DE19547168A1

DE19547168A1 - Engine valve adjuster actuation off electric motor

Info

Publication number: DE19547168A1
Application number: DE1995147168
Authority: DE
Inventors: Udo Dr Ing Sieber; Ulrich Kappenstein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-12-16
Filing date: 1995-12-16
Publication date: 1997-02-20

Abstract

Adjustment of camshaft (1), or transmission element, is actuated by direct current electric adjuster motor (9) via the adjuster gearing (7) which, in turn, automatically locks itself in the pauses and is fitted with an additional gearing to adapt the adjusting movement, as required. The worm (11) of the worm gear (13) may form part of the adjuster gearing engaged with the worm wheel (15), and coupled to the motor drive shaft. The worm wheel on the other hand may be coupled to the additional gearwheel (19), as specified. Wheel and gear are co-shafted (17) though of differing diameters, the gear (10) in turn engaging the rack (21) acting as pushrod. The rack extension piston (23) reaching into the engine housing (25), which itself is coupled to an adjusting lever (31) using adjust camshaft, or transmission element, between cams (5) and valves.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Betätigung einer Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Aus der DE-OS 36 15 746 ist ein Verfahren zur Veränderung der Steuerzeiten der Ventilanordnung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem für den Antrieb des Verstellgetriebes die Energie verwendet wird, die bei der Rotation der Nockenwelle für die Zusammenpressung der Ventilfedern bzw. bei ihrer Entspannung aufgewendet bzw. freigesetzt wird.The invention relates to a method for actuating a Valve control device of an internal combustion engine according to the Genus of claim 1. From DE-OS 36 15 746 is a procedure for changing the tax times of the Valve arrangement of an internal combustion engine is known in which used the energy to drive the variable speed gear is used in the rotation of the camshaft for the Compression of the valve springs or during their relaxation is expended or released.

Die Verstellung erfolgt dabei über ein zwischen der die Ein- und Auslaßventile betätigenden Nockenwelle und deren motorsynchron angetriebenen Antriebselement angeordnetes Verstellgetriebe mit einer Blockiervorrichtung, die derart ausgebildet ist, daß die von ihr hervorgerufene Blockierung in einer der beiden Drehrichtungen lösbar ist.The adjustment is made using a between the and exhaust valves actuating camshaft and their arranged motor-synchronously driven drive element Adjustment gear with a locking device that such is trained that the blocking caused by it is detachable in one of the two directions of rotation.

Zur Realisierung dieser Blockiereinrichtung werden dabei verschiedene Möglichkeiten, u. a. ein Schneckenradgetriebe, dargestellt, wobei bei der bekannten Verstelleinrichtung die Betätigungskräfte bzw. Verstellmomente ausschließlich der Brennkraftmaschine entnommen werden.To realize this blocking device different ways, u. a. a worm gear, shown, with the known adjusting device Actuating forces or adjusting torques only the Internal combustion engine can be removed.

Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Verstellung der Ventilsteuereinrichtung nur in direkter Abhängigkeit von der Brennkraftmaschine und den abgegebenen Drehmomenten bzw. Federkräften erfolgen kann, was die freie Einstellmöglichkeit dieses Betätigungsverfahrens einschränkt.However, this has the disadvantage that the adjustment of the Valve control device only in direct dependence on the Internal combustion engine and the given torques or Spring forces can be what the free Setting option of this actuation method restricted.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Betätigung einer Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Verstellbewegung des Verstellgetriebes der Verstelleinrichtung durch einen elektrischen Stellmotor erzeugt wird, so daß eine Ventilverstellung im gesamten Betriebsbereich der zu versorgenden Brennkraftmaschine unabhängig von deren Drehmoment möglich ist. Dabei hat das Verstellgetriebe zudem den Vorteil, daß es infolge eines Selbsthemmungseffektes des Verstellgetriebes nur eine geringe Stellenergie in Zwischenpositionen der Steuereinrichtung benötigt. Für eine flexible Anpassung des Verstellgetriebes an die jeweiligen Erfordernisse bzw. die Art des Verstellmechanismus der Ventilsteuereinrichtung ist das Verstellgetriebe zudem mit einer Übertragungseinrichtung versehen, die die rotierende Verstellbewegung des Stellmotors an eine entsprechende Nockenwellenverstellbewegung oder eine translatorische Übertragungsbewegung auf einen Verstellhebel anpaßt, der seinerseits ein zwischen dem Nocken der Nockenwelle und dem jeweiligen Ein- bzw. Auslaßventil angeordnetes Übertragungsglied, z. B. einen Schwinghebel, verstellt. Die Verstelleinrichtung kann dabei wie in der genannten DE- OS 36 15 746 direkt auf die Nockenwelle wirken oder wie bei einer aus der DE-PS 43 00 684 bekannten Ventilsteuereinrichtung, über einen Stellhebel die relative Lage eines Schwinghebels verstellen, der ein Übertragungsglied zwischen den Nocken der Nockenwelle und den entsprechenden Ein- und Auslaßventilen bildet. Dabei benötigt das in konstruktiv einfacher Weise aus wenigen Bauteilen zusammengesetzte Verstellgetriebe nur einen geringen Bauraum und ist durch die Unabhängigkeit von einem motorseitigen Antrieb auch außerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine anzubringen.The inventive method for actuating a Valve control device of an internal combustion engine with the has characteristic features of claim 1 in contrast, the advantage that the adjustment movement of the Adjusting gear of the adjusting device by a electric servomotor is generated so that a Valve adjustment in the entire operating range of the supplying internal combustion engine regardless of their Torque is possible. The variable speed gear also has the advantage that it is due to a self-locking effect of Adjusting gear only a small actuating energy in Intermediate positions of the control device required. For one flexible adjustment of the adjustment gear to the respective Requirements or the type of adjustment mechanism The adjustment mechanism is also included with the valve control device a transmission device that the rotating Adjustment movement of the servomotor to a corresponding one Camshaft adjustment movement or a translational Adapts transmission movement to an adjusting lever that in turn one between the cam of the camshaft and the arranged respective inlet or outlet valve Transmission link, e.g. B. a rocker arm. The adjustment device can, as in the mentioned DE- OS 36 15 746 act directly on the camshaft or as with one known from DE-PS 43 00 684 Valve control device, the relative Adjust the position of a rocker arm, the one Transmission link between the cams of the camshaft and the corresponding intake and exhaust valves. This requires in a structurally simple manner only a few components a small space and is independent of a motor-side drive also outside of the housing Attach internal combustion engine.

Das Verstellgetriebe der Verstelleinrichtung ist dabei in vorteilhafter Weise als Schneckengetriebe ausgebildet, deren Schneckenrad mit einem weiteren Zahnrad verbunden ist, das im Ausführungsbeispiel an einer Zahnstange angreift, die ihrerseits einen Verstellhebel der Verstelleinrichtung, vorzugsweise ein Übertragungsglied zwischen Nocken und Motorventil, betätigt. Das weitere Zahnrad ist dabei platzsparend auf einer gemeinsamen Achse mit dem Schneckenrad angeordnet, kann aber auch mit diesem kämmen. Zudem ist es möglich die Durchmesser des Schneckenrades und des weiteren Zahnrades unterschiedlich groß auszubilden und so eine Übersetzung der Drehbewegung zu erreichen. Die Verwendung eines Schneckenradgetriebes ermöglicht dabei in konstruktiv einfacher Weise den gewünschten Selbsthemmungseffekt des Verstellgetriebes, so daß eine ungewünschte Selbstverstellung infolge der angreifenden Rückstellkräfte der Brennkraftmaschine und des Ventiltriebes ohne große Stellkraft am Stellmotor unterdrückt werden kann. Durch eine kolbenförmige Verlängerung der Zahnstange ist es möglich, diese im Gehäuse der Brennkraftmaschine zu führen, wobei ein Dichtelement, vorzugsweise ein Dichtring zwischen dem kolbenförmigen Zahnstangenteil und dem Gehäuse, dieses in konstruktiv einfacher Weise nach außen abdichtet. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. The adjustment gear of the adjustment device is in advantageously designed as a worm gear, the Worm gear is connected to another gear that attacks in the exemplary embodiment on a rack that in turn an adjusting lever of the adjusting device, preferably a transmission link between cams and Motor valve, actuated. The other gear is there saves space on a common axis with the Worm gear arranged, but can also mesh with this. It is also possible to have the diameter of the worm wheel and further training gear and different sizes to achieve a translation of the rotary motion. The use of a worm gear enables the desired in a structurally simple manner Self-locking effect of the adjustment gear, so that a unwanted self-regulation as a result of the attacking Restoring forces of the internal combustion engine and the valve train can be suppressed without a large actuating force on the servomotor. It is by a piston-shaped extension of the rack possible to guide them in the housing of the internal combustion engine, wherein a sealing element, preferably a sealing ring between the piston-shaped rack part and the housing, this seals to the outside in a structurally simple manner. Further advantages and advantageous configurations of the The invention relates to the description of Drawing and the claims can be removed.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Verstelleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Betätigung einer Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the adjustment device for Implementation of the method for actuation a valve control device of an internal combustion engine shown in the drawing and will be described in more detail below explained.

Es zeigen die Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung der Verstelleinrichtung und die Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verstellgetriebes der Verstelleinrichtung.They show: Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement of the adjustment device and Fig. 2 is a schematic illustration of the adjusting mechanism of the adjusting device.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine weist gemäß Fig. 1 eine schematisch gezeigte Nockenwelle 1 auf, die über ein Antriebsrad 3, beispielsweise in Form eines Ketten- oder Zahnrades, von der Kurbelwelle der betreffenden Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Nocken 5 der Nockenwelle 1 wirken dabei über nicht gezeigte Übertragungsglieder z. B. Schwing- oder Kipphebel in bekannter Weise mit den einzelnen Ein- und Auslaßventilen der Brennkraftmaschine zusammen und öffnen diese dabei entgegen der Kraft von Schließfedern.An internal combustion engine not shown in detail, has according to FIG. 1, a camshaft 1, shown schematically, which is driven via a drive wheel 3, for example in the form of a chain or gear from the crankshaft of the respective internal combustion engine. The cams 5 of the camshaft 1 act via transmission elements, not shown, for. B. rocker or rocker arm in a known manner together with the individual intake and exhaust valves of the internal combustion engine and open it against the force of closing springs.

Dabei ist zwischen dem Antriebsrad 3 und der Nockenwelle 1 ein Verstellgetriebe 7 vorgesehen, daß im Ausführungsbeispiel auf die Übertragungsglieder zwischen Nocken 5 und Motorventile wirkt und deren relative Lage zum Antriebsrad 3 und somit die Ventilsteuerzeiten verstellt.An adjusting gear 7 is provided between the drive wheel 3 and the camshaft 1 , which acts in the exemplary embodiment on the transmission members between the cams 5 and engine valves and adjusts their position relative to the drive wheel 3 and thus the valve timing.

Das in der Fig. 2 dargestellte Verstellgetriebe 7 weist dazu einen elektrischen Stellmotor 9 auf, der vorzugsweise als Gleichstrommotor ausgebildet ist und dessen Motorwelle eine Schnecke 11 eines Schneckengetriebes 13 des Verstellgetriebes 7 bildet. Mit der Schnecke 11 wirkt ein Schneckenrad 15 zusammen, das bei umlaufender Schnecke 11 von dieser in eine Drehbewegung gebracht wird. Das Schneckenrad 15 ist dabei auf einer Welle 17 drehschlüssig angeordnet, auf der zudem ein weiteres Zahnrad 19 drehschlüssig befestigt ist, so daß die rotierende Bewegung des Schneckenrades 15 über die gemeinsame Welle 17 auf das weitere Zahnrad 19 übertragen wird. Dabei können das Schneckenrad 15 und das Zahnrad 19 zur Anpassung der Drehbewegung an die jeweiligen Erfordernisse des Verstellmechanismus der Ventilsteuereinrichtung unterschiedliche Durchmesser aufweisen oder aber miteinander kämmen.The adjusting gear 7 shown in FIG. 2 has an electric servomotor 9 , which is preferably designed as a direct current motor and whose motor shaft forms a worm 11 of a worm gear 13 of the adjusting gear 7 . A worm wheel 15 cooperates with the worm 11 , which is rotated by the worm 11 as it rotates. The worm wheel 15 is arranged in a rotationally locking manner on a shaft 17 , on which a further gear wheel 19 is also rotationally fixed, so that the rotating movement of the worm wheel 15 is transmitted to the further gear wheel 19 via the common shaft 17 . The worm wheel 15 and the gear wheel 19 can have different diameters to adapt the rotary movement to the respective requirements of the adjustment mechanism of the valve control device, or they can mesh with one another.

Das weitere Zahnrad 19 steht im Eingriff mit einer Zahnstange 21, die die Drehbewegung des Schneckengetriebes 13 in eine Längsbewegung umwandelt und die an ihrem einen Ende eine kolbenförmige Verlängerung 23 aufweist, die in eine entsprechende Führungsbohrung in der Wand eines Gehäuses 25 der Brennkraftmaschine ragt. Für eine Abdichtung des Gehäuses 25 nach außen ist dabei ein Dichtring 27 zwischen dem Kolbenteil 23 und der Gehäusewand vorgesehen. Im Inneren des Gehäuses 25 ist die kolbenförmige Verlängerung 23 der Zahnstange 21 über einen Zwischenhebel 29 mit einem Verstellhebel 31 verbunden, der direkt auf das Übertragungsglied (Kipp- oder Schwinghebel) zwischen Nocken 5 und Ein- bzw. Auslaßventil wirkt, der aber alternativ auch einen üblichen Nockenwellenversteller betätigen kann. Dabei ist das Verstellgetriebe 7 im Ausführungsbeispiel außerhalb des Gehäuses 25 angeordnet, was eine hohe Anbauflexibilität ermöglicht, es kann aber alternativ auch in das Brennkraftmaschinengehäuse 25 eingesetzt sein.The further gear wheel 19 is in engagement with a toothed rack 21 which converts the rotary movement of the worm gear 13 into a longitudinal movement and which has at one end a piston-shaped extension 23 which projects into a corresponding guide bore in the wall of a housing 25 of the internal combustion engine. To seal the housing 25 to the outside, a sealing ring 27 is provided between the piston part 23 and the housing wall. Inside the housing 25 , the piston-shaped extension 23 of the rack 21 is connected via an intermediate lever 29 to an adjusting lever 31 , which acts directly on the transmission member (rocker arm or rocker arm) between the cam 5 and the inlet and outlet valve, but alternatively also one usual camshaft adjuster can operate. In this case the adjusting mechanism 7 is arranged in the embodiment outside the housing 25, which allows a high flexibility of cultivation, but it may alternatively be used in the engine housing 25th

Die Verstellung der Ventilsteuereinrichtung erfolgt nun durch das gezielte Bestromen des elektrischen Stellmotors 9, wobei sich dabei unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten und Drehrichtungen an der Schnecke 11 einstellen lassen. Die Verstellbewegung der Schnecke bzw. Motorwelle 11 wird über das Schneckengetriebe 13 und das weitere, ein zusätzliches Übertragungsgetriebe bildende Zahnrad 19 in angepaßter Weise auf die Zahnstange 21 übertragen, die die Verstellbewegung über eine Längsverschiebung auf den Verstellhebel 31 überträgt, der dann die eigentliche Verstellbewegung der Verstelleinrichtung der Ventilsteuereinrichtung in aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannter Weise ausführt. Dabei haben der Antrieb und das Verstellgetriebe 7 den Vorteil, daß in konstruktiv einfachster Weise eine freie Verstellung bei optimaler Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse möglich ist, die zudem in Haltepositionen einen geringen Energieaufwand benötigt, da das Schneckengetriebe 13 einen Selbsthemmungseffekt gegen die seitens der Brennkraftmaschine eingeleiteten Rückstellkräfte aufweist.The valve control device is now adjusted by energizing the electric servomotor 9 in a targeted manner, it being possible to set different adjustment speeds and directions of rotation on the screw 11 . The adjustment movement of the worm or motor shaft 11 is transmitted via the worm gear 13 and the additional gear 19 forming an additional transmission gear in an adapted manner to the rack 21 , which transmits the adjustment movement via a longitudinal displacement to the adjustment lever 31 , which then the actual adjustment movement of the Adjustment device of the valve control device in a manner well known from the prior art. The drive and the adjustment gear 7 have the advantage that free adjustment is possible in a structurally simplest manner with optimal adaptation to the respective requirements, which also requires little energy in holding positions, since the worm gear 13 has a self-locking effect against that initiated by the internal combustion engine Has restoring forces.

Claims

1. Verfahren zur Betätigung einer Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer über ein Antriebselement (3) motorsynchron angetriebenen Nockenwelle (1), deren Nocken (5) mittels je eines Übertragungsgliedes mit den einzelnen Ein- und Auslaßventilen der Brennkraftmaschine verbunden sind und mit einer, die Nockenwelle (1) oder das Übertragungsglied relativ zum Antriebselement (3) verstellenden Verstelleinrichtung zwischen dem Antriebselement (3) und den Übertragungsgliedern, die ein mit einem elektrischen Stellmotor (9) gekoppeltes Verstellgetriebe (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgetriebe (7) zur Verstellung der Lage der Nockenwelle (1) oder des Übertragungsgliedes vom elektrischen Stellmotor (9) betätigt wird, daß das Verstellgetriebe (7) in den Verstellpausen einen Selbsthemmungseffekt aufweist und daß eine zusätzliche Übersetzungsstufe am Verstellgetriebe (7) vorgesehen ist, über die die Verstellbewegung an die Erfordernisse der Verstelleinrichtung angepaßt werden kann. 1. A method of operating a valve control system of an internal combustion engine, having at least one via a drive element (3) motor driven in synchronism with the camshaft (1), the cam by means of a transmission link with the individual inlet and outlet valves of the internal combustion engine are connected (5) each, and with one, the camshaft ( 1 ) or the transmission member, relative to the drive element ( 3 ), adjusting device between the drive element ( 3 ) and the transmission members, which has an adjusting gear ( 7 ) coupled to an electric servomotor ( 9 ), characterized in that the adjusting gear ( 7 ) for adjusting the position of the camshaft ( 1 ) or the transmission element is actuated by the electric servomotor ( 9 ), that the adjustment gear ( 7 ) has a self-locking effect in the adjustment breaks and that an additional transmission stage is provided on the adjustment gear ( 7 ), via which the Adjustable movement can be adapted to the requirements of the adjustment device.

2. Verstelleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgetriebe (7) ein Schneckengetriebe (13) aufweist.2. Adjustment device for performing the method according to claim 1, characterized in that the adjusting gear ( 7 ) has a worm gear ( 13 ).

3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Schneckenrad (15) im Eingriff stehende Schnecke (11) des Schneckengetriebes (13) mit der Antriebswelle des Stellmotors (9) gekoppelt ist.3. Adjusting device according to claim 2, characterized in that the worm gear ( 15 ) in engagement with the worm ( 11 ) of the worm gear ( 13 ) is coupled to the drive shaft of the servomotor ( 9 ).

4. Verstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (15) mit einem weiteren, die Übersetzungsstufe bildenden Zahnrad (19) gekoppelt ist.4. Adjusting device according to claim 3, characterized in that the worm wheel ( 15 ) is coupled to a further gear ( 19 ) forming the transmission stage.

5. Verstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (15) und das weitere Zahnrad (19) auf einer gemeinsamen Übertragungswelle (17) angeordnet sind.5. Adjusting device according to claim 4, characterized in that the worm wheel ( 15 ) and the further gear ( 19 ) are arranged on a common transmission shaft ( 17 ).

6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (15) und das weitere Zahnrad (19) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.6. Adjusting device according to claim 4, characterized in that the worm wheel ( 15 ) and the further gear ( 19 ) have different diameters.

7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Zahnrad (19) an einer als Schubstange wirkenden Zahnstange (21) angreift.7. Adjusting device according to claim 4, characterized in that the further gear ( 19 ) acts on a rack acting as a push rod ( 21 ).

8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (21) über eine kolbenförmige, in das Gehäuse (25) der Brennkraftmaschine ragende Verlängerung (23) mit einem die Nockenwelle (1) oder das Übertragungsglied zwischen Nocken (5) und Ventilen verstellenden Verstellhebel (31) gekoppelt ist. 8. Adjusting device according to claim 7, characterized in that the rack ( 21 ) via a piston-shaped, in the housing ( 25 ) of the internal combustion engine extending extension ( 23 ) with a camshaft ( 1 ) or the transmission member between cams ( 5 ) and valves adjusting lever ( 31 ) is coupled.

9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (25) der Brennkraftmaschine und dem darin geführten kolbenförmigen Zahnstangenteil (23) ein Dichtelement, vorzugsweise ein Dichtring (27) vorgesehen ist.9. Adjusting device according to claim 8, characterized in that a sealing element, preferably a sealing ring ( 27 ) is provided between the housing ( 25 ) of the internal combustion engine and the piston-shaped rack part ( 23 ) guided therein.

10. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (9) als elektrischer Gleichstrommotor ausgebildet ist.10. Adjusting device according to claim 2, characterized in that the servomotor ( 9 ) is designed as an electric DC motor.