WO2013060532A1 - Nockenwellenverstellung - Google Patents

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WO2013060532A1
WO2013060532A1 PCT/EP2012/068453 EP2012068453W WO2013060532A1 WO 2013060532 A1 WO2013060532 A1 WO 2013060532A1 EP 2012068453 W EP2012068453 W EP 2012068453W WO 2013060532 A1 WO2013060532 A1 WO 2013060532A1
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camshaft
adjusting
drive
bearing
shaft
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Inventor
Michael Schober
Felix KUFFNER
Thomas Wickgruber
Original Assignee
Magna Powertrain Ag & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-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
    • F01L1/344—Valve-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
    • F01L1/34403—Valve-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 helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-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
    • F01L1/344—Valve-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
    • F01L1/352—Valve-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.
  • the trained as a three-shaft gearbox has at its drive and its driven side depending on a bearing point and is about these bearings relative to the camshaft bearing component, the cylinder head of the internal combustion engine stored, wherein the adjusting torque from the drive motor in the adjusting gear introductory adjusting is guided by one of the bearing points in the adjusting.
  • This hollow shaft may be an extension of the camshaft, which is designed as a separate component, as a hollow shaft part and extends it.
  • the output side of the variable speed is designed as a hollow shaft, wherein the adjusting is guided by the hollow camshaft and the driven side in the adjusting.
  • the introduction of the torque causing the adjustment takes place from the other end of the camshaft forth via an adjusting shaft extending within the camshaft.
  • the output side is directly connected to the camshaft and so stored on a bearing the camshaft at the end bearing.
  • the bearing the output side, the output side associated bearing is formed here by the Nockenwellenla- ger.
  • the output side is connected via a flange with the camshaft.
  • the adjustment drive according to the invention is thus subsequently attachable to the camshaft.
  • the output side is connected via a firmly connected to the camshaft shaft part.
  • the output side is here connected via an extension with the camshaft, coupled with this.
  • the bearing associated with the output is formed by the camshaft bearing or by a bearing supporting the extension.
  • the storage of the drive side via an executed in particular as a separate component extension of the camshaft, which is passed through the adjusting gear and on which a drive wheel, via which the drive torque is introduced for the camshaft, is rotatably mounted.
  • This embodiment provides for a bearing of the drive wheel on the particular designed as a hollow shaft part extension of the camshaft.
  • the storage of the drive side is seated in a bearing receiving part, which is mounted directly in or on a wall of an internal combustion engine.
  • the bearing can be arranged directly in the cylinder head wall or a receiving part which can be fastened to the cylinder head.
  • the drive motor is aligned via a centering with respect to the wall of the internal combustion engine or the bearing receiving part. Due to the provided cylinder-head-side mounting of the input and output side, the drive motor and the adjusting shaft can be aligned with respect to the transmission by means of a simple centering.
  • 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 2, which supports the camshaft 1 relative to the cylinder head of an internal combustion engine, not shown.
  • the protruding through the bearing 2 end of the camshaft 1 is equipped with the flange as formed output 3 of an adjusting rotatably connected.
  • the camshaft 1 is driven by a drive wheel 4 via a gear train, not shown, of the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the driving side of the adjusting drive forming the drive wheel 4 is rotatably mounted on a short hollow shaft, a hollow shaft part 5, which is connected directly to the output 3 and thus the camshaft 1.
  • This hollow shaft part 5 is rotatably supported by a bearing 6 in a bearing receiving part 12 and, wherein this bearing receiving part 12 is embedded in a wall of the cylinder head or fixed to the wall of the cylinder head. As shown, there is thus ever a bearing 2, 6 on the drive and the driven side of the variable.
  • 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 part 5 supporting bearing 6 and the hollow shaft part 5 itself and is connected at its end located in the adjusting gear with a pinion 9 which drives via intermediate gears 10, the spur gears 1 1 of a Vorgetriebes, via which then the adjustment, the Rotation between the drive wheel 4 and output 3 takes place in a not shown here and known per se gear part.
  • FIG. 2 shows the section A-A according to FIG. 1 and shows parts of the flange forming the output 3, the pinion 9 driven by the adjusting shaft, the intermediate wheels 10 and the spur gears 11 of the pre-transmission.
  • FIG. 3 is a perspective view of the compactly constructed camshaft adjuster.
  • the bearing receiving part 12, which carries the drive motor 7, is shown here in a simplified cylindrical form and is attached to a cylinder head (not shown) or inserted in a receptacle provided there.
  • the flange forming the output 3 of the variable speed drive is connected directly to the camshaft 1 or to a shaft part fixedly connected to the camshaft.
  • the camshaft 1 ending at the flange or the shaft part which extends this is guided through a bearing 2, which sits in a bearing receptacle of a cylinder head (not shown).
  • the adjusting gear on its drive and its driven side depending on a bearing 6, 2 and is about these bearings 6, 2 relative to the camshaft 1 supporting component, the cylinder head of the internal combustion engine stored.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstellung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, mit einer Antriebseite, in welche das Antriebsmoment für die Nockenwelle (1) eingeleitet wird, einer mit der Nockenwelle (1) drehfest gekoppelten Abtriebseite, sowie einer mit einem Antriebsmotor (7) gekoppelten Verstellwelle (8), über welche ein die relative Verdrehung von Antrieb- zur Abtriebseite bewirkendes Moment in das Verstellgetriebe einleitet wird, wobei das Verstellgetriebe an seiner Antrieb- und seiner Abtriebseite je eine Lagerstelle (6, 2) aufweist und über diese Lagerstellen (6, 2) gegenüber dem das die Nockenwelle (1) tragenden Bauteil, insbesondere dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine, gelagert ist, wobei die Verstellwelle (8) durch eine der Lagerstellen (6), in das Verstellgetriebe 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 seiner Abtriebseite je eine Lagerstelle auf und ist über diese Lagerstellen gegenüber dem das die Nockenwelle tragenden Bauteil, dem Zylinderkopf der Verbrennungskraft- maschine, gelagert, wobei die das Verstellmoment von dem Antriebsmotor in das Verstellgetriebe einleitende Verstellwelle durch eine der Lagerstellen in das Verstellgetriebe geführt ist.
Weiterbildend ist erfindungsgemäß vorgesehen:
- an der Antriebseite des Verstellgetriebes befindet sich eine Hohlwelle, wobei die Verstellwelle durch diese Hohlwelle in das Verstellgetriebe eingeführt ist. Diese Hohlwelle kann eine Verlängerung der Nockenwelle sein, die als separates Bauteil, als Hohlwellenteil ausgebildet ist und diese verlängert.
- die Abtriebseite des Verstellgetriebes ist als Hohlwelle ausgeführt, wobei die Verstellwelle durch die hohl ausgeführte Nockenwelle und die Abtriebseite in das Verstellgetriebe hineingeführt ist. Bei dieser Ausführung erfolgt die Einleitung des die Verstellung bewirkenden Drehmomentes vom anderen Ende der Nockenwelle her über eine innerhalb der Nockenwelle verlaufende Verstellwelle.
- die Abtriebseite ist direkt mit der Nockenwelle verbunden und so über ein die Nockenwelle an deren Endbereich tragendes Lager gelagert. Das die Abtriebseite tragende, der Abtriebseite zugeordnete Lager ist hier durch das Nockenwellenla- ger gebildet.
- die Abtriebseite ist über eine Flanschverbindung mit der Nockenwelle verbunden. Der Erfindungsgemäße Versteilantrieb ist somit nachträglich an die Nockenwelle ansetzbar.
- die Abtriebseite ist über ein mit der Nockenwelle fest verbundenen Wellenteil verbunden. Die Abtriebseite ist hier über eine Verlängerung mit der Nockenwelle verbunden, mit dieser gekoppelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die dem Abtrieb zugeordnete Lagerung durch das Nockenwellenlager oder durch ein die Ver- längerung tragendes Lager gebildet ist. - die Lagerung der Antriebseite erfolgt über eine insbesondere als separates Bauteil ausgeführte Verlängerung der Nockenwelle, welche durch das Verstellgetriebe hindurchgeführt ist und auf der ein Antriebsrad, über welches das Antriebsmoment für die Nockenwelle eingeleitet wird, drehbar gelagert ist. Diese Ausführung sieht eine Lagerung des Antriebsrades auf der insbesondere als Hohlwellenteil ausgebildeten Verlängerung der Nockenwelle vor. - die Lagerung der Antriebeite erfolgt durch eine drehfest mit der Nockenwelle verbundene Hohlwelle, durch welche die Verstellwelle in das Verstellgetriebe hineingeführt ist. Durch diese präzise Fixierung des Verstellgetriebes gelingt eine einfach zu gestaltende Einführung der Verstellwelle in das Getriebe. - die Lagerung der Antriebseite sitzt in einem Lageraufnahmeteil, welches direkt in oder an einer Wandung einer Verbrennungskraftmaschine befestigt ist. Je nach Gestaltung des Zylinderkopfes bzw. den vorzusehenden Aufnahme- und Befestigungsmöglichkeiten für die Lagerung kann das Lager direkt in der Zylinderkopfwand oder einem am Zylinderkopf befestigbaren Aufnahmeteil angeordnet sein.
- der Antriebsmotor ist über eine Zentrierung gegenüber der Wand der Verbrennungskraftmaschine bzw. dem Lageraufnahmeteil ausgerichtet. Durch die vorgesehene zylinderkopfseitige Lagerung von An- und Abtriebseite kann durch eine einfache Zentrierung der Antriebsmotor und die Verstellwelle gegenüber dem Ge- triebe ausgerichtet werden.
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 Lager 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 als Flansch ausge- bildeten 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, welches direkt mit dem Abtrieb 3 und somit der Nockenwelle 1 verbunden ist. Dieser Hohlwellenteil 5 ist über eine Lagerstelle 6 drehbar in einem Lageraufnahmeteil 12 bzw. gelagert, wobei dieses Lageraufnahmeteil 12 in einer Wand des Zylinderkopfes eingelassen bzw. an der Wand des Zylinderkopfes befestigt ist. Wie dargestellt befindet sich somit je eine Lagerstelle 2, 6 an der Antrieb- und der Abtriebseite des Verstellgetriebes.
Ein als Elektromotor ausgeführter Antriebsmotor 7 sitzt außerhalb des Zylinderkopfes und leitet über eine als Verlängerung der Motorwelle ausgeführte Verstellwelle 8 das 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, welches über Zwischenräder 10 die Stirnräder 1 1 eines Vorgetriebes treibt, 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.
Figur 2 stellt den Schnitt A-A nach Figur 1 dar und zeigt Teile des den Abtrieb 3 bildenden Flansches, das von der Verstellwelle getriebene Ritzel 9, die Zwischen- räder 10 sowie die Stirnräder 1 1 des Vorgetriebes.
Der Antriebsmotor 7, der Stator, ist über eine als Scheibe ausgebildete und in eine stirnseitige Öffnung des Lageraufnahmeteils 12 bzw. der Zylinderkopfwand eingesetzte Zentrierung 13 gegenüber dem Zylinderkopf und somit der den Hohlwellen- teil 5 tragenden Lagerstelle 6 ausgerichtet. Die Zentrierung 13 bewirkt die koaxiale Ausrichtung der Motor- bzw. Verstellwelle 8 sowie der weiteren Getriebeteile. Die Verstellwelle 8 durchgreift eine zentrische Öffnung der Zentrierung 13. Zwischen der Verstellwelle 8 und der Zentrierung 13 ist ein Dichtmittel angeordnet, um den Austritt von Motoröl zu verhindern. Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht des kompakt bauenden Nockenwellenver- stellers. Das den Antriebsmotor 7 tragende Lageraufnahmeteil 12 ist hier vereinfacht zylindrisch dargestellt und wird an einem nicht dargestellten Zylinderkopf angebracht bzw. in einer dort vorgesehenen Aufnahme eingesetzt. Der den Ab- trieb 3 des Verstellgetriebes bildende Flansch ist direkt mit der Nockenwelle 1 bzw. mit einem mit der Nockenwelle fest verbundenen Wellenteil verbunden. Die am Flansch endende Nockenwelle 1 bzw. das diese verlängernde Wellenteil ist durch ein Lager 2 hindurchgeführt, welches in einer Lageraufnahme eines nicht dargestellten Zylinderkopfes sitzt. In der beschriebenen Weise weist das Verstellgetriebe an seiner Antrieb- und seiner Abtriebseite je eine Lagerstelle 6, 2 auf und ist über diese Lagerstellen 6, 2 gegenüber dem das die Nockenwelle 1 tragenden Bauteil, dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine, gelagert.

Claims

Ansprüche
1 . Nockenwellenverstellung für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus einem als Dreiwellengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebe, mit einer Antriebseite, in welche das Antriebsmoment für die Nockenwelle (1 ) eingeleitet wird, einer mit der Nockenwelle (1 ) drehfest gekoppelten Abtriebseite, sowie einer mit einem Antriebsmotor (7) gekoppelten Verstellwelle (8), über welche ein die relative Verdrehung von Antrieb- zur Abtriebseite bewirkendes Moment in das Verstellgetriebe einleitet wird, wobei das Verstellgetriebe an seiner Antrieb- und seiner Abtriebseite je eine Lagerstelle (6, 2) aufweist und über diese Lagerstellen (6, 2) gegenüber dem das die Nockenwelle (1 ) tragenden Bauteil, insbesondere dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine, gelagert ist, wobei die Verstellwelle (8) durch eine der Lagerstellen (6), in das Verstellgetriebe geführt ist.
2. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 ,
an der Antriebseite des Verstellgetriebes befindet sich eine Hohlwelle (5), wobei die Verstellwelle (8) durch diese Hohlwelle (5) in das Verstellgetriebe eingeführt ist.
3. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 ,
die Abtriebseite des Verstellgetriebes ist als Hohlwelle ausgeführt, wobei die Ver- stellwelle durch die hohl ausgeführte Nockenwelle (1 ) und die Abtriebseite in das Verstellgetriebe hineingeführt ist.
4. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 1 oder 2,
die Abtriebseite ist direkt mit der Nockenwelle (1 ) verbunden und so über ein die Nockenwelle (1 ) an deren Endbereich tragendes Lager (2) gelagert.
5. Nockenwellenverstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
die Abtriebseite ist über eine Flanschverbindung mit der Nockenwelle (1 ) verbunden.
6. Nockenwellenverstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
die Abtriebseite ist über ein mit der Nockenwelle (1 ) fest verbundenen Wellenteil verbunden.
7. Nockenwellenverstellung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
die Lagerung (6) der Antriebsseite erfolgt über eine insbesondere als separates Bauteil ausgeführte Verlängerung der Nockenwelle, auf der ein Antriebsrad (4), über welches das Antriebsmoment für die Nockenwelle (1 ) eingeleitet wird, dreh- bar gelagert ist.
8. Nockenwellenverstellung wenigstens nach Anspruch 2 und Anspruch 7, die Lagerung (6) der Antriebseite erfolgt durch eine drehfest mit der Nockenwelle (1 ) verbundene Hohlwelle (5), durch welche die Verstellwelle (8) in das Verstellgetriebe hineingeführt ist.
9. Nockenwellenverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Lage- rung (6) der Antiebseite sitzt in einem Lageraufnahmeteil (12), welches direkt in oder an einer Wandung einer Verbrennungskraftmaschine befestigt ist.
10. Nockenwellenverstellung nach Anspruch 7,
der Antriebsmotor (7) ist über eine Zentrierung (13) gegenüber der Wand der Verbrennungskraftmaschine bzw. dem Lageraufnahmeteil (12) ausgerichtet.
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