FR2542806A1

FR2542806A1 - DEVICE FOR DRIVING THE CAMSHAFT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR2542806A1
Application number: FR8403366A
Authority: FR
Inventors: Heinz Dorsch; Michael Beer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1984-09-21
Also published as: FR2542806B1; GB2140079A; GB8406975D0; IT1175446B; IT8419962A0; GB2140079B; DE3309376C1

Abstract

L'ARBRE A CAMES LOGE DANS LA CULASSE DE VILEBREQUIN EST ENTRAINE PAR LE VILEBREQUIN PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN TRAIN D'ENGRENAGES DONT UNE PARTIE EST LOGEE DANS LE CARTER DU MOTEUR ET L'AUTRE DANS UN CARTER D'ENGRENAGES FIXE AU MOYEN D'UNE BRIDE SUR CE DERNIER. AFIN DE COMPENSER L'ACCROISSEMENT, DU FAIT DE LA TEMPERATURE, DE LA DISTANCE ENTRE L'ARBRE A CAMES ET LE VILEBREQUIN, ET DE MAINTENIR LE JEU AU FLANC DES DENTS A UNE VALEUR CONSTANTE DANS LE SENS DE LA ROTATION, LA ROUE DENTEE 15 QUI EST EN PRISE AVEC LA ROUE DENTEE 12 DE L'ARBRE A CAMES EST DISPOSEE APPROXIMATIVEMENT SUR UNE PERPENDICULAIRE 21 A LA DROITE 9 REUNISSANT L'ARBRE A CAMES AU VILEBREQUIN.THE CAMSHAFT LODGED IN THE CRANKSHAFT CYLINDER HEAD IS DRIVEN BY THE CRANKSHAFT BY THE INTERMEDIATE OF A GEAR TRAIN OF WHICH A PART IS LOCKED IN THE MOTOR CASE AND THE OTHER IN A GEAR CASE FIXED TO THE MEAN OF A FLANGE ON THIS LAST. IN ORDER TO COMPENSATE THE INCREASE, DUE TO TEMPERATURE, OF THE DISTANCE BETWEEN THE CAMSHAFT AND THE CRANKSHAFT, AND TO MAINTAIN THE CLEARANCE ON THE TEETH FLANK AT A CONSTANT VALUE IN THE DIRECTION OF ROTATION, THE GEAR 15 WHICH IS ENGAGED WITH THE CAMSHAFT TOOTHED WHEEL 12 IS APPROXIMATELY ARRANGED ON A PERPENDICULAR 21 TO THE RIGHT 9 MEETING THE CAMSHAFT TO THE CRANKSHAFT.

Description

Dispositif d'entraînement de l'arbre à cames d'un moteurCamshaft drive device of an engine

à combustion interne.internal combustion.

L'invention concerne le dispositif d'entraînement de l'arbre à cames d'un moteur à combustion interne logé The invention relates to the device for driving the camshaft of an internal combustion engine housed.

dans la culasse dudit moteur, au moyen d'un train d'en- in the cylinder head of said engine, by means of a gear train

grenages reliant ledit arbre à cames au vilebrequin et composé d'un certain nombre de roues dentées dont les unes sont disposées dans la partie frontale du carter de vilebrequin, tandis que les autres sont dans un carter d'engrenages qui est fixé par une bride sur ledit carter grenages connecting said camshaft to the crankshaft and composed of a number of toothed wheels, some of which are arranged in the front part of the crankshaft housing, while the others are in a gear housing which is fixed by a flange on said housing

de vilebrequin.of crankshaft.

Au cours de la marche d'échauffement du moteur à com- During the warm-up of the engine

bustion interne, la température du cylindre et de la culasse s'élève plus rapidement et monte plus haut que celle du carter d'engrenages fixé au moyen d'une bride sur le carter de vilebrequin et que celle du train d'engrenages qui est logé à l'intérieur Il s'ensuit que l'accroissement de la distance entre l'arbre à cames et le vilebrequin est plus rapide et plus grand que l'allongement total du train d'engrenages dû à la température Si l'on a recours à une disposition habituelle des engrenages, telle celle qui est décrite dans la demande allemande 25 02 033, il en résulte un fort accroissement du jeu au flanc des dents de la roue dentée de l'arbre à cames, dans le sens de internal bust, the temperature of the cylinder and the cylinder head rises faster and rises higher than that of the gear case fixed by means of a flange on the crankshaft and that of the gear train which is housed inside It follows that the increase in the distance between the camshaft and the crankshaft is faster and greater than the total elongation of the gear train due to the temperature. with a usual arrangement of gears, such as that described in German application 25 02 033, this results in a large increase in the clearance on the side of the teeth of the toothed wheel of the camshaft, in the direction of

la rotation, donnant naissance à un bruit élevé et entraî- rotation, giving rise to high noise and

nant une détérioration accélérée des flancs des dents. an accelerated deterioration of the sides of the teeth.

Ces difficultés se manifestent d'autant plus fortement, si les roues dentées sont réalisées en une matière dont le coefficient de dilatation est plus faible que celui de la These difficulties are manifested all the more strongly if the toothed wheels are made of a material whose coefficient of expansion is lower than that of the

culasse et du carter de vilebrequin. cylinder head and crankcase.

C'est donc l'objet de la présente invention que de réaliser une compensation des différences entre ces différents coefficients de dilatation et d'éviter ainsi un accroissement du jeu au flanc des dents au cours de la It is therefore the object of the present invention to compensate for the differences between these different expansion coefficients and thus avoid an increase in the clearance on the side of the teeth during the

montée en température du moteur à combustion interne. temperature rise of the internal combustion engine.

Ce résultat est obtenu, selon la présente invention par le fait que le centre de la roue dentée qui est en prise avec la roue dentée de l'arbre à cames est situé approximativement sur la perpendiculaire, passant par le centre de ladite roue dentée de l'arbre à cames, à la droite qui joint ce centre de la roue dentée de l'arbre à cames à celui de la roue dentée de vilebrequin Si la roue dentée qui est en prise avec celle de l'arbre à cames se trouve sur la perpendiculaire à la droite réunissant l'arbre à This result is obtained, according to the present invention by the fact that the center of the toothed wheel which is engaged with the toothed wheel of the camshaft is located approximately on the perpendicular, passing through the center of said toothed wheel of the camshaft, to the right which joins this center of the camshaft gearwheel to that of the crankshaft gearwheel If the gearwheel which is engaged with that of the camshaft is on the perpendicular to the right joining the tree to

cames au vilebrequin, ou bien au voisinage de cette perpen- cams at the crankshaft, or in the vicinity of this perpen-

diculaire, en cas d'accroissement de l'entr'axe entre l'arbre à cames et le vilebrequin, la roue dentée de l'arbre à cames peut se déplacer en décrivant un arc autour du centre de la roue dentée avec laquelle elle est en prise, sans diculaire, in the event of an increase in the center distance between the camshaft and the crankshaft, the gear of the camshaft can move by describing an arc around the center of the gear with which it is in engagement, without

qu'il se produise d'accroissement du jeu entre les dents. that there is increased play between the teeth.

Les conditions optimales se trouvent réalisées avec un posi- Optimal conditions are found with a posi-

tionnement exactement perpendiculaire Mais avec des écarts de 30 degrés par rapport à la perpendiculaire, on obtient exactly perpendicular operation But with deviations of 30 degrees from the perpendicular, we get

encore des résultats satisfaisants. still satisfactory results.

Selon une réalisation préférée de l'invention, les centres respectifs de la roue dentée du vilebrequin, de la roue dentée de l'arbre à cames et des deux roues dentées qui sont en prise avec les deux précitées, sont disposés approximativement aux quatre sommets d'un rectangle La roue dentée de l'arbre à cames peut, avantageusement, selon l'invention, être fixée directement sur ledit arbre à According to a preferred embodiment of the invention, the respective centers of the toothed wheel of the crankshaft, of the toothed wheel of the camshaft and of the two toothed wheels which are in engagement with the two aforementioned, are arranged approximately at the four vertices d 'a rectangle The toothed wheel of the camshaft can, advantageously, according to the invention, be fixed directly on said shaft to

cames et d'autre part les roues dentées sont avantageuse- cams and secondly the gear wheels are advantageous-

ment réalisées en alliage d'acier tandis que le carter de vilebrequin, la culasse et le carter du train d'engrenages sont en alliage d'aluminium Le dispositif d'entraînement made of alloy steel while the crankcase, cylinder head and gear train housing are made of aluminum alloy The drive device

d'arbre à cames selon l'invention est représenté schémati- of the camshaft according to the invention is shown diagrammatically

quement dans le dessin et on en explique ci-dessous les particularités plus en détail Les deux figures montrent respectivement: Figure l une vue de face du train d'engrenages, Figure 2 une vue en plan du train d'engrenages et de Only in the drawing and we explain the particulars below in more detail. The two figures show respectively: Figure l a front view of the gear train, Figure 2 a plan view of the gear train and

son système de paliers.its bearing system.

Une roue dentée de vilebrequin 2 fixée sur le vilebre- A crankshaft gear 2 attached to the crankshaft

quin 1 est logée avec celui-ci dans les paliers 3 et 4 du carter 5 du vilebrequin La roue dentée 2 de vilebrequin entraîne une roue dentée 6 plus grande disposée en dessous dont l'arbre est logé dans le carter 5 de vilebrequin, parallèlement au vilebrequin 1 Le centre 7 de la roue quin 1 is housed therewith in the bearings 3 and 4 of the crankshaft housing 5 The toothed wheel 2 of the crankshaft drives a larger toothed wheel 6 arranged below, the shaft of which is housed in the crankshaft housing 5, parallel to the crankshaft 1 The center 7 of the wheel

dentée 6 est disposé sur une perpendiculaire 8 à la ligne- tooth 6 is arranged on a perpendicular 8 to the line-

droite 9 qui passe par le centre 10 de la roue dentée 2 de vilebrequin et par le centre 11 de la roue dentée 12 de l'arbre à cames, qui est fixée sur l'arbre à cames 13 straight line 9 which passes through the center 10 of the toothed wheel 2 of the crankshaft and through the center 11 of the toothed wheel 12 of the camshaft, which is fixed to the camshaft 13

et logée avec celui-ci dans la culasse 14 en alliage léger. and housed therewith in the light alloy cylinder head 14.

En dessous de la roue dentée 12 de l'arbre à cames et en prise avec celleci est disposée une roue dentée 15 logée dans les paliers 16, 17 d'un carter de train d'engrenages 18 fixé au moyen d'une bride au point de jonction 19 sur Below the toothed wheel 12 of the camshaft and engaged therewith is disposed a toothed wheel 15 housed in the bearings 16, 17 of a gear train housing 18 fixed by means of a flange at the point junction 19 on

le carter 5.the housing 5.

Le centre 20 de la roue dentée 15 est disposé-à une petite distance S par rapport à la perpendiculaire 21 élevée sur la ligne de jonction 9 i et, avec les diamètres des roues dentées utilisées, la droite réunissant les centres 20 et 11 forme avec la ligne de jonction 21 un angle d'environ 87 degrés La roue dentée 15 est en prise avec une roue dentée 22 qui est également logée dans le carter du train d'engrenages 18 et qui par l'intermédiaire d'une roue dentée 23 logée dans le carter du moteur 5, est en liaison avec une roue dentée 24 montée sur le même arbre que la roue dentée 6 qui est en prise avec -la roue The center 20 of the toothed wheel 15 is disposed at a small distance S from the perpendicular 21 elevated on the junction line 9 i and, with the diameters of the toothed wheels used, the straight line joining the centers 20 and 11 forms with the junction line 21 an angle of approximately 87 degrees The toothed wheel 15 is engaged with a toothed wheel 22 which is also housed in the casing of the gear train 18 and which via a toothed wheel 23 housed in the motor housing 5, is in connection with a toothed wheel 24 mounted on the same shaft as the toothed wheel 6 which is engaged with the wheel

dentée 2 de vilebrequin.crankshaft gear 2.

Dans le cas d'un moteur à six cylindres à plat, pour lequel on utilise le dispositif d'entraînement selon In the case of a flat six-cylinder engine, for which the drive device according to

l'invention pour l'arbre à cames, lorsque le moteur s'é- the invention for the camshaft, when the engine

chauffe la distance de l'arbre à cames par rapport au centre de la roue dentée 15 augmente selon la direction heats the distance of the camshaft from the center of the gear 15 increases in the direction

de la ligne de jonction 9 d'environ 1 mm en 40 secondes. from the junction line 9 by about 1 mm in 40 seconds.

Avec l'invention, il devient possible de compenser cette différence de distance avec un mouvement de roulement de la roue dentée 12 de l'arbre à cames selon un arc de cercle autour du centre 20 de la roue dentée 15, de sorte que le jeu au flanc des dents n'est pas modifié dans le sens de la rotation Ce résultat peut être obtenu dans les meilleurs conditions en disposant les centres With the invention, it becomes possible to compensate for this difference in distance with a rolling movement of the toothed wheel 12 of the camshaft in an arc around the center 20 of the toothed wheel 15, so that the play on the flank of the teeth is not changed in the direction of rotation This result can be obtained in the best conditions by arranging the centers

respectifs 10, 11, 20, 7 de la roue dentée 2 de vilebre- respective 10, 11, 20, 7 of the crankshaft gear 2

quin, de la roue dentée 12 de l'arbre à cames, de la roue dentée 15 ainsi que de la roue dentée 6 de manière qu'ils quin, the gear wheel 12 of the camshaft, the gear wheel 15 as well as the gear wheel 6 so that they

constituent les quatre sommets-d'un rectangle. constitute the four vertices of a rectangle.

Claims

1 Camshaft drive housed in the cylinder head

se of an internal combustion engine by means of a gear train connecting the camshaft to the crankshaft and composed of a number of toothed wheels of which a part is disposed in the front end of the casing

crankshaft and the other part in the crankcase

strokes fixed by flange on the crankcase, characterized in that the center of the axis (20) of the toothed wheel (15) which meshes with the toothed wheel (12) of

the camshaft is located approximately on a per-

pendulum (21) to the right (9) which joins the respective centers (10, 11) of the toothed wheel (2) -of crankshaft and the toothed wheel (12) of the camshaft, raised from the center (11) of the toothed wheel (12) of the shaft

with cams.

2 Camshaft drive device according to claim 1, characterized in that the centers of the respective axes (10, 11, 20, 7) of the crankshaft gear (2), of the gear (12 ) of the tree

the gear wheel (15) which is engaged therewith

ci, as well as the toothed wheel (6) which is engaged with

the crankshaft gear (2) constitutes approximately

the four vertices of a rectangle (25).

3 Camshaft drive device according to

all of claims 1 and 2, characterized by

causes the gear wheel (12) of the camshaft to be fixed directly to the camshaft (13) and is enclosed

in the gear housing (18).

4. A camshaft drive device according to claim 1, characterized in that the toothed wheels are made of an alloy of steel, that the crankcase (5), the cylinder head (14) and the housing

gears (18) are made of aluminum alloy.