WO2013060531A1 - Nockenwellenverstellung - Google Patents

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WO2013060531A1
WO2013060531A1 PCT/EP2012/068452 EP2012068452W WO2013060531A1 WO 2013060531 A1 WO2013060531 A1 WO 2013060531A1 EP 2012068452 W EP2012068452 W EP 2012068452W WO 2013060531 A1 WO2013060531 A1 WO 2013060531A1
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WO
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adjusting
shaft
camshaft
drive
bearing
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Application number
PCT/EP2012/068452
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Wickgruber
Michael Schober
Felix KUFFNER
Original Assignee
Magna Powertrain Ag & Co Kg
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjustment according to the preamble of claim 1.
  • An electric camshaft adjuster of an internal combustion engine is known from DE 10 2005 018 956 A1 or DE 102 48 355 A1.
  • the camshaft is driven by the crankshaft at half-turn, for which purpose a camshaft drive wheel of the camshaft is coupled to the crankshaft.
  • An adjusting between camshaft and camshaft drive allows an adjustment of the phase position of the camshaft drive gear and the camshaft.
  • the adjusting mechanism can be designed, for example, as a double planetary gear or as a harmonic drive gearbox.
  • the permanently mounted on the internal combustion engine Versteilmotor (electric motor) for the adjusting makes a radial compensation coupling between the motor shaft of the electric motor and the input shaft of the variable required, as shown in DE 10 2005 018 956 A1.
  • DE 103 52 255 A1 shows a camshaft adjuster with a trained as a three-shaft gear adjustment drive.
  • the electric motor is arranged spatially separated from the adjusting shaft of the adjusting gear - the adjusting torque is transmitted by a flexible shaft.
  • a variant provides that the engine, the motor shaft is parallel to the camshaft and the adjusting torque is introduced via a designed as a chain drive, belt drive or the like. Secondary drive.
  • the object of the present invention is to propose a camshaft adjustment with a Dreiwellengtriebe and stationary drive motor in relation to the known solutions improved design.
  • camshaft adjustment designed as a three-shaft gear adjusting has at its drive and / or its driven side on a hollow shaft part through which the adjusting is guided into the adjusting, wherein the adjusting shaft in the region of the drive motor has only one bearing point and to the lying within the adjusting gear end portion is guided at least radially.
  • the invention further provides:
  • the bearing point in the region of the drive motor can be arranged in the transition from the engine to the transmission or the exit of the shaft from the engine region.
  • the shaft member carrying the rotor is flying within the stator and has no further storage.
  • the bearing of the adjusting shaft forming motor shaft may be arranged on the end remote from the transmission of the engine.
  • the adjusting is accommodated within the variable speed in a warehouse.
  • the bearing acts there frontally on the end of the adjusting shaft or carries the shaft in its end.
  • the adjusting shaft has at its end lying within the adjusting gear on a meshing with gears of the adjusting gear pinion.
  • the shaft bearing bearing can in this embodiment between the shaft end and pinion or in the region of the front surface of the pinion.
  • the adjusting is guided radially over the meshing with the gears of the variable speed pinion gear.
  • the gear wheels of the adjusting gear support the pinion and prevent excessive radial deviations of the shaft end.
  • the bearing is located within the hollow shaft part. A relative movement takes place here between the hollow shaft part and the adjusting shaft during an adjusting movement.
  • the adjusting is connected at its lying within the adjusting gear end with a mounted in the adjusting gearbox input shaft.
  • This transmission input shaft supports, guides the shaft end.
  • the connection between Shaft end and the input shaft is preferably designed in a flexurally elastic or such that an angular difference can be compensated.
  • FIG. 1 shows a section through the camshaft adjustment according to the invention.
  • a hollow camshaft 1 (or a camshaft extending and firmly connected to this shaft part) is received at its one end in a bearing ger 2, which supports the camshaft 1 relative to the cylinder head of an internal combustion engine, not shown.
  • the projecting through the bearing 2 end of the camshaft 1 is rotatably connected to the output 3 of a variable speed.
  • the camshaft 1 is driven by a drive wheel 4 via a gear train, not shown, of the crankshaft of the internal combustion engine.
  • This drive shaft 4 is rotatably mounted on a short hollow shaft, a hollow shaft part 5.
  • This hollow shaft part 5 is rotatably connected to the output 3 and thus the camshaft 1 and rotatable about a bearing 6 in a cylinder head mounted, recessed bearing receiving part 12th or stored directly on a wall of the cylinder head.
  • a drive motor 7 embodied as an electric motor is seated outside the cylinder head and, via an adjusting shaft 8 designed as an extension of the motor shaft, directs the torque required for the relative rotation of the drive and driven side into the adjusting mechanism.
  • the adjusting shaft 8 passes through the hollow shaft 5 bearing bearing 6 and the hollow shaft part 5 itself and is connected at its end located in the adjusting gear with a pinion 9, via which then the adjustment, the rotation between the drive wheel 4 and output 3 in a not shown here and constructed known transmission part takes place.
  • the drive motor 7, the stator, is fastened by means of a motor plate 13 to a bearing receiving part 12 supporting the bearing 6 and thus the camshaft adjuster.
  • the adjusting shaft 8 engages through a bearing 14 (deep groove ball bearing) arranged in the motor plate 13 and in the extension direction of the adjusting shaft 8 subsequent sealant.
  • the sealant serves to prevent the escape of engine oil.
  • the adjusting shaft 8 is mounted in the region of the drive motor 7 only via this bearing 14 - the rotor part surrounding the stator, the motor shaft, has no further storage.
  • the outer ring of the bearing 14 is surrounded by an O-ring, which is embedded in a groove of the bearing seat and prevents the co-rotation of the outer ring. Furthermore, this O-ring also allows slight misalignment of the bearing 14.
  • a bearing 15 deep groove ball bearing
  • the bearing 15 is assigned to the end of the adjusting shaft 8 in the region of the pinion 9 and thus carries the adjusting shaft 8 within the adjusting mechanism. A relative movement takes place here between hollow shaft part 5 and adjusting shaft 8 only during an adjusting movement.
  • the adjusting shaft 8 is mounted on two points spaced as far as possible from each other, namely once in the region between the motor 7 and bearing receiving part 12 and once inside the hollow shaft, the hollow shaft part 5 in the region of the adjusting gear.
  • the bearing 15 is seated with its inner ring axially fixed on the adjusting 8.
  • a the outer ring of the bearing 15 surrounding and seated within a groove in the inner periphery of the hollow shaft part 5 O-ring secures this outer ring on turning.
  • the embodiment of Figure 2 provides a flying bearing, a radial guidance of the projecting into the adjusting adjusting 8.
  • the leadership of this end of the adjusting 8 takes place here via the meshing with the other gear wheels of the adjusting pinion 9.
  • Figure 3 shows a variant in which a trained as a deep groove ball bearing 16 is recessed with its outer ring in a receptacle of a transmission input of the variable.
  • the inner ring of this bearing 16 surrounds the end of the adjusting shaft 8.
  • the second bearing point of the adjusting 8 is thus formed in the transmission input.
  • the variant of Figure 4 provides a separate transmission input shaft 17, which is mounted on two trained as deep groove ball bearing 18, 19 relative to the drive part of the adjusting.
  • the adjusting shaft not shown here, is connected to this transmission input shaft 17.
  • the outside of the engine side lying second bearing of the adjusting here via this short transmission input shaft 17, which carries the adjusting shaft at this end.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, mit einer Antriebseite (4), in welche das Antriebsmoment für die Nockenwelle(1) eingeleitet wird, einer mit der Nockenwelle (1) drehfest gekoppelten Abtriebseite (3), sowie einer mit einem Antriebsmotor (7) gekoppelten Verstellwelle (8), über welche ein die relative Verdrehung von Antrieb-zur Abtriebseite (4, 3) bewirkendes Moment in das Verstellgetriebe einleitet wird, wobei das Verstellgetriebe an seiner Antrieb-oder seiner Abtriebseite einen Hohlwellenteil (5) aufweist, durch den hindurch die Verstellwelle (8) in das Verstellgetriebe hineingeführt ist, wobei die Verstellwelle(8) im Bereich des Antriebsmotors (7) nur eine Lagerstelle (14) aufweist und innerhalb des Verstellgetriebes wenigstens radial geführt ist.

Description

Nockenwellenverstellung
Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellung nach dem Oberbegriff von An- spruch 1.
Aus der DE 10 2005 018 956 A1 oder der DE 102 48 355 A1 ist ein elektrischer Nockenwellenversteller einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle her halbtourig angetrieben, wozu ein Nockenwel- lenantriebsrad der Nockenwelle mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Ein Verstellgetriebe zwischen Nockenwelle und Nockenwellenantriebsrad erlaubt eine Verstellung der Phasenlage von Nockenwellenantriebsrad und der Nockenwelle. Das Verstellgetriebe kann bspw. als Doppelplanetengetriebe oder als Harmonic-Drive- Getriebe ausgebildet sein.
Der fest an der Verbrennungskraftmaschine montierte Versteilmotor (Elektromotor) für das Verstellgetriebe macht eine radiale Ausgleichskupplung zwischen der Motorwelle des Elektromotors und der Eingangswelle des Verstellgetriebes erforderlich, wie dies in der DE 10 2005 018 956 A1 gezeigt ist.
Die DE 103 52 255 A1 zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Versteilantrieb. Der Elektromotor ist räumlich getrennt von der Verstellwelle des Verstellgetriebes angeordnet - das Verstellmoment wird durch eine flexible Welle übertragen. Eine Variante sieht vor, dass der Motor, die Motorwelle parallel zur Nockenwelle liegt und das Verstellmoment über einen als Kettentrieb, Riementrieb oder dgl. ausgebildeten Sekundärtrieb eingebracht wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nockenwellenverstellung mit einem Dreiwellengtriebe und ortsfestem Antriebsmotor in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Ausführung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Für die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellung ist vorgesehen: das als Dreiwellengetriebe ausgebildete Verstellgetriebe weist an seiner Antrieb- und/oder seiner Abtriebseite einen Hohlwellenteil auf, durch den hindurch die Verstellwelle in das Verstellgetriebe hineingeführt ist, wobei die Verstellwelle im Bereich des Antriebsmotors nur eine Lagerstelle aufweist und an dem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Endbereich wenigstens radial geführt ist.
Die Erfindung weiterbildend ist vorgesehen: - die Lagerstelle im Bereich des Antriebsmotors kann im Übergang von Motor zum Getriebe bzw. dem Austritt der Welle aus dem Motorbereich angeordnet sein. Der den Rotor tragende Wellenteil ist innerhalb des Stators fliegend und weist keine weitere Lagerung auf. Alternativ kann das Lager der die Verstellwelle bildenden Motorwelle am dem Getriebe abgewandten Ende des Motors angeordnet sein.
- die Verstellwelle ist innerhalb des Verstellgetriebes in einem Lager aufgenommen. Das Lager wirkt dort stirnseitig auf das Ende der Verstellwelle bzw. trägt die Welle in deren Endbereich. - die Verstellwelle weist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende ein mit Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmendes Ritzel auf. Das die Welle tragende Lager kann bei dieser Ausführung zwischen Wellenende und Ritzel oder im Bereich der stirnseitigen Fläche des Ritzels. - die Verstellwelle ist über das mit den Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmende Ritzel radial geführt. Die Zahnräder des Verstellgetriebes tragen das Ritzel und verhindern zu große radiale Abweichungen des Wellenendes.
- das Lager ist innerhalb des Hohlwellenteils angeordnet. Eine Relativbewegung erfolgt hier zwischen Hohlwellenteil und Verstellwelle während einer Verstellbewegung.
- die Verstellwelle ist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende mit einer im Verstellgetriebe gelagerten Getriebeeingangswelle verbunden. Diese Getriebeeingangswelle lagert, führt das Wellenende. Die Verbindung zwischen Wellenende und der Eingangswelle ist bevorzugt in biegeelastischer Weise ausgeführt bzw. dergestalt, dass eine Winkeldifferenz ausgeglichen werden kann.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnungen.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Nockenwellenverstellung. Eine hohl ausgeführte Nockenwelle 1 (bzw. ein die Nockenwelle verlängerndes und fest mit dieser verbundenes Wellenteil) ist an ihrem einen Ende in einem La- ger 2 aufgenommen, welches die Nockenwelle 1 gegenüber dem Zylinderkopf einer nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine lagert. Das durch das Lager 2 hindurchragende Ende der Nockenwelle 1 ist mit dem Abtrieb 3 eines Verstellgetriebes drehfest verbunden. Die Nockenwelle 1 wird über ein Antriebsrad 4 über einen nicht dargestellten Getriebezug von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Das die Antriebseite des Verstellgetriebes bildende Antriebsrad 4 sitzt drehbar gelagert auf einer kurzen Hohlwelle, einem Hohlwellenteil 5. Dieser Hohlwellenteil 5 ist drehfest mit dem Abtrieb 3 und somit der Nockenwelle 1 verbunden und über eine Lagerstelle 6 drehbar in einem am Zylinderkopf befestigten, eingelassenen Lageraufnahmeteil 12 bzw. direkt einer Wand des Zylinderkopfes gelagert.
Ein als Elektromotor ausgeführter Antriebsmotor 7 sitzt außerhalb des Zylinderkopfes und leitet über eine als Verlängerung der Motorwelle ausgeführte Verstellwelle 8 die zur relativen Verdrehung von Antrieb- und Abtriebseite nötige Drehmoment in das Verstellgetriebe ein. Die Verstellwelle 8 durchgreift dabei das den Hohlwellenteil 5 tragende Lager 6 sowie den Hohlwellenteil 5 selbst und ist an seinem im Verstellgetriebe befindlichen Ende mit einem Ritzel 9 verbunden, über welches dann die Verstellbewegung, die Verdrehung zwischen Antriebsrad 4 und Abtrieb 3 in einem hier nicht gezeigten und an sich bekannt aufgebauten Getriebeteil erfolgt.
Der Antriebsmotor 7, der Stator, ist mittels einer Motorplatte 13 an einem das Lager 6 und somit den Nockenwellenversteller tragenden Lageraufnahmeteil 12 befestigt. Die Verstellwelle 8 durchgreift ein in der Motorplatte 13 angeordnetes La- ger 14 (Rillenkugellager) sowie ein sich in Erstreckungsrichtung der Verstellwelle 8 anschließendes Dichtmittel. Das Dichtmittel dient dazu den Austritt von Motoröl zu verhindern. Die Verstellwelle 8 ist im Bereich des Antriebsmotors 7 nur über dieses Lager 14 gelagert - der vom Stator umgebende Rotorteil, die Motorwelle, weist keine weitere Lagerung auf.
Der Außenring des Lagers 14 ist von einem O-Ring umgeben, der in einer Nut des Lagersitzes eingelassen ist und das Mitdrehen des Außenringes verhindert. Weiterhin lässt dieser O-Ring auch leichte Schiefstellungen des Lagers 14 zu. Bei der Version nach Figur 1 ist im Inneren der Hohlwelle, des Hohlwellenteiles 5 ein Lager 15 (Rillenkugellager) angeordnet, durch welches die Verstellwelle 8 in diesem Teil geführt ist. Das Lager 15 ist dem Ende der Verstellwelle 8 im Bereich des Ritzels 9 zugeordnet und trägt so die Verstellwelle 8 innerhalb des Verstellgetriebes. Eine Relativbewegung erfolgt hier zwischen Hohlwellenteil 5 und Verstell- welle 8 nur während einer Verstellbewegung.
Wie in der Figur 1 erkennbar, ist die Verstellwelle 8 an zwei möglichst weit voneinander beabstandeten Punkten gelagert, nämlich einmal im Bereich zwischen Motor 7 und Lageraufnahmeteil 12 sowie einmal innerhalb der Hohlwelle, dem Hohl- wellenteil 5 im Bereich des Verstellgetriebes. Das Lager 15 sitzt mit seinem Innenring axial fest auf der Verstellwelle 8. Ein den Außenring des Lagers 15 umgebender und innerhalb einer Nut im Innenumfang des Hohlwellenteils 5 sitzender O- Ring sichert diesen Außenring am Mitdrehen. Die Ausführung nach Figur 2 sieht eine fliegende Lagerung, eine radiale Führung der in das Verstellgetriebe ragenden Verstellwelle 8 vor. Die Führung dieses Endes der Verstellwelle 8 erfolgt hier über das mit den weiteren Getrieberädern des Verstellgetriebes kämmenden Ritzel 9. Figur 3 zeigt eine Variante, bei der ein als Rillenkugellager ausgebildetes Lager 16 mit seinem Außenring in einer Aufnahme eines Getriebeeinganges des Verstellgetriebes eingelassen ist. Der Innenring dieses Lagers 16 umgibt das Ende der Verstellwelle 8. Die zweite Lagerstelle der Verstellwelle 8 ist somit im Getriebeeingang gebildet. Die Variante nach Figur 4 sieht eine separate Getriebeeingangswelle 17 vor, die über zwei als Rillenkugellager ausgebildete Lager 18, 19 gegenüber dem Antriebsteil des Verstellgetriebe gelagert ist. Die hier nicht dargestellte Verstellwelle ist mit dieser Getriebeeingagswelle 17 verbunden. Die außerhalb der Motorseite liegende zweite Lagerung der Verstellwelle erfolgt hier über diese kurze Getriebeeingangswelle 17, welche die Verstellwelle an diesem Ende trägt.

Claims

Ansprüche
1 . Nockenwellenverstellung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, mit einer Antriebseite (4), in welche das Antriebsmoment für die Nockenwelle (1 ) eingeleitet wird, einer mit der Nockenwelle (1 ) drehfest gekoppelten Abtriebseite (3), sowie einer mit einem Antriebsmotor (7) gekoppelten Verstellwelle (8), über welche ein die relative Verdrehung von Antrieb- zur Abtriebseite (4, 3) bewirkendes Moment in das Verstellgetriebe einleitet wird, wobei das Verstellgetriebe an seiner Antrieb- oder sei- ner Abtriebseite einen Hohlwellenteil (5) aufweist, durch den hindurch die Verstellwelle (8) in das Verstellgetriebe hineingeführt ist, wobei die Verstellwelle (8) im Bereich des Antriebsmotors (7) nur eine Lagerstelle (14) aufweist und innerhalb des Verstellgetriebes wenigstens radial geführt ist.
2. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 ,
die Verstellwelle (8) ist innerhalb des Verstellgetriebes in einem Lager (15) aufgenommen.
3. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 oder 2,
die Verstellwelle (8) weist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende ein mit Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmendes Ritzel (9) auf.
4. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 und 3,
die Verstellwelle (8) ist über das mit den Zahnrädern des Verstellgetriebes kämmende Ritzel (9) radial geführt.
5. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 und 2,
das Lager (15) ist innerhalb des Hohlwellenteils (5) angeordnet.
6. Nockenwellenverstellung nach einem der Ansprüche 1 - 3,
die Verstellwelle (8) ist an seinem innerhalb des Verstellgetriebes liegenden Ende mit einer im Verstellgetriebe gelagerten Getriebeeingangswelle (17) verbunden.
7. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 ,
die Lagerstelle (14) der Verstellwelle (8) im Bereich des Antriebsmotors (7) liegt am Richtung Verstellgetriebe liegenden Ende des Motors (7).
8. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 ,
die Lagerstelle (14) der Verstellwelle (8) im Bereich des Antriebsmotors (7) liegt am dem Verstellgetriebe abgewandten Ende des Motors (7).
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