DE3920528C1 - IC engine camshaft drive - incorporates braking system controlled by microprocessor to eliminate drive chain chatter - Google Patents

Abstract

The mobile traffic warning unit consists of a carriage with a warning light and there is a framework to accommodate an upper set of small wheels and a lower set of small wheels which fit and run on horizontal members of the safety barrier. To the framework are also fastened in some way an energy source for the motor in the shape of a battery and this motor drives the carriage, a warning light and a receiver which receives control signals for the traffic warning unit. It is possible to have something to take a board or elastic plate painted with fluorescent pigment, arranged on the carriage, in order to make the carriage stand out prominently. USE/ADVANTAGE - Is easy to transport and install and also to maintain for all personnel involved.

Description

Die Erfindung betrifft den Antrieb einer Nockenwelle zur Steuerung federbelasteter Gaswechselventile von Brennkraft­ maschinen.The invention relates to the drive of a camshaft Control of spring-loaded gas exchange valves of internal combustion machinery.

Die beim Öffnen eines Gaswechselventils durch einen Nocken der Nockenwelle gespannte Ventilfeder gibt ihre beim Öffnen aufgenommene potentielle Energie beim Schließen des Ventils abzüglich der aufgebrauchten Reibungsenergie wieder an den betreffenden Nocken ab. Diese Energieabgabe wirkt auf den Nockenwellenantrieb als Beschleunigungsmoment. Bei Nocken­ wellenantrieben bestimmter Verbrennungsmotorentypen, wie beispielsweise Doppelnockenwellenantrieben von V8-Motoren, können diese Beschleunigungsmomente in den Ketten- und Zahnradantriebselementen des Nockenwellenantriebs zu Ket­ tenrasseln und Zahnflankenklappern führen. Die Ursache hierfür ist eine durch die beschriebenen Beschleunigungs­ momente periodisch wiederkehrende kurzzeitige Entlastung der Nockenwellenantriebs-Ketten und Zahnräder. Diese uner­ wünschten als störend empfundenen Geräusche treten haupt­ sächlich nur in niedrigen Drehzahlbereichen der Motoren auf, während sie bei höheren Drehzahlen praktisch ver­ schwinden.The when a gas exchange valve is opened by a cam The camshaft is under tension when the valve spring opens potential energy absorbed when closing the valve minus the used up friction energy back to the concerned cams. This energy release affects the Camshaft drive as an acceleration torque. With cams shaft drives of certain types of internal combustion engines, such as for example double camshaft drives of V8 engines, can these moments of acceleration in the chain and Gear drive elements of the camshaft drive to Ket rattle and tooth flank rattle. The cause this is due to the acceleration described momentary periodic short-term relief  the camshaft drive chains and gears. This unbelievable wish disturbing noises occur at all only in low engine speed ranges while practically ver at higher speeds wane.

Traten bisher bei bestimmten Motorentypen derartige Geräu­ sche in als störend empfundenem Maße auf, wurde versucht, diese durch eine Erhöhung der Spannung der Antriebskette der Nockenwelle sowie zusätzliche Kettenführungselemente zu beseitigen. Dieser Weg hat jedoch den Nachteil, daß auf­ grund der erhöhten Kettenspannung und der zusätzlichen Füh­ rungselemente Reibungsverluste auftreten, die eine Lei­ stungsminderung des Motors bzw. eine Kraftstoffverbrauchs­ erhöhung bedeuten.So far, such noises occurred with certain engine types to the extent that was perceived as disturbing, an attempt was made to this by increasing the tension of the drive chain the camshaft and additional chain guide elements remove. However, this path has the disadvantage that due to the increased chain tension and the additional guidance friction elements occur, which is a lei reduction in engine performance or fuel consumption increase.

Hier einen Weg mit geringeren Nachteilen zu finden, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.Finding a way with fewer disadvantages here is that Object of the present invention.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine auf den Nockenwellen­ antrieb wirkende Bremseinrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.This task is solved by one on the camshafts drive-acting braking device according to the characteristic Features of claim 1.

Wie eine solche Bremseinrichtung recht zweckmäßig aufgebaut sein kann, geben die Merkmale des Anspruchs 2 an.How such a braking device constructed quite functional can be, specify the features of claim 2.

Durch die während der Drehung der Nockenwelle temporäre Ausbildung der umfangsmäßig lagemäßig definierten Klemmspalte wird die Nockenwelle jeweils kurzzeitig einem Bremsmoment unterzogen. Das Bremsmoment entsteht durch Reibung innerhalb der die Klemmspalte ausfüllenden Flüs­ sigkeit, die Schmieröl sein kann. Die die Klemmspalte bewirkenden aus der Welle und dem Ring jeweils her­ ausragenden Bereiche werden so bemessen und umfangsmäßig ausgerichtet, daß die Bremsmomente immer und nur gerade dann auftreten, wenn die potentielle Federkraft eines Gaswechselventils die Nockenwelle gerade zu beschleunigen versucht.Due to the temporary during the rotation of the camshaft Training of the circumferentially defined position The camshaft will each briefly clamp Brake torque subjected. The braking torque arises from Friction within the rivers filling the nip liquid that can be lubricating oil. The the nip effective from the shaft and the ring Outstanding areas are dimensioned and circumferentially  aligned that the braking torques always and just then occur when the potential spring force of a Gas exchange valve to accelerate the camshaft straight tries.

Erfolgen während einer Nockenwellendrehung mehrere Be­ schleunigungsmomente durch frei werdende Federkräfte von Gaswechselventilen, so können auf dem Umfang verteilt ent­ sprechend viele Erhebungen zur Bildung einer gleichen An­ zahl Drosselspalte vorgesehen werden.If several beings occur during one camshaft rotation acceleration moments due to the release of spring forces from Gas exchange valves, so ent distributed over the circumference an impressive number of surveys for the formation of an equal claim number of throttle gaps are provided.

Die Spaltweiten der einzelnen auf dem Umfang verteilten Drosselspalte kann auch untereinander unterschiedlich sein, um dadurch während einer Nockenwellenumdrehung unterschied­ liche Beschleunigungsmomente entsprechend angepaßt ausglei­ chen zu können. Hierauf wird anhand eines Drehmomenten­ schaubildes bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen noch näher eingegangen werden.The gap widths of the individual distributed over the circumference Throttle column can also be different from each other, to make a difference during a camshaft revolution Liche acceleration torques adjusted accordingly to be able to. This is based on a torque diagram in the description of exemplary embodiments be discussed in more detail.

Da die als störend empfundenen zu unterbindenden Geräusche in der Regel nur in den unteren Drehzahlbereichen auftreten, sind die Klemmspaltweiten bei der erfindungsgemäßen Aus­ führung nach Anspruch 4 drehzahl- und/oder öltemperatur­ abhängig veränderbar. Dadurch kann die Bremswirkung bei hö­ heren Drehzahlen ganz ausgeschaltet werden. Möglichkeiten, wie dies durch konkrete konstruktive Maßnahmen erfolgen kann, zeigen die weiteren Unteransprüche auf.Because the disturbing noises to be prevented usually only occur in the lower speed ranges, are the clamping gap widths in the invention Guide according to claim 4 speed and / or oil temperature subject to change. As a result, the braking effect at high higher speeds are completely switched off. Opportunities, how this can be done through concrete constructive measures can, show the further subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the invention are in the drawing shown.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Nockenwellen-Bremsein­ richtung, Fig. 1 towards a section through a camshaft Bremsein,

Fig. 2 ein Drehmomentendiagramm bezüglich der auf die Nok­ kenwelle eines bestimmten Motortyps wirkenden An­ triebs- und Hemmomente, gemessen am Antriebsende der Nockenwelle, Fig. 2 shows a torque chart kenwelle the Nok respect to the triebs- a particular engine type and acting to Hemmomente, as measured at the drive end of the camshaft,

Fig. 3 einen Ausschnitt nach Linie III in Fig. 1 mit einer alternativen Klemmspaltweiten-Verstelleinrichtung. Fig. 3 shows a section along line III in Fig. 1 with an alternative clamping gap adjustment device.

Das Drehmomentendiagramm nach Fig. 2 zeigt für eine Nocken­ wellenumdrehung den Verlauf des an dem angetriebenen Nocken­ wellenende gemessenen Drehmomentes. Der oberhalb der Abszisse liegende Bereich der Kurve gibt dabei den antrei­ benden bzw. den beschleunigenden und der unterhalb der Abszisse liegende Bereich den hemmenden Drehmomentenanteil an. Der beschleunigende Anteil rührt von der beim Schließen eines Gaswechselventils jeweils frei werdenden Federenergie her. Diese beschleunigenden Anteile verursachen das ein­ gangs beschriebene Rasseln der Nockenwellenantriebskette bzw. das dort ebenfalls erwähnte Klappern der Flanken der die Nockenwellenantriebskette antreibenden Zahnräder. Da bei den antriebshemmenden Anteilen in dem gezeigten Dia­ gramm auch die Reibungsverluste zwischen Nockenwelle und Gaswechselventilen erfaßt sind, ist deren Summe größer als die Summe der beschleunigenden Momente.The torque diagram according to FIG. 2 shows the course of the torque measured at the driven cam shaft end for one camshaft revolution. The area of the curve above the abscissa indicates the driving or accelerating area and the area below the abscissa indicates the inhibiting torque component. The accelerating portion stems from the spring energy released when a gas exchange valve is closed. These accelerating components cause the rattling of the camshaft drive chain described above or the rattling of the flanks of the gears driving the camshaft drive chain, which is also mentioned there. Since the friction losses between the camshaft and gas exchange valves are also recorded for the drive-inhibiting parts in the diagram shown, their sum is greater than the sum of the accelerating moments.

Nach dem Diagramm erfolgen bei einer Nockenwellenumdrehung in drei Umfangsbereichen durch Gaswechselventile bedingte Drehbeschleunigungen. Um diese Beschleunigungen zu kompen­ sieren, muß die erfindungsgemäße Nockenwellen-Bremsein­ richtung so mit Klemmspalten umfangsmäßig versehen sein, daß pro Umdrehung dreimal ein Bremseffekt eintritt. Wie dies erreichbar ist, wird anhand des Ausführungsbeispieles in Fig. 1 erläutert werden.According to the diagram, rotational acceleration due to gas exchange valves occurs in three circumferential areas during a camshaft revolution. In order to compensate for these accelerations, the camshaft Bremsein device according to the invention must be provided with clamping gaps circumferentially so that a braking effect occurs three times per revolution. How this can be achieved will be explained using the exemplary embodiment in FIG. 1.

Eine wie üblich gelagerte und über einen Kettentrieb an­ getriebene Nockenwelle 1 rotiert berührungsfrei in einem Ring 2. Auf ihrem Umfang ist die Nockenwelle 1 mit ins­ gesamt drei nach radial außen herausragenden Bereichen 3 ausgerüstet. In gleicher Umfangsverteilung besitzt auch der Ring 2 entsprechende nach radial innen herausragende Berei­ che 4. Decken sich die Bereiche 3 und 4 radial, so entste­ hen Klemmspalte 5. Ist der gesamte Ringraum 6 zwischen Nockenwelle 1 und Ring 2 geschlossen und mit Schmieröl ausgefüllt, wird die Nockenwelle 1 bei jeder Klemmspalt- Stellung gebremst. Bei entsprechender Auslegung der Klemmspaltweite und Breite können auf diese Weise die Gaswechselventil-Beschleunigungen vollständig kompensiert werden.A camshaft 1 , which is mounted as usual and driven via a chain drive, rotates contact-free in a ring 2 . On its circumference, the camshaft 1 is equipped with a total of three areas 3 which protrude radially outwards. In the same circumferential distribution, the ring 2 also has corresponding radially inwardly projecting regions 4 . If areas 3 and 4 coincide radially, then clamping gaps 5 arise. If the entire annular space 6 between camshaft 1 and ring 2 is closed and filled with lubricating oil, camshaft 1 is braked at every clamping gap position. With an appropriate design of the clamping gap width and width, the gas exchange valve accelerations can be completely compensated in this way.

Bei dem dargestellten Beispiel würde es im Prinzip genügen, lediglich an der Nockenwelle 1 drei herausragende Bereiche 3 zu formen und in der inneren Ringwand nur einen einzigen herausragenden Bereich 4 vorzusehen. Besitzt jedoch auch der Ring 2 drei herausragende Bereiche 4, so ist die Brems­ wirkung bei gleichen Spaltauslegungen vorteilhafterweise verdreifacht. Das gleiche gilt selbstverständlich auch umgekehrt für den Fall, daß der Ring 2 mit drei und die Welle 3 nur mit einem herausragenden Bereich 4 versehen ist.In the example shown, it would in principle suffice to form only three protruding regions 3 on the camshaft 1 and to provide only one protruding region 4 in the inner ring wall. However, the ring 2 also has three outstanding areas 4 , so the braking effect is advantageously tripled with the same gap designs. The same naturally also applies vice versa in the event that the ring 2 is provided with three and the shaft 3 only with an outstanding area 4 .

Um die Spaltweiten verstellen zu können, sind hinter den herausragenden Bereichen 4 des Ringes 2 Hohl-Kammern 7 vorgesehen, die von außen mit unter Druck stehendem Schmieröl Sö beaufschlagbar sind. Die Kammern 7 sind dabei so eng an die herausragenden Bereiche 4 radial herangelegt, daß diese Wandbereiche elastisch radial verschiebbar werden.In order to be able to adjust the gap widths, 2 hollow chambers 7 are provided behind the protruding areas 4 of the ring and can be acted upon from the outside with pressurized lubricating oil Sö . The chambers 7 are placed so closely to the projecting areas 4 radially that these wall areas can be moved radially elastically.

Um die Bremswirkung nur in den unteren Drehzahlbereichen des Motors wirksam werden zu lassen, wird die Schmierölbe­ aufschlagung der Kammern 7 druckmäßig in Abhängigkeit der Motordrehzahl Nm gesteuert. Als Steuergröße wird zusätzlich noch die Öltemperatur Tö berücksichtigt, da die durch die Drosselspalte erzielte Bremswirkung selbstverständlich auch von der Ölzähigkeit abhängig ist. Die Steuergrößen Motor­ drehzahl Nm und Öltemperatur Tö werden über einen ent­ sprechend programmierten Mikroprozessor 8 einem Drucköl­ steuerventil 9 aufgegeben. Die Steuerung erfolgt dann so, daß bei niedrigen Drehzahlen hoher Öldruck den Kammern 7 aufgegeben wird, während die Kammern 7 oberhalb einer be­ stimmten vorgebbaren Drehzahlgröße vollständig entlastet sind.In order to have the braking effect only in the lower speed ranges of the engine, the lubricating oil charge of the chambers 7 is controlled in terms of pressure as a function of the engine speed Nm . The oil temperature Tö is also taken into account as a control variable, since the braking effect achieved by the throttle gap is of course also dependent on the oil viscosity . The control variables engine speed Nm and oil temperature Tö are given a pressure oil control valve 9 via a programmed microprocessor 8 accordingly. The control is then carried out so that at low speeds, high oil pressure, the chambers 7 is abandoned, while the chambers 7 are completely relieved above a certain predeterminable speed size.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 wirkt das Drucköl in den Kam­ mern 7 nicht direkt auf die herausragenden Bereiche, son­ dern beaufschlagt jeweils einen Kolben 10 in diesen Kam­ mern, über den die erforderliche Kraft dann jeweils auf die elastische Ringwand übertragen wird. Die Ringwand ist in diesem Fall lediglich eine relativ dünne Büchse 11, die ra­ dial außen in einem weiteren Ring 12 gelagert ist, der noch von einem abschließenden äußeren Ring 13 umschlossen sein kann.In the embodiment according to FIG. 3, the pressure oil in the chamber 7 does not act directly on the protruding areas, but acts on a piston 10 in each chamber, via which the force required is then transmitted to the elastic ring wall. The ring wall is in this case only a relatively thin sleeve 11 , which is mounted ra dial outside in a further ring 12 , which can still be enclosed by a final outer ring 13 .

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Bremsmomente drehwinkelbereichsmäßig und drehzahlabhängig nur genau in dem Maße aufgebracht werden können wie sie tatsächlich temporär und betriebsbedingt benötigt werden. Dies ist eine in bezug auf geringen Energieverbrauch ideale Lösung.The particular advantage of the invention is that the Braking torques depending on the angle of rotation and speed can only be applied to the extent that they are are actually needed temporarily and for operational reasons. This is an ideal one in terms of low energy consumption Solution.

Claims (7)

1. Antrieb für eine Nockenwelle zur Steuerung federbe­ lasteter Gaswechselventile von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mit einer Bremseinrichtung zusammenwirkt, durch die von den Federkräften der Gaswechselventile aus­ gehende die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle (1) in mindestens einem begrenzten Umfangswinkelbereich beschleu­ nigende Drehmomentkräfte zumindest teilweise kompensiert werden.1. Drive for a camshaft to control spring-loaded gas exchange valves of internal combustion engines, characterized in that the drive cooperates with a braking device, by the spring forces of the gas exchange valves going out the angular velocity of the camshaft ( 1 ) in at least a limited circumferential angular range accelerating torque forces at least partially compensated. 2. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung aus einem die Nockenwelle (1) radial umgreifenden Ring (2) besteht, daß die sich inner­ halb des Ringes (2) gegenüberliegenden Umfangsflächen des Ringes (2) und der Welle (1) mindestens je einen in Um­ fangsrichtung jeweils begrenzten aus der übrigen Mantel­ fläche herausragenden Bereich (3, 4) aufweisen, daß bei ra­ dialer Deckung der radial herausragenden Bereiche (3, 4) zwischen diesen ein Klemmspalt (5) gegeben ist und daß der Ringraum (6) zwischen Ring (2) und Nockenwelle (1) geschlossen und mit inkompressibler Flüssigkeit wie insbe­ sondere Schmieröl, beaufschlagt ist.2. Camshaft drive according to claim 1, characterized in that the braking device consists of a radially encompassing the camshaft ( 1 ) ring ( 2 ) that the inner half of the ring ( 2 ) opposite peripheral surfaces of the ring ( 2 ) and the shaft ( 1st ) have at least one each in the circumferential direction limited from the rest of the jacket surface area ( 3 , 4 ) that at ra dialer coverage of the radially projecting areas ( 3 , 4 ) between these there is a clamping gap ( 5 ) and that the annular space ( 6 ) between the ring ( 2 ) and camshaft ( 1 ) is closed and with incompressible liquid such as special lubricating oil. 3. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (2) und/oder die Nockenwelle (1) jeweils mit einem oder mehreren herausragenden Bereichen (3, 4) versehen ist bzw. sind.3. Camshaft drive according to claim 1 or 2, characterized in that the ring ( 2 ) and / or the camshaft ( 1 ) is or are each provided with one or more outstanding areas ( 3 , 4 ). 4. Nockenwellenantrieb nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Weite des Klemmspaltes (5) drehzahl- und/ oder öltemperaturabhängig veränderbar ist.4. Camshaft drive according to one of the preceding claims, characterized in that the radial width of the clamping gap ( 5 ) is variable depending on the speed and / or oil temperature. 5. Nockenwellenantrieb nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innen herausragenden Wandbereiche (4, 5) des Ringes (2) radial flexibel ausgebildet und von radial außen derart druckbeaufschlagbar sind, daß durch druckbedingte radiale Verschiebung dieser Wandbereiche (3, 4) die Klemm­ spaltweite veränderbar ist.5. Camshaft drive according to one of the preceding claims, characterized in that the radially inside projecting wall areas ( 4 , 5 ) of the ring ( 2 ) are designed to be radially flexible and can be pressurized radially from the outside in such a way that by pressure-dependent radial displacement of these wall areas ( 3 , 4 ) the clamping gap width can be changed. 6. Nockenwellenantrieb nach einem der vorhergehenden An­ sprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der aus dem Ring (2) nach radi­ al innen herausragenden Wandbereiche (4) mit Drucköl er­ folgt, das in radial außen hinter den herausragenden Berei­ chen vorgesehene umfangsmäßig begrenzte Kammern (7) ein­ bringbar ist.6. Camshaft drive according to one of the preceding claims, characterized in that the pressurization of the outwardly from the ring ( 2 ) to the radi al inward protruding wall areas ( 4 ) with pressure oil, the circumferentially limited chambers provided in the radially outside behind the outstanding areas ( 7 ) one can be brought. 7. Nockenwellenantrieb nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den radial außen hinter den herausragenden Wandbe­ reichen (4) des Ringes (2) vorgesehenen Kammern (7) radial bewegliche Kolben (10) gelagert sind, die mit ihrem axial einen Ende auf den flexiblen Wandbereichen (4) aufliegen und die an ihrem axial zweiten Ende von dem Drucköl aus der Kammer (7) beaufschlagt sind, wobei der Kolben (10) in der Kammer (7) so geführt ist, daß das Drucköl nur an dem axial zweiten Ende ansteht.7. Camshaft drive according to one of the preceding claims, characterized in that in the radially outside behind the outstanding wall ( 4 ) of the ring ( 2 ) provided chambers ( 7 ) radially movable pistons ( 10 ) are mounted, with their axially one End rest on the flexible wall areas ( 4 ) and which are acted upon at their axially second end by the pressure oil from the chamber ( 7 ), the piston ( 10 ) being guided in the chamber ( 7 ) so that the pressure oil is only on the axially second end.