DE3029858A1 - Adjustable timing chain of IC engine - has stepless adjustment using friction drive between chain wheel and camshaft - Google Patents
Adjustable timing chain of IC engine - has stepless adjustment using friction drive between chain wheel and camshaftInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenantrieb für Brennkraftmaschinen, mit eineir. an der Nockenwelle befestigten und von der -Brennkraftims chine angetriebenen Eockenwellenrad. The invention relates to a camshaft drive for internal combustion engines, with einir. attached to the camshaft and the camshaft gear driven by the combustion engine.
Bekannte Antriebe dieser Art bestehen aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Nockenwellenrad, wobei die drehfeste Verbindung z.B. durch Schrauben erfolgt, welche das gegenüber der Nockenwelle mittels eines Ansatzes zentrierte Nockenwellenrad gegen einen geeigneten flanschartigen Ansatz an der Nockenwelle verspannen. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß damit die relative Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber dem von der Brennkraftmaschine z.B. mittels Zahnrädern, Zahnriemen oder Kette angetriebenen Nockenwellenrad fest vorgegeben ist. Wird nun, z.B. bei mit Zahnriemen angetriebenem Nockenwellenrad, der Zahnriemen, so wie allgemein üblich, durch einseitiges Andrücken einer Spannrolle an das freie Riementrum zwischen Nockenwellenrad und Kurbelwellenantrieb gespannt, so erfolgt dadurch auch zwangsläufig eine geringfügige Verdrehung des Nockenwellenrades relativ zur antreibenden Kurbelwelle, was sich in geänderten Ventilöffnungszeiten bzw. bei von der Nockenwelle betätigten Einspritzpumpen in geänderten Einspritzzeiten äußert. Besonders nachteilig ist diese drehfeste Verbindung zwischen Nockenwellenrad und Nockenwelle bei Brennkraftmaschinen mit zwei Nockenwellen, da hier auch eine mögliche relative Verdrehung zwischen den beiden Nockenwellen sich zusätzlich zur Verdrehung gegenüber der antreibenden Kurbelwelle negativ auswirkt.Known drives of this type consist of a non-rotatably connected to the camshaft camshaft gear, the non-rotatable connection is made e.g. by screws, which are centered on the camshaft by means of a shoulder Brace the camshaft gear against a suitable flange-like attachment on the camshaft. This execution has the disadvantage, however, that the relative rotational angular position of the camshaft with respect to that of the internal combustion engine e.g. camshaft sprocket driven by toothed wheels, toothed belts or chains. Is now, e.g. with Toothed belt driven camshaft sprocket, the toothed belt, as is common practice, by pressing a tensioning roller on one side Tensioned on the free belt section between the camshaft wheel and the crankshaft drive, this also inevitably takes place a slight rotation of the camshaft gear relative to the driving crankshaft, which was activated by changing the valve opening times or by the camshaft Injection pumps expresses itself in changed injection times. This non-rotatable connection between Camshaft gear and camshaft in internal combustion engines with two camshafts, since there is also a possible relative rotation here between the two camshafts is negative in addition to the rotation with respect to the driving crankshaft affects.
Weit ers sind Nockenwellenantriebe bekannt, welche eine stufenweise Verdrehung des Nockenwellenrades relativ zur Nockenwelle erlauben. Dies wird ermöglicht durch einen flanschartigen Ansatz an der Nockenwelle, welcher an einem Lochkreis z.B. zwölf Bohrungen aufweist, die, um in diesem Beispiel zu bleiben, mit elf oder dreizehn Löchern gleichen Durchmessers am Nockenwellenrad nach dem Noniusprinzip zu-Furthermore, camshaft drives are known which have a Allow gradual rotation of the camshaft gear relative to the camshaft. This is made possible by a flange-like approach on the camshaft, which has e.g. twelve bores on a bolt circle, which in this To remain an example, with eleven or thirteen holes of the same diameter on the camshaft gear according to the vernier principle.
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sammenarbeiten. Nach der Einstellung der gewünschten relativen Winkellage von Nockenwelle und Nockenwellenrad zueinander wird ein passender Stift in das am "besten übereinanderliegende Lochpaar von Nockenwellenrad und Plansch gesteckt, und das Nockenwellenrad z.B. mittels einer mittig angebrachten Schraube gegen die Nockenwelle verspannt. Durch diese stufenweise Verdrehung des Nockenwellenrades gegenüber der Nockenwelle ist zwar eine gewisse Eins teil möglichkeit gegeben; für die bei Versuchs- oder Hochleistungsmotoren notwendige Genauigkeit des Nockenwellenantriebes ist diese jedoch nicht ausreichend. Auch im Hinblick auf eine Senkung von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission wird die möglichst einfache und genaue Einstellung der Y/lnkellage der Nocken gegenüber der Kurbelwelle immer interessanter.work together. After setting the desired relative Angular position of the camshaft and camshaft gear to each other is a matching pin in the "best on top of each other" Hole pair of camshaft sprocket and flange inserted, and the camshaft sprocket e.g. by means of a center attached screw clamped against the camshaft. Through this gradual rotation of the camshaft gear compared to the camshaft there is a certain one part possibility given; for the accuracy of the camshaft drive required for test or high-performance engines however, this is not sufficient. Also with a view to reducing fuel consumption and pollutant emissions the simplest and most precise setting of the Y / corner position the cam compared to the crankshaft is becoming more and more interesting.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenantrieb für Brennkraftmaschinen so auszubilden, daß der relative Drehwinkel zwischen antreibender Welle und Nockenwelle auf möglichst einfache Art genau einstellbar ist.The object of the invention is to design a camshaft drive for internal combustion engines so that the relative The angle of rotation between the driving shaft and the camshaft can be precisely adjusted in the simplest possible way.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Veränderung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine das Nockenwellenrad gegenüber der Nockenwelle stufenlos verdrehbar.und fixierbar ist. Es ist dadurch z.B. auf einfache Weise möglich, eine Verdrehung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle beim Spannen des Nockenwellenantriebes durch Öffnen der Fixierung des Nockenwellenrades zu verhindern. Bei Verwendung eines Zahnriemen- oder Kettenantriebes für das Nokkenwellenrad liegt aus konstruktiven Gründen die Spannrolle ohnehin zumeist in der Nähe des Nockenwellenrades, sodaß es sehr einfach ist, vor dem Betätigen der Spannrolle die Fixiervorrichtung des Nockenwellenrades zu öffnen und diesenach Feststellung der Spannrolle wieder zu schließen, wodurch eine relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle während des Spannvorganges vermieden wird. Es ist auf diese Weise z.B. auch die Einstellung des relativen Drehwinkels von zwei vorhandenen Nockenwellengegen einander durch einfaches Öffnen der Fixiervorrichtung einesAccording to the invention, this is achieved in that the camshaft gear is used to change the control times of the internal combustion engine infinitely rotatable and fixable with respect to the camshaft. This makes it possible, for example, in a simple way, a rotation of the camshaft relative to the crankshaft when the camshaft drive is tensioned by opening to prevent the fixation of the camshaft sprocket. When using a toothed belt or chain drive for the camshaft gear for structural reasons, the tensioning pulley is usually near the camshaft gear anyway, so that it is very easy to open the locking device of the camshaft gear before actuating the tensioning pulley and then afterwards Fixing the tension pulley to close again, causing a relative rotation of the camshaft with respect to it the crankshaft is avoided during the tensioning process. In this way it is e.g. also the setting of the relative Angle of rotation of two existing camshafts against each other by simply opening the fixing device of one
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Nockenwellenrades und der dadurch ermöglichten stufenlosen relativen Verdrehung zwischen Nockenwellenrad und .Nockenwelle gewährleistet.Camshaft sprocket and the resulting infinitely variable relative rotation between the camshaft sprocket and .camshaft guaranteed.
In Weiterbildung der Erfindung ist an der Nockenwelle ein Bund vorgesehen, auf dem das Nockenwellenrad mittels einer Klemmeinrichtung in "beliebiger Umfangslage gegenüber der Nockenwelle befestigbar ist. Dieser Bund, der nach einem weiteren Vorschlag gemäß der Erfindung auch an einem separaten Teil angebracht sein kann, welcher an der Stirnseite der Nockenwelle drehfest anschraubbar ist, dient zur Bildung einer Auflagefläche für das gegenüber der Nockenwelle zentrierte Nockenwellenrad und kann z.B. auch an herkömmlichen Nockenwellen nachträglich angearbeitet bzw. an diesen befestigt werden. Dadurch daß die Klemmeinrichtung auf den an der Nockenwelle sitzenden Bund wirkt, steht ein größerer Umfang und auch ein größerer Hebelarm für die Übertragung des Drehmomentes auf die Nockenwelle zur Verfügung, was eine drehfeste Verbindung der beiden Teile sichert.In a further development of the invention, a collar is provided on the camshaft, on which the camshaft gear by means of a clamping device in "any circumferential position opposite the camshaft can be fastened. This covenant, which according to a further proposal according to the invention also on a separate Part can be attached, which can be screwed non-rotatably to the end face of the camshaft, is used for formation a support surface for the camshaft sprocket, which is centered opposite the camshaft and can e.g. also be attached to conventional Camshafts are subsequently worked on or attached to them. Characterized that the clamping device on the the camshaft seated collar acts, there is a larger scope and a larger lever arm for the transmission of the torque is available on the camshaft, which ensures a non-rotatable connection between the two parts.
Die Klemmeinrichtung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus einer sich am Bund abstützenden und dort zentrierten Spannscheibe, vorzugsweise einer an der Stirnseite des Nockenwellenrades anliegenden Druckscheibe und mehreren, das Nockenwellenrad und ggf. die Druckscheibe durchsetzenden und in Gewindebohrungen der Spannscheibe einschraubbaren Spannschrauben bestehen, wobei das Nockenwellenrad mit seiner zentralen Bohrung auf der Nockenwelle oder auf dem den " Bund bildenden Teil zentriert ist und durch Anziehen der Spannschrauben eine reibschlüssige Verbindung zwischen Nokkenwellenrad und Spannscheibe herstellbar ist. Durch die auf einer Seite des Bundes anliegende Spannscheibe und das auf der gegenüberliegenden Seite anliegende und gegenüber der Nockenwelle bzw. dem den Bund bildenden Teil zentrierte Nockenwellenrad ist nach Anziehen der Spannschrauben eine sehr wirkungsvolle reibschlüssige Drehverbindung zwischen Nockenwellenrad und Nockenwelle gegeben und bei geöffneten Spannschrauben eine leichtgängige stufenlose Verdrehung zwi-In a further embodiment of the invention, the clamping device can consist of one which is supported on the collar and centered there Tension washer, preferably one pressure washer resting on the face of the camshaft gear and several, penetrate the camshaft sprocket and, if necessary, the thrust washer and tensioning screws that can be screwed into threaded bores of the tensioning disk exist, the camshaft gear with its central hole on the camshaft or on the part forming the "collar" is centered and by tightening the Tensioning screws a frictional connection between the camshaft gear and the tensioning disk can be established. Through the on one side of the collar resting on the clamping disc and the one resting on the opposite side and opposite the The camshaft or the camshaft gear centered on the part forming the collar is a very effective frictional rotary connection between the camshaft sprocket and camshaft and when it is open A smooth, stepless rotation between
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sehen den "beiden Teilen gesichert. An der der Spann se hei "be gegenüberliegenden Seite des Nockenwellenrades ist vorzugsweise eine Druckscheibe beigelegt, um eine bessere Aufteilung der von den Spannschrauben aufgebrachten Spannkraft auf die mitunter nur geringe Wandstärken aufweisende Mitte 1-scheibe des Hockenwellenrades zu ermöglichen.see the "two parts secured. At which the clamping is hot." opposite side of the camshaft gear, a pressure washer is preferably enclosed in order to achieve a better division the clamping force exerted by the clamping screws on the middle 1-disk, which sometimes has only small wall thicknesses of the camshaft gear.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert: Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing: Show it
Fig. 1 zu einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung die seitliche Ansicht des Zylinderkopfes
einer Brennkraftmaschine mit zwei oben liegenden
Nockenwellen,
Fig. 2 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie1 shows the side view of the cylinder head of an internal combustion engine with two overhead camshafts for an exemplary embodiment according to the invention.
Fig. 2 is a partial section along the line
II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Teilschnitt analog Fig. 2 durch einII-II in Fig. 1 and
FIG. 3 shows a partial section analogous to FIG. 2 through a
anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Der Zylinderkopf 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine weist nach den Fig. 1 und 2 zwei obenliegende Nockenwellen 2 auf, welche über die Nodcenwellenräder 3 vom Zahnriemen 4 angetrieben werden. Der Zahnriemen 4 wird dabei in nicht dargestellter Weise von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die an den Lagerstellen 5 im Zylinderkopf 1 gelagerten Nockenwellen 2 sind gegenüber dem Zylinderkopf 1 mit Hilfe der Dichtungen 6 gegen Ölaustritt abgedichtet und weisen an ihren vorderen Enden 7 separate Teile 8 auf. Diese sind mittels der Bohrungen 9 gegen die Zapfen 10 an den vorderen Enden 7 der Nockenwellen 2 zentriert und werden mittels der in entsprechende Gewindebohrungen 11 der Nockenwellenenden 7 eingreifenden Schrauben 12 und der Scheiben 13 fest mit den Nockenwellenenden 7 verbunden, wobei die Stifte 14 eine einwandfreie Drehkupplung gewährleisten.another embodiment according to the invention. The cylinder head 1 of an internal combustion engine, not shown has according to FIGS. 1 and 2 two overhead camshafts 2, which via the Nodcenwellenräder 3 from the toothed belt 4 are driven. The toothed belt 4 is in a manner not shown by the crankshaft of the internal combustion engine driven. The camshafts 2 mounted at the bearing points 5 in the cylinder head 1 are opposite the cylinder head 1 sealed against oil leakage with the aid of the seals 6 and have separate at their front ends 7 Divide 8. These are by means of the bores 9 against the pins 10 at the front ends 7 of the camshafts 2 and are centered by means of the corresponding threaded bores 11 of the camshaft ends 7 engaging Screws 12 and the washers 13 tightly to the camshaft ends 7 connected, the pins 14 ensuring a proper rotary coupling.
Am äußeren Umfang der Teile S ist jeweils ein Bund 15 angeordnet, welcher auf der einen Seite als Anlage und Zentrierung für die Spannscheibe 16 und auf der anderen SeiteOn the outer circumference of the parts S there is a collar 15 in each case arranged, which on the one hand as a plant and centering for the clamping disc 16 and on the other hand
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als Anlage für die am Teil 8 zentrierte Ilittelscheibe 17 des Nockenwellenrades 3 dient. Die Spannscheibe 16 weist Gewindebohrungen 16' für die Spannschrauben 19 auf. An der der Spannscheibe 16 gegenüberliegenden Seite der Kittelscheibe i7 ist eine !Druckscheibe 18 beigelegt, welche die bessere Verteilung der von den Spannschrauben 19 auf die relativ geringe Wandstärke aufweisende Mittelscheibe 17 des Nockenwellenrades 3 ermöglicht. Bei angezogenen Spannschrauben wird der Bund 15 von der Spannscheibe 16 reibschlüssig gegen die Mittelscheibe 17 des Nockenwellenrades 3 gedrückt, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen Nockenwellenrad und Nockenwelle 2 gegeben ist.serves as a system for the center disk 17 of the camshaft gear 3 centered on part 8. The tensioning disk 16 has threaded bores 16 ′ for the tensioning screws 19. A thrust washer 18 is attached to the side of the collar disk i 7 opposite the clamping disk 16, which enables the better distribution of the center disk 17 of the camshaft gear 3, which has the clamping screws 19 on the relatively small wall thickness. When the tensioning screws are tightened, the collar 15 is frictionally pressed by the tensioning disk 16 against the center disk 17 of the camshaft gear 3, as a result of which a non-rotatable connection between the camshaft gear and the camshaft 2 is provided.
Soll z.U. der in Pig. 1 dargestellte Zahnriemen 4 gespannt werden, so werden vorher die Spannschrauben iy an den Nockenwellenrädern 3 gelöst und erst dann die Spannrolle mit Hilfe der exzentrisch spannbaren Schraube 21 in die die gewünschte Riemenspannung liefernde Position gebracht. Da der Zahnriemen 4 immer bis zu einem gewissen Grad elastisch ist, wird sich beim Bewegen der Spannrolle 20 in Richtung des Pfeiles 22 eine Ausdehnung im Zahnriemen 4 in Richtung des Pfeiles 23 und somit eine geringfügige Verdrehung der Nockenwellenräder ^ in Richtung der Pfeile 24 ergeben. Aufgrund der gelösten Spannschrauben 19 sind die Nockenwellenräder 3 jedoch gegenüber den Nockenwellen 2 beliebig und stufenlos verdrehbar, sodaß sich keine Änderung der relativen Winkellage zwischen den Nockenwellen und der antreibenden Kurbelwelle ergibt.Should go to the Pig. 1 are tensioned, the tensioning screws iy on the camshaft gears 3 are loosened beforehand and only then is the tensioning roller brought into the position providing the desired belt tension with the aid of the eccentrically tensionable screw 21. Since the toothed belt 4 is always elastic to a certain extent, when the tensioning roller 20 is moved in the direction of arrow 22, the toothed belt 4 expands in the direction of arrow 23 and thus a slight rotation of the camshaft gears ^ in the direction of arrows 24. Due to the loosened clamping screws 19, however, the camshaft gears 3 can be rotated as desired and steplessly with respect to the camshafts 2, so that there is no change in the relative angular position between the camshafts and the driving crankshaft.
Nach Pestziehen der Spannschrauben 19 eines der beiden Nockenwellenräder 3 kann eine eventuell notwendige Relativverdrehung der beiden Nockenwellen zueinander auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß die Kurbelwelle um den gewünschten Winkel weitergedreht wird, w&s aber jetzt über den Zahnriemen 4 nur eine Weit erdrehung derjenigen Nockenwelle 2 ergibt, welche durch die angezogenen Spannschrauben 19 bereits drehfest mit dem Nockenwellenrad 3 gekuppelt ist. Nach Anziehen aller Spannschrauben 19 ist eine drehfeste KupplungAfter pulling the tensioning screws 19 one of the two Camshaft gears 3 can easily rotate the two camshafts relative to one another, if necessary This can be done by turning the crankshaft further by the desired angle, but w & s now via the toothed belt 4 results in only one further rotation of that camshaft 2, which by the tightened clamping screws 19 is already is rotatably coupled to the camshaft gear 3. After tightening all the tensioning screws 19 there is a non-rotatable coupling
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zwischen der antreibenden Kurbelwelle und den Nockenwellen 2 wieder hergestellt und der normale Betrieb der Brennkraftmaschine wie mit einem herkömmlichen Nockenwellenantrieb wieder möglich.between the driving crankshaft and the camshafts 2 is restored and normal operation of the internal combustion engine as with a conventional camshaft drive possible again.
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Nockenwellenantriebs nach der Erfindung dargestellt, wobei hier der Bund 25 mit der Zentrierfläche 26 einstückig mit der Nockenwelle 27 ausgeführt sind. Die Anordnung der Nockenwelle 27 im Zylinderkopf 1 ist die gleiche wie schon zu den Fig. 1 und 2 beschrieben, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden braucht.In Fig. 3 is another embodiment of a camshaft drive shown according to the invention, here the collar 25 with the centering surface 26 in one piece with the Camshaft 27 are executed. The arrangement of the camshaft 27 in the cylinder head 1 is the same as already to the Fig. 1 and 2 described, which is why it does not need to be discussed in more detail here.
Das Nockenwellenrad 23 weist eine gegenüber den Kittelscheiben 17 der Nockenwellenräder 3 etwas verstärkte Kittelscheibe 29 auf, wodurch hier auch eine zusätzliche Druckscheibe entfallen kann. Das Prinzip der stufenlos verdrehbaren und reibschlüssig fixierbaren Kupplung zwischen Nockenwellenrad 28 und Nockenwelle 27 und auch das Vorgehen beim Lösen bzw. Spannen dieser Kupplung ist das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 beschrieben.The camshaft gear 23 has an overlay washer 29 that is somewhat reinforced with respect to the overlay washers 17 of the camshaft wheels 3 , so that an additional pressure washer can also be dispensed with here. The principle of the steplessly rotatable and frictionally fixable coupling between camshaft gear 28 and camshaft 27 and also the procedure for releasing or tensioning this coupling is the same as described in the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
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