DE4306606A1 - Reciprocating piston internal combustion engine with a camshaft timing adjustment unit - Google Patents
Reciprocating piston internal combustion engine with a camshaft timing adjustment unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zumindest zwei räumlich getrennt voneinander angeord neten Nockenwellen sowie einer von der Brennkraftmaschi nen-Kurbelwelle angetriebenen Nockenwellen- Antriebsverstelleinheit, mit Hilfe derer die Phasenwinkel zumindest zweier Nockenwellen bezüglich der Kurbelwelle voneinander verschiedenartig veränderbar sind. Gezeigt ist eine derartige Nockenwellen-Antriebsverstelleinheit beispielsweise in der DE 40 27 312 A1.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine with at least two spatially separated from each other Neten camshafts and one of the internal combustion engine crankshaft driven camshaft Drive adjustment unit, with the help of which the phase angle at least two camshafts with respect to the crankshaft can be changed differently from one another. Shown is such a camshaft drive adjustment unit for example in DE 40 27 312 A1.
Brennkraftmaschinen mit Nockenwellen-Verstelleinheiten zum Verdrehen der Nockenwelle in ihrer Phasenlage bezüg lich der die Nockenwelle antreibenden Kurbelwelle sind heute durchaus üblich. Bei Brennkraftmaschinen mit sepa raten Nockenwellen für die Einlaßventile und für die Aus laßventile wird dabei üblicherweise lediglich die Einlaß- Nockenwelle verdreht. Besitzt eine Brennkraftmaschine beispielsweise der V-Bauart mehrere Einlaß-Nockenwellen, so ist es auch üblich, mittels einer einzigen Nockenwel len-Verstelleinheit sämtliche Einlaß-Nockenwellen gemein sam zu verstellen. Ein Beispiel hierfür zeigt die DE 39 01 721 C2. Soll hingegen beispielsweise die Einlaß- Nockenwelle und die Auslaß-Nockenwelle einer Brennkraft maschine unterschiedlich verstellbar sein, so wären hier für grundsätzlich zwei Nockenwellen-Verstelleinheiten er forderlich. Um diesen unerwünschten Bauaufwand zu redu zieren bzw. den mit dieser zusätzlichen Anforderung, zwei Nockenwellen verschiedenartig verstellen zu können, ver bundenen Mehraufwand gering zu halten, schlägt die be reits zitierte DE 40 27 312 A1 eine gemeinsame, zusammen gefaßte Nockenwellen-Antriebsverstelleinheit vor, die zentral zwischen den Nockenwellen angeordnet ist und sich das bekannte Verstellprinzip über Schrägverzahnungen zu nutze macht. Durch Vorsehen verschiedener Schrägverzah nungen für die Einlaß-Nockenwelle und für die Auslaß- Nockenwelle können durch gemeinsames Längsverschieben der beiden schrägverzahnten Antriebsräder die Einlaß-Nocken welle und die Auslaß-Nockenwelle zwar gleichzeitig, je doch voneinander verschiedenartig verstellt werden.Internal combustion engines with camshaft adjustment units for twisting the camshaft in its phase position Lich the crankshaft driving the camshaft quite common today. For internal combustion engines with sepa advise camshafts for the intake valves and for the off inlet valves is usually only the inlet Twisted camshaft. Has an internal combustion engine for example the V-type multiple intake camshafts, so it is also common to use a single cam shaft len adjustment unit common to all intake camshafts sam to adjust. An example of this is shown in the DE 39 01 721 C2. If, on the other hand, the inlet Camshaft and the exhaust camshaft of an internal combustion engine machine can be adjusted differently, that would be here for basically two camshaft adjustment units conducive. To reduce this undesirable construction effort adorn or with this additional requirement, two To be able to adjust camshafts in different ways, ver To keep tied additional effort low, be DE 40 27 312 A1 already cited a common one mounted camshaft drive adjustment unit that is centrally located between the camshafts and itself the well-known adjustment principle via helical gears use power. By providing different helical teeth for the intake camshaft and for the exhaust Camshaft can be moved by moving the the inlet cam on both helical drive wheels shaft and the exhaust camshaft at the same time, each be adjusted differently from each other.
Dieser Grundgedanke ist vom Prinzip her überzeugend, je doch ist es hiermit nicht möglich, die Phasenwinkel der beiden Nockenwellen individuell verschiedenartig zu ver stellen. Wünschenswert wäre es, eine Antriebsverstellvor richtung zu haben, mit Hilfe derer der Phasenwinkel ent weder der ersten Nockenwelle oder der zweiten Nockenwelle oder auch beider Nockenwellen veränderbar ist.This basic idea is convincing in principle, ever however, it is not possible to determine the phase angle of the ver differently to different camshafts put. It would be desirable to provide a drive adjustment to have direction with the help of which the phase angle ent neither the first camshaft nor the second camshaft or both camshafts can be changed.
Eine derartige einfache und kompakte Antriebsverstellvorrichtung aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.Such a simple and compact drive adjustment device to demonstrate is the object of the present invention.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, in der Nocken wellen-Antriebsverstelleinheit zur individuellen Verstel lung der Nockenwellen in Wellenlängsrichtung individuell verschiebbare, konzentrisch zueinander angeordnete Stell bolzen vorgesehen sind, die über Schrägverzahnungen mit der zugeordneten Nockenwelle und/oder einem Nockenwellen- Antriebsrad in Verbindung stehen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche. To solve this problem is provided in the cam shaft drive adjustment unit for individual adjustment the camshafts in the longitudinal direction of the shaft individually displaceable, concentrically arranged position bolts are provided, which have helical gears the assigned camshaft and / or a camshaft Drive wheel connected. Advantageous training and Developments describe the subclaims.
Erfindungsgemäß erfolgt die individuelle Verstellung der beiden Nockenwellen jeweils mittels eines Stellbolzens, wobei die beiden Stellbolzen zur Erzielung einer vorteil haften und kompakten Bauweise konzentrisch zueinander an geordnet sind. Die Stellbolzen sind auf ihren Außenseiten mit Schrägverzahnungen versehen und wirken mit den zu verstellenden Nockenwellen bzw. deren Antriebsrädern der art zusammen, daß die Schrägverzahnung des jeweiligen Verstellbolzens mit entsprechenden Schrägverzahnungen der Nockenwellen und/oder deren Antriebsrädern kämmt, so daß der jeweilige Verstellbolzen, wenn er in Längsrichtung der jeweiligen Nockenwelle verschoben wird, diese durch diese Verschiebebewegung um ihre Längsachse verdreht.According to the individual adjustment of the two camshafts each by means of an adjusting bolt, the two adjusting bolts to achieve an advantage stick and compact design concentric to each other are ordered. The adjusting bolts are on the outside provided with helical gears and work with the adjusting camshafts or their drive wheels art together that the helical teeth of each Adjusting bolt with corresponding helical gears Combing camshafts and / or their drive wheels so that the respective adjustment bolt if it is in the longitudinal direction the respective camshaft is shifted by this displacement movement twisted about its longitudinal axis.
Bevorzugt werden die Stellbolzen hydraulisch bewegt, d. h. die Stellbolzen tragen Kolben, die in einem Hydraulik zylinder oder einer Hydraulikkammer angeordnet sind. Durch entsprechende Beaufschlagung mit einem Hydraulikme dium lassen sich dann diese Kolben und damit auch die Verstellbolzen in Längsrichtung verfahren. Es bietet sich an, die Kolben aller Stellbolzen - in einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei konzentrisch zueinander ange ordnete Stellbolzen vorgesehen - in einer gemeinsamen Hydraulikkammer anzuordnen. Diese Kolben unterteilen die Hydraulikkammer dabei in mehrere in Reihe geschaltete Hydraulikräume, im Falle von zwei Kolben ergeben sich drei in Reihe geschaltete Hydraulikräume. Durch entspre chende Beaufschlagung dieser Hydraulikräume mit unter schiedlich hohen Druckniveaus können somit in den einzel nen Hydraulikräumen unterschiedliche Druckverhältnisse erzeugt werden, wodurch ein oder auch beide Stellbolzen wie gewünscht verschoben werden können. Hierzu können den Hydraulikräumen individuelle Ventile zugeordnet sein, die eine jeweils gewünschte Verbindung mit einem Hydraulik system herstellen oder unterbrechen, wobei das Hydraulik system bevorzugt zwei unterschiedliche Druckniveaus an bietet.The adjusting bolts are preferably moved hydraulically, i. H. the adjusting bolts carry pistons that are in a hydraulic system cylinders or a hydraulic chamber are arranged. By applying a hydraulic meter accordingly Then these pistons and thus also the Move the adjustment bolt in the longitudinal direction. It offers itself on the pistons of all adjusting bolts - in a preferred one Embodiment are two concentric to each other arranged adjusting bolts provided - in a common To arrange hydraulic chamber. These pistons divide the Hydraulic chamber in several connected in series Hydraulic spaces, in the case of two pistons arise three hydraulic rooms connected in series. By correspond appropriate exposure of these hydraulic rooms with under differently high pressure levels can thus in the individual hydraulic spaces have different pressure ratios are generated, whereby one or both adjusting bolts can be moved as desired. For this, the Hydraulic rooms can be assigned individual valves that a desired connection with a hydraulic system system or interrupt, the hydraulic system prefers two different pressure levels offers.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das diese sowie wei tere vorteilhafte sowie ggf. erfindungswesentliche Merk male zeigt, wird im folgenden anhand einer Prinzipskizze näher beschrieben.A preferred embodiment that this and white tere advantageous and possibly essential to the invention male shows, is based on a schematic diagram below described in more detail.
Gezeigt ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsverstelleinheit 10, die stirnseitig an eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine angeflanscht ist. Eine erste Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist mit 11 bezeichnet, die zweite Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist nicht dargestellt, sondern wird mittels eines endlosen Zugmit telgetriebes oder eines Rädertriebes von einem Antriebs rad 20 angetrieben. Anschließend an den Nocken 12 der er sten Nockenwelle 11 ist die Nockenwelle abgebrochen, tatsächlich erstreckt sie sich jedoch über weitere Brenn kraftmaschinen-Zylinder und besitzt demgemäß weitere Nocken.Shown is a longitudinal section through a drive adjustment unit 10 according to the invention, which is flanged to an internal combustion engine (not shown) at the end. A first camshaft of the internal combustion engine is designated 11 , the second camshaft of the internal combustion engine is not shown, but is driven by a drive wheel 20 by means of an endless train transmission or a wheel drive. Subsequent to the cam 12 of the most camshaft 11 , the camshaft is broken off, but in fact it extends over further internal combustion engine cylinders and accordingly has further cams.
Konzentrisch innerhalb der stirnseitig abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildeten ersten Nockenwelle 11 ist ein Stellbolzen 13 angeordnet. Dieser erste Stellbolzen 13 ist mit der ersten Nockenwelle 11 über eine Schrägver zahnung 14 verbunden. Konzentrisch außerhalb des ersten Stellbolzens 13 ist ein zweiter Stellbolzen 23 vorgese hen, der über eine Schrägverzahnung 24 mit dem Antriebs rad 20 der zweiten Nockenwelle verbunden ist.An adjusting bolt 13 is arranged concentrically within the first camshaft 11 , which is partially cylindrical in shape on the end face. This first adjusting bolt 13 is connected to the first camshaft 11 via a helical toothing 14 . Concentrically outside the first adjusting bolt 13 , a second adjusting bolt 23 is provided, which is connected via a helical toothing 24 to the drive wheel 20 of the second camshaft.
Die beiden Stellbolzen 13, 23 ragen in eine Hydraulikkam mer 16 hinein und tragen an ihrem Ende jeweils einen Kol ben 15, 25, die zusammen mit der Hydraulikkammer 16 je weils eine Zylinder-Kolben-Einheit bilden. Verbunden sind diese Kolben 15, 25 mit der Wand der Hydraulikkammer 16 jeweils über eine Längsverzahnung 17, so daß bezüglich dieser Hydraulikkammer 16 die beiden Kolben 15, 25 bzw. die beiden Stellbolzen 13, 23 in Richtung der Längsachse 19 verschiebbar sind, wobei gleichzeitig von der Hydrau likkammer 16 auf die beiden Stellbolzen 13, 23 ein Dreh moment um diese Wellenlängsachse übertragen werden kann. Die Außenwand der Hydraulikkammer 16 ist daher mit einem Treibrad 18 versehen, so daß quasi die Hydraulikkammer 16 in das Treibrad integriert ist. Rotiert somit das von der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle angetriebene Treibrad 18 um die Längsachse 19, so werden über die Längsverzahnung 17 die beiden Stellbolzen 13, 23 und über die Schrägver zahnungen 14 bzw. 24 die Nockenwelle 11 und das Nocken wellen-Antriebsrad 20 mitgenommen, so daß wie gewünscht die beiden Nockenwellen der Brennkraftmaschine in eine Drehbewegung versetzt werden.The two adjusting bolts 13 , 23 protrude into a Hydraulikkam mer 16 and carry at their end a Kol ben 15 , 25 , which together with the hydraulic chamber 16 each form a cylinder-piston unit. These pistons 15 , 25 are connected to the wall of the hydraulic chamber 16 each via a longitudinal toothing 17 , so that with respect to this hydraulic chamber 16, the two pistons 15 , 25 and the two adjusting bolts 13 , 23 are displaceable in the direction of the longitudinal axis 19 , simultaneously from the hydraulic likkammer 16 on the two adjusting bolts 13 , 23 a torque can be transmitted about this longitudinal axis. The outer wall of the hydraulic chamber 16 is therefore provided with a drive wheel 18 , so that the hydraulic chamber 16 is virtually integrated into the drive wheel. Thus rotates the driven from the engine crankshaft drive wheel 18 about the longitudinal axis 19, the two adjusting bolts 13, 23 and serrations on the Schrägver 14 and 24, the camshaft 11 and the cam shaft drive sprocket are taken 20 through the spline 17, so that the two camshafts of the internal combustion engine are rotated as desired.
Daneben kann der erste Stellbolzen 13 in Richtung der Wellenlängsachse 19 verschoben werden. Diese Verschiebe bewegung ruft aufgrund der Schrägverzahnung 14 eine Rela tiv-Drehbewegung der ersten Nockenwelle 11 hervor, wo durch der Phasenwinkel zwischen dieser Nockenwelle sowie der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle verändert wird. Wird der zweite Stellbolzen 23 in Richtung der Wellen längsachse 19 verschoben, so ruft dies aufgrund der Schrägverzahnung 24 eine Verdrehung des Antriebsrades 20 der zweiten Nockenwelle hervor. Hierdurch wird der Phasenwinkel zwischen der zweiten Nockenwelle sowie der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle verändert. Wie bekannt, läßt sich durch gezielte Anpassung der Phasenwinkel die Ladungswechseldynamik einer mit einer erfindungsgemäßen Nockenwellen-Antriebsverstelleinheit 10 ausgestatteten Brennkraftmaschine optimal auf die jeweiligen Erforder nisse hin auslegen.In addition, the first adjusting bolt 13 can be moved in the direction of the longitudinal axis 19 . This shifting movement causes due to the helical teeth 14 a rela tive rotary movement of the first camshaft 11 , where is changed by the phase angle between this camshaft and the engine crankshaft. If the second adjusting pin 23 is displaced in the direction of the shafts along the longitudinal axis 19 , this causes the drive wheel 20 of the second camshaft to rotate due to the helical teeth 24 . This changes the phase angle between the second camshaft and the engine crankshaft. As is known, the charge cycle dynamics of an internal combustion engine equipped with a camshaft drive adjustment unit 10 according to the invention can be optimally designed for the respective requirements by specifically adapting the phase angle.
In Richtung der Wellenlängsachse 19 verschoben werden können die beiden Stellbolzen 13, 23 durch entsprechende Beaufschlagung der an ihnen befestigten Kolben 15, 25 mit hydraulischem Druck. Wie bereits erläutert sind die Kol ben 15, 25 in einer Hydraulikkammer 16 geführt und unter teilen diese Hydraulikkammer in drei in Reihe geschaltete Hydraulikräume 31, 32, 33. Jeder dieser Hydraulikräume 31 bis 33 ist über ein individuelles Ventil 30 mit einem nicht gezeigten Hydrauliksystem derart verbindbar, daß in den einzelnen Hydraulikräumen unterschiedliche Druckver hältnisse eingestellt werden können, um über diese unter schiedlichen Druckverhältnisse eine Verschiebewegung des einen oder des anderen oder beider Kolben 15, 25 bzw. Stellbolzen 13, 23 zu bewirken.The two adjusting bolts 13 , 23 can be displaced in the direction of the shaft longitudinal axis 19 by correspondingly applying hydraulic pressure to the pistons 15 , 25 attached to them. As already explained, the Kol ben 15 , 25 are guided in a hydraulic chamber 16 and subdivide this hydraulic chamber into three hydraulic chambers 31 , 32 , 33 connected in series. Each of these hydraulic spaces 31 to 33 can be connected via an individual valve 30 to a hydraulic system (not shown) in such a way that different pressure ratios can be set in the individual hydraulic spaces in order to have a displacement movement of one or the other or both pistons 15 under different pressure conditions. 25 or adjusting bolts 13 , 23 to effect.
Ist der erste Hydraulikraum 31 abgeschlossen und wird der Druck im zweiten Hydraulikraum 32 erhöht, während gleich zeitig der Druck im dritten Hydraulikraum 33 verringert wird, so bewirkt dies eine Verschiebung des ersten Stell bolzens 13 nach links. Hierdurch wird beispielsweise der Phasenwinkel zwischen der ersten Nockenwelle 11 sowie der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle vergrößert. Wird hingegen der Druck im Hydraulikraum 33 erhöht, während gleichzei tig der Druck im Hydraulikraum 32 verringert wird, so wird der erste Stellbolzen 13 nach rechts verschoben, was eine gegensinnige Verdrehung der ersten Nockenwelle be wirkt und somit eine Verringerung des Phasenwinkels her vorruft.If the first hydraulic chamber 31 closed and the pressure in the second hydraulic chamber 32 is increased while at the same time the pressure in the third hydraulic chamber 33 is reduced, so this causes a displacement of the first adjusting bolt 13 to the left. In this way, for example, the phase angle between the first camshaft 11 and the engine crankshaft is increased. If, however, the pressure in the hydraulic chamber 33 is increased while the pressure in the hydraulic chamber 32 is simultaneously reduced, the first adjusting bolt 13 is shifted to the right, which acts in opposite directions of the first camshaft and thus causes a reduction in the phase angle.
Wird bei konstantem Druck im Hydraulikraum 33 - dann ist das zugeordnete individuelle Ventil 30 geschlossen - der Druck im zweiten Hydraulikraum 32 erhöht und im ersten Hydraulikraum 31 verringert, so verschiebt dies den zwei ten Stellbolzen 23 in Richtung der Wellenlängsachse 19 nach rechts und verdreht damit das Nockenwellen-Antriebs rad 20 beispielsweise derart, daß der Phasenwinkel der zugeordneten Nockenwelle vergrößert wird. Wird umgekehrt der Druck im Hydraulikraum 31 erhöht und der Druck im Hydraulikraum 32 herabgesetzt, so wird durch Linksver schiebung des zweiten Stellbolzens 23 dann der Phasenwin kel verringert.If at constant pressure in the hydraulic chamber 33 - then the assigned individual valve 30 is closed - the pressure in the second hydraulic chamber 32 is increased and reduced in the first hydraulic chamber 31 , this shifts the two th adjusting bolts 23 in the direction of the shaft longitudinal axis 19 to the right and thus rotates it Camshaft drive wheel 20, for example, such that the phase angle of the associated camshaft is increased. Conversely, if the pressure in the hydraulic chamber 31 is increased and the pressure in the hydraulic chamber 32 is reduced, then the phase angle is reduced by shifting the second adjusting bolt 23 to the left.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Druckverhält nisse in sämtlichen drei Hydraulikräumen 31, 32, 33 gleichzeitig zu verändern und somit gleichzeitig eine Va riation der Phasenwinkel der beiden Nockenwellen zu er zielen. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Abwandlun gen insbesondere konstruktiver Art vom gezeigten Ausfüh rungsbeispiel möglich, die weiterhin unter den Inhalt der Patentansprüche fallen. So muß beispielsweise das An triebsrad 20 der zweiten Nockenwelle nicht an der gezeig ten Stelle gelagert sein, sondern der Stellbolzen 23 kann mit seiner Schrägverzahnung 24 auch an eine andere Stelle geführt sein, wo er dann mit dem dort befindlichen An triebsrad 20 zusammenwirkt.Of course, it is also possible to change the pressure ratios in all three hydraulic chambers 31 , 32 , 33 simultaneously and thus simultaneously to achieve a variation of the phase angle of the two camshafts. In addition, a variety of Abwandlun gene in particular constructive type of the example shown Ausfüh possible, which still fall under the content of the claims. For example, the drive gear 20 of the second camshaft must not be mounted at the point shown, but the adjusting bolt 23 can also be guided with its helical teeth 24 to another location, where it then interacts with the drive gear 20 located there.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934306606 DE4306606A1 (en) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Reciprocating piston internal combustion engine with a camshaft timing adjustment unit |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19934306606 DE4306606A1 (en) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Reciprocating piston internal combustion engine with a camshaft timing adjustment unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4306606A1 true DE4306606A1 (en) | 1994-09-08 |
Family
ID=6481824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19934306606 Withdrawn DE4306606A1 (en) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Reciprocating piston internal combustion engine with a camshaft timing adjustment unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4306606A1 (en) |
Cited By (2)
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GB2369175A (en) * | 2000-11-18 | 2002-05-22 | Mechadyne Plc | Variable phase coupling |
CN103277163A (en) * | 2013-05-07 | 2013-09-04 | 江苏公大动力技术有限公司 | Variable-lift driver |
Citations (1)
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DE3624827A1 (en) * | 1986-07-23 | 1988-02-04 | Sueddeutsche Kolbenbolzenfabri | ADJUSTMENT FOR A CAMSHAFT FOR CONTROLLING THE GAS INLET AND EXHAUST VALVES OF COMBUSTION ENGINES |
-
1993
- 1993-03-03 DE DE19934306606 patent/DE4306606A1/en not_active Withdrawn
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