DE19960130A1 - Control drive for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
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 zusätzli chen Bauraum in Achsrichtung an der Brennkraftmaschine beansprucht. Zudem ist der Spielausgleich an der kurbelwellenfemen Befestigung des Trägers am Brennkraftmaschinen- Gehäuse mittels elastischer O-Ringe nicht ausreichend, wobei insbesondere in axialer Richtung der Befestigungsbolzen kaum ein Spielausgleich möglich ist. 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 using a ball bearing and additional Chen space in the axial direction on the internal combustion engine. In addition, the Backlash compensation on the crankshaft-like fastening of the carrier to the internal combustion engine 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.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Befestigung der Trägereinheit des Steu ertriebs am Gehäuse der Brennkraftmaschine so auszulegen, daß sie in einfach zu fertigen der Weise einen ausreichenden Spielausgleich zwischen dem Brennkraftmaschinengehäuse und der Trägereinheit ermöglicht.The invention is therefore based on the object, the attachment of the support unit of the tax designed on the housing of the internal combustion engine so that they are easy to manufacture the way adequate clearance compensation between the engine housing and the carrier unit.
Der erfindungsgemäße Steuertrieb für eine Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln eine bauraumsparende Befestigung der Trägereinheit am Gehäuse der Brennkraftmaschine möglich ist, die zudem eine Aufnahme von Spielausgleichselementen, vorzugsweise hydraulischen Spielausgleichselementen ermöglicht, die einen ausreichenden Spielausgleich zwischen dem Brennkraftmaschinengehäuse und der Trägereinheit des Steuertriebs gewährleisten. Dazu ist die Trägereinheit in einem kurbelwellennahen Bereich direkt am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigt, wobei diese direkte Befestigung vor zugsweise über eine Verschraubung erfolgt. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ragt dabei mit dem darauf angeordneten Kurbelwellenzahnrad zum Antrieb des Steuertriebs durch eine entsprechende Öffnung in der Trägereinheit, wobei die genannte Verschraubung der Trägereinheit am Brennkraftmaschinengehäuse vorzugsweise am Rand dieser Öffnung, gleichmäßig über deren Umfang verteilt erfolgt. Zusätzlich zu dieser untenliegenden Befesti gung der Trägereinheit ist eine weitere obenliegende Befestigung vorgesehen, die dabei jedoch über Spielausgleichselemente erfolgt, die am kurbelwellenfernen Bereich des Brenn kraftmaschinengehäuses angelenkt sind.The control drive according to the invention for an internal combustion engine with the characteristic Features of claim 1 has the advantage over the prior art that with simple means a space-saving attachment of the support unit to the housing of Internal combustion engine is possible, which also includes a game compensation elements, preferably hydraulic lash adjusters allows a sufficient Compensation for play between the internal combustion engine housing and the carrier unit of the Ensure timing drive. For this purpose, the carrier unit is in a region close to the crankshaft directly attached to the housing of the internal combustion engine, this direct attachment before preferably via a screw connection. The crankshaft of the internal combustion engine protrudes thereby with the crankshaft gear arranged thereon for driving the timing drive through a corresponding opening in the support unit, said screw connection the carrier unit on the internal combustion engine housing, preferably at the edge of this opening, distributed evenly over their circumference. In addition to this attachment below gung of the carrier unit, another overhead attachment is provided, which however, takes place via lash adjusters which are located on the region of the focal end remote from the crankshaft engine housing are articulated.
Dabei ist diese Befestigungsanordnung der Trägereinheit an der Brennkraftmaschine insbe sondere bei Brennkraftmaschinen vorteilhaft, bei denen der untenliegende, die Kurbelwelle führende Bereich des Brennkraftmaschinengehäuses aus einem anderen Werkstoff besteht als der obenliegende kurbelwellenferne Bereich. Ein derartiger Motor kann zum Beispiel als V-Motor ausgebildet sein, der eine Vielzahl von V-förmig zueinander angeordnete Zylinder bänke im Bereich des Zylinderkurbelgehäuses aufweist, die dabei an einer gemeinsamen Lagerbrücke zur Führung der Kurbelwelle anliegen. Dabei ist es bei derartigen Brennkraft maschinen mit einer Lagerbrücke vorteilhaft und daher üblich, die Lagerbrücke aus einem hochfesten Werkstoff, z. B. einer gehärteten Grauguß-Legierung und die Zylinderbänke bzw. das Zylinderkurbelgehäuse zur Gewichtsreduzierung aus einer Leichtmetall-Legierung zu fertigen. Dies hat dabei jedoch den Nachteil, daß beide Bauteile bei einer entsprechenden Wärmeeinleitung der Brennkraftmaschine während deren Betriebs eine unterschiedliche Wärmeausdehnung aufweisen, was insbesondere an, an beiden Bauteilen befestigten An bauteilen zu erheblichen Verspannungen führen kann.This mounting arrangement of the carrier unit is in particular on the internal combustion engine Especially advantageous for internal combustion engines, in which the crankshaft below leading area of the internal combustion engine housing consists of a different material than the overhead area remote from the crankshaft. Such a motor can, for example, as V-engine can be formed, the plurality of V-shaped cylinders arranged to each other has benches in the area of the cylinder crankcase, which thereby on a common Bearing bracket for guiding the crankshaft. It is with such internal combustion machines with a bearing bracket advantageous and therefore usual, the bearing bracket from one high-strength material, e.g. B. a hardened cast iron alloy and the cylinder banks or the cylinder crankcase made of a light alloy to reduce weight manufacture. However, this has the disadvantage that both components with a corresponding Heat introduction of the internal combustion engine during its operation is different Have thermal expansion, which in particular attached to both components components can lead to considerable tension.
Dies wird in vorteilhafter Weise durch die erfindungsgemäße Befestigung der Trägereinheit des Steuertriebs vermieden, indem die Trägereinheit nur an einem Motorgehäusebauteil fest angeordnet ist und somit deren Wärmeausdehnung mit durchführt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Trägereinheit aus einem gleichen oder ähnlichen Werkstoff wie das Bauteil an dem es fest angeordnet ist (Lagerbrücke) auszubilden, da somit beide Bauteile ein ähnliches Wärmeausdehnungsverhalten aufweisen und Spannungen zwischen diesen Bauteilen ver mieden werden können. Da im Bereich der Trägereinheit eine Vielzahl von Führungen und Lagerungen vorgesehen sind, die mit hoher Toleranzgenauigkeit und Festigkeit ausgeführt sein müssen, ist es zudem vorteilhaft auch die Trägereinheit aus einem gehärteten Grauguß zu fertigen.This is advantageously achieved by fastening the carrier unit according to the invention of the timing drive avoided by the carrier unit fixed only to a motor housing component is arranged and thus carries out their thermal expansion. It is special advantageous to the carrier unit made of the same or similar material as the component which it is permanently arranged (bearing bridge), since both components are therefore similar Have thermal expansion behavior and ver tensions between these components can be avoided. Since in the area of the carrier unit a variety of guides and Bearings are provided that run with high tolerance accuracy and strength must be, it is also advantageous the carrier unit made of a hardened gray cast iron to manufacture.
Die notwendige zusätzliche obere Führung der Trägereinheit am Zylinderkurbelgehäuse ist in vorteilhafter Weise als Spielausgleichselement ausgebildet, so daß Verspannungen in Folge unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der Bauteile im Bereich der obenliegenden Befestigung ausgeglichen werden können und so gar nicht erst über die Trägereinheit in das Zylinderkurbelgehäuse eingeleitet werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft die obenliegen de Befestigung gleichzeitig als Spielausgleichselement auszubilden, da somit auf ein zusätz liches Bauteil verzichtet werden kann.The necessary additional upper guide of the carrier unit on the cylinder crankcase is advantageously designed as a play compensation element, so that tension in Result of different thermal expansion of the components in the area of the top Attachment can be compensated and so not even in the carrier unit in the Cylinder crankcase are initiated. It is particularly advantageous that the top de attachment at the same time as a play compensation element, since there is thus an additional Lich component can be dispensed with.
Die Ausbildung des Spielausgleichselementes als hydraulisches Spielausgleichselement hat dabei den Vorteil, daß neben einem Spielausgleich auch eine Dämpfung der eingeleiteten Schwingungen im Spielausgleichselement erfolgen kann. Das Spielausgleichselement ist dabei in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß es neben einem axialen Spielausgleich auch radiales Spiel und eine Kippbewegung der Trägereinheit aufnehmen kann.The formation of the play compensation element as a hydraulic play compensation element has the advantage that in addition to a game compensation also a damping of the initiated Vibrations in the game compensation element can take place. The game compensation element is thereby designed in an advantageous manner so that in addition to axial play compensation radial play and a tilting movement of the carrier unit can accommodate.
Die Trägereinheit ist in vorteilhafter Weise aus zwei Trägerplatten gebildet, zwischen denen vorzugsweise sämtliche Räder des Steuertriebs in einer Ebene angeordnet sind, so daß der Steuertrieb insgesamt sehr wenig Bauraum in Achsrichtung zur Brennkraftmaschine benö tigt. Zudem lassen sich somit die Zahnräder des Steuertriebs in der Trägereinheit in der Art einer Räderkassette vormontieren, die dann als vorgefertigtes Modul an die Brennkraftma schine angebracht werden kann, was die Fertigung der gesamten Brennkraftmaschine ver einfacht. Die beiden Trägerplatten der Trägereinheit sind dabei vorzugsweise jeweils ein stückig ausgebildet und weisen zwischen den einzelnen Zahnradlagerungen Ausnehmungen auf. Es ist jedoch alternativ auch möglich die Trägerplatten mehrstückig ausbilden und ent sprechend zu verbinden. The carrier unit is advantageously formed from two carrier plates, between which preferably all the wheels of the control drive are arranged in one plane, so that the Control drive overall requires very little installation space in the axial direction to the internal combustion engine does. In addition, the gears of the control drive in the carrier unit can thus be of the type pre-assemble a wheel cassette, which is then a prefabricated module to the internal combustion engine Machine can be attached, which ver the manufacture of the entire internal combustion engine simple. The two carrier plates of the carrier unit are preferably each one formed in pieces and have recesses between the individual gear bearings on. However, it is alternatively also possible to form the carrier plates in several pieces and ent to connect speaking.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are Description, the drawing 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.An 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.
Es zeigen dieThey show
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung des Gehäuses der Brennkraftmaschine, Fig. 1 is a simplified view of the housing of the internal combustion engine,
Fig. 2 eine Darstellung der Trägereinheit mit eingesetzten Zahnrädern des Steuer triebs und Fig. 2 is an illustration of the carrier unit with inserted gears of the control and drive
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Trägereinheit der Fig. 2 entlang der Schnittlinie III. Fig. 3 shows a longitudinal section through the carrier unit of Fig. 2 along the section line III.
Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 einer Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig zueinander an geordneten Zylinderbänken eines Zylinderkurbelgehäuses 3, die an ihrem unteren Ende an einer geteilten Lagerbrücke 5 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Kurbelwelle anliegen. Da bei ist das Zylinderkurbelgehäuse 3 aus einer Aluminium-Legierung und die Lagerbrücke 5 aus einem Grauguß gefertigt. Zur Aufnahme einer Trägereinheit eines Steuertriebs der Brennkraftmaschine sind in einer Stirnfläche des oberen Lagerbrückenteils 5A im Ausfüh rungsbeispiel drei Aufnahmebohrungen 7 vorgesehen, an der eine in der Fig. 2 dargestellte Trägereinheit 9 verschraubt ist. Fig. 1 shows a housing 1 of an internal combustion engine with two V-shaped to each other on ordered cylinder banks of a cylinder crankcase 3 , which rest at their lower end on a split bearing bracket 5 for receiving a crankshaft, not shown. Since the cylinder crankcase 3 is made of an aluminum alloy and the bearing bracket 5 of a gray cast iron. For receiving a carrier unit of a control drive of the internal combustion engine, three receiving bores 7 are provided in an end face of the upper bearing bracket part 5 A in the exemplary embodiment, to which a carrier unit 9 shown in FIG. 2 is screwed.
Dabei zeigt die Fig. 2 eine motorgehäuseseitige Ansicht der Trägereinheit 9, die ergänzend dazu in der Fig. 3 in einer Längschnittdarstellung entlang der Schnittlinie III dargestellt ist und die vorzugsweise ebenfalls aus einem Grauguß gefertigt ist.The Fig. 2 shows a motor housing side view of the support unit 9, which is complementary thereto represented in the Fig. 3 in a Längschnittdarstellung along the section line III and which is preferably also made of a gray cast iron.
Die Trägereinheit 9 weist zwei Trägerplatten 11 auf, zwischen denen eine Vielzahl von Zahn rädern 13 des Steuertriebs angeordnet sind, die auf entsprechenden Lagerungen an den Trägerplatten 11 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und geführt sind. Dabei sind die einzelnen Trägerplatten 11 vorzugsweise einstückig ausgebildet, können jedoch auch aus mehreren Teilen bestehen. Die Trägereinheit 9 weist in ihrem unteren Bereich eine kreisför mige Ausnehmung 15 auf, in die die nicht dargestellte Kurbelwelle mit einem darauf ange ordneten Kurbelwellenzahnrad hineinragt, wobei das Kurbelwellenzahnrad dabei mit einem Zwischenzahnrad 17 kämmt und so die Drehbewegung der Kurbelwelle in den Steuertrieb einleitet, wo diese über entsprechende Zwischenzahnräder in bekannter Weise an die Steu erglieder, z. B. Nockenwellen für den Ventiltrieb und Nebenaggregate, z. B. Pumpen der Brennkraftmaschine weitergeleitet wird.The carrier unit 9 has two carrier plates 11 , between which a plurality of toothed wheels 13 of the control drive are arranged, which are arranged and guided on corresponding bearings on the carrier plates 11 in a common plane. The individual carrier plates 11 are preferably formed in one piece, but can also consist of several parts. The carrier unit 9 has in its lower region a circular recess 15 into which the crankshaft, not shown, projects with a crankshaft gear arranged thereon, the crankshaft gear meshing with an intermediate gear 17 and thus initiating the rotary movement of the crankshaft into the control drive, where this by corresponding intermediate gears in a known manner to the tax, z. B. camshafts for the valve train and auxiliary units, for. B. pumps the internal combustion engine is forwarded.
Die Befestigung der vormontierten Trägereinheit 9 am Gehäuse 1 der Brennkraftmaschine erfolgt dabei im kurbelwellennahen Bereich über drei Befestigungsbohrungen 19 in den Trä gerplatten 11, die zum Teil über im Querschnitt vergrößerte Stutzen auch Lagerungen für einzelne Zahnräder des Rädertriebs bilden und an denen die Trägereinheit 9 an den Auf nahmebohrungen 7 in der Lagerbrücke 5 verschraubt werden.The mounting of the preassembled carrier unit 9 on the housing 1 of the internal combustion engine takes place in the region near the crankshaft via three mounting bores 19 in the carrier plates 11 , which also form bearings for individual toothed wheels of the gear train and with which the carrier unit 9 on the To be screwed holes 7 in the bearing bracket 5 .
An seinem kurbelwellenfernen Ende ist die Trägereinheit 9 des Steuertriebs über zwei hy draulische Spielausgleichselemente 21 am Zylinderkurbelgehäuse 3 der Brennkraftmaschine befestigt. Diese vorzugsweise in gleicher Höhe über der Kurbelwelle angeordneten Spielausgleichselemente 21 ermöglichen dabei einen Spielausgleich in axialer und radialer Richtung sowie eine Kippbewegung, wobei ein innenliegender Kolben 23 über eine nicht gezeigte Verschraubung an der Wand des Zylinderkurbelgehäuses 3 im Bereich der Zylin derbankstirnfläche befestigt ist, während ein außenliegender Zylinder 25 des hydraulischen Spielausgfeichselementes 21 mit den Trägerplatten 11 der Trägereinheit 9 verbunden ist. Der Kolben 23 begrenzt dabei über elastische Dichtungen 27 zwei entgegengesetzt zuein ander wirkende hydraulische Arbeitsräume 29 im Zylinder 25, die über einen Überströmkanal miteinander kommunizieren und so den Spielausgleich und eine Dämpfung ermöglichen.At its end remote from the crankshaft, the carrier unit 9 of the control drive is fastened to the cylinder crankcase 3 of the internal combustion engine via two hy draulic play compensation elements 21 . These preferably at the same height above the crankshaft lash adjusters 21 allow a lash adjuster in the axial and radial directions and a tilting movement, with an internal piston 23 is attached via a screw connection, not shown, to the wall of the cylinder crankcase 3 in the region of the cylin derbank end face while a external cylinder 25 of the hydraulic play compensation element 21 is connected to the carrier plates 11 of the carrier unit 9 . The piston 23 delimits two oppositely acting hydraulic working spaces 29 in the cylinder 25 via elastic seals 27 , which communicate with one another via an overflow channel and thus enable play compensation and damping.
Dabei ist es über die Beschränkung der starren Verbindung zwischen Trägereinheit 9 und Brennkraftmaschinengehäuse 1 auf einen Bereich mit gleichen Werkstoffen in erfindungs gemäßer Weise möglich, Verspannungen innerhalb der Trägereinheit 9 infolge der Wär meaufnahme von der Brennkraftmaschine zu minimieren, wobei die zweite notwendige An lenkung der Trägereinheit 9 des Steuertriebs über Spielausgleichselemente 21 erfolgt.It is about the restriction of the rigid connection between the carrier unit 9 and the internal combustion engine housing 1 to an area with the same materials in accordance with the Invention, possible to minimize tension within the carrier unit 9 due to the heat absorption of the internal combustion engine, the second necessary steering of the carrier unit 9 of the control drive takes place via play compensation elements 21 .
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
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