DE19953822A1 - Control drive for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, die von einem Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine rotierend antreibbar sind und diese Drehbewegung auf Steuerglieder und Nebenaggregate der Brennkraftmaschine übertragen, wobei die Zahnräder auf einer Trägereinheit (1) angeordnet sind, die zumindest mittelbar am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigt ist, sowie mit Mitteln für einen relativen Spielausgleich zwischen dem Gehäuse der Brennkraftmaschine und der Trägereinheit (1). Dabei erfolgt der Spielausgleich zwischen der Trägereinheit (1) und dem Gehäuse der Brennkraftmaschine über wenigstens ein hydraulisches Spielausgleichselement (13).Control drive for an internal combustion engine with at least two intermeshing gear wheels which can be driven in rotation by a crank drive of the internal combustion engine and transmit this rotary movement to control elements and auxiliary units of the internal combustion engine, the gear wheels being arranged on a carrier unit (1) which is at least indirectly on the housing of the internal combustion engine is attached, and with means for a relative play compensation between the housing of the internal combustion engine and the carrier unit (1). The play compensation between the carrier unit (1) and the housing of the internal combustion engine takes place via at least one hydraulic play compensation element (13).
Description
Die Erfindung geht von einem Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Derartige, z. B. aus der Schrift US 4,671,223 bekannte Steuertriebe dienen dabei zur Übertragung der Motordrehzahl auf Steuerglieder (z. B. Nockenwellen für die Ventilbetätigung) und Nebenaggregate (z. B. Generator, Pumpen) und sind vorzugsweise als Riemen- oder Rädertriebe ausgebildet. Dabei wird die Motordrehzahl über die Kurbel welle und ein entsprechendes Kurbelwellenzahnrad in den Steuertrieb eingeleitet und dort über entsprechende Zwischenzahnräder oder Riemen an die einzelnen anzutreibenden Ag gregate weiter- bzw. umgelenkt.The invention relates to a control drive for an internal combustion engine according to the genus Claim 1 from. Such, e.g. B. known from the document US 4,671,223 control drives are used to transfer the engine speed to control elements (e.g. camshafts for valve actuation) and auxiliary units (e.g. generator, pumps) and are preferred designed as belt or wheel drives. The engine speed is controlled by the crank shaft and a corresponding crankshaft gear introduced into the timing train and there via appropriate intermediate gears or belts to the individual drives to be driven gregates further or redirected.
Bei dem oben genannten, als Rädertrieb ausgebildeten bekannten Steuertrieb einer Brenn kraftmaschine sind die Zahnräder dabei wenigstens zum Teil in einer Trägereinheit aufge nommen, die aus zwei Trägerplatten gebildet ist, zwischen denen die Zahnräder geführt sind.In the case of the known control drive of a burner, which is designed as a wheel drive The engine, the gears are at least partially mounted in a carrier unit take, which is formed from two carrier plates, between which the gears are guided are.
Da es infolge der hohen Wärmeentwicklung der Brennkraftmaschine während deren Betriebs zu einer ungleichen Ausdehnung der zum Teil aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen den einzelnen Gehäuseteile der Brennkraftmaschine und des Rädertriebs kommen kann ist es weiterhin z. B. aus der Schrift DE 37 39 243 bekannt, die Trägereinheit für die Zahnräder des Steuertriebs mit einem Spielausgleich zu versehen, der einen Spielausgleich zwischen den einzelnen Zahnrädern und zwischen der Trägereinheit und dem Gehäuse der Brenn kraftmaschine ermöglicht.Since it is due to the high heat development of the internal combustion engine during its operation to an uneven expansion, which partly consist of different materials the individual housing parts of the internal combustion engine and the wheel drive can come it continues z. B. from DE 37 39 243, the carrier unit for the gears to provide the timing drive with a backlash that compensates for backlash between the individual gears and between the carrier unit and the housing of the focal engine enables.
Dabei weist der bekannte Träger für einen Steuertrieb einer Brennkraftmaschine, insbeson dere einen Zahnrad-Rädertrieb jedoch den Nachteil auf, daß er durch seine Anlenkung auf der Kurbelwelle über eine Kugellager-Lagerung nur aufwendig zu fixieren ist und einen rela tiv großen Bauraum in Achsrichtung der Brennkraftmaschine benötigt. Zudem ist der Spielausgleich an der kurbelwellenfernen Befestigung des Trägers am Brennkraftmaschinen- Gehäuse mittels elastischer O-Ringe nicht ausreichend, wobei insbesondere in axialer Richtung der Befestigungsbolzen kaum ein Spielausgleich möglich ist. Desweiteren ist die Dauerbelastbarkeit derartiger O-Ringe, insbesondere in aus ihrer Ruhelage verschobener Position nicht ausreichend und erhöht so den Wartungsaufwand durch notwendig werdende Austauscharbeiten.The known carrier for a control drive of an internal combustion engine, in particular but a gear-wheel drive has the disadvantage that it is due to its articulation the crankshaft is difficult to fix via a ball bearing bearing and a rela tiv large space required in the axial direction of the internal combustion engine. In addition, the Backlash compensation on the mounting of the carrier on the internal combustion engine remote from the crankshaft Housing by means of elastic O-rings is not sufficient, especially in axial It is hardly possible to compensate for play in the direction of the fastening bolts. Furthermore, the Permanent resilience of such O-rings, especially in a position shifted from their rest position Position is insufficient and thus increases the maintenance effort due to the need Exchanges.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Spielausgleich für die Befestigung der Trägereinheit des Steuertriebs am Gehäuse der Brennkraftmaschine bereitzustellen, der einen ausreichenden Spielausgleich zwischen dem Brennkraftmaschinengehäuse und der Trägereinheit ermöglicht und der zudem über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftma schine sicher arbeitet.The invention is therefore based on the object, a game compensation for the attachment of Provide carrier unit of the control drive on the housing of the internal combustion engine, the adequate clearance compensation between the internal combustion engine housing and the Carrier unit enables and also over the entire life of the internal combustion engine seems to work safely.
Der erfindungsgemäße Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, daß das Spielausgleichselement als hydraulisches Spielausgleichselement ausgebildet ist. Dabei hat die hydraulische Funktion des Ausgleichselementes den Vorteil, daß an diesem nahezu kein Verschleiß auftritt und so eine sichere Funktion über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Zudem ermöglicht der hydraulische Spielausgleich zusätzlich auch eine Dämpfung der Schwingungsübertragung von der Brennkraftmaschine auf den Rädertrieb und umgekehrt.The control drive according to the invention for an internal combustion engine with the characteristic Features of claim 1 have the advantage over the prior art that that the play compensation element is designed as a hydraulic play compensation element. The hydraulic function of the compensating element has the advantage that on this Almost no wear occurs and thus a reliable function over the entire service life the internal combustion engine is guaranteed. The hydraulic backlash compensation also enables additionally also a damping of the vibration transmission from the internal combustion engine on the gear drive and vice versa.
Dabei ist es besonders vorteilhaft zwei entgegengesetzt wirkende hydraulische Arbeitsräume am Spielausgleichselement vorzusehen, die über einen Überströmkanal, der vorzugsweise als Kalibrierbohrung ausgebildet ist, verbunden sind und die eine verbesserte Dämpfungs wirkung des Systems zur Folge haben und zudem einen Axialausgleich infolge der unter schiedlichen Wärmeausdehnung der Bauteile sicher ausgleichen.It is particularly advantageous to have two hydraulic working spaces acting in opposite directions to provide on the play compensation element, which via an overflow channel, which is preferably is designed as a calibration bore, are connected and the improved damping effect of the system and also an axial compensation due to the under compensate for the different thermal expansion of the components.
Dabei sind vorzugsweise zwei hydraulische Spielausgleichselemente vorgesehen, die in vorteilhafter Weise gleichzeitig als obenliegende, kurbelwellenferne Befestigungen der Trä gereinheit dienen, so daß auf zusätzliche obere Befestigungselemente verzichtet werden kann. Dazu ist ein in einem Zylinder axial verschiebbar geführter Kolben des Spielausgleich selementes mit der Stirnseite des Gehäuses der Brennkraftmaschine verschraubt, während der gegenüber diesem relativ verschiebbare Zylinder an der Trägereinheit befestigt ist. Um dabei auch einen radialen Spielausgleich und eine geringe Kippbewegung der Trägereinheit ausgleichen zu können, sind die Dichtungselemente zwischen dem Kolben und dem Zylinder des Spielausgleichselementes zudem in vorteilhafter Weise elastisch ausgebildet.Two hydraulic lash adjusters are preferably provided, which in advantageously at the same time as overhead fastenings of the door remote from the crankshaft serve unit, so that additional upper fasteners are dispensed with can. For this purpose, a piston of the lash adjuster guided axially displaceably in a cylinder screwed to the end face of the housing of the internal combustion engine while the cylinder, which is relatively displaceable relative to this, is fastened to the carrier unit. Around radial clearance compensation and a slight tilting movement of the carrier unit to compensate are the sealing elements between the piston and the cylinder of the play compensation element is also advantageously designed to be elastic.
Die Trägereinheit weist vorzugsweise zwei Trägerplatten auf, zwischen denen die Zahnräder des Steuertriebs vorzugsweise in einer Ebene angeordnet sind. Diese Trägerplatten weisen dabei Aufnahmebohrungen auf, mit denen sie auf der Außenwandfläche des Zylinders des Spielausgleichselementes angeordnet sind. Dabei sind vorzugsweise zwei Absätze an der Außenwand des Zylinders des Spielausgleichselementes vorgesehen, an denen jeweils eine Trägerplatte fixiert ist. Die Trägerplatten sind dabei vorzugsweise in einfacher Weise auf die Zylinder aufgepreßt, können alternativ jedoch auch anders befestigt sein.The carrier unit preferably has two carrier plates, between which the gear wheels of the control drive are preferably arranged in one plane. These carrier plates have thereby receiving holes with which they on the outer wall surface of the cylinder Match compensation element are arranged. There are preferably two paragraphs on the Outside wall of the cylinder of the play compensation element provided, on each of which Carrier plate is fixed. The carrier plates are preferably in a simple manner on the Cylinder pressed on, but can alternatively be attached differently.
Einen weiteren Vorteil stellt die Verwendung der Spielausgleichselemente als Lager für Zahnräder des Rädertriebs dar, wobei diese auf der Außenwandung der Zylinder vorzugs weise in Form eines Gleitlagers zwischen den beiden Trägerplatten geführt sind, so daß die Spielausgleichselemente neben der Funktion der Befestigung und des Spielausgleichs auch eine Funktion als Zahnradlagerung übernehmen, wodurch sich die Anzahl der Bauteile des Rädertriebs und somit auch dessen Gewicht verringern läßt. Die Schmierung der auf den Zylindern der Spielausgleichselemente gelagerten Zahnräder erfolgt dabei in vorteilhafter Weise über Schmierbohrungen in der Wand der Kolben und Zylinder. Diese Bohrungen wer den analog zu den hydraulischen Arbeitsräumen der Spielausgleichselemente vom zentralen Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine mit versorgt, so daß kein zusätzlicher Ver sorgungskreislauf für die hydraulischen Spielausgleichselemente benötigt wird.Another advantage is the use of the play compensation elements as a bearing for Represent gears of the gear train, these preferred on the outer wall of the cylinder are guided in the form of a plain bearing between the two support plates, so that the Game compensation elements in addition to the function of fastening and game compensation also take over a function as gear bearing, whereby the number of components of the Wheel drive and thus its weight can be reduced. Lubrication on the Cylinders of the play-compensating gears are advantageously carried out Way through lubrication holes in the wall of the pistons and cylinders. These holes who the same as for the hydraulic work rooms of the play compensation elements from the central Lubricant circuit of the internal combustion engine is supplied with, so that no additional Ver supply circuit for the hydraulic play compensation elements is required.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind vorzugsweise zwei hydraulische Spielaus gleichselemente an der Trägereinheit vorgesehen, die dabei vorzugsweise etwa die gleiche Höhe über der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine aufweisen, um die Erzeugung zusätzli cher Kippmomente zu vermeiden. Es sind alternativ jedoch auch andere Befestigungs- bzw. Anlenkpunkte für die Spielausgleichselemente denkbar, wobei diese vorzugsweise so ange ordnet sein sollten, daß keine zusätzlichen Kipp-Momente bei der Abstützung der Trägerein heit am Motorgehäuse aufgebaut werden.In the described embodiment, two hydraulic lashes are preferably Identical elements are provided on the carrier unit, which are preferably approximately the same Have height above the crankshaft of the internal combustion engine to generate additional to avoid tilting moments. Alternatively, however, other fastening or Articulation points for the play compensation elements conceivable, these being preferably so should be arranged that no additional tilting moments when supporting the girders unit on the motor housing.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are Drawing, the description and the claims can be removed.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuertriebs für eine Brennkraftmaschine ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen dieAn embodiment of the control drive according to the invention for an internal combustion engine is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. They show
Fig. 1 eine Trägereinheit eines Steuertriebs, Fig. 1, a carrier unit of a control drive,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Fig. 1 entlang der Schnittlinie II und Fig. 2 shows a longitudinal section through FIG. 1 along the section line II and
Fig. 3 eine vergrößerte Einzeldarstellung des hydraulischen Spielausgleichsele mentes aus der Darstellung der Fig. 2. Fig. 3 is an enlarged detail view of the hydraulic Spielausgleichsele mentes from the illustration of FIG. 2.
Die Fig. 1 zeigt einen Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine, der die Drehbewegung der Kurbelwelle in bekannter Weise zu den einzelnen Steuergliedern, z. B. Ventilnockenwelle und Nebenaggregaten, z. B. Pumpen, der Brennkraftmaschine überträgt und der im Ausführungs beispiel als reiner Rädertrieb ausgebildet ist. Fig. 1 shows a control drive for an internal combustion engine, the rotational movement of the crankshaft in a known manner to the individual control members, for. B. valve camshaft and ancillaries, e.g. B. pumps, the internal combustion engine transmits and which is designed in the execution example as a pure gear train.
Dabei weist der Steuertrieb eine Trägereinheit 1 auf, die aus zwei gegenüberliegenden Trä gerplatten 3 gebildet eist, zwischen denen Zahnräder, z. B. 5, in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und gelagert sind.The control drive has a carrier unit 1 , the gerplatten 3 is formed from two opposite Trä, between which gears, for. B. 5, are arranged and stored in a common plane.
Die Trägereinheit 1 weist in ihrem unteren Bereich eine kreisförmige Ausnehmung 7 auf, in die ein auf der nicht gezeigten Kurbelwelle angeordnetes Zahnrad hineinragt, das mit einem Zwischenzahnrad 9 des Steuertriebs kämmt und diesen somit in bekannter Weise rotierend antreibt.The carrier unit 1 has in its lower region a circular recess 7 into which a gearwheel arranged on the crankshaft (not shown) projects, which meshes with an intermediate gearwheel 9 of the control drive and thus drives it in a known manner to rotate.
Dabei ist die Trägereinheit 1 im untenliegenden kurbelwellennahen Bereich über im Ausfüh rungsbeispiel drei Bohrungen 11 in den Trägerplatten 3 mit dem Gehäuse der Brennkraftma schine verschraubt.Here, the carrier unit 1 is screwed in the area near the crankshaft in the example of Ausfüh approximately three holes 11 in the carrier plates 3 with the housing of the internal combustion engine.
Im kurbelwellenfernen Bereich ist die Trägereinheit 1 über Spielausgleichselemente 13 am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigt, die in den Fig. 2 und 3 näher dargestellt sind.In the region remote from the crankshaft, the carrier unit 1 is fastened to the housing of the internal combustion engine via play compensation elements 13 , which are shown in more detail in FIGS. 2 and 3.
Dabei weisen diese vorzugsweise zwei hydraulischen Spielausgleichselemente 13 jeweils einen Zylinder 15 und einen darin axial verschiebbaren Kolben 17 auf, zwischen denen ela stische Dichtelemente 19 eingespannt sind, die zwei zwischen Kolben 17 und Zylinder 15 gebildete hydraulische Ringarbeitsräume nach außen abdichten. Dabei sind die Ringarbeits räume derart voneinander getrennt, daß sie jeweils in entgegengesetzter axialer Richtung auf den Kolben 17 wirken, wobei ein erster Arbeitsraum 21 den Kolben 17 nach links und ein zweiter Arbeitsraum 23 den Kolben 17 nach rechts in der Darstellung der Fig. 2 und 3 verschiebt.These preferably have two hydraulic lash adjusters 13 each have a cylinder 15 and an axially displaceable piston 17 therein, between which elastic sealing elements 19 are clamped, which seal two hydraulic ring work spaces formed between piston 17 and cylinder 15 to the outside. The ring work spaces are separated from each other in such a way that they each act in the opposite axial direction on the piston 17 , with a first working space 21 the piston 17 to the left and a second working space 23 the piston 17 to the right in the illustration in FIGS. 2 and 3 moves.
Für einen Spielausgleich bzw. eine Dämpfung sind die Arbeitsräume 21 und 23 über einen als Kalibrierbohrung ausgebildeten Überströmkanal 25 miteinander verbunden, über deren Durchströmquerschnitt sich die Empfindlichkeit und der Grad des Spielausgleiches und der Dämpfung einstellenlassen. Die Zuführung des Druckmittels erfolgt in nicht näher darge stellter Weise über einen Verbindungsanschluß mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraft maschine.For play compensation or damping, the working spaces 21 and 23 are connected to one another via an overflow channel 25 designed as a calibration bore, the flow cross section of which allows the sensitivity and the degree of play compensation and the damping to be set. The supply of the pressure medium takes place in a manner not shown Darge via a connection to the lubricating oil circuit of the internal combustion engine.
Die hydraulischen Spielausgleichselemente 13 sind über den Kolben 17 mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden, wozu eine nicht gezeigte Schraube den Kolben 17 an einer zentralen Durchgangsbohrung 27 durchragt. Die Schraube liegt dabei mit ihrem Kopf an einer motorgehäuseabgewandten Stirnseite 29 des Kolbens 17 an und greift mit ihrem freien Ende in eine entsprechende Aufnahmebohrung im Motorengehäuse ein.The hydraulic lash adjuster elements 13 are connected to the housing of the internal combustion engine via the piston 17 , for which purpose a screw, not shown, projects through the piston 17 at a central through-bore 27 . The screw rests with its head on an end 29 of the piston 17 facing away from the motor housing and engages with its free end in a corresponding receiving bore in the motor housing.
Der Zylinder 15 der Spielausgleichselemente 13 ist mit der Trägereinheit 1 verbunden, wozu die Trägerplatten 3 über entsprechende Aufnahmeöffnungen auf die Außenwandfläche des Zylinders 15 aufgeschoben, vorzugsweise aufgepreßt sind. Dazu weist der Zylinder 15 an seiner Außenwand zwei Absätze 31 auf, die ein Aufschieben und Aufpressen der zwei ge genüberliegenden Trägerplatten 3 auf den Zylinder 15 unterstützen.The cylinder 15 of the play compensation elements 13 is connected to the carrier unit 1 , for which purpose the carrier plates 3 are pushed onto the outer wall surface of the cylinder 15 , preferably pressed on, via corresponding receiving openings. For this purpose, the cylinder 15 on its outer wall has two shoulders 31 , which support the sliding and pressing on of the two opposite carrier plates 3 on the cylinder 15 .
Die Außenwandflächen des Zylinders 15 bilden zudem Lagerflächen für wenigstens ein Zahnrad 33 des Steuerrädertriebs der Brennkraftmaschine, wobei diese Lagerung als Gleit lager ausgebildet ist, die über eine Versorgungsbohrung 35 im Kolben 17 und im Zylinder 15 mit Schmiermittel versorgt wird.The outer wall surfaces of the cylinder 15 also form bearing surfaces for at least one gear 33 of the timing gear drive of the internal combustion engine, this bearing being designed as a sliding bearing which is supplied with lubricant via a supply bore 35 in the piston 17 and in the cylinder 15 .
Der axiale Spielausgleich zwischen der Trägereinheit 1 und dem Brennkraftmaschinenge häuse erfolgt dabei über eine Relativbewegung zwischen Kolben 17 und Zylinder 15, wobei dabei das Öl jeweils aus einem der Arbeitsräume 21, 23 über den Überströmkanal 25 in den anderen Arbeitsraum 21, 23 verdrängt wird. Eine Einstellung der Ansprechzeiten und An sprechtoleranzen des, hydraulischen Spielausgleichselementes 13 läßt sich dabei über den Durchmesser des Überströmkanals 25 einstellen.The axial play compensation between the carrier unit 1 and the internal combustion engine housing takes place via a relative movement between the piston 17 and the cylinder 15 , the oil being displaced from one of the working spaces 21 , 23 via the overflow channel 25 into the other working space 21 , 23 . A setting of the response times and response tolerances of the hydraulic lash adjuster 13 can be adjusted via the diameter of the overflow channel 25 .
Darüber hinaus ermöglichen die elastischen Dichtelemente durch ihr Einfedern auch einen Spielausgleich in radialer Richtung und bei einem Kippen der Bauteile zueinander, so daß hierfür keine zusätzlichen Bauteile nötig sind.In addition, the elastic sealing elements also allow one through their compression Compensation for play in the radial direction and when the components tilt towards one another, so that no additional components are required for this.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
8141 | Disposal/no request for examination |