WO2022048756A1 - Camshaft adjustment system - Google Patents

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WO2022048756A1
WO2022048756A1 PCT/EP2020/074666 EP2020074666W WO2022048756A1 WO 2022048756 A1 WO2022048756 A1 WO 2022048756A1 EP 2020074666 W EP2020074666 W EP 2020074666W WO 2022048756 A1 WO2022048756 A1 WO 2022048756A1
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WO
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camshaft
link
coupling element
relative
adjustment system
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/074666
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Inventor
Martin Nowak
Karsten Grimm
Ian Methley
Robert Lees
Original Assignee
Pierburg Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F01L1/3442—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 hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • 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
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L2001/0471—Assembled camshafts
    • F01L2001/0473—Composite camshafts, e.g. with cams or cam sleeve being able to move relative to the inner camshaft or a cam adjusting rod
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F01L2001/34486—Location and number of the means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34493—Dual independent phasing system [DIPS]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2301/00—Using particular materials

Definitions

  • the invention relates to a camshaft adjustment system for a motor vehicle, having a drive wheel, a first camshaft, a second camshaft which is arranged coaxially with the first camshaft, one of the two camshafts surrounding the other camshaft radially, and a camshaft adjuster having a first coupling element which is connected to is attached to the drive wheel, a second coupling element which is attached to the first camshaft, interacts with the first coupling element and can be rotated relative to the first coupling element, an actuator which causes the coupling elements to rotate relative to one another, and a transmission element which is connected to one of the coupling elements is operatively connected and is constrained by a link track on the other coupling element, wherein the transmission member is operatively connected to the second camshaft that the phase angle of the second camshaft depending on an adjustment of the phase angle of the first Nockenwe ll is adjustable.
  • Such camshaft adjusters are usually used to improve the operating behavior of an internal combustion engine, with the valve control times of intake and/or exhaust valves depending on the operating phase of the internal combustion engine being able to be changed by the camshaft adjuster by the phase angle of the camshaft controlling the intake and/or exhaust valves being relatively is adjusted to the crankshaft.
  • the respective camshaft is rotated by a camshaft adjuster relative to a drive wheel coupled to the crankshaft by a defined angle, the phase angle, whereby the valve control times of the valves controlled in this way can be adjusted in the "advanced" or "retarded” direction.
  • Internal combustion engines with a camshaft are known from the prior art, which control both the intake and the exhaust valves of the individual cylinders.
  • mixed camshafts These are often referred to as “mixed camshafts".
  • a phase adjustment of such a mixed camshaft leads to a change in the valve timing of both the intake valves and the exhaust valves, in the same direction and with a fixed phase angle.
  • the valve control times of the intake and exhaust valves should be set optimally for the respective operating phase in each operating phase. This is achieved for mixed camshafts by using the camshafts in the form of double camshafts, so-called cam-in-cam camshafts.
  • the cam-in-cam camshafts have a first, outer camshaft and a second, inner camshaft mounted within the outer camshaft, with one of the two camshafts having multiple cams for controlling the intake valves and the other of the two camshafts having several cams for the tax tion of the exhaust valves are provided.
  • a camshaft adjuster which can rotate the inner camshaft and the outer camshaft as required and deviating from one another, it is then possible to adjust the control times of the intake and exhaust valves separately for the individual operating phases of the internal combustion engine.
  • Camshaft adjustment systems with a so-called cam-in-cam camshaft which have two separate camshaft adjusters for an inner camshaft and for an outer camshaft, the phase angle of the inner camshaft being adjusted independently of the phase adjustment of the outer camshaft by the two separate camshaft adjusters can.
  • the phase angles of the camshafts can be adjusted in the same direction or in the opposite direction to one another, and any phase angles of the camshafts can be set relative to the crankshaft.
  • a disadvantage of such camshaft adjustment systems is that the camshaft adjustment systems have a relatively large installation space, since two independent, relatively large camshaft adjusters are provided for setting the phase angles of the inner and outer camshafts.
  • camshaft adjustment systems of this type are expensive and require a high level of control technology effort for phase adjustment of the two camshafts relative to the crankshaft, since both camshaft adjusters must be controlled separately from one another for each operating phase.
  • the camshaft adjustment system has, among other things, a drive wheel which is driven in rotation by a crankshaft of an internal combustion engine via a drive means, for example a toothed wheel, a toothed belt or a timing chain.
  • the camshaft adjustment system also includes a camshaft adjuster, which has a first coupling element, a second coupling element and a hydraulic actuator, the first coupling element being non-rotatably connected to the drive wheel and having a plurality of fluid chambers, and the second coupling element being non-rotatably connected to a first camshaft and having a plurality in which Having fluid chambers of the first coupling element arranged wings.
  • the hydraulic actuator By controlling the pressure within the fluid chambers, the hydraulic actuator causes the two coupling elements to rotate relative to one another, as a result of which a phase angle of the first camshaft relative to the drive wheel, ie to the crankshaft, is set.
  • the camshaft adjuster also has a transmission element, via which the first coupling element is operatively connected to the second camshaft.
  • the movement of the transmission member is defined by a link track provided on the transmission member, with the transmission member being positively guided on a component of the first camshaft.
  • a predetermined phase angle of the second camshaft relative to the crankshaft is defined for each phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft by such a forced guidance of the transmission element.
  • a disadvantage of such a camshaft adjustment system is that the intake and exhaust valve control times cannot be set for all required operating phases of the internal combustion engine, i.e. certain combinations of a phase angle to be set for the first camshaft and a phase angle to be set for the second camshaft cannot be set.
  • the phase angle to be set for the first camshaft increases from a first operating phase to a second, different operating phase, with the phase angle to be set for the second camshaft falling from the first operating phase to the second operating phase, i.e. the changes in the phase angles of the camshafts relative to the crankshaft take place in mutually opposite directions.
  • the phase angles of both camshafts would have to increase simultaneously.
  • the task is therefore to create a camshaft adjustment system that can be used to set the appropriate combination of intake and exhaust valve control times for all essential operating phases, and yet the camshaft adjustment system has a relatively small installation space.
  • the link track is designed in such a way that in a first adjustment range of the camshaft adjuster the phase angles of both camshafts relative to the drive wheel can be adjusted together in a first direction of rotation and in a second adjustment range the phase angle of the first camshaft can be adjusted relative to the drive wheel in the first direction of rotation and the phase angle of the second camshaft relative to the drive wheel can be adjusted in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, the corresponding phase angles of the first camshaft and the second camshaft relative to the crankshaft and thus the valve control times of the intake and exhaust valves can be adjusted as required for all essential operating phases of the internal combustion engine be adjusted, for which purpose only a single, space-saving camshaft adjuster is used and the camshaft adjustment system thus has a relatively small installation space. Because only a single camshaft adjuster is used, the manufacturing and assembly costs of the camshaft adjustment system can be reduced.
  • the phase adjustment takes place in such a way that the phase angle of the first camshaft and the second camshaft is such be changed so that either both phase angles increase together or decrease together, so that the phase angle adjustment of the camshafts takes place in a common direction.
  • the direction of rotation of the second camshaft is reversed, for example the phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft continuing to increase and the phase angle of the second camshaft relative to the crankshaft decreasing. Otherwise, in the second adjustment range, the phase angle of the first camshaft can decrease and the phase angle of the second camshaft can increase.
  • the phase angle of the first and second camshafts relative to the crankshaft i.e. the intake and exhaust valve control times
  • the phase angles of the first and second camshafts relative to the crankshaft i.e. the intake and exhaust valve control times
  • the phase angles of the first and second camshafts relative to the crankshaft can be set for stable idling due to the course of the link path.
  • the gate track preferably has a first gate section and a second gate section adjoining the first gate section, with the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster decreasing on the first gate section, starting from a first gate end to the second gate section, and the radial distance to the central axis in the second gate section of the camshaft adjuster increases, starting from the first gate section to a second gate end.
  • a drop in the radial distance results in a link counter-element moving along the link path moving into a valley and thereby tilting or moving the transmission element in such a way that the second camshaft is moved in a first direction.
  • a link track is understood to mean the course of a track on which a counter-element slides or rolls off during an adjustment process.
  • a course of a track that has no operative connection to a sliding or rolling counter-element is not part of the link track.
  • the link path is formed on one of the two coupling elements and the transmission element has a link counter-element which moves along the link path.
  • the link counter-element can be a pin, for example, which is arranged in a V-shaped recess of the transmission element, with the contact with the link track preventing it from falling out of the V-shaped recess. Depending on the friction conditions, the pin rolls or slides off the link track.
  • the link path is formed on the transmission element, with one of the coupling elements having a link counter-element which moves along the link path.
  • the link track can be provided in a simple and cost-effective manner on the coupling element or on a radial outer surface of the transmission element, with the link counter-element always being provided on the component that does not have the link track.
  • the link counter-element can also be a pin, which establishes the connection between the coupling element and the link track, with the pin also being able to be arranged in a V-shaped recess.
  • the counter-link element is preferably a rotatably mounted roller element, with the friction and thus the wear between the guide path and the counter-link element being able to be reduced by rolling the roller element on the link track.
  • one of the coupling elements has an encircling, annular axial projection, the transmission element being arranged inside the axial projection and surrounded radially by an inner peripheral surface of the axial projection, the transmission element being constrainedly guided on the inner peripheral surface.
  • the camshaft adjuster can be designed to be compact in the axial direction, with the transmission element being arranged axially in the coupling element.
  • a second link track is preferably provided, which is designed to complement the first link track in such a way that the transmission element executes a movement defined by the two link tracks, with the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster in a first link section of the second link track starting from a first link end to the second gate section increases and in a second gate section of the second gate path the radial distance to the central axis of the camshaft adjuster decreases, starting from the first gate section to a second gate end.
  • a second link path designed in this way, it interacts with the first link path with regard to the movement of the transmission element, with the transmission element being mounted in a sufficiently defined manner in an initial situation and during the adjustment process by the two link paths and the two connections to the first coupling element and to the second camshaft.
  • the transmission element could also be sufficiently mounted in another way, it being absolutely necessary to ensure that the transmission element is permanently in contact with the first link path.
  • the transmission link is connected to one of the two coupling elements via a bolt, the bolt being mounted on the transmission link and/or on the first coupling element such that it can rotate about its longitudinal axis.
  • the relative movement between the first coupling element and the second coupling element is based on a rotation about the central axis of the camshaft adjuster.
  • the movement of the transmission member is a rotation about a longitudinal axis of the bolt, the longitudinal axis of the bolt being at a distance from the central axis of the camshaft adjuster. This means that the movements of the coupling elements and the transmission link differ from one another.
  • the rotatable mounting of the transmission member on the coupling element first enables a movement of the transmission member and the coupling elements.
  • the transmission link and one of the two coupling elements are preferably arranged on two opposite sides of the other coupling element, with the other coupling element having an elongated hole through which the bolt extends.
  • the camshaft adjuster can be designed to save space, the coupling between the coupling element and the transmission member being made possible by the elongated hole, which has an arcuate course.
  • the transmission member has a rotatably mounted driver cylinder, which is connected to the second camshaft via a connecting element.
  • the connecting element is preferably a driving pin which engages in a radially extending bore on the second camshaft and engages in a radially extending bore on the driver cylinder, the bolt preferably being mounted on the second camshaft and/or on the driver cylinder so as to be displaceable in the longitudinal direction.
  • This provides a connection between the transmission member and the second camshaft in a simple and cost-effective manner, with the connection between the transmission member and the second camshaft only being made possible by the rotatable mounting of the driver cylinder and the displaceable mounting of the driver pin, since the transmission member and the second camshaft perform different movements in the adjustment process.
  • the second camshaft rotates around the central axis of the camshaft adjuster, with the transmission element rotating around the longitudinal axis of the bolt.
  • the actuator is preferably hydraulic, with the first coupling element having at least one chamber and the second coupling element having at least one vane arranged in the chamber.
  • the hydraulic actuator can ensure reliable adjustment of the phase angle.
  • a camshaft adjustment system for a motor vehicle which has a drive wheel, a first camshaft, a second camshaft, which is arranged coaxially with the first camshaft, one of the two camshafts surrounding the other camshaft radially, and a camshaft adjuster.
  • the camshaft adjuster comprises a first coupling element which is attached to the drive wheel, a second coupling element which is attached to the first camshaft, interacts with the first coupling element and can be rotated relative to the first coupling element, an actuator which causes the coupling elements to rotate relative to one another, and a transmission element, which is operatively connected to one of the coupling elements and is forcibly guided by a link path on the other coupling element.
  • the transmission member is operatively connected to the second camshaft in such a way that the phase angle of the second camshaft is a function of a
  • the phase angle of the first camshaft can be adjusted, the gate track having a first gate section and a second gate section adjoining the first gate section, the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster on the first gate section decreasing from a first gate end to the second gate section and in the second gate section, the radial distance to the central axis of the camshaft adjuster increases, starting from the first gate section to a second gate end.
  • a camshaft adjustment system is created with which the corresponding phase angles of the first camshaft and the second camshaft relative to the crankshaft and thus the valve control times of the intake and exhaust valves can be adjusted for all essential operating phases of the internal combustion engine, whereby only a single, space-saving camshaft adjuster is used for this purpose and as a result, the camshaft adjustment system has a relatively small installation space.
  • camshaft adjustment system An embodiment of a camshaft adjustment system according to the invention is shown in the figures and is described below.
  • Figure 1 shows a sectional view of a camshaft adjustment system according to the invention
  • FIG. 2 shows a rear view of the camshaft adjustment system from FIG. 1 in an exploded view
  • Figure 3 shows a front view of the camshaft adjustment system from Figures 1 and 2.
  • the figures show a camshaft adjustment system 10 with a so-called cam-in-cam camshaft 12.
  • the cam-in-cam camshaft 12 has a first camshaft 14 and a second camshaft 16, with only a section of the camshafts 14, 16 in Figure 1 is shown.
  • First camshaft 14 has a circular cross-section, with a plurality of cams 18 being arranged on the outer peripheral surface of first camshaft 14, which are distributed over the length of first camshaft 14 and are used to control exhaust valves of an internal combustion engine (not shown in the figures).
  • the second camshaft 16 is arranged within the first camshaft 14, ie in the cylindrical space delimited by an inner peripheral surface.
  • the second camshaft 16 can be rotated relative to the first camshaft 14, the second camshaft 16 being connected via a cross pin 20 to a plurality of cams 22 for controlling the intake valves of the internal combustion engine.
  • the cams 22 are distributed over the length of the second camshaft 16 , the transverse pins 20 connecting the cams 22 to the second camshaft 16 extending through slots provided in the circumferential direction on the first camshaft 14 .
  • the camshaft adjustment system 10 also has a camshaft adjuster 30 .
  • the camshaft adjuster 30 has a hydraulic actuator 32 shown in FIG.
  • the first coupling element 34 is non-rotatably connected to a drive wheel 38, the drive wheel 38 being a chain wheel and being connected to a crankshaft of the internal combustion engine via a chain. Neither the chain nor the crankshaft are shown in the figures. Alternatively, the sprocket and chain could be replaced with a gear stage.
  • the first coupling element 34 comprises a base body 35 and two end plates 37, 39.
  • the base body 35 and the end plates 37, 39 delimit three fluid chambers 40, 42, 44 which are fluidically connected to the hydraulic actuator 32.
  • the base body 35 is made in one piece with the chain wheel 38 .
  • the second coupling element 36 comprises a plurality of wings 46, 48, 50, which in of the corresponding fluid chamber 40, 42, 44 are arranged. Furthermore, the second coupling element 36 comprises a further element 41 adjoining the end plate 37 of the first coupling element 34 .
  • the second coupling element 36 is non-rotatably connected to the first camshaft 14 via a screw 52 and a bolt 54 .
  • Actuation of the hydraulic actuator 32 causes the second coupling element 36 to rotate relative to the first coupling element 34, with the first camshaft 14 rotating, in particular relative to the drive wheel 38 and thus relative to the rotationally fixed attachment between the second coupling element 36 and the first camshaft 14 to the crankshaft, twisted. This adjusts a phase angle of the first camshaft 14 relative to the crankshaft.
  • the camshaft adjuster 30 also includes a transmission element 60.
  • the transmission element 60 is arranged on a side of the second coupling element 36 facing away from the first coupling element 34, the second coupling element 36 having an annular axial projection 74 arranged on the element 41 and having an inner peripheral surface 76, the Axial projection 74 surrounds the transmission member 60 radially.
  • the transmission member 60 is connected to the first coupling element 34 via a bolt 62 rotatably mounted on the first coupling element 34 .
  • the bolt 62 protrudes through an opening 64 formed on the second coupling element 36, the opening 64 being designed as an arcuate elongated hole.
  • the transmission member 60 is also radially mounted and forcibly guided on the second coupling element 36 via two link tracks 66, 70 provided on the transmission element 60 and two counter-link elements 68, 72 which are arranged on the second coupling element 36 and rest against one respective link track 66, 70.
  • the backdrop counter-elements 68, 72 could be rotated on the second
  • Coupling element 36 mounted roller element 68, 72 or two in a v- shaped groove arranged pins 68, 72, which either roll or slide on the link tracks 66, 67.
  • link tracks 66, 70 are designed such that in a first adjustment range of camshaft adjuster 30, the phase angles of both camshafts 14, 16 relative to drive wheel 38 and relative to the crankshaft are adjusted together in a first direction of rotation, and in a second adjustment range the phase angle of the first camshaft 14 is further adjustable relative to the drive wheel 38 in the first direction of rotation and the phase angle of the second camshaft 16 is adjustable relative to the drive wheel 38 in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. In this way, the phase angle of the second camshaft 16 can be adjusted in the same direction as the first camshaft 14 or in an opposite direction to the adjustment direction of the first camshaft 14 .
  • the link tracks 66, 70 are formed opposite to each other.
  • the first link path 66 has a first link section 67 and a second link section 69 adjoining the first link section 67 .
  • the first link section 67 extends in such a way that the radial distance to the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 decreases from a first link end 71 .
  • the second gate section 69 adjoins the first gate section 67 , the radial distance from the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 increasing from the first gate section 67 to a second gate end 73 .
  • the second link track 70 is designed opposite and complementary to the first link track 66 , the second link track 70 having a first link section 75 and a second link section 77 adjoining the first link section 75 .
  • the first gate section 75 runs in such a way that from a first gate end 79 the radial distance to the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 increases.
  • the second gate section 77 adjoins the first gate section 75 , the radial distance from the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 decreasing from the first gate section 75 to a second gate end 81 .
  • the transmission element 60 can execute a predefined movement along the link paths 66 , 70 due to the opposite link paths 66 , 70 which are coordinated with one another.
  • the transmission member 60 is connected to the second camshaft 16 via a driver cylinder 80 and a driver pin 82 .
  • the driver cylinder 80 is aligned in the axial direction of the camshaft adjuster 30 and is rotatably mounted on the transmission member 60 .
  • the driving pin 82 is arranged in sections in a radially extending bore 84 of the driving cylinder 82 and in a radially extending bore 86 of an add-on element 88 of the second camshaft 16 .
  • the add-on element 88 is screwed to the camshaft 16 via a screw 53 .
  • the driving pin 82 is arranged in the bore 84 in a translationally displaceable manner.
  • the transmission member 60 and the camshaft 16 can be coupled to one another, with the transmission member 60 rotating about the longitudinal axis of the pin 62 and the second camshaft 16 rotates around the central axis of the camshaft adjuster 30.
  • the driver cylinder 80 rotates relative to the transmission element 60 and the driver pin 82 moves translationally relative to the driver cylinder 80.
  • the second coupling element 36 moves relative to the first Coupling element 34. Due to the fact that the transmission element 60 rests against the second coupling element 36 via the link tracks 66, 70 and is positively guided by the second coupling element 36, the transmission element 60 is also displaced with the rotation of the second coupling element 36.
  • the displacement of the transmission element 60 causes also a displacement of the driver cylinder 80 in the direction of rotation of the second camshaft 16, the displacement of the driver cylinder 80 causing a twisting of the second camshaft 16.
  • the camshaft adjustment system 10 With such a camshaft adjustment system 10, the corresponding phase angles of the first camshaft 14 and the second camshaft 16 relative to the crankshaft and thus the valve control times of the intake and exhaust valves can be adjusted for all essential operating phases of the internal combustion engine, with only a single, space-saving camshaft adjuster 30 being used for this and as a result, the camshaft adjustment system 10 has a relatively small installation space

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

The invention relates to a camshaft adjustment system for a motor vehicle, comprising a drive gear (38), a first camshaft (14), a second camshaft (16) which is coaxial to the first camshaft (14), one of the two camshafts (14, 16) radially surrounding the other camshaft (14, 16), and a camshaft adjuster (30) comprising a first coupling element (34) which is secured to the drive gear (38), a second coupling element (36) which is secured to the first camshaft (14), interacts with the first coupling element (34), and can be rotated relative to the first coupling element (34), an actuator (32) which produces a rotation of the coupling elements (34, 36) relative to each other, and a transmission element (60) which is operatively connected to one of the coupling elements (34, 36) and is forcibly guided on the other coupling element (34, 36) by means of a slotted guide track (66). The transmission element (60) is operatively connected to the second camshaft (16) such that the phase angle of the second camshaft (16) relative to the drive gear (38) can be set on the basis of the setting of the phase angle of the first camshaft (14) relative to the drive gear (38). The slotted guide track (66) is designed such that in a first setting range of the camshaft adjuster (30), the phase angle of both camshafts (14, 16) relative to the drive gear (38) can be set together in a first rotational direction, and in a second setting range, the phase angle of the first camshaft (14) can be set relative to the drive gear (38) in the first rotational direction and the phase angle of the second camshaft (16) can be set relative to the drive gear (38) in a second rotational direction opposite the first rotational direction.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Nockenwellenverstellsystem camshaft adjustment system
Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad, einer ersten Nockenwelle, einer zweiten Nockenwelle, welche koaxial zur ersten Nockenwelle angeordnet ist, wobei eine der beiden Nockenwellen die andere Nockenwelle radial umgibt, und einem Nockenwellenversteller mit einem ersten Koppelelement, welches an dem Antriebsrad befestigt ist, einem zweiten Koppelelement, welches an der ersten Nockenwelle befestigt ist, mit dem ersten Koppelelement zusammenwirkt und relativ zum ersten Koppelelement verdrehbar ist, einem Aktor, welcher eine Verdrehung der Koppelelemente zueinander bewirkt, und einem Übertragungsglied, welches mit einem der Koppelelemente wirkverbunden ist und durch eine Kulissenbahn an dem anderen Koppelelement zwangsgeführt ist, wobei das Übertragungsglied derart mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden ist, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von einer Einstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle einstellbar ist. The invention relates to a camshaft adjustment system for a motor vehicle, having a drive wheel, a first camshaft, a second camshaft which is arranged coaxially with the first camshaft, one of the two camshafts surrounding the other camshaft radially, and a camshaft adjuster having a first coupling element which is connected to is attached to the drive wheel, a second coupling element which is attached to the first camshaft, interacts with the first coupling element and can be rotated relative to the first coupling element, an actuator which causes the coupling elements to rotate relative to one another, and a transmission element which is connected to one of the coupling elements is operatively connected and is constrained by a link track on the other coupling element, wherein the transmission member is operatively connected to the second camshaft that the phase angle of the second camshaft depending on an adjustment of the phase angle of the first Nockenwe ll is adjustable.
Derartige Nockenwellenversteller werden üblicherweise zur Verbesserung des Betriebsverhaltens eines Verbrennungsmotors eingesetzt, wobei durch den Nockenwellenversteller die Ventilsteuerzeiten von Einlass- und/oder Auslassventilen in Abhängigkeit von der Betriebsphase des Verbrennungsmotors verändert werden können, indem der Phasenwinkel der die Einlass- und/oder Auslassventile steuernden Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verstellt wird. Dabei wird die jeweilige Nockenwelle mittels des Nockenwellenverstellers gegenüber einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Antriebsrad um einen definierten Winkel, den Phasenwinkel, verdreht, wodurch die Ventilsteuerzeiten der damit angesteuerten Ventile in Richtung „früh" oder „spät" verstellt werden können. Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren mit einer Nockenwelle bekannt, welche sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile der einzelnen Zylinder steuern. Diese werden vielfach als „gemischte Nockenwellen" bezeichnet. Dabei führt eine Phasenverstellung einer solchen gemischten Nockenwelle zu einer Änderung der Ventilsteuerzeiten von sowohl den Einlassventilen als auch den Auslassventilen, und zwar in derselben Richtung und mit einem starren Phasenwinkel. Dies ist in vielen Fällen jedoch nicht erwünscht. Vielmehr sollten die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile für sich in jeder Betriebsphase optimal für die jeweilige Betriebsphase eingestellt sein. Dies wird für gemischte Nockenwellen dadurch erreicht, dass die Nockenwellen in Form von doppelten Nockenwellen, sogenannten Cam-in-Cam-Nockenwellen, ausgebildet sind. Die Cam-in-Cam-Nockenwellen weisen eine erste, äußere Nockenwelle und eine innerhalb der äußeren Nockenwelle gelagerte zweite, innere Nockenwelle auf, wobei eine der beiden Nockenwellen mit mehreren Nocken für die Steuerung der Einlassventile und die andere der beiden Nockenwellen mit mehreren Nocken für die Steuerung der Auslassventile versehen sind. Mittels eines derartigen Nockenwellenverstellers, der die innere Nockenwelle und die äußere Nockenwelle bedarfsgerecht und zueinander abweichend verdrehen kann, besteht dann die Möglichkeit, die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile voneinander getrennt für die einzelnen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors einzustellen. Such camshaft adjusters are usually used to improve the operating behavior of an internal combustion engine, with the valve control times of intake and/or exhaust valves depending on the operating phase of the internal combustion engine being able to be changed by the camshaft adjuster by the phase angle of the camshaft controlling the intake and/or exhaust valves being relatively is adjusted to the crankshaft. The respective camshaft is rotated by a camshaft adjuster relative to a drive wheel coupled to the crankshaft by a defined angle, the phase angle, whereby the valve control times of the valves controlled in this way can be adjusted in the "advanced" or "retarded" direction. Internal combustion engines with a camshaft are known from the prior art, which control both the intake and the exhaust valves of the individual cylinders. These are often referred to as "mixed camshafts". A phase adjustment of such a mixed camshaft leads to a change in the valve timing of both the intake valves and the exhaust valves, in the same direction and with a fixed phase angle. However, this is not the case in many cases desired. Rather, the valve control times of the intake and exhaust valves should be set optimally for the respective operating phase in each operating phase. This is achieved for mixed camshafts by using the camshafts in the form of double camshafts, so-called cam-in-cam camshafts. The cam-in-cam camshafts have a first, outer camshaft and a second, inner camshaft mounted within the outer camshaft, with one of the two camshafts having multiple cams for controlling the intake valves and the other of the two camshafts having several cams for the tax tion of the exhaust valves are provided. Using such a camshaft adjuster, which can rotate the inner camshaft and the outer camshaft as required and deviating from one another, it is then possible to adjust the control times of the intake and exhaust valves separately for the individual operating phases of the internal combustion engine.
Es sind Nockenwellenverstellsysteme mit einer sogenannten Cam-in-Cam- Nockenwelle bekannt, welche zwei separate Nockenwellenversteller für eine innere Nockenwelle und für eine äußere Nockenwelle aufweisen, wobei durch die beiden separaten Nockenwellenversteller der Phasenwinkel der inneren Nockenwelle unabhängig von der Phasenverstellung der äußeren Nockenwelle verstellt werden kann. Dabei können die Phasenwinkel der Nockenwellen in die gleiche Richtung oder in die zueinander entgegengesetzte Richtung verstellt werden sowie beliebige Phasenwinkel der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle eingestellt werden. Nachteilig an derartigen Nockenwellenverstellsystemen ist, dass die Nockenwellenverstellsysteme einen relativ großen Bauraum aufweisen, da zwei eigenständige, relativ großbauende Nockenwellenversteller zur Einstellung der Phasenwinkel der inneren und äußeren Nockenwelle vorgesehen werden. Des Weiteren sind derartige Nockenwellenverstellsysteme kostenintensiv und erfordern einen hohen steuerungstechnischen Aufwand zur Phasenverstellung der beiden Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle, da für jede Betriebsphase beide Nockenwellenversteller separat voneinander angesteuert werden müssen. Camshaft adjustment systems with a so-called cam-in-cam camshaft are known, which have two separate camshaft adjusters for an inner camshaft and for an outer camshaft, the phase angle of the inner camshaft being adjusted independently of the phase adjustment of the outer camshaft by the two separate camshaft adjusters can. The phase angles of the camshafts can be adjusted in the same direction or in the opposite direction to one another, and any phase angles of the camshafts can be set relative to the crankshaft. A disadvantage of such camshaft adjustment systems is that the camshaft adjustment systems have a relatively large installation space, since two independent, relatively large camshaft adjusters are provided for setting the phase angles of the inner and outer camshafts. Furthermore, camshaft adjustment systems of this type are expensive and require a high level of control technology effort for phase adjustment of the two camshafts relative to the crankshaft, since both camshaft adjusters must be controlled separately from one another for each operating phase.
In der EP 2 044 297 Bl ist eine weitere Ausgestaltung des Nockenwellenverstellsystems offenbart. Das Nockenwellenverstellsystem weist unter anderem ein Antriebsrad auf, welches über ein Antriebsmittel beispielsweise ein Zahnrad, ein Zahnriemen oder eine Steuerkette rotierend von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben wird. Das Nockenwellenverstellsystem umfasst weiterhin einen Nockenwellenversteller, welcher ein erstes Koppelelement, ein zweites Koppelelement und einen hydraulischen Aktor, wobei das erste Koppelelement mit dem Antriebsrad drehfest verbunden ist und mehrere Fluidkammern aufweist und das zweite Koppelelement mit einer ersten Nockenwelle drehfest verbunden ist und mehrere, in den Fluidkammern des ersten Koppelelements angeordnete Flügel aufweist. Der hydraulische Aktor bewirkt durch die Steuerung des Drucks innerhalb der Fluidkammern, dass sich die beiden Koppelelemente relativ zueinander verdrehen, wodurch ein Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad, d.h. zur Kurbelwelle, eingestellt wird. Der Nockenwellenversteller weist außerdem ein Übertragungsglied auf, über welches das erste Koppelelement mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden ist. Bei der Verstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle bewegt sich das Übertragungsglied mit dem ersten Koppelglied mit, wobei durch die Kopplung des Übertragungsglieds mit der zweiten Nockenwelle die zweite Nockenwelle ebenfalls mitbewegt wird und ein Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt wird. Another embodiment of the camshaft adjustment system is disclosed in EP 2 044 297 B1. The camshaft adjustment system has, among other things, a drive wheel which is driven in rotation by a crankshaft of an internal combustion engine via a drive means, for example a toothed wheel, a toothed belt or a timing chain. The camshaft adjustment system also includes a camshaft adjuster, which has a first coupling element, a second coupling element and a hydraulic actuator, the first coupling element being non-rotatably connected to the drive wheel and having a plurality of fluid chambers, and the second coupling element being non-rotatably connected to a first camshaft and having a plurality in which Having fluid chambers of the first coupling element arranged wings. By controlling the pressure within the fluid chambers, the hydraulic actuator causes the two coupling elements to rotate relative to one another, as a result of which a phase angle of the first camshaft relative to the drive wheel, ie to the crankshaft, is set. The camshaft adjuster also has a transmission element, via which the first coupling element is operatively connected to the second camshaft. When adjusting the phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft, the transmission element moves with the first coupling element, with the second camshaft through the coupling of the transmission element to the second Camshaft is also moved and a phase angle of the second camshaft is set relative to the crankshaft.
Die Bewegung des Übertragungsglieds ist durch eine an dem Übertragungsglied vorgesehene Kulissenbahn definiert, wobei das Übertragungsglied an einer Komponente der ersten Nockenwelle zwangsgeführt ist. Durch eine derartige Zwangsführung des Übertragungsglieds ist jedem Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle ein vorbestimmter Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle definiert. Dadurch lassen sich durch die Betätigung des hydraulischen Aktors sowohl die Steuerzeiten der mit der ersten Nockenwelle Wirkverbundenen Einlassventile als auch der mit der zweiten Nockenwelle Wirkverbundenen Auslassventile für ausgewählte Betriebsphasen des Verbrennungsmotors verändern. The movement of the transmission member is defined by a link track provided on the transmission member, with the transmission member being positively guided on a component of the first camshaft. A predetermined phase angle of the second camshaft relative to the crankshaft is defined for each phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft by such a forced guidance of the transmission element. As a result, by actuating the hydraulic actuator, both the control times of the inlet valves operatively connected to the first camshaft and of the outlet valves operatively connected to the second camshaft can be changed for selected operating phases of the internal combustion engine.
Nachteilhaft an einem derartigen Nockenwellenverstellsystem ist, dass die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten nicht für alle erforderlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors, eingestellt werden können, d.h. gewisse Kombinationen aus einem einzustellenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und einem einzustellenden Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle nicht eingestellt werden können. Bei ausgewählten Betriebsphasen steigt der einzustellende Phasenwinkel der ersten Nockenwelle von einer ersten Betriebsphase zu einer zweiten anderen Betriebsphase an, wobei der einzustellende Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle von der ersten Betriebsphase zu der zweiten Betriebsphase absinkt, d.h. die Änderungen der Phasenwinkel der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle erfolgen in zueinander entgegengesetzten Richtungen. Für andere Betriebsphasen müssten die Phasenwinkel beider Nockenwellen gleichzeitig ansteigen. A disadvantage of such a camshaft adjustment system is that the intake and exhaust valve control times cannot be set for all required operating phases of the internal combustion engine, i.e. certain combinations of a phase angle to be set for the first camshaft and a phase angle to be set for the second camshaft cannot be set. In selected operating phases, the phase angle to be set for the first camshaft increases from a first operating phase to a second, different operating phase, with the phase angle to be set for the second camshaft falling from the first operating phase to the second operating phase, i.e. the changes in the phase angles of the camshafts relative to the crankshaft take place in mutually opposite directions. For other operating phases, the phase angles of both camshafts would have to increase simultaneously.
Eine derartige Einstellung der Phasenwinkel der Nockenwellen ist mit dem in der EP 2 044 297 Bl beschriebenen Nockenwellenversteller nicht möglich, da der Nockenwellenversteller derart ausgeführt ist, dass die Phasenwinkel der Nockenwellen im gesamten Verstellbereich entweder ausschließlich in zueinander entgegengesetzten Richtungen oder ausschließlich in die gleiche Richtung verstellt werden können. Such an adjustment of the phase angle of the camshafts is not possible with the camshaft adjuster described in EP 2 044 297 B1, since the camshaft adjuster is designed in such a way that the phase angle the camshafts can be adjusted in the entire adjustment range either exclusively in mutually opposite directions or exclusively in the same direction.
Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Nockenwellenverstellsystem zu schaffen, durch welches für alle wesentlichen Betriebsphasen die entsprechende Kombination der Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten eingestellt werden können und dennoch das Nockenwellenverstellsystem einen relativ geringen Bauraum aufweist. The task is therefore to create a camshaft adjustment system that can be used to set the appropriate combination of intake and exhaust valve control times for all essential operating phases, and yet the camshaft adjustment system has a relatively small installation space.
Diese Aufgabe wird durch ein Nockenwellenverstellsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. This problem is solved by a camshaft adjustment system with the features of main claim 1 .
Dadurch, dass die Kulissenbahn derart ausgeführt ist, dass in einem ersten Verstellbereich des Nockenwellenversteller die Phasenwinkel beider Nockenwellen relativ zum Antriebsrad gemeinsam in eine erste Drehrichtung verstellbar sind und in einem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad in die erste Drehrichtung verstellbar ist und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellbar ist, können für alle wesentlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors die entsprechenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle und damit die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile bedarfsgerecht eingestellt werden, wobei dafür ausschließlich ein einziger, bauraumsparender Nockenwellenversteller genutzt wird und dadurch das Nockenwellenverstellsystem einen relativ geringen Bauraum aufweist. Dadurch, dass nur ein einziger Nockenwellenversteller genutzt wird, können die Herstellungs- und Montagekosten des Nockenwellenverstellsystems reduziert werden. Due to the fact that the link track is designed in such a way that in a first adjustment range of the camshaft adjuster the phase angles of both camshafts relative to the drive wheel can be adjusted together in a first direction of rotation and in a second adjustment range the phase angle of the first camshaft can be adjusted relative to the drive wheel in the first direction of rotation and the phase angle of the second camshaft relative to the drive wheel can be adjusted in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, the corresponding phase angles of the first camshaft and the second camshaft relative to the crankshaft and thus the valve control times of the intake and exhaust valves can be adjusted as required for all essential operating phases of the internal combustion engine be adjusted, for which purpose only a single, space-saving camshaft adjuster is used and the camshaft adjustment system thus has a relatively small installation space. Because only a single camshaft adjuster is used, the manufacturing and assembly costs of the camshaft adjustment system can be reduced.
In dem ersten Verstellbereich erfolgt die Phasenverstellung derart, dass der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle derart verändert werden, dass entweder beide Phasenwinkel gemeinsam ansteigen oder gemeinsam abfallen, so dass die Phasenwinkelverstellung der Nockenwellen in eine gemeinsame Richtung erfolgt. In dem zweiten Verstellbereich erfolgt eine Drehrichtungsumkehr der zweiten Nockenwelle, wobei beispielsweise der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle weiterhin ansteigt und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle absinkt. Anderenfalls kann in dem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle absinken und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle ansteigen. In the first adjustment range, the phase adjustment takes place in such a way that the phase angle of the first camshaft and the second camshaft is such be changed so that either both phase angles increase together or decrease together, so that the phase angle adjustment of the camshafts takes place in a common direction. In the second adjustment range, the direction of rotation of the second camshaft is reversed, for example the phase angle of the first camshaft relative to the crankshaft continuing to increase and the phase angle of the second camshaft relative to the crankshaft decreasing. Otherwise, in the second adjustment range, the phase angle of the first camshaft can decrease and the phase angle of the second camshaft can increase.
Auf diese Weise kann beispielsweise in dem ersten Verstellbereich aufgrund des Verlaufs der Kulissenbahn die Phasenwinkel der ersten und zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle, d.h. die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten, für die Betriebspunkte des maximalen Drehmoments sowie der maximalen Antriebsleitung eingestellt werden. In dem zweiten Verstellbereich können aufgrund des Verlaufs der Kulissenbahn die Phasenwinkel der ersten und zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle, d.h. die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten, für einen stabilen Leerlauf eingestellt werden. In this way, for example, the phase angle of the first and second camshafts relative to the crankshaft, i.e. the intake and exhaust valve control times, can be set for the operating points of maximum torque and maximum drive power in the first adjustment range due to the course of the gate path. In the second adjustment range, the phase angles of the first and second camshafts relative to the crankshaft, i.e. the intake and exhaust valve control times, can be set for stable idling due to the course of the link path.
Vorzugsweise weist die Kulissenbahn einen ersten Kulissenabschnitt und einen an den ersten Kulissenabschnitt anschließenden, zweiten Kulissenabschnitt auf, wobei an dem ersten Kulissenabschnitt der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von einem ersten Kulissenende bis zum zweiten Kulissenabschnitt abnimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt bis zu einem zweiten Kulissenende zunimmt. Ein Abfallen des Radialabstandes führt dazu, dass ein sich entlang der Kulissenbahn bewegendes Kulissen- Gegenelement sich in ein Tal bewegt und dadurch das Übertragungsglied derart kippt bzw. sich bewegt, dass die zweite Nockenwelle in eine erste Richtung bewegt wird. Ein Anstieg des Radialabstandes bewirkt, dass das sich entlang der Kulissenbahn bewegendes Kulissen-Gegenelement auf einen Berg bewegt und das Übertragungsglied sich zurückbewegt und in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte Richtung kippt bzw. sich bewegt, wodurch die zweite Nockenwelle in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Dadurch können auf eine einfache und kostengünstige Weise die Einlass- und Auslasssteuerzeiten für alle wesentlichen Betriebsphasen eingestellt werden. The gate track preferably has a first gate section and a second gate section adjoining the first gate section, with the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster decreasing on the first gate section, starting from a first gate end to the second gate section, and the radial distance to the central axis in the second gate section of the camshaft adjuster increases, starting from the first gate section to a second gate end. A drop in the radial distance results in a link counter-element moving along the link path moving into a valley and thereby tilting or moving the transmission element in such a way that the second camshaft is moved in a first direction. An increase in the radial distance causes the gate counter-element moving along the gate track to open moves a mountain and the transmission member moves back and tilts in a direction opposite to the first direction, thereby moving the second camshaft in the opposite direction. As a result, the intake and exhaust control times for all essential operating phases can be adjusted in a simple and cost-effective manner.
Grundsätzlich wird unter einer Kulissenbahn der Verlauf einer Bahn verstanden, an welchem ein Gegenelement während einem Verstellvorgang abgleitet oder abrollt. Ein Verlauf einer Bahn, welcher keine Wirkverbindung zu einem abgleitenden oder abrollenden Gegenelement aufweist, ist kein Bestandteil der Kulissenbahn. In principle, a link track is understood to mean the course of a track on which a counter-element slides or rolls off during an adjustment process. A course of a track that has no operative connection to a sliding or rolling counter-element is not part of the link track.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kulissenbahn an einem der beiden Koppelelemente ausgebildet und das Übertragungsglied weist ein Kulissen-Gegenelement auf, welches sich entlang der Kulissenbahn bewegt. Das Kulissen-Gegenelement kann beispielsweise ein Stift sein, welcher in einer v-förmigen Aussparung des Übertragungsglieds angeordnet ist, wobei durch die Anlage an der Kulissenbahn ein Herausfallen aus der in der v- förmigen Aussparung verhindert wird. Je nach Reibungsverhältnissen rollt oder gleitet der Stift an der Kulissenbahn ab. In a preferred embodiment, the link path is formed on one of the two coupling elements and the transmission element has a link counter-element which moves along the link path. The link counter-element can be a pin, for example, which is arranged in a V-shaped recess of the transmission element, with the contact with the link track preventing it from falling out of the V-shaped recess. Depending on the friction conditions, the pin rolls or slides off the link track.
Alternativ ist die Kulissenbahn an dem Übertragungsglied ausgebildet, wobei eines der Koppelelemente ein Kulissen-Gegenelement aufweist, welches sich entlang der Kulissenbahn bewegt. Die Kulissenbahn kann auf eine einfache und kostengünstige Weise an dem Koppelelement oder an einer radialen Außenfläche des Übertragungsglieds vorgesehen werden, wobei das Kulissen-Gegenelement immer an der die Kulissenbahn nichtaufweisenden Komponente vorgesehen ist. Das Kulissen-Gegenelement kann ebenfalls ein Stift sein, welcher die Verbindung zwischen dem Koppelelement und der Kulissenbahn herstellt, wobei der Stift ebenfalls in einer v-förmigen Aussparung angeordnet sein kann. Vorzugweise ist das Kulissen-Gegenelement ein drehbar gelagertes Rollenelement, wobei durch ein Abrollen des Rollenelements auf der Kulissenbahn die Reibung und damit der Verschleiß zwischen der Kulissenbahn und dem Kulissen-Gegenelement reduziert werden können. Alternatively, the link path is formed on the transmission element, with one of the coupling elements having a link counter-element which moves along the link path. The link track can be provided in a simple and cost-effective manner on the coupling element or on a radial outer surface of the transmission element, with the link counter-element always being provided on the component that does not have the link track. The link counter-element can also be a pin, which establishes the connection between the coupling element and the link track, with the pin also being able to be arranged in a V-shaped recess. The counter-link element is preferably a rotatably mounted roller element, with the friction and thus the wear between the guide path and the counter-link element being able to be reduced by rolling the roller element on the link track.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist eines der Koppelelemente einen umlaufenden, ringförmigen Axialvorsprung auf, wobei das Übertragungsglied innerhalb des Axialvorsprungs angeordnet ist und radial von einer Innenumfangsfläche des Axialvorsprungs radial umgeben ist, wobei das Übertragungsglied an der Innenumfangsfläche zwangsgeführt ist. Dadurch kann der Nockenwellenversteller in Axialrichtung kompakt ausgeführt werden, wobei das Übertragungsglied axial in dem Koppelelement angeordnet ist. In a preferred embodiment, one of the coupling elements has an encircling, annular axial projection, the transmission element being arranged inside the axial projection and surrounded radially by an inner peripheral surface of the axial projection, the transmission element being constrainedly guided on the inner peripheral surface. As a result, the camshaft adjuster can be designed to be compact in the axial direction, with the transmission element being arranged axially in the coupling element.
Vorzugsweise ist eine zweite Kulissenbahn vorgesehen, welche derart komplementär zur ersten Kulissenbahn ausgeführt ist, dass das Übertragungsglied eine durch die beiden Kulissenbahnen definierte Bewegung ausführt, wobei in einem ersten Kulissenabschnitt der zweiten Kulissenbahn der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von einem ersten Kulissenende bis zum zweiten Kulissenabschnitt zunimmt und in einem zweiten Kulissenabschnitt der zweiten Kulissenbahn der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt bis zu einem zweiten Kulissenende abnimmt. Durch eine derartig ausgeführte zweite Kulissenbahn wirkt diese bezüglich der Bewegung des Übertragungsglieds mit der ersten Kulissenbahn zusammen, wobei durch die beiden Kulissenbahnen und die beiden Anbindungen an dem ersten Koppelelement und an der zweiten Nockenwelle das Übertragungsglied in einer Ausgangssituation und im Verstellvorgang ausreichend definiert gelagert ist. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Einstellung des Phasenwinkels der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von dem Phasenwinkel der ersten Nockenwelle gewährleistet werden und dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Verbrennungsmotors gewährleistet werden. Alternativ zur zweiten Kulissenbahn könnte das Übertragungsglied auch auf eine andere Weise ausreichend gelagert sein, wobei zwingend gewährleistet sein muss, dass das Übertragungsglied dauerhaft an der ersten Kulissenbahn anliegt. A second link track is preferably provided, which is designed to complement the first link track in such a way that the transmission element executes a movement defined by the two link tracks, with the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster in a first link section of the second link track starting from a first link end to the second gate section increases and in a second gate section of the second gate path the radial distance to the central axis of the camshaft adjuster decreases, starting from the first gate section to a second gate end. With a second link path designed in this way, it interacts with the first link path with regard to the movement of the transmission element, with the transmission element being mounted in a sufficiently defined manner in an initial situation and during the adjustment process by the two link paths and the two connections to the first coupling element and to the second camshaft. In this way, a reliable setting of the phase angle of the second camshaft as a function of the phase angle of the first camshaft can be ensured, thereby ensuring proper operation of the internal combustion engine will. As an alternative to the second link path, the transmission element could also be sufficiently mounted in another way, it being absolutely necessary to ensure that the transmission element is permanently in contact with the first link path.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Übertragungsglied über einen Bolzen mit einem der beiden Koppelelemente verbunden, wobei der Bolzen drehbar um seine Längsachse an dem Übertragungsglied und/oder an dem ersten Koppelelement gelagert ist. Die Relativbewegung zwischen dem ersten Koppelelement und dem zweiten Koppelelement basiert auf einer Verdrehung um die Mittelachse des Nockenwellenverstellers. Die Bewegung des Übertragungsglieds ist eine Verdrehung um eine Längsachse des Bolzens, wobei die Längsachse des Bolzens zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers beabstandet ist. Damit unterscheiden sich die Bewegungen der Koppelelemente und des Übertragungsglieds voneinander. Durch die drehbare Lagerung des Übertragungsglieds am Koppelelement wird erst eine Bewegung des Übertragungsglieds und der Koppelelemente ermöglicht. In a preferred embodiment, the transmission link is connected to one of the two coupling elements via a bolt, the bolt being mounted on the transmission link and/or on the first coupling element such that it can rotate about its longitudinal axis. The relative movement between the first coupling element and the second coupling element is based on a rotation about the central axis of the camshaft adjuster. The movement of the transmission member is a rotation about a longitudinal axis of the bolt, the longitudinal axis of the bolt being at a distance from the central axis of the camshaft adjuster. This means that the movements of the coupling elements and the transmission link differ from one another. The rotatable mounting of the transmission member on the coupling element first enables a movement of the transmission member and the coupling elements.
Vorzugsweise sind das Übertragungsglied und eines der beiden Koppelelemente an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des anderen Koppelelements angeordnet, wobei das andere Koppelelement ein Langloch aufweist, durch welches der Bolzen durchgreift. Durch eine derartige Anordnung der Koppelelemente und des Übertragungsglieds kann der Nockenwellenversteller bauraumsparend ausgeführt werden, wobei durch das Langloch, welches einen bogenförmigen Verlauf aufweist, die Kopplung zwischen dem Koppelelement und dem Übertragungsglied ermöglicht wird. The transmission link and one of the two coupling elements are preferably arranged on two opposite sides of the other coupling element, with the other coupling element having an elongated hole through which the bolt extends. With such an arrangement of the coupling elements and the transmission member, the camshaft adjuster can be designed to save space, the coupling between the coupling element and the transmission member being made possible by the elongated hole, which has an arcuate course.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Übertragungsglied einen drehbar gelagerten Mitnehmerzylinder auf, welcher über ein Verbindungselement mit der zweiten Nockenwelle verbunden ist. Vorzugsweise ist das Verbindungselement ein Mitnehmerbolzen, welcher in eine radial erstreckende Bohrung an der zweiten Nockenwelle eingreift und in eine radial erstreckende Bohrung an dem Mitnehmerzylinder eingreift, wobei der Bolzen vorzugsweise an der zweiten Nockenwelle und/oder an dem Mitnehmerzylinder in Längsrichtung verschiebbar gelagert ist. Dadurch wird auf eine einfache und kostengünstige Weise eine Verbindung zwischen dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle bereitgestellt, wobei erst durch die drehbare Lagerung des Mitnehmerzylinders und die verschiebbare Lagerung des Mitnehmerbolzens die Verbindung zwischen dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle ermöglicht wird, da das Übertragungsglied und die zweite Nockenwelle im Verstellvorgang zueinander abweichende Bewegung durchführen. Dabei rotiert die zweite Nockenwelle um die Mittelachse des Nockenwellenverstellers, wobei das Übertragungsglied sich um die Längsachse des Bolzens verdreht. In a preferred embodiment, the transmission member has a rotatably mounted driver cylinder, which is connected to the second camshaft via a connecting element. The connecting element is preferably a driving pin which engages in a radially extending bore on the second camshaft and engages in a radially extending bore on the driver cylinder, the bolt preferably being mounted on the second camshaft and/or on the driver cylinder so as to be displaceable in the longitudinal direction. This provides a connection between the transmission member and the second camshaft in a simple and cost-effective manner, with the connection between the transmission member and the second camshaft only being made possible by the rotatable mounting of the driver cylinder and the displaceable mounting of the driver pin, since the transmission member and the second camshaft perform different movements in the adjustment process. The second camshaft rotates around the central axis of the camshaft adjuster, with the transmission element rotating around the longitudinal axis of the bolt.
Vorzugsweise ist der Aktuator hydraulisch ausgeführt, wobei das erste Koppelelement mindestens eine Kammer aufweist und das zweite Koppelelement mindestens einen in der Kammer angeordneten Flügel aufweist. Durch den hydraulischen Aktuator kann eine zuverlässige Einstellung der Phasenwinkel gewährleistet werden. The actuator is preferably hydraulic, with the first coupling element having at least one chamber and the second coupling element having at least one vane arranged in the chamber. The hydraulic actuator can ensure reliable adjustment of the phase angle.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein Nockenwellenverstellsystem für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches ein Antriebsrad, eine erste Nockenwelle, eine zweite Nockenwelle, welche koaxial zur ersten Nockenwelle angeordnet ist, wobei eine der beiden Nockenwellen die andere Nockenwelle radial umgibt, und einen Nockenwellenversteller aufweist. Der Nockenwellenversteller umfasst ein erstes Koppelelement, welches an dem Antriebsrad befestigt ist, ein zweites Koppelelement, welches an der ersten Nockenwelle befestigt ist, mit dem ersten Koppelelement zusammenwirkt und relativ zum ersten Koppelelement verdrehbar ist, einen Aktor, welcher eine Verdrehung der Koppelelemente zueinander bewirkt, und ein Übertragungsglied, welches mit einem der Koppelelemente wirkverbunden ist und durch eine Kulissenbahn an dem anderen Koppelelement zwangsgeführt ist. Das Übertragungsglied ist derart mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von einer Einstellung des Phasenwinkel der ersten Nockenwelle einstellbar ist, wobei die Kulissenbahn einen erste Kulissenabschnitt und einen an den ersten Kulissenabschnitt anschließenden, zweiten Kulissenabschnitt aufweist, wobei an dem ersten Kulissenabschnitt der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von einem ersten Kulissenende bis zum zweiten Kulissenabschnitt abnimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt bis zu einem zweiten Kulissenende zunimmt. In addition, the object is achieved by a camshaft adjustment system for a motor vehicle, which has a drive wheel, a first camshaft, a second camshaft, which is arranged coaxially with the first camshaft, one of the two camshafts surrounding the other camshaft radially, and a camshaft adjuster. The camshaft adjuster comprises a first coupling element which is attached to the drive wheel, a second coupling element which is attached to the first camshaft, interacts with the first coupling element and can be rotated relative to the first coupling element, an actuator which causes the coupling elements to rotate relative to one another, and a transmission element, which is operatively connected to one of the coupling elements and is forcibly guided by a link path on the other coupling element. The transmission member is operatively connected to the second camshaft in such a way that the phase angle of the second camshaft is a function of a The phase angle of the first camshaft can be adjusted, the gate track having a first gate section and a second gate section adjoining the first gate section, the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster on the first gate section decreasing from a first gate end to the second gate section and in the second gate section, the radial distance to the central axis of the camshaft adjuster increases, starting from the first gate section to a second gate end.
Es wird ein Nockenwellenverstellsystem geschaffen, mit welchem für alle wesentlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors die entsprechenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle und damit die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile eingestellt werden können, wobei dafür ausschließlich ein einziger, bauraumsparender Nockenwellenversteller verwendet wird und dadurch das Nockenwellenverstellsystem einen relativ geringen Bauraum aufweist. A camshaft adjustment system is created with which the corresponding phase angles of the first camshaft and the second camshaft relative to the crankshaft and thus the valve control times of the intake and exhaust valves can be adjusted for all essential operating phases of the internal combustion engine, whereby only a single, space-saving camshaft adjuster is used for this purpose and as a result, the camshaft adjustment system has a relatively small installation space.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. An embodiment of a camshaft adjustment system according to the invention is shown in the figures and is described below.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems, Figure 1 shows a sectional view of a camshaft adjustment system according to the invention,
Figur 2 zeigt eine Rückansicht des Nockenwellenverstellsystems aus Figur 1 in Explosionsdarstellung, und FIG. 2 shows a rear view of the camshaft adjustment system from FIG. 1 in an exploded view, and
Figur 3 zeigt eine Frontansicht des Nockenwellenverstellsystems aus den Figur 1 und 2. Die Figuren zeigen ein Nockenwellenverstellsystem 10 mit einer sogenannten Cam-in Cam-Nockenwelle 12. Die Cam-in-Cam-Nockenwelle 12 weist eine erste Nockenwelle 14 und eine zweite Nockenwelle 16 auf, wobei lediglich ein Abschnitt der Nockenwellen 14, 16 in Figur 1 dargestellt ist. Die erste Nockenwelle 14 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf, wobei an der Außenumfangsfläche der ersten Nockenwelle 14 mehrere Nocken 18 angeordnet sind, welche sich über die Länge der ersten Nockenwelle 14 verteilen und der Steuerung von in den Figuren nicht gezeigten Auslassventilen eines Verbrennungsmotors dienen. Innerhalb der ersten Nockenwelle 14, d.h. im durch eine Innenumfangsfläche begrenzten zylindrischen Raum, ist die zweite Nockenwelle 16 angeordnet. Die zweite Nockenwelle 16 ist relativ zur ersten Nockenwelle 14 verdrehbar, wobei die zweite Nockenwelle 16 über jeweils einen Querstift 20 mit mehreren Nocken 22 zur Steuerung der Einlassventile des Verbrennungsmotors verbunden ist. Die Nocken 22 sind über die Länge der zweiten Nockenwelle 16 verteilt angeordnet, wobei die die Nocken 22 mit der zweiten Nockenwelle 16 verbindenden Querstifte 20 sich durch in Umfangsrichtung an der ersten Nockenwelle 14 vorgesehene Langlöcher erstrecken. Figure 3 shows a front view of the camshaft adjustment system from Figures 1 and 2. The figures show a camshaft adjustment system 10 with a so-called cam-in-cam camshaft 12. The cam-in-cam camshaft 12 has a first camshaft 14 and a second camshaft 16, with only a section of the camshafts 14, 16 in Figure 1 is shown. First camshaft 14 has a circular cross-section, with a plurality of cams 18 being arranged on the outer peripheral surface of first camshaft 14, which are distributed over the length of first camshaft 14 and are used to control exhaust valves of an internal combustion engine (not shown in the figures). The second camshaft 16 is arranged within the first camshaft 14, ie in the cylindrical space delimited by an inner peripheral surface. The second camshaft 16 can be rotated relative to the first camshaft 14, the second camshaft 16 being connected via a cross pin 20 to a plurality of cams 22 for controlling the intake valves of the internal combustion engine. The cams 22 are distributed over the length of the second camshaft 16 , the transverse pins 20 connecting the cams 22 to the second camshaft 16 extending through slots provided in the circumferential direction on the first camshaft 14 .
Das Nockenwellenverstellsystem 10 weist weiterhin einen Nockenwellenversteller 30 auf. Der Nockenwellenversteller 30 weist einen in Figur 2 gezeigten, hydraulischen Aktuator 32, ein erstes Koppelelement 34 und ein zweites Koppelelement 36 auf. Das erste Koppelelement 34 ist mit einem Antriebsrad 38 drehfest verbunden, wobei das Antriebsrad 38 ein Kettenrad ist und über eine Kette mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Weder die Kette noch die Kurbelwelle sind in den Figuren dargestellt. Alternativ könnte das Kettenrad und die Kette durch eine Zahnradstufe ersetzt werden. Das erste Koppelelement 34 umfasst einen Grundkörper 35 und zwei Endplatten 37, 39. Der Grundkörper 35 und die Endplatten 37, 39 begrenzen drei Fluidkammern 40, 42, 44, welche mit dem hydraulischen Aktuator 32 fluidisch verbunden sind. Der Grundkörper 35 ist einstückig mit dem Kettenrad 38 hergestellt. Das zweite Koppelelement 36 umfasst mehrere Flügel 46, 48, 50, welche in der entsprechenden Fluidkammer 40, 42, 44 angeordnet sind. Weiterhin umfasst das zweite Koppelelement 36 ein weiteres, an die Endplatte 37 des ersten Koppelelements 34 angrenzendes Element 41 auf. Das zweite Koppelelement 36 ist über eine Schraube 52 und einen Bolzen 54 drehfest mit der ersten Nockenwelle 14 verbunden. The camshaft adjustment system 10 also has a camshaft adjuster 30 . The camshaft adjuster 30 has a hydraulic actuator 32 shown in FIG. The first coupling element 34 is non-rotatably connected to a drive wheel 38, the drive wheel 38 being a chain wheel and being connected to a crankshaft of the internal combustion engine via a chain. Neither the chain nor the crankshaft are shown in the figures. Alternatively, the sprocket and chain could be replaced with a gear stage. The first coupling element 34 comprises a base body 35 and two end plates 37, 39. The base body 35 and the end plates 37, 39 delimit three fluid chambers 40, 42, 44 which are fluidically connected to the hydraulic actuator 32. The base body 35 is made in one piece with the chain wheel 38 . The second coupling element 36 comprises a plurality of wings 46, 48, 50, which in of the corresponding fluid chamber 40, 42, 44 are arranged. Furthermore, the second coupling element 36 comprises a further element 41 adjoining the end plate 37 of the first coupling element 34 . The second coupling element 36 is non-rotatably connected to the first camshaft 14 via a screw 52 and a bolt 54 .
Eine Betätigung des hydraulischen Aktuators 32 bewirkt, dass das zweite Koppelelement 36 sich relativ zum ersten Koppelelement 34 verdreht, wobei durch die drehfeste Befestigung zwischen dem zweiten Koppelelement 36 und der ersten Nockenwelle 14 sich die erste Nockenwelle 14, insbesondere relativ zum Antriebsrad 38 und damit relativ zur Kurbelwelle, verdreht. Dadurch wird ein Phasenwinkel der ersten Nockenwelle 14 relativ zur Kurbelwelle eingestellt. Actuation of the hydraulic actuator 32 causes the second coupling element 36 to rotate relative to the first coupling element 34, with the first camshaft 14 rotating, in particular relative to the drive wheel 38 and thus relative to the rotationally fixed attachment between the second coupling element 36 and the first camshaft 14 to the crankshaft, twisted. This adjusts a phase angle of the first camshaft 14 relative to the crankshaft.
Der Nockenwellenversteller 30 umfasst weiterhin ein Übertragungsglied 60. Das Übertragungsglied 60 ist an einer dem ersten Koppelelement 34 abgewandten Seite des zweiten Koppelelements 36 angeordnet, wobei das zweite Koppelelement 36 einen an dem Element 41 angeordneten, ringförmigen Axialvorsprung 74 mit einer Innenumfangsfläche 76 aufweist, wobei der Axialvorsprung 74 das Übertragungsglied 60 radial umgibt. Das Übertragungsglied 60 ist über einen drehbar an dem ersten Koppelelement 34 gelagerten Bolzen 62 mit dem ersten Koppelelement 34 verbunden. Hierbei durchragt der Bolzen 62 eine an dem zweiten Koppelelement 36 ausgebildete Öffnung 64, wobei die Öffnung 64 als ein bogenförmiges Langloch ausgeführt ist. The camshaft adjuster 30 also includes a transmission element 60. The transmission element 60 is arranged on a side of the second coupling element 36 facing away from the first coupling element 34, the second coupling element 36 having an annular axial projection 74 arranged on the element 41 and having an inner peripheral surface 76, the Axial projection 74 surrounds the transmission member 60 radially. The transmission member 60 is connected to the first coupling element 34 via a bolt 62 rotatably mounted on the first coupling element 34 . In this case, the bolt 62 protrudes through an opening 64 formed on the second coupling element 36, the opening 64 being designed as an arcuate elongated hole.
Das Übertragungsglied 60 ist außerdem über zwei, an dem Übertragungselement 60 vorgesehene Kulissenbahnen 66, 70 und zwei an dem zweiten Kopplungselement 36 angeordnete und an jeweils einer Kulissenbahn 66, 70 anliegende Kulissen-Gegenelemente 68, 72 am zweiten Kopplungselement 36 radial gelagert und zwangsgeführt. Die Kulissen-Gegenelemente 68, 72 könnten drehbar am zweitenThe transmission member 60 is also radially mounted and forcibly guided on the second coupling element 36 via two link tracks 66, 70 provided on the transmission element 60 and two counter-link elements 68, 72 which are arranged on the second coupling element 36 and rest against one respective link track 66, 70. The backdrop counter-elements 68, 72 could be rotated on the second
Kopplungselement 36 gelagerte Rollenelement 68, 72 oder zwei in einer v- förmigen Nut angeordnete Stifte 68, 72 sein, welche an den Kulissenbahnen 66, 67 entweder abrollen oder abgleiten. Coupling element 36 mounted roller element 68, 72 or two in a v- shaped groove arranged pins 68, 72, which either roll or slide on the link tracks 66, 67.
Erfindungsgemäß sind die Kulissenbahnen 66, 70 derart ausgeführt, dass in einem ersten Verstellbereich des Nockenwellenversteller 30 die Phasenwinkel beider Nockenwellen 14, 16 relativ zum Antriebsrad 38 und relativ zur Kurbelwelle gemeinsam in eine erste Drehrichtung verstellt werden und in einem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle 14 relativ zum Antriebsrad 38 weiterhin in die erste Drehrichtung verstellbar wird und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle 16 relativ zum Antriebsrad 38 in eine zur erste Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellbar wird. Auf diese Weise kann der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle 16 in die gleiche Richtung wie die erste Nockenwelle 14 verstellt werden oder in eine zur Verstellungsrichtung der ersten Nockenwelle 14 entgegengesetzte Richtung verstellt werden. According to the invention, link tracks 66, 70 are designed such that in a first adjustment range of camshaft adjuster 30, the phase angles of both camshafts 14, 16 relative to drive wheel 38 and relative to the crankshaft are adjusted together in a first direction of rotation, and in a second adjustment range the phase angle of the first camshaft 14 is further adjustable relative to the drive wheel 38 in the first direction of rotation and the phase angle of the second camshaft 16 is adjustable relative to the drive wheel 38 in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. In this way, the phase angle of the second camshaft 16 can be adjusted in the same direction as the first camshaft 14 or in an opposite direction to the adjustment direction of the first camshaft 14 .
Die Kulissenbahnen 66, 70 sind entgegengesetzt zueinander ausgebildet. Die erste Kulissenbahn 66 weist einen ersten Kulissenabschnitt 67 und einen an den ersten Kulissenabschnitt 67 anschließenden zweiten Kulissenabschnitt 69 auf. Der erste Kulissenabschnitt 67 verläuft derart, dass von einem ersten Kulissenende 71 der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenversteller 30 absinkt. Der zweite Kulissenabschnitt 69 schließt an den ersten Kulissenabschnitt 67 an, wobei der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenverstellers 30 ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt 67 bis hin zu einem zweiten Kulissenende 73 ansteigt. The link tracks 66, 70 are formed opposite to each other. The first link path 66 has a first link section 67 and a second link section 69 adjoining the first link section 67 . The first link section 67 extends in such a way that the radial distance to the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 decreases from a first link end 71 . The second gate section 69 adjoins the first gate section 67 , the radial distance from the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 increasing from the first gate section 67 to a second gate end 73 .
Die zweite Kulissenbahn 70 ist entgegengesetzt und komplementär zur ersten Kulissenbahn 66 ausgebildet, wobei die zweite Kulissenbahn 70 einen ersten Kulissenabschnitt 75 und ein an den ersten Kulissenabschnitt 75 anschließenden zweiten Kulissenabschnitt 77 aufweist. Der erste Kulissenabschnitt 75 verläuft derart, dass von einem ersten Kulissenende 79 der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenversteller 30 ansteigt. Der zweite Kulissenabschnitt 77 schließt an den ersten Kulissenabschnitt 75 an, wobei der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenverstellers 30 ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt 75 bis hin einem zweiten Kulissenende 81 sinkt. The second link track 70 is designed opposite and complementary to the first link track 66 , the second link track 70 having a first link section 75 and a second link section 77 adjoining the first link section 75 . The first gate section 75 runs in such a way that from a first gate end 79 the radial distance to the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 increases. The second gate section 77 adjoins the first gate section 75 , the radial distance from the longitudinal axis of the camshaft adjuster 30 decreasing from the first gate section 75 to a second gate end 81 .
Durch die entgegengesetzten und aufeinander abgestimmten Kulissenbahnen 66, 70 kann sich das Übertragungsglied 60 entlang der Kulissenbahnen 66, 70 eine vordefinierte Bewegung ausführen. The transmission element 60 can execute a predefined movement along the link paths 66 , 70 due to the opposite link paths 66 , 70 which are coordinated with one another.
Das Übertragungsglied 60 ist über einen Mitnehmerzylinder 80 und einen Mitnehmerbolzen 82 mit der zweiten Nockenwelle 16 verbunden. Der Mitnehmerzylinder 80 ist in Axialrichtung des Nockenwellenverstellers 30 ausgerichtet und drehbar an dem Übertragungsglied 60 gelagert. Der Mitnehmerbolzen 82 ist abschnittweise in einer radial erstreckenden Bohrung 84 des Mitnehmerzylinders 82 und in einer radial erstreckenden Bohrung 86 eines Anbauelements 88 der zweiten Nockenwelle 16 angeordnet. Das Anbauelement 88 ist über eine Schraube 53 mit der Nockenwelle 16 verschraubt. Der Mitnehmerbolzen 82 ist translatorisch verschiebbar in der Bohrung 84 angeordnet. The transmission member 60 is connected to the second camshaft 16 via a driver cylinder 80 and a driver pin 82 . The driver cylinder 80 is aligned in the axial direction of the camshaft adjuster 30 and is rotatably mounted on the transmission member 60 . The driving pin 82 is arranged in sections in a radially extending bore 84 of the driving cylinder 82 and in a radially extending bore 86 of an add-on element 88 of the second camshaft 16 . The add-on element 88 is screwed to the camshaft 16 via a screw 53 . The driving pin 82 is arranged in the bore 84 in a translationally displaceable manner.
Durch die drehbare Lagerung des Mitnehmerzylinders 80 an dem Übertragungsglied 60 und die translatorische Verschiebbarkeit des Mitnehmerbolzens 82 in der Bohrung 84 können das Übertragungsglied 60 und die Nockenwelle 16 miteinander gekoppelt werden, wobei das Übertragungsglied 60 sich um die Längsachse des Bolzens 62 verdreht und die zweite Nockenwelle 16 sich um die Mittelachse des Nockenwellenverstellers 30 verdreht. Bei der Verstellung des Phasenwinkels verdreht sich der Mitnehmerzylinder 80 relativ zum Übertragungsglied 60 und der Mitnehmerbolzen 82 bewegt sich translatorisch relativ zum Mitnehmerzylinder 80. Due to the rotatable mounting of the driver cylinder 80 on the transmission member 60 and the translational displaceability of the driver pin 82 in the bore 84, the transmission member 60 and the camshaft 16 can be coupled to one another, with the transmission member 60 rotating about the longitudinal axis of the pin 62 and the second camshaft 16 rotates around the central axis of the camshaft adjuster 30. When the phase angle is adjusted, the driver cylinder 80 rotates relative to the transmission element 60 and the driver pin 82 moves translationally relative to the driver cylinder 80.
Bei einer Einstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle 14 relativ zur Kurbelwelle bewegt sich das zweite Koppelelement 36 relativ zum ersten Koppelelement 34. Dadurch, dass das Übertragungsglied 60 über die Kulissenbahnen 66, 70 an dem zweiten Koppelelement 36 anliegt und durch das zweite Koppelelement 36 zwangsgeführt ist, verlagert sich mit der Verdrehung des zweiten Koppelelements 36 auch das Übertragungsglied 60. Die Verlagerung des Übertragungsglieds 60 bewirkt auch eine Verlagerung des Mitnehmerzylinders 80 in Rotationsrichtung der zweiten Nockenwelle 16, wobei die Verlagerung des Mitnehmerzylinders 80 eine Verdrehung der zweiten Nockenwelle 16 verursacht. When the phase angle of the first camshaft 14 is adjusted relative to the crankshaft, the second coupling element 36 moves relative to the first Coupling element 34. Due to the fact that the transmission element 60 rests against the second coupling element 36 via the link tracks 66, 70 and is positively guided by the second coupling element 36, the transmission element 60 is also displaced with the rotation of the second coupling element 36. The displacement of the transmission element 60 causes also a displacement of the driver cylinder 80 in the direction of rotation of the second camshaft 16, the displacement of the driver cylinder 80 causing a twisting of the second camshaft 16.
Durch ein derartiges Nockenwellenverstellsystem 10 können für alle wesentlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors die entsprechenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle 14 und der zweiten Nockenwelle 16 relativ zur Kurbelwelle und damit die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile eingestellt werden, wobei dafür ausschließlich ein einziger, bauraumsparender Nockenwellenversteller 30 genutzt wird und dadurch das Nockenwellenverstellsystem 10 einen relativ geringen Bauraum aufweist With such a camshaft adjustment system 10, the corresponding phase angles of the first camshaft 14 and the second camshaft 16 relative to the crankshaft and thus the valve control times of the intake and exhaust valves can be adjusted for all essential operating phases of the internal combustion engine, with only a single, space-saving camshaft adjuster 30 being used for this and as a result, the camshaft adjustment system 10 has a relatively small installation space
Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Änderungen der Stellvorrichtung denkbar sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. It should be clear that various structural changes to the adjusting device are conceivable without departing from the scope of protection of the main claim.

Claims

Pierburg GmbH, 41460 Neuss Pierburg GmbH, 41460 Neuss
P A T E N T A N S P R Ü C H E P A T E N T A N T L A G E S
1. Nockenwellenverstellsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad (38), einer ersten Nockenwelle (14), einer zweiten Nockenwelle (16), welche koaxial zur ersten Nockenwelle (14) angeordnet ist, wobei eine der beiden Nockenwellen (14, 16) die andere Nockenwelle (14, 16) radial umgibt, und einem Nockenwellenversteller (30) mit einem ersten Koppelelement (34), welches an dem Antriebsrad (38) befestigt ist, einem zweiten Koppelelement (36), welches an der ersten Nockenwelle (14) befestigt ist, mit dem ersten Koppelelement (34) zusammenwirkt und relativ zum ersten Koppelelement (34) verdrehbar ist, einem Aktor (32), welcher eine Verdrehung der Koppelelemente (34, 36) relativ zueinander bewirkt, und einem Übertragungsglied (60), welches mit einem der Koppelelemente (34, 36) wirkverbunden ist und durch eine Kulissenbahn (66) an dem anderen Koppelelement (34, 36) zwangsgeführt ist, wobei das Übertragungsglied (60) derart mit der zweiten Nockenwelle (16) wirkverbunden ist, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle (16) relativ zum Antriebsrad (38) in Abhängigkeit von einer Einstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle (14) relativ zum Antriebsrad (38) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (66) derart ausgeführt ist, dass in einem ersten Verstellbereich des Nockenwellenversteller (30) die Phasenwinkel beider Nockenwellen (14, 16) relativ zum Antriebsrad (38) gemeinsam in eine erste Drehrichtung verstellbar sind und in einem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle (14) relativ zum Antriebsrad (38) in die erste Drehrichtung verstellbar ist und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle (16) relativ zum Antriebsrad (38) in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellbar ist. 1. Camshaft adjustment system for a motor vehicle, with a drive wheel (38), a first camshaft (14), a second camshaft (16) which is arranged coaxially with the first camshaft (14), one of the two camshafts (14, 16) surrounds another camshaft (14, 16) radially, and a camshaft adjuster (30) with a first coupling element (34) which is attached to the drive wheel (38), a second coupling element (36) which is attached to the first camshaft (14). interacts with the first coupling element (34) and can be rotated relative to the first coupling element (34), an actuator (32) which causes the coupling elements (34, 36) to rotate relative to one another, and a transmission element (60) which is operatively connected to one of the coupling elements (34, 36) and is forcibly guided by a link track (66) on the other coupling element (34, 36), the transmission member (60) being operatively connected to the second camshaft (16) in such a way that the phase The phase angle of the second camshaft (16) relative to the drive wheel (38) can be adjusted as a function of a setting of the phase angle of the first camshaft (14) relative to the drive wheel (38), characterized in that the link track (66) is designed in such a way that in a first adjustment range of the camshaft adjuster (30), the phase angles of both camshafts (14, 16) relative to the drive wheel (38) can be adjusted together in a first direction of rotation and in a second Adjustment range the phase angle of the first camshaft (14) relative to the drive wheel (38) can be adjusted in the first direction of rotation and the phase angle of the second camshaft (16) can be adjusted relative to the drive wheel (38) in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
2. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (66) einen ersten Kulissenabschnitt (67) und einen an den ersten Kulissenabschnitt (67) anschließenden, zweiten Kulissenabschnitt (69) aufweist, wobei an dem ersten Kulissenabschnitt (67) der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers (30) ausgehend von einem ersten Kulissenende (71) bis zum zweiten Kulissenabschnitt (69) abnimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt (69) der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers (30) ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt (67) bis zu einem zweiten Kulissenende (73) zunimmt. 2. Camshaft adjustment system according to Claim 1, characterized in that the link track (66) has a first link section (67) and a second link section (69) adjoining the first link section (67), the radial distance on the first link section (67). to a central axis of the camshaft adjuster (30), starting from a first link end (71) to the second link section (69), and in the second link section (69) the radial distance to the central axis of the camshaft adjuster (30) starting from the first link section (67) to increases towards a second link end (73).
3. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (66) an einem der beiden Koppelelemente (34, 36) ausgebildet ist und das Übertragungsglied (60) ein Kulissen- Gegenelement (68) aufweist, welches sich entlang der Kulissenbahn (66) bewegt. 3. Camshaft adjustment system according to claim 1 or 2, characterized in that the link track (66) is formed on one of the two coupling elements (34, 36) and the transmission member (60) has a link counter-element (68) which extends along the link track (66) moves.
4. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (66) an dem Übertragungsglied (60) ausgebildet ist, wobei eines der beiden Koppelelemente (34, 36) ein Kulissen- Gegenelement (68) aufweist, welches sich entlang der Kulissenbahn (66) bewegt. 19 Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissen-Gegenelement (68) ein drehbar gelagertes Rollenelement ist. Nockenwellenverstellsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Koppelelemente (34, 36) einen umlaufenden, ringförmigen Axialvorsprung (74) aufweist, wobei das Übertragungsglied (60) innerhalb des Axialvorsprungs (74) angeordnet ist und radial von einer Innenumfangsfläche (76) des Axialvorsprungs4. Camshaft adjustment system according to claim 1 or 2, characterized in that the link track (66) is formed on the transmission member (60), one of the two coupling elements (34, 36) having a link counter-element (68) which extends along the Link track (66) moves. 19 camshaft adjustment system according to claim 3 or 4, characterized in that the link counter-element (68) is a rotatably mounted roller element. Camshaft adjustment system according to one of the preceding claims, characterized in that one of the two coupling elements (34, 36) has a circumferential, annular axial projection (74), the transmission member (60) being arranged inside the axial projection (74) and radially extending from an inner peripheral surface ( 76) of the axial protrusion
(74) radial umgeben ist, wobei das Übertragungsglied (60) an der Innenumfangsfläche (76) zwangsgeführt ist. Nockenwellenverstellsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kulissenbahn (70) vorgesehen ist, welche derart komplementär zur ersten Kulissenbahn (66) ausgeführt ist, dass das Übertragungsglied (60) eine durch die beiden Kulissenbahnen (66, 70) definierte Bewegung ausführt, wobei in einem ersten Kulissenabschnitt(74) is surrounded radially, wherein the transmission member (60) is positively guided on the inner peripheral surface (76). Camshaft adjustment system according to one of the preceding claims, characterized in that a second link track (70) is provided which is designed to complement the first link track (66) in such a way that the transmission element (60) performs a movement defined by the two link tracks (66, 70). performs, wherein in a first backdrop section
(75) der zweiten Kulissenbahn (70) der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers (30) ausgehenden von einem ersten Kulissenende (79) bis zu einem zweiten Kulissenabschnitt (77) zunimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt (77) der zweiten Kulissenbahn (70) der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers (30) ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt (75) bis zu einem zweiten Kulissenende (81) abnimmt. Nockenwellenverstellsystem nach einem der vorherstehenden Ansprüche, 20 dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (60) über einen Bolzen (62) mit einem der Koppelelemente (34, 36) verbunden ist, wobei der Bolzen (62) drehbar um seine Längsachse an dem Übertragungsglied (60) und/oder an einem der beiden Koppelelement (34, 36) gelagert ist. (75) of the second link track (70) the radial distance to a central axis of the camshaft adjuster (30) increases starting from a first link end (79) to a second link section (77) and in the second link section (77) of the second link track (70) the radial distance to the central axis of the camshaft adjuster (30) decreases, starting from the first gate section (75) to a second gate end (81). Camshaft adjustment system according to one of the preceding claims, 20 characterized in that the transmission member (60) is connected to one of the coupling elements (34, 36) via a bolt (62), the bolt (62) being rotatable about its longitudinal axis on the transmission member (60) and/or on one of the both coupling elements (34, 36) is mounted.
9. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (60) und eines der beiden Koppelelement (34, 36) an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des anderen Koppelelements (34, 36) angeordnet sind, wobei das andere Koppelelement (34, 36) ein Langloch (64) aufweist, durch welches der Bolzen (62) durchgreift. 9. Camshaft adjustment system according to Claim 8, characterized in that the transmission element (60) and one of the two coupling elements (34, 36) are arranged on two opposite sides of the other coupling element (34, 36), the other coupling element (34, 36 ) has a slot (64) through which the bolt (62) extends.
10. Nockenwellenverstellsystem nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (60) einen drehbar gelagerten Mitnehmerzylinder (80) aufweist, welcher über ein Verbindungselement (82) mit der zweiten Nockenwelle (16) verbunden ist. 10. Camshaft adjustment system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission member (60) has a rotatably mounted driver cylinder (80) which is connected via a connecting element (82) to the second camshaft (16).
11. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (82) ein Mitnehmerbolzen ist, welcher in eine radial erstreckende Bohrung (86) an der zweiten Nockenwelle (16) eingreift und in eine radial erstreckende Bohrung (84) an dem Mitnehmerzylinder (80) eingreift. 11. Camshaft adjustment system according to claim 10, characterized in that the connecting element (82) is a driver pin which engages in a radially extending bore (86) on the second camshaft (16) and in a radially extending bore (84) on the driver cylinder ( 80) intervenes.
12. Nockenwellenverstellsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass 21 der Mitnehmerbolzen (82) an der zweiten Nockenwelle (16) und/oder an dem Mitnehmerzylinder (80) in Längsrichtung verschiebbar gelagert ist. 12. camshaft adjustment system according to claim 11, characterized in that 21 the driver pin (82) is mounted on the second camshaft (16) and/or on the driver cylinder (80) so that it can be displaced in the longitudinal direction.
13. Nockenwellenverstellsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (32) hydraulisch ausgeführt ist, wobei das erste Koppelelement (34) mindestens eine Kammer (40, 42, 44) aufweist und das zweite Koppelelement (36) mindestens einen in der Kammer (40, 42, 44) angeordneten Flügel (46, 48, 50) aufweist. 13. Camshaft adjustment system according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (32) is hydraulic, the first coupling element (34) having at least one chamber (40, 42, 44) and the second coupling element (36) having at least one in the Chamber (40, 42, 44) arranged wings (46, 48, 50).
14. Nockenwellenverstellsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad (38), einer ersten Nockenwelle (14), einer zweiten Nockenwelle (16), welche koaxial zur ersten Nockenwelle (14) angeordnet ist, wobei eine der beiden Nockenwellen (14, 16) die andere Nockenwelle (14, 16) radial umgibt, und einem Nockenwellenversteller (30) mit einem ersten Koppelelement (34), welches an dem Antriebsrad (38) befestigt ist, einem zweiten Koppelelement (36), welches an der ersten Nockenwelle (14) befestigt ist, mit dem ersten Koppelelement (34) zusammenwirkt und relativ zum ersten Koppelelement (34) verdrehbar ist, einem Aktor (32), welcher eine Verdrehung der Koppelelemente (34, 36) relativ zueinander bewirkt, und einem Übertragungsglied (60), welches mit einem der Koppelelemente (34, 36) wirkverbunden ist und durch eine Kulissenbahn (66) an dem anderen Koppelelement (34, 36) zwangsgeführt ist, wobei das Übertragungsglied (60) derart mit der zweiten Nockenwelle (16) wirkverbunden ist, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle (16) relativ zum Antriebsrad (38) in Abhängigkeit von einer Einstellung des 22 14. Camshaft adjustment system for a motor vehicle, with a drive wheel (38), a first camshaft (14), a second camshaft (16) which is arranged coaxially with the first camshaft (14), one of the two camshafts (14, 16) surrounds another camshaft (14, 16) radially, and a camshaft adjuster (30) with a first coupling element (34) which is attached to the drive wheel (38), a second coupling element (36) which is attached to the first camshaft (14). interacts with the first coupling element (34) and can be rotated relative to the first coupling element (34), an actuator (32) which causes the coupling elements (34, 36) to rotate relative to one another, and a transmission element (60) which is operatively connected to one of the coupling elements (34, 36) and is forcibly guided by a link track (66) on the other coupling element (34, 36), the transmission element (60) being operatively connected to the second camshaft (16) in such a way that the Ph nose angle of the second camshaft (16) relative to the drive wheel (38) as a function of an adjustment of the 22
Phasenwinkel der ersten Nockenwelle (14) relativ zum Antriebsrad (38) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (66) einen ersten Kulissenabschnitt (67) und einen an den ersten Kulissenabschnitt (67) anschließenden, zweiten Kulissenabschnitt (69) aufweist, wobei an dem erstenThe phase angle of the first camshaft (14) relative to the drive wheel (38) can be adjusted, characterized in that the link track (66) has a first link section (67) and a second link section (69) adjoining the first link section (67), wherein on the first
Kulissenabschnitt (67) der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers (30) ausgehend von einem ersten Kulissenende (71) bis zum zweiten Kulissenabschnitt (69) abnimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt (69) der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers (30) ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt (67) bis zu einem zweiten Kulissenende (73) zunimmt. gate section (67), the radial distance to a center axis of the camshaft adjuster (30) decreases, starting from a first gate end (71) to the second gate section (69), and in the second gate section (69), the radial distance to the center axis of the camshaft adjuster (30), starting from the first gate section (67) to a second gate end (73) increases.
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