DE102018104904A1 - Camshaft adjuster for variable valve timing in an internal combustion engine and use of at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement - Google Patents

Camshaft adjuster for variable valve timing in an internal combustion engine and use of at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement Download PDF

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Daniel Heise
Philip Kleinschnitz
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (1), das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und mit einem Rotor (2), der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung gegen die Federkraft von Federmitteln (4) relativ zum Antriebsrad (1) verdrehbar in diesem gelagert ist, wobei ein drehfest mit dem Rotor (2) verbundener Deckel (5) die Federmittel (4) axial abdeckt und gegen ein Auswandern sichert und am Außendurchmesser des Federdeckels (5) ein Triggerrad (10) zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers integriert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine.

Figure DE102018104904A1_0000
The invention relates to a camshaft adjuster for variable valve control in an internal combustion engine, having a drive wheel (1) which can be driven by a crankshaft of the internal combustion engine, and having a rotor (2) which is connected between two end stops by applying hydraulic medium to the spring force of spring means (4). relative to the drive wheel (1) rotatably mounted in this, wherein a non-rotatably connected to the rotor (2) cover (5) axially covers the spring means (4) and ensures against emigration and on the outer diameter of the spring cover (5) a trigger wheel (10 ) is integrated to determine the relative phase angle of the camshaft adjuster. The invention further relates to a use of at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement for variable valve control in an internal combustion engine.
Figure DE102018104904A1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine und eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2 näher definierten Art.The invention relates to a camshaft adjuster for variable valve control in an internal combustion engine and a use of at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement according to the closer defined in the preamble of patent claim 1 or 2.

Aus DE 10 2015 224 014 ist eine verstellbare Nockenwelle mit einer sogenannten Cam-in-Cam Anordnung mit einer Innenwelle und einer koaxial zu dieser angeordneten Außenwelle bekannt. Zur Ansteuerung der Nockenwelle ist zumindest ein Nockenwellenversteller und zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers zumindest ein Triggerrad erforderlich. Nachteilig wirkt sich hierbei der Umstand aus, dass das Triggerrad zusätzlichen Bauraum im Bereich der Nockenwelle benötigt.Out DE 10 2015 224 014 is an adjustable camshaft with a so-called cam-in-cam arrangement with an inner shaft and a coaxially arranged outer shaft known. For controlling the camshaft, at least one camshaft adjuster and for determining the relative phase angle of the camshaft adjuster at least one trigger wheel is required. The disadvantage here is the fact that the trigger wheel requires additional space in the area of the camshaft.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller der vorgenannten Art vorzuschlagen, bei dem der Aufbau vereinfacht und der Bauraumbedarf reduziert ist. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung der vorgenannten Art vorzuschlagen.The invention is therefore the object of providing a camshaft adjuster of the aforementioned type, in which the structure is simplified and the space requirement is reduced. It is a further object of the invention to propose a use of at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement of the aforementioned type.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Es wird ein Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Der Nockenwellenversteller weist ein Antriebsrad, das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und einen Rotor auf, der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung gegen die Federkraft von Federmitteln relativ zum Antriebsrad verdrehbar in diesem gelagert ist. Hierbei deckt ein drehfest mit dem Rotor verbundener Deckel als sogenannter Federdeckel die Federmittel axial ab und sichert diese gegen axiales Auswandern. Da am Außendurchmesser des Deckels ein Triggerrad zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers integriert ist, werden ein zusätzliches Triggerrad und der dafür benötigte Bauraum eingespart.The object is solved by the features of patent claim 1 and alternatively by the features of claim 2. Further advantageous embodiments will become apparent from the respective dependent claims, the description and the drawings. A camshaft adjuster for variable valve control in an internal combustion engine is proposed. The camshaft adjuster has a drive wheel, which can be driven by a crankshaft of the internal combustion engine, and a rotor, which is rotatably mounted between two end stops by hydraulic medium against the spring force of spring means relative to the drive wheel in this. Here, a non-rotatably connected to the rotor cover as a so-called spring cover covers the spring means axially and secures them against axial emigration. Since a trigger wheel for determining the relative phase angle of the camshaft adjuster is integrated on the outer diameter of the cover, an additional trigger wheel and the installation space required for this purpose are saved.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine gelöst, wobei die Nockenwellenanordnung eine äußere Nockenwelle und eine zumindest teilweise in dieser koaxial verdrehbar angeordnete innere Nockenwelle aufweist. Erfindungsgemäß wird zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle der Nockenwellenanordnung zumindest ein Nockenwellenversteller mit einem in diesen zur Ermittlung der relativen Phasenlage desselben integrierten Triggerrad verwendet. Auf diese Weise kann zur Ansteuerung einer sogenannten Cam-in-Cam-Nockenwellenanordnung zumindest ein zusätzliches Triggerrad und der dazu erforderliche Bauraum eingespart werden.The object according to the invention is also achieved by using at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement for variable valve control in an internal combustion engine, wherein the camshaft arrangement has an outer camshaft and an inner camshaft which is arranged coaxially rotatable at least partially therein. According to the invention, at least one camshaft adjuster with a trigger wheel integrated in it for determining the relative phase position of the camshaft arrangement is used to actuate at least one camshaft of the camshaft arrangement. In this way, for controlling a so-called cam-in-cam camshaft arrangement, at least one additional trigger wheel and the space required for this purpose can be saved.

Bevorzugt wird zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle zumindest ein oben beschriebener erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller mit einem in einen Deckel integrierten Triggerrad verwendet, der vorzugsweise als Federdeckel die oben beschriebenen Federmittel axial abdeckt und gegen axiales Auswandern sichert.For controlling at least one camshaft, at least one camshaft adjuster according to the invention described above is preferably used with a trigger wheel integrated in a cover, which preferably axially covers the spring means described above as a spring cover and secures them against axial emigration.

In weiterhin besonders vorteilhafter Weise wird zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle zumindest ein elektrischer Nockenwellenversteller verwendet.In a further particularly advantageous manner, at least one electric camshaft adjuster is used to control at least one camshaft.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, einen hydraulischer Nockenwellenversteller zur Ansteuerung der radial äußeren Nockenwelle und einen elektrischen Nockenwellenversteller zur Ansteuerung der radial inneren Nockenwelle zu verwenden.Another particularly preferred embodiment of the invention provides to use a hydraulic camshaft adjuster for driving the radially outer camshaft and an electric camshaft adjuster for driving the radially inner camshaft.

Denkbar ist auch zur Ansteuerung von äußerer und innerer Nockenwelle eine Nockenwellenverstelleinheit zu verwenden, insbesondere kann diese einen hydraulischen und einen elektrischen Nockenwellenversteller umfassen. Auf diese Weise ist es möglich, zur Ansteuerung einer Cam-in-Cam-Nockenwellenanordnung mit zwei Nockenwellen eine Nockenwellenverstelleinheit zu verwenden.It is also conceivable to use a camshaft adjusting unit for controlling the outer and inner camshafts, in particular, these may comprise a hydraulic and an electric camshaft adjuster. In this way it is possible to use a camshaft adjusting unit for driving a cam-in-cam camshaft arrangement with two camshafts.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:

  • 1 einen erfindungsgemäßen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine,
  • 2 einen erfindungsgemäßen Deckel des Nockenwellenverstellers.
Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which an embodiment of the invention is shown in simplified form. Show it:
  • 1 a camshaft adjuster according to the invention for variable valve control in an internal combustion engine,
  • 2 a lid according to the invention of the camshaft adjuster.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der Nockenwellenversteller weist ein Antriebsrad 1 auf, das beispielhaft als Kettenrad über einen nicht dargestellten Kettentrieb von einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist. Denkbar ist auch das Antriebsrad 1 als Riemenrad auszuführen, das über einen Riementrieb mit der Kurbelwelle verbindbar ist. Der Nockenwellenversteller ist hier beispielhaft als hydraulischer Nockenwellenversteller mit einem Rotor 2 ausgeführt, der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verdrehbar im Antriebsrad 1 gelagert ist.In 1 an inventive camshaft adjuster for variable valve timing is shown in an internal combustion engine. The camshaft adjuster has a drive wheel 1 on the is exemplified as a sprocket on a chain drive, not shown, driven by a crankshaft, not shown, of the internal combustion engine. Also conceivable is the drive wheel 1 perform as pulley, which is connectable via a belt drive with the crankshaft. The camshaft adjuster is exemplary here as a hydraulic camshaft adjuster with a rotor 2 executed between two end stops by Hydraulikmittelbeaufschlagung rotatable in the drive wheel 1 is stored.

Der Rotor 2 ist radial innen mit einem zentralen Aufnahmeabschnitt 3 ausgeführt, an dem ein nicht dargestelltes zentrales hydraulisches Steuerventil axial einsteckbar ist. Der Nockenwellenversteller ist durch das Steuerventil als Zentralventil über am Innendurchmesser des Aufnahmeabschnitts 3 angedeutete Hydraulikmittelanschlüsse mit Hydraulikmittel versorgbar ist. Durch Hydraulikmittelbeaufschlagung ist der Rotor 2 zur Verstellung gegen die Federkraft von Federmitteln 4 relativ zum Antriebsrad 1 verdrehbar und nach Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung durch die Federmittel 4 wieder rückstellbar. Das Gehäuse des Steuerventils bildet zugleich eine Zentralschraube, mit der der Rotor 2 an einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine drehfest befestigbar ist. Hierdurch ist die relative Phasenlage zwischen dem Rotor 2 bzw. einer drehfest mit diesem verbundenen Nockenwelle der Brennkraftmaschine und dem Antriebsrad 1 bzw. der Kurbelwelle verstellbar, wodurch die Steuerzeiten eines oder mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine variabel einstellbar sind.The rotor 2 is radially inward with a central receiving portion 3 executed, on which an unillustrated central hydraulic control valve is axially inserted. The camshaft adjuster is through the control valve as the central valve over the inner diameter of the receiving portion 3 indicated hydraulic fluid connections can be supplied with hydraulic fluid. By Hydraulikmittelbeaufschlagung is the rotor 2 for adjustment against the spring force of spring means 4 relative to the drive wheel 1 rotatable and after completion of the hydraulic medium by the spring means 4 again resettable. The housing of the control valve also forms a central screw, with which the rotor 2 on a camshaft, not shown, of the internal combustion engine is rotatably fastened. As a result, the relative phase position between the rotor 2 or a non-rotatably connected to this camshaft of the internal combustion engine and the drive wheel 1 or the crankshaft adjustable, whereby the timing of one or more gas exchange valves of the internal combustion engine are variably adjustable.

Ein nockenwellenseitig am stirnseitigen axialen Ende des Nockenwellenverstellers koaxial zum Antriebsrad 1 und Rotor 2 angeordneter kreisrunder Deckel 5 deckt die Federmittel 4 als Federdeckel mit der axialen Innenseite mit geringfügigem Spiel ab (1 und 2). Er verhindert dabei das axiale Auswandern der Federmittel 4, die als Spiralfeder ausgeführt sind. Der Deckel 5 greift radial innen mit einem zentralen Nabenabschnitt 6 in den Rotor 2 axial ein und ist am Außendurchmesser mit einer Lagerung 7 am Innendurchmesser des Rotors 2 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung bzw. tangentialer Richtung drehfest abgestützt. Am Innendurchmesser des Nabenabschnitts 6 kann die Nockenwelle zur Befestigung eingreifen. Hierbei ist der Deckel 5 mit einem nach radial innen vorstehenden Befestigungskragen in axialem Klemmverband mit dem Rotor 2 an der Nockenwelle durch das als Zentralschraube ausgeführte Steuerventil befestigbar.A camshaft side at the front axial end of the camshaft adjuster coaxial with the drive wheel 1 and rotor 2 arranged circular lid 5 covers the spring means 4 as a spring cover with the axial inside with slight play off ( 1 and 2 ). He prevents the axial migration of the spring means 4 , which are designed as a spiral spring. The lid 5 engages radially inward with a central hub portion 6 in the rotor 2 axially and is on the outside diameter with a storage 7 at the inner diameter of the rotor 2 supported rotationally fixed in the axial direction and in the circumferential direction or tangential direction. At the inner diameter of the hub section 6 can engage the camshaft for attachment. Here is the lid 5 with a radially inwardly projecting mounting collar in axial clamping association with the rotor 2 attachable to the camshaft by the control valve designed as a central screw.

Am Außendurchmesser des Deckels 5 ist ein Geber- bzw. Triggerrad 10 integriert, das zusammen mit einem nicht dargestellten korrespondierend angeordneten Trigger-Sensor zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers dient. Zur Ausbildung des Geber- bzw. Triggerrads 10 am Deckel 5 sind an einem nach axial innen vorstehender Ringkragen 8 vom freien axialen Ende desselben ausgehende Aussparungen 9 sogenannte Trigger vorgesehen, die in großer Zahl gleichmäßig über den Umfang verteilt hintereinander angeordnet sind. Die Aussparungen 9 sind durch Stanzen hergestellt. Alternativ können statt der Aussparungen 9 auch Vertiefungen bzw. Erhebungen als Trigger am Ringkragen 8 durch Umformen hergestellt sein. Auf diese Weise bildet der Ringkragen 8 mit den Aussparungen bzw. mit den alternativ ausgeführten Vertiefungen oder Erhebungen das in den Deckel 5 integrierte Geber- bzw. Triggerrad 10. Der Deckel 5, der Rotor 2 und das Antriebsrad 1 sind koaxial zu einer Mittelachse 11 angeordnet, die zugleich eine Drehachse bildet. Der nicht dargestellter Trigger-Sensor ist vorzugsweise nahe dem Außendurchmesser des Deckels 5, beispielsweise an einer Motorwand der Brennkraftmaschine oder an einer Ketten- bzw. Riemenkastenabdeckung befestigt. Die Erfindung ist auch in einem elektrischen Nockenwellenversteller mit einem Antriebsrad und mit einem Getriebe zur Übertragung eines Verstellmoments von einem elektrischen Stellantrieb auf die Nockenwelle zur Phasenverstellung verwendbar.At the outer diameter of the lid 5 is a donor or trigger wheel 10 integrated, which serves together with a not shown correspondingly arranged trigger sensor for determining the relative phase angle of the camshaft adjuster. To form the encoder or trigger wheel 10 on the lid 5 are on an axially inwardly projecting ring collar 8th from the free axial end of the same outgoing recesses 9 So-called trigger provided, which are arranged in large numbers evenly distributed over the circumference in a row. The recesses 9 are made by punching. Alternatively, instead of the recesses 9 also depressions or elevations as triggers on the ring collar 8th be made by forming. In this way the ring collar forms 8th with the recesses or with the alternatively executed recesses or elevations in the lid 5 integrated encoder or trigger wheel 10 , The lid 5 , the rotor 2 and the drive wheel 1 are coaxial with a central axis 11 arranged, which forms an axis of rotation at the same time. The trigger sensor, not shown, is preferably close to the outer diameter of the lid 5 For example, attached to a motor wall of the internal combustion engine or to a chain or belt case cover. The invention can also be used in an electric camshaft adjuster with a drive wheel and with a transmission for transmitting an adjusting torque from an electric actuator to the camshaft for phase adjustment.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsraddrive wheel
22
Rotorrotor
33
Aufnahmeabschnittreceiving portion
44
Federmittelspring means
55
Deckelcover
66
Nabenabschnitthub portion
77
Lagerungstorage
88th
Ringkragengorget
99
Aussparungenrecesses
1010
Triggerradtrigger wheel
1111
Mittelachsecentral axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015224014 [0002]DE 102015224014 [0002]

Claims (2)

Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine, mit einem Antriebsrad (1), das von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar ist, und mit einem Rotor (2), der zwischen zwei Endanschlägen durch Hydraulikmittelbeaufschlagung gegen die Federkraft von Federmitteln (4) relativ zum Antriebsrad (1) verdrehbar in diesem gelagert ist, wobei ein drehfest mit dem Rotor (2) verbundener Deckel (5) die Federmittel (4) axial abdeckt und gegen ein Auswandern sichert und am Außendurchmesser des Federdeckels (5) ein Triggerrad (10) zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers integriert ist.Camshaft adjuster for variable valve control in an internal combustion engine, with a drive wheel (1) which can be driven by a crankshaft of the internal combustion engine, and with a rotor (2), which between two end stops by hydraulic pressure against the spring force of spring means (4) relative to the drive wheel ( 1) rotatably mounted in this, wherein a non-rotatably connected to the rotor (2) cover (5) axially covers the spring means (4) and ensures against emigration and on the outer diameter of the spring cover (5) a trigger wheel (10) for determining Relative phase angle of the camshaft adjuster is integrated. Verwendung zumindest eines Nockenwellenverstellers in einer Nockenwellenanordnung zur variablen Ventilsteuerung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwellenanordnung eine äußere Nockenwelle und eine zumindest teilweise in dieser koaxial verdrehbar angeordnete innere Nockenwelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung zumindest einer Nockenwelle zumindest ein Nockenwellenversteller mit einem in diesen integrierten Triggerrad zur Ermittlung der relativen Phasenlage des Nockenwellenverstellers verwendet wird.Use of at least one camshaft adjuster in a camshaft arrangement for variable valve control in an internal combustion engine, wherein the camshaft arrangement has an outer camshaft and an inner camshaft which is arranged coaxially rotatable at least partially therein, characterized in that at least one camshaft adjuster is integrated with one in order to drive at least one camshaft Trigger wheel is used to determine the relative phase angle of the camshaft adjuster.
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