuerzeiten der Auslaßnockenwelle können dabei unberührt bleiben.These competing demands at different speeds can both be met by using a phaser that variably controls the timing to which the intake valve closes. At low speeds, the intake valve is closed early, at high speeds late, which is realized by a rotation of the camshaft relative to the crankshaft by means of camshaft adjuster. The timing of the exhaust camshaft can remain unaffected.

Variable Steuerzeiten auf der Einlaßseite gestatten ebenfalls die Variation der sogenannten Ventilüberschneidung d. h. des Kurbelwinkelbereichs, in dem das Auslaßventil bei geöffnetem Einlaßventil noch nicht geschlossen ist. Im Bereich dieser Ventilüberschneidung kann es zu Spülverlusten kommen, wobei ein Teil des angesaugten Gemisches durch den Brennraum strömt, ohne an der Verbrennung teilzunehmen. Dies führt einerseits zu schlechteren Wirkungsgraden, aber andererseits zu einer größeren Zylinderfüllung und damit zu einer höheren Leistung. Bei niedrigen Drehzahlen wird eine kleinere und bei größeren Drehzahlen eine größere Ventilüberschneidung angestrebt. Eine variable Schließzeit des Einlaßventils ermöglicht die Variation der Ventilüberschneidung in Abhängigkeit von der Drehzahl.Variable timing on the intake side also allow the variation of the so-called valve overlap, ie the crank angle range, in which the exhaust valve is not yet closed when the intake valve is open. In the area of this valve overlap, flushing losses may occur, with part of the sucked mixture flowing through the combustion chamber without participating in the combustion. This leads on the one hand to poorer efficiencies, but on the other hand to a larger cylinder filling and thus to a higher performance. At low speeds, a smaller and at higher speeds a larger valve overlap is sought. A variable closing time of the Inlet valve allows the variation of the valve overlap in relation to the speed.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen der Nockenwellenversteller als ein Flügelzellennockenwellenphasenversteller ausgebildet ist.Advantageous embodiments of the system, in which the camshaft adjuster is designed as a Flügelzellennockenwellenphasenversteller.

Vorteilhaft sind aber auch Ausführungsformen des Systems, bei denen der Nockenwellenversteller mittels einer axial verschieblichen Kolbeneinrichtung ausgebildet wird.However, embodiments of the system in which the camshaft adjuster is formed by means of an axially displaceable piston device are also advantageous.

Das erfindungsgemäße System kann sowohl bei Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen, bei denen eine Flügelzellenpumpe als Nockenwellenversteller dient, aber auch, falls ein Nockenwellenversteller verwendet wird, dessen Funktionsprinzip auf einer axial verschieblichen Kolbeneinrichtung basiert. In beiden Fällen gilt es, die in der Einleitung weiter oben erörterten Montageprobleme hinsichtlich der Eindringtiefe der Montagewerkzeuge zu lösen, wobei sich die erfindungsgemäße Ausbildung des zweiten Zahnrades unabhängig von der Art des verwendeten Nockenwellenversteller als zielführend erweist.The system according to the invention can be used both in internal combustion engines, in which a vane pump serves as a camshaft adjuster, but also, if a camshaft adjuster is used, whose operating principle is based on an axially displaceable piston device. In both cases, it is necessary to solve the assembly problems discussed above in terms of penetration depth of the assembly tools, wherein the inventive design of the second gear wheel, regardless of the type of camshaft adjuster used proves to be expedient.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen das zweite Zahnrad modular aus mindestens zwei Bauteilen aufgebaut ist. Die modulare Bauweise weist Vorteile auf, weil das zweite Zahnrad mehrere unterschiedliche Funktionen zu erfüllen hat und auf diese Weise die mindestens zwei Bauteile entsprechend ihrer jeweiligen Funktion ausgebildet werden können.Advantageous embodiments of the system in which the second gear is modularly constructed from at least two components. The modular design has advantages because the second gear has to perform several different functions and in this way the at least two components can be formed according to their respective function.

Zum einen muß das Zahnrad - wie ein konventionelles Zahnrad - die Zahnradzähne aufnehmen, welche mit einer Antriebskette bzw. einem Antriebsriemen in Eingriff gebracht werden, um von einer umlaufenden Kurbelwelle in Drehung versetzt zu werden.First, like a conventional gear, the gear must receive gear teeth which are engaged with a drive chain or drive belt, respectively, to be rotated by a rotating crankshaft.

Zum anderen muß das zweite Zahnrad eine vorgebbare axiale Wegstrecke entlang der Nockenwellenlängsachse der zweiten Nockenwelle überspannen bzw. überbrücken, um die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe zu lösen d. h. zu gewährleisten, daß im montierten Zustand das erste Befestigungsmittel und das zweite Befestigungsmittel in Richtung der Nockenwellenlängsachsen gesehen im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind d. h. auf einer gemeinsamen virtuellen Ebene senkrecht zu den Nockenwellenlängsachsen zu liegen kommen.On the other hand, the second gear must span a predetermined axial path along the longitudinal axis of the camshaft of the second camshaft or bridge to solve the problem underlying the invention, ie to ensure that seen in the assembled state, the first attachment means and the second attachment means in the direction of the camshaft longitudinal axes are arranged substantially at the same height ie to come to rest on a common virtual plane perpendicular to the camshaft longitudinal axes.

Aus den genannten Gründen sind auch Ausführungsformen des Systems vorteilhaft, bei denen das zweite Zahnrad an einem Ende über einen Zahnradgrundkörper zur Aufnahme der Zähne verfügt und ein Abstandsstück aufweist, durch dessen axiale Länge die axiale Position des zweiten Befestigungsmittels im montierten Zustand einstellbar ist.For the above reasons, embodiments of the system are advantageous in which the second gear has at one end a gear main body for receiving the teeth and having a spacer through the axial length of the axial position of the second fastening means in the assembled state is adjustable.

Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen des Systems, bei denen das zweite Zahnrad an einem Ende über einen Zahnradgrundkörper zur Aufnahme der Zähne verfügt und an dem anderen, dem Zahnradgrundkörper gegenüberliegenden Ende einen scheibenförmigen Körper aufweist, wobei ein Abstandsstück zwischen dem Zahnradgrundkörper und dem scheibenförmigen Körper vorgesehen ist, durch dessen axiale Länge die axiale Position des zweiten Befestigungsmittels im montierten Zustand einstellbar ist.Particularly advantageous embodiments of the system in which the second gear has at one end a gear main body for receiving the teeth and at the other, the gear main body opposite end has a disc-shaped body, wherein a spacer between the gear main body and the disc-shaped body is provided by the axial length of the axial position of the second fastening means in the assembled state is adjustable.

Dabei sind Ausführungsformen des Systems vorteilhaft, bei denen der Nockenwellenversteller und der scheibenförmige Körper jeweils über Positionsmarken verfügen, die in der Art angeordnet sind, daß das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad nur in einer vorgebaren Anordnung relativ zueinander mittels eines Positionierwerkzeuges miteinander verbindbar sind, wobei die Verbindung dadurch realisierbar ist, daß das Positionierwerkzeug in die Positionsmarken eingreift. Die Positionsmarken können dabei beispielsweise in Form von Ausnehmungen oder in Gestalt von hervorstehenden Zapfen ausgebildet werden.In this case, embodiments of the system are advantageous in which the camshaft adjuster and the disc-shaped body each have position marks which are arranged in such a way that the first gear and the second gear are connectable only in a vorgebaren arrangement relative to each other by means of a positioning tool, wherein the connection can be realized in that the positioning tool engages in the position marks. The position marks can be formed, for example, in the form of recesses or in the form of projecting pins.

Bei Ausführungsformen des Systems, bei denen das zweite Zahnrad modular aufgebaut ist, können die einzelnen Bauteile grundsätzlich lösbar miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine Schraubenverbindung, eine Schrumpfverbindung mit Preßsitz oder eine Klickverbindung.In embodiments of the system in which the second gear is modular, the individual components can in principle be releasably connected to each other, for example by a screw connection, a shrink fit with press fit or a click connection.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen die mindestens zwei Bauteile unlösbar miteinander verbunden sind, was beispielsweise durch das Einbringen einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung erfolgen kann.Advantageous embodiments of the system in which the at least two components are permanently connected to each other, which can be done for example by the introduction of a welded joint or an adhesive bond.

Darüber hinaus ist es aber auch möglich, das zweite Zahnrad als monolithisches Bauteil auszubilden, beispielsweise als Gußteil oder Schmiedeteil.In addition, it is also possible to form the second gear as a monolithic component, for example as a casting or forging.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen zwischen dem zweiten Zahnrad und der zweiten Nockenwelle eine Buchse vorgesehen wird. Die Gründe sind die folgenden.Embodiments of the system in which a bush is provided between the second gearwheel and the second camshaft are advantageous. The reasons are the following.

Wird ausgehend von einer Brennkraftmaschine, bei der beide Nockenwellen mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet sind, auf der ersten Nockenwelle ein Nockenwellenversteller zur Realisierung variabler Steuerzeiten vorgesehen und auf der zweiten Nockenwelle statt eines zweiten Nockenwellenverstellers ein Zahnrad angeordnet, kann es sich ergeben, daß eine Modifikation des Nockenwellenendes, welches ursprünglich zur Aufnahme des zweiten Nockenwellenverstellers konzipiert wurde, erforderlich wird.If, starting from an internal combustion engine in which both camshafts are equipped with a camshaft adjuster, provided on the first camshaft for realizing variable timing and a cam disposed on the second camshaft instead of a second camshaft adjuster a gear, it can be seen that a modification of the camshaft end , which was originally designed to accommodate the second camshaft adjuster is required.

Ursächlich verantwortlich hierfür ist, daß eine Ausnehmung im Nockenwellenverstellers zur Aufnahme des Nockenwellenendes von kleinerem Durchmesser ist als die Bohrung des zu montierenden Zahnrades, so daß - bei Ersetzen des Nockenwellenverstellers durch ein Zahnrad - die Bohrung des zu montierenden Zahnrades einerseits und das Nockenwellenende andererseits von unterschiedlich großem Durchmesser sind.Causally responsible for this is that a recess in the camshaft adjuster for receiving the camshaft end of smaller diameter than the bore of the gear to be mounted, so that - when replacing the camshaft adjuster by a gear - the bore of the gear to be mounted on the one hand and the camshaft end on the other hand of different are large diameter.

Die Anordnung einer Buchse zwischen dem zweiten Zahnrad und der zweiten Nockenwelle ist geeignet, diesen Durchmesserunterschied auszugleichen. Die Buchse kann in einer bevorzugten Ausführungsform des Systems unlösbar oder lösbar mit dem zweiten Zahnrad verbunden werden bzw. einteilig mit diesem Zahnrad ausgebildet sein.The arrangement of a bush between the second gear and the second camshaft is adapted to compensate for this difference in diameter. In a preferred embodiment of the system, the bushing can be connected inseparably or detachably to the second gearwheel or can be formed in one piece with this gearwheel.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen des Systems, bei denen zwischen der Buchse und der zweiten Nockenwelle eine Dichtung vorgesehen wird. Eine Dichtung ist erforderlich, damit das zur Schmierung der Nockenwelle in das System eingebrachte Öl nicht an der Verbindungsstelle von Nockenwelle und zweitem Zahnrad austritt und zur Kontamination der umgebenden Bauteile und der Umgebung führt. Das Zahnrad selbst stellt in der Regel keine Barriere für das austretende Öl dar, weil das Zahnrad vorzugsweise aus Sintermetall, das porös und damit öldurchlässig ist, hergestellt wird.Embodiments of the system in which a seal is provided between the bushing and the second camshaft are advantageous. A seal is required so that the oil introduced into the system for lubrication of the camshaft does not leak out at the camshaft and second gear joint, resulting in contamination of the surrounding components and the environment. The gear itself is usually not a barrier to the escaping oil, because the gear is preferably made of sintered metal, which is porous and thus oil-permeable.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen die Zahnräder Zahnriemenräder sind. Diese Ausführungsform trägt dem Umstand Rechnung, daß in zunehmendem Maße Riemenantrieb zum Einsatz kommen.Advantageous embodiments of the system in which the gears are toothed belt wheels. This embodiment takes into account the fact that increasingly belt drive are used.

Systeme einer zuvor beschriebenen Art können in einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder verwendet werden, und sind dann dadurch gekennzeichnet, daß mittels der mindestens einen Einlaßnockenwelle und der mindestens einen Auslaßnockenwelle Steuerorgane der Brennkraftmaschine betätigt werden, mit denen der Ladungswechsel des mindestens einen Zylinders der Brennkraftmaschine gesteuert wird, wobei der Nockenwellenversteller dazu verwendet wird, die Steuerzeiten des Ladungswechsels zumindest teilweise zu variieren.Systems of a type described above can be used in an internal combustion engine with at least one cylinder, and are then characterized in that control means of the internal combustion engine are operated by means of the at least one intake camshaft and the at least one exhaust camshaft, with which controlled the change in charge of the at least one cylinder of the internal combustion engine wherein the phaser is used to at least partially vary the timing of the charge cycle.

Im folgenden wird die Erfmdung anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den Figuren 1 bis 4 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

Fig. 1: eine Flügelzellenpumpe nach dem Stand der Technik im Querschnitt,
Fig. 2: eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Systems mit Blick Richtung Nockenwellenlängsachsen,
Fig. 3: einen Schnitt entlang der in Figur 2 gekennzeichneten Linie A - A, und
Fig. 4: einen Schnitt entlang der in Figur 2 gekennzeichneten Linie B-B.

In the following the invention with reference to an embodiment according to the figures 1 to 4 will be described in more detail. Hereby shows:

Fig. 1: a vane pump according to the prior art in cross-section,
Fig. 2: a side view of an embodiment of the system with a view towards camshaft longitudinal axes,
Fig. 3: a section along the marked in Figure 2 line A - A, and
Fig. 4: a section along the marked in Figure 2 line BB.

Figur 1 wurde bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung des Standes der Technik erläutert.FIG. 1 has already been explained in connection with the description of the prior art.

Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Systems 1. Die - nicht dargestellten Längsachsen - der Nockenwellen stehen dabei senkrecht auf der Zeichenebene.Figure 2 shows a first embodiment of the system 1. The - not shown longitudinal axes - the camshafts are perpendicular to the plane of the drawing.

Das System 1 verfügt über eine Einlaßnockenwelle und eine Auslaßnockenwelle, wobei beide Nockenwellen in der in Figur 2 gezeigten Seitenansicht nicht sichtbar sind. Am Ende der Einlaßnockenwelle sind ein erstes Zahnrad 4 und ein Nockenwellenversteller 6 vorgesehen, wohingegen am Ende der Auslaßnockenwelle lediglich ein Zahnrad 5, das als zweites Zahnrad 5 bezeichnet werden kann, angeordnet ist.The system 1 has an intake camshaft and an exhaust camshaft, both camshafts not being visible in the side view shown in FIG. At the end of the intake camshaft, a first gear 4 and a camshaft adjuster 6 are provided, whereas at the end of the exhaust camshaft only one gear 5, which may be referred to as the second gear 5, is arranged.

Beide Zahnräder 4, 5 sind als Zahnriemenräder ausgebildet, auf der gleichen Seite des Systems 1 angeordnet und werden mittels eines Riemens - nicht dargestellt - von einer umlaufenden Kurbelwelle - ebenfalls nicht dargestellt - in Drehung versetzt. Dieser sogenannte Riementrieb wird von einer Abdeckung 15 geschützt, die oberhalb der beiden Zahnräder 4, 5 angeordnet ist.Both gears 4, 5 are formed as toothed belt wheels, arranged on the same side of the system 1 and by means of a belt - not shown - of a revolving crankshaft - also not shown - set in rotation. This so-called belt drive is protected by a cover 15, which is arranged above the two gears 4, 5.

Der Nockenwellenversteller 6 ist mitsamt dem ersten Zahnrad 4 mittels eines ersten Befestigungsmittels 7 am Ende der Einlaßnockenwelle fixiert. Das zweite Zahnrad 5 ist mittels eines zweiten Befestigungsmittels 8 am Ende der Auslaßnockenwelle befestigt. Als Befestigungsmittel 7, 9 dienen Schrauben 8, 10.The camshaft adjuster 6 is fixed together with the first gear 4 by means of a first fastening means 7 at the end of the intake camshaft. The second gear 5 is fixed by means of a second fastening means 8 at the end of the exhaust camshaft. As fastening means 7, 9 serve screws 8, 10th

Das zweite Zahnrad 5 ist modular aufgebaut und verfügt unter anderem über einen Zahnradgrundkörper 5a zur Aufnahme der Zähne, die im Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Riemen in Eingriff stehen und auf diese Weise für den Antrieb des Ventiltriebs sorgen. Des weiteren weist das zweite Zahnrad 5 einen scheibenförmigen Körper 5b auf. Der Aufbau des zweiten Zahnrades 5 ist aus Figur 4 ersichtlich und wird weiter unten noch näher beschrieben. In diesem Zusammenhang wird auch auf das Abstandsstück, welches zwischen dem Zahnradgrundkörper 5a und dem scheibenförmigen Körper 5b vorgesehen ist, näher eingegangen.The second gear 5 is modular and has, inter alia, a gear main body 5a for receiving the teeth, which are in operation of the internal combustion engine with a belt engaged and thus provide the drive of the valve train. Furthermore, the second gear 5 has a disk-shaped body 5b. The structure of the second gear 5 is shown in Figure 4 and will be described in more detail below. In this connection, the spacer which is provided between the gear main body 5a and the disk-shaped body 5b is also described in detail.

Der Nockenwellenversteller 6 ist als Flügelzellennockenwellenphasenversteller 6a ausgebildet. Der Aufbau des Nockenwellenverstellers 6 ist aus Figur 3 ersichtlich und wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 3 näher erläutert.The phaser 6 is formed as a vane-type camshaft phaser 6a. The structure of the camshaft adjuster 6 can be seen in FIG. 3 and will be explained in more detail in connection with the description of FIG.

Das Gehäuse 19 des Nockenwellenverstellers 6 und der scheibenförmige Körper 5b des zweiten Zahnrades 5 verfügen jeweils über vier Positionsmarken 11a, 11b in Form von halbkreisförmigen Ausnehmungen 12a, 12b, die auf dem äußeren Umfang des Gehäuses 19 bzw. des scheibenförmigen Körpers 5b angeordnet sind. Dabei sind die Positionsmarken 11a, 11b unregelmäßig d. h. mit unterschiedlichem Abstand zueinander auf dem entsprechenden Umfang verteilt und zwar in der Art, daß die beiden Zahnräder 4, 5 nur in einer vorgebaren Anordnung relativ zueinander mittels eines Positionierwerkzeuges, das in die Positionsmarken 11a, 11b eingreift, miteinander verbindbar sind.The housing 19 of the camshaft adjuster 6 and the disc-shaped body 5b of the second gear 5 each have four position marks 11a, 11b in the form of semicircular recesses 12a, 12b, which are arranged on the outer circumference of the housing 19 and the disc-shaped body 5b. The position marks 11a, 11b are irregular d. H. distributed at different distances from each other on the corresponding circumference and in such a way that the two gears 4, 5 are interconnected only in a vorgebaren arrangement relative to each other by means of a positioning tool which engages in the position marks 11 a, 11 b.

In Figur 3 ist ein Schnitt entlang der in Figur 2 gekennzeichneten Linie A - A dargestellt. Im folgenden wird auf den Aufbau und die Funktionsweise des Nockenwellenverstellers 6 eingegangen, der am Ende 2a der Einlaßnockenwelle 2 angeordnet ist.FIG. 3 shows a section along the line A - A marked in FIG. In the following, the structure and operation of the camshaft adjuster 6, which is arranged at the end 2a of the intake camshaft 2, will be discussed.

Der Nockenwellenversteller 6 der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform arbeitet nach dem Prinzip einer Flügelzellenpumpe 6a und verfügt über einen Außenrotor 17 und einen Innenrotor 16. Der Innenrotor 16 ist im montierten Zustand des Systems 1 d. h. bei angezogener Schraube 9 fest mit der ersten Nockenwelle 2c d.h. mit der Einlaßnockenwelle 2 verspannt. Somit rotiert der Innenrotor 16 im Betrieb der Brennkraftmaschine mit der Einlaßnockenwelle 2 um die Nockenwellenlängsachse 2b. Hingegen ist der Außenrotor 17 einteilig mit dem Gehäuse 19 des Nockenwellenverstellers 6 ausgebildet, so daß der Außenrotor im montierten Zustand mit dem ersten Zahnriemenrad 4 drehfest verbunden ist. Beide Rotoren 16, 17 sind über eine Spiralfeder 20 miteinander verbunden, um eine beliebige Verdrehung der beiden Rotoren 16, 17 gegeneinander zu unterbinden und eine vorgebbare Rückstellkraft bereitzustellen.The camshaft adjuster 6 of the embodiment shown in Figure 3 operates on the principle of a vane pump 6a and has an outer rotor 17 and an inner rotor 16. The inner rotor 16 is in the assembled state of the system 1 d. H. when the screw 9 is tightened firmly with the first camshaft 2c i. clamped with the intake camshaft 2. Thus, the inner rotor 16 rotates in the operation of the internal combustion engine with the intake camshaft 2 about the camshaft longitudinal axis 2b. By contrast, the outer rotor 17 is formed integrally with the housing 19 of the camshaft adjuster 6, so that the outer rotor is rotatably connected in the assembled state with the first toothed belt 4. Both rotors 16, 17 are connected to each other via a coil spring 20 to prevent any rotation of the two rotors 16, 17 against each other and to provide a predetermined restoring force.

Um die Nockenwelle 2 gegenüber der Kurbelwelle zu verdrehen und damit die Steuerzeiten zu variieren, wird der Innenrotor 16 gegenüber dem Außenrotor 17 verdreht, was durch Einleiten von Hydrauliköl in mehrere Druckkammern - nicht sichtbar - realisiert wird. Hierzu sind Ölversorgungsbohrungen 21b vorgesehen, die durch die Einlaßnockenwelle 2 hindurchführen und am Ende 2a der Nockenwelle 2 in die Druckkammern des Nockenwellenversteller 6 münden, so daß die Druckkammern mit Öl versorgt werden können. Die - in dem in Figur 3 dargestellten Schnitt nicht sichtbaren - Druckkammern werden zwischen den Flügeln der beiden Rotoren 16, 17 ausgebildet und mit Dichtleisten 18 abgedichtet. Durch das Einleiten von Drucköl in die Druckkammern werden jeweils zwei eine Druckkammer begrenzende Flügel auseinandergedrückt und das Kammervolumen vergrößert.To rotate the camshaft 2 relative to the crankshaft and thus to vary the timing, the inner rotor 16 is rotated relative to the outer rotor 17, which is realized by introducing hydraulic oil into a plurality of pressure chambers - not visible. For this purpose, oil supply holes 21b are provided which pass through the intake camshaft 2 and open at the end 2a of the camshaft 2 in the pressure chambers of the camshaft adjuster 6, so that the pressure chambers can be supplied with oil. The - not visible in the section shown in Figure 3 - pressure chambers are formed between the wings of the two rotors 16, 17 and sealed with sealing strips 18. By introducing pressure oil into the pressure chambers, two wings delimiting a pressure chamber are pressed apart and the chamber volume is increased.

Auf diese Weise wird der Innenrotor 16 gegenüber dem Außenrotor 17 verdreht bzw. die mit dem Innenrotor 16 drehfest verbundene Nockenwelle 2 gegenüber dem ersten Zahnrad 4 und damit gegenüber der Kurbelwelle verstellt.In this way, the inner rotor 16 is rotated relative to the outer rotor 17 or the camshaft 2 rotatably connected to the inner rotor 16 relative to the first gear 4 and thus adjusted relative to the crankshaft.

Im übrigen wird bezug genommen auf Figur 2 und die im Zusammenhang mit dieser Figur gemachten Ausführungen. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.Incidentally, reference is made to Figure 2 and the statements made in connection with this figure. The same reference numerals have been used for the same components.

Figur 4 zeigt einen Schnitt entlang der in Figur 2 gekennzeichneten Linie B - B. Im folgenden wird auf den Aufbau und die Funktionsweise des zweiten Zahnrades 5 eingegangen, das am Ende 3a der Auslaßnockenwelle 3 angeordnet ist.FIG. 4 shows a section along the line B-B marked in FIG. 2. The structure and mode of operation of the second gearwheel 5, which is arranged at the end 3a of the exhaust camshaft 3, will be discussed below.

Das zweite Zahnrad 5 ist im montierten Zustand des Systems 1 d. h. bei angezogener Schraube 10 fest mit der zweiten Nockenwelle 3c d. h. mit der Auslaßnockenwelle 3 verspannt bzw. verbunden und rotiert im Betrieb der Brennkraftmaschine mit der Auslaßnockenwelle 3 um die Nockenwellenlängsachse 3b.The second gear 5 is in the assembled state of the system 1 d. H. with tightened screw 10 fixed to the second camshaft 3c d. H. clamped or connected to the exhaust camshaft 3 and rotates during operation of the internal combustion engine with the exhaust camshaft 3 about the camshaft longitudinal axis 3b.

Das zweite Zahnrad 5 ist modular aufgebaut und verfügt an einem Ende über einen Zahnradgrundkörper 5a zur Aufnahme der Zähne und am anderen, dem Zahnradgrundkörper 5a gegenüberliegenden Ende über einen scheibenförmigen Körper 5b. Der scheibenförmige Körper 5b weist - wie das Gehäuse des Nockenwellenverstellers - Positionsmarken 11a in Gestalt von halbkreisförmigen Ausnehmungen 12a auf. Zwischen dem Zahnradgrundkörper 5a und dem scheibenförmigen Körper 5b ist ein Abstandsstück 5c vorgesehen, durch dessen axiale Länge die axiale Position der Schraube 10 bzw. des Schraubenkopfes im montierten Zustand des Systems 1 eingestellt wird.The second gear 5 has a modular design and has at one end a gear main body 5a for receiving the teeth and at the other, the gear main body 5a opposite end via a disc-shaped body 5b. The disk-shaped body 5b, like the housing of the camshaft adjuster, has position marks 11a in the form of semicircular recesses 12a. Between the gear main body 5a and the disk-shaped body 5b, a spacer 5c is provided, is adjusted by the axial length of the axial position of the screw 10 and the screw head in the assembled state of the system 1.

Die Verwendung des Abstandsstücks 5c gewährleistet, daß im montierten Zustand des Systems 1 die erste Schraube 9 und die zweite Schraube 10 in Richtung der Nockenwellenlängsachsen 2b, 3b gesehen im wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sind d. h. auf einer gemeinsamen virtuellen Ebene senkrecht zu den Nockenwellenlängsachsen 2b, 3b liegen (siehe auch Figur 3), was zu einer im wesentlichen gleichgroßen Eindringtiefe der Werkzeuge zum Montieren der Schrauben 9, 10 führt.The use of the spacer 5c ensures that in the assembled state of the system 1, the first screw 9 and the second screw 10 seen in the direction of the camshaft longitudinal axes 2b, 3b are arranged substantially at the same height d. H. on a common virtual plane perpendicular to the longitudinal axis of the camshafts 2b, 3b are (see also Figure 3), resulting in a substantially equal penetration depth of the tools for mounting the screws 9, 10.

Die einzelnen Bauteile 5a, 5b, 5c des zweiten Zahnrades 5 sind mittels Schweißverbindung (nicht dargestellt) unlösbar miteinander verbunden.The individual components 5a, 5b, 5c of the second gearwheel 5 are non-releasably connected to one another by means of a welded connection (not shown).

Zwischen dem zweiten Zahnrad 5 und der zweiten Nockenwelle 3c d. h. der Auslaßnockenwelle 3 ist am Ende 3a der Nockenwelle 3 eine Buchse 13 vorgesehen. Dies ermöglicht es, von einer Brennkraftmaschine, bei der beide Nockenwellen 2,3 mit einem Nockenwellenversteller ausgestattet werden, auszugehen, ohne daß umfangreiche Modifikationen an der Brennkraftmaschine, insbesondere an der Auslaßnockenwelle 3, erforderlich werden. Insbesondere kann eine Auslaßnockenwelle 3 verwendet werden, die über Ölversorgungsbohrungen 21a verfügt, obwohl diese infolge des fehlenden Nockenwellenverstellers grundsätzlich nicht erforderlich wären.Between the second gear 5 and the second camshaft 3 c ie the exhaust camshaft 3, a bushing 13 is provided at the end 3 a of the camshaft 3. This makes it possible to start from an internal combustion engine in which both camshafts 2, 3 are equipped with a camshaft adjuster, without requiring extensive modifications to the internal combustion engine, in particular to the exhaust camshaft 3. In particular, an exhaust camshaft 3 may be used which has oil supply holes 21a, although these would not be required due to the lack of camshaft adjuster in principle.

Um anstelle eines zweiten Nockenwellenversteller zur Realisierung variabler Steuerzeiten auf der Auslaßseite ein Zahnrad 5 auf dem Ende 3a der Auslaßnockenwelle 3 anzuordnen, muß die Durchmesserdifferenz zwischen der Ausnehmung des Nockenwellenverstellers zur Aufnahme des Nockenwellenendes 3a und der Aufnahmebohrung des zu montierenden Zahnrades 5 überbrückt d.h. kompensiert werden, so daß die Bohrung des zu montierenden Zahnrades 5 unter Zwischenanordnung der Buchse 13 paßgenau auf das Ende 3a der Nockenwelle 3 aufgeschoben werden kann.In order to place a gear 5 on the end 3a of the exhaust camshaft 3 instead of a second camshaft adjuster for realizing variable timing on the exhaust side, the diameter difference between the recess of the camshaft adjuster for receiving the camshaft end 3a and the receiving bore of the gearwheel 5 to be mounted must be bridged, i. be compensated, so that the bore of the gear to be mounted 5 with the interposition of the sleeve 13 can be pushed in register on the end 3a of the camshaft 3.

Die Buchse 13 kann dabei unlösbar oder lösbar mit dem zweiten Zahnrad 5 verbunden werden bzw. einteilig mit diesem Zahnrad 5 ausgebildet sein.The bushing 13 can be connected inseparably or detachably to the second gearwheel 5 or be formed in one piece with this gearwheel 5.

Zwischen der Buchse 13 und dem Ende 3a der zweiten Nockenwelle 3 ist eine Dichtung 14 vorgesehen, um den Austritt des zur Schmierung der Nockenwelle 3 in das System 1 eingebrachten Öls zu verhindern. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die umgebenden Bauteile 5, 5a und die Umgebung nicht mit Öl kontaminiert werden.Between the sleeve 13 and the end 3a of the second camshaft 3, a seal 14 is provided to prevent the escape of the oil introduced into the system 1 for lubrication of the camshaft 3. In this way it is ensured that the surrounding components 5, 5a and the environment are not contaminated with oil.

Im übrigen wird bezug genommen auf die Figuren 2 und 3 und die im Zusammenhang mit diesen Figuren gemachten Ausführungen. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.Incidentally, reference is made to Figures 2 and 3 and the statements made in connection with these figures. The same reference numerals have been used for the same components.

Bezugszeichenreference numeral

11: Systemsystem
22: Einlaßnockenwelleintake camshaft
2a2a: Ende der ersten NockenwelleEnd of the first camshaft
2b2 B: Längsachse der ersten NockenwelleLongitudinal axis of the first camshaft
2c2c: erste Nockenwellefirst camshaft
33: Auslaßnockenwelleexhaust
3a3a: Ende der zweiten NockenwelleEnd of the second camshaft
3b3b: Längsachse der zweiten NockenwelleLongitudinal axis of the second camshaft
3c3c: zweite Nockenwellesecond camshaft
44: erstes Zahnrad, Zahnrad der ersten Nockenwellefirst gear, gear of the first camshaft
55: zweites Zahnrad, Zahnrad der zweiten Nockenwellesecond gear, gear of the second camshaft
5a5a: ZahnradgrundkörperGear body
5b5b: scheibenförmiger Körperdisc-shaped body
5c5c: Abstandsstückspacer
66: NockenwellenverstellerPhaser
6a6a: Flügelzellennockenwellenphasenverstellervane-
77: erstes Befestigungsmittelfirst attachment means
88th: zweites Befestigungsmittelsecond fastening means
99: Schraubescrew
1010: Schraubescrew
11a11a: Positionsmarkebookmark
11b11b: Positionsmarkebookmark
12a12a: Ausnehmungrecess
12b12b: Ausnehmungrecess
1313: BuchseRifle
1414: Dichtungpoetry
1515: Abdeckungcover
1616: Innenrotorinner rotor
1717: Außenrotorouter rotor
1818: Dichtleistesealing strip
1919: Gehäusecasing
2020: Spiralfederspiral spring
21a21a: ÖlversorgungsbohrungOil supply hole
21b21b: ÖlversorgungsbohrungOil supply hole

State of the art:

100100: FlügelzellenpumpeVane pump
101101: Zahnriemenradtoothed belt
102102: Außenrotorouter rotor
102a102: Flügel des AußenrotorsWing of the outer rotor
103103: Nockenwellecamshaft
104104: Innenrotorinner rotor
104a104a: Flügel des InnenrotorsWing of the inner rotor
105105: Druckkammerpressure chamber

Claims

System (1) with at least one intake camshaft (2) and with at least one exhaust camshaft (3) each with a gearwheel (2) for the purpose of driving it at one of its two ends (2a, 3a) and on the same side of the system (1). 4.5) are equipped and in this way by means of a belt or a chain of a rotating crankshaft in rotation about their longitudinal axes (2b, 3b) are displaceable, wherein a first camshaft (2c) for adjusting their timing with a camshaft adjuster (6) which is provided at the end (2a) of the first camshaft (2c) on which also the gear (4) is arranged, whereas a second camshaft (3c) does not have such a camshaft adjuster and thus has unchangeable timing,
characterized in that

■ the camshaft adjuster (6) of the first camshaft (2c) together with the first gearwheel (4) is at least fixed by means of a first fastening means (7) at the end (2a) of the first camshaft (2c), and

■ the gear (5) of the second camshaft (3c) that is, the second gear (5) by means of a second fastening means (8) at the end (3a) of the second camshaft (3c) is fixed,

■ The second gear (5) is designed in such a way that in the assembled state, the first fastening means (7) and the second fastening means (8) in the direction of the camshaft longitudinal axes (2b, 3b) are arranged substantially at the same height.

System (1) according to claim 1, characterized in that the first fastening means (7) and the second fastening means (8) are each a screw (9, 10)

System (1) comprising an intake camshaft (2) and an exhaust camshaft (3) according to claim 1 or 2, characterized in that the intake camshaft (2) is the first Camshaft (2c), which is equipped with a camshaft adjuster (6), and the exhaust camshaft (3), the second camshaft (3c) which has unchangeable control times.

System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the camshaft adjuster (6) is designed as a vane-type camshaft phase adjuster (6a).

System (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the camshaft adjuster (6) is formed by means of an axially displaceable piston device.

System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second gearwheel (5) is modularly constructed from at least two components (5a, 5b, 5c).

System (1) according to claim 6, characterized in that the at least two components (5a, 5b, 5c) are permanently connected to each other.

System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second toothed wheel (5) has at one end a gear main body (5a) for receiving the teeth and at the other, the gear main body (5a) opposite end of a disc-shaped body ( 5b), wherein a spacer (5c) between the gear main body (5a) and the disc-shaped body (5b) is provided, through the axial length of the axial position of the second fastening means (8) is adjustable in the mounted state.

System (1) according to claim 8, characterized in that the camshaft adjuster (6) and the disk-shaped body (5b) each have position marks (11a, 11b) arranged in such a way that the first one Gear (4) and the second gear (5) are connectable to each other only in a vorgebaren arrangement relative to each other by means of a positioning, wherein the connection is feasible, that the positioning tool in the position marks (11a, 11b) engages.

System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a bush (13) is provided between the second gearwheel (5) and the second camshaft (3c).

System (1) according to claim 10, characterized in that a seal (14) is provided between the bushing (13) and the second camshaft (3c).

System (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the toothed wheels (4 , 5) are toothed belt wheels.

Use of a system (1) according to one of the preceding claims in an internal combustion engine having at least one cylinder, characterized in that control means of the internal combustion engine are actuated by means of the at least one intake camshaft (2) and the at least one exhaust camshaft (3) with which the charge of the at least one cylinder of the internal combustion engine is controlled, wherein the camshaft adjuster (6) is used to at least partially vary the timing of the charge cycle.