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DE3509094A1 - Device for the infinitely variable adjustment of the valve timings of exhaust and refill valves - Google Patents

Device for the infinitely variable adjustment of the valve timings of exhaust and refill valves

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Publication number
DE3509094A1
DE3509094A1 DE19853509094 DE3509094A DE3509094A1 DE 3509094 A1 DE3509094 A1 DE 3509094A1 DE 19853509094 DE19853509094 DE 19853509094 DE 3509094 A DE3509094 A DE 3509094A DE 3509094 A1 DE3509094 A1 DE 3509094A1
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DE
Germany
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toothed belt
crankshaft
camshafts
valves
exhaust
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DE19853509094
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Klaus-Hagen 3174 Meine Schreiber
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The device for the infinitely variable adjustment of the valve timings of exhaust and refill valves of reciprocating piston internal combustion engines has at least one camshaft, driven by the crankshaft by way of a toothed belt drive, for operating the exhaust and refill valves and tensioning elements (6 to 8), acting on the toothed belt (5) and essentially adjustable perpendicular to this, for producing a phase displacement between the crankshaft and the camshaft. In order to achieve adjustment of the valve timings of the inlet and exhaust valves variable within wide limits and independently of one another, it is proposed that two camshafts be provided for separate operation of the inlet and exhaust valves in a known manner and that the tensioning elements (6 to 8), for acting on the toothed belt (5) be arranged both between the crankshaft and the two camshafts and between the two camshafts themselves. At the same time it is advisable for the tensioning elements to be adjustable separately from one another by means of an auxiliary force, for example hydraulically. <IMAGE>

Description

3180 Wolfsburg
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3180 Wolfsburg
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K 3581/1770-we-BchK 3581/1770-we-Bch

Einrichtung zum stufenlosen Verstellen der Steuerzeiten von GaswechselventilenDevice for stepless adjustment of the control times of gas exchange valves

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum stufenlosen Verstellen der Steuerzeiten der Gaswechselventile von Hubkolben-Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for continuously adjusting the control times of the gas exchange valves of reciprocating internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Beispielsweise aus der DE-OS 1 964 005 oder auch der US-PS 3 683 875 sind Einrichtungen bekannt, mit denen die Steuerzeiten der Gaswechselventile von Hubkolben-Brennkraftmaschinen verändert werden können. Bei diesen Ausführungen weisen die Brennkraftmaschinen jeweils nur eine von der Kurbelwelle über einen Zahnriemen- oder Kettentrieb angetriebene Nockenwelle auf. Bei einer Verstellung der bei diesen bekannten Einrichtungen vorgesehenen, an dem Riemen- bzw. Kettentrieb angreifenden Spannelemente kann ein Vor- bzw. Nachlauf der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle erreicht werden. Auf diese Weise lassen sich die Steuerzeiten der Ein- und Auslaßventile in Abhängigkeit beispielsweise von der Last oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine aber nur gemeinsam verstellen.For example, DE-OS 1 964 005 or US Pat. No. 3,683,875 discloses devices with which the control times the gas exchange valves of reciprocating internal combustion engines can be changed. In these designs, the internal combustion engines only one camshaft driven by the crankshaft via a toothed belt or chain drive. at an adjustment of the tensioning elements which are provided in these known devices and which act on the belt or chain drive a lead or lag of the camshaft with respect to the crankshaft can be achieved. In this way, the Control times of the inlet and outlet valves depending, for example, on the load or the speed of the internal combustion engine, however, only adjust together.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine möglichst unabhängige Verstellung der Steuerzeiten für die Einlaß- und Auslaßventile ermöglicht wird.The object on which the invention is based is therefore to create a device of the type mentioned at the outset with which Help a possible independent adjustment of the timing for the intake and exhaust valves is made possible.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß wird also bei einer Brennkraftmaschine, die getrennte Nockenwellen zur Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile aufweist, ein zusätzliches Spannelement zwischen den beiden Nockenwellen angeordnet. Mit Hilfe dieses zusätzlichen Spannelementes und durch entsprechende Steuerung der beiden anderen, an den Zahnriemensträngen zwischen der Kurbelwelle und den beiden Nockenwellen angreifenden Spannelemente wird eine weitgehend frei wählbare Veränderung der Steuerzeiten der Einlaß- und Auslaßventile der Brennkraftmaschine erreicht.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1. According to the invention, therefore, in an internal combustion engine, which has separate camshafts for actuating the intake and exhaust valves, an additional tensioning element arranged between the two camshafts. With the help of this additional clamping element and appropriate Control of the other two, engaging the toothed belt strands between the crankshaft and the two camshafts Tensioning elements are a largely freely selectable change in the control times of the inlet and outlet valves of the internal combustion engine achieved.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.Appropriate refinements of the invention result according to the Features of the subclaims.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt eine Ansicht einer Hubkolben-Brennkraftmaschine von der den Nockenwellentrieb aufweisenden Stirnseite her. Dabei ist mit 1 insgesamt die Brennkraftmaschine, mit 2 das dem Nockenwellentrieb zugeordnete Kurbelwellenzahnrad, mit 5 ein Zahnrad der die Einlaßventile betätigenden Nockenwelle und mit 4 sin Zahnrad der die Auslaßventile betätigenden Nockenwelle angedeutet, die beide von dem Kurbelwellenzahnrad 2 über einen an der Innenseite verzahnten Zahnriemen 5 in an sich bekannter Weise mit halber Kurbelwellendrehzahl angetrieben werden.The drawing shows an exemplary embodiment in a schematic representation the invention shown, which is explained in more detail below. The drawing shows a view of a reciprocating internal combustion engine from the end face having the camshaft drive. The internal combustion engine is 1 overall, with 2 the crankshaft gear assigned to the camshaft drive, with 5 a gear of the camshaft actuating the intake valves and with 4 sin gear of the exhaust valve actuating camshaft indicated, both of the crankshaft gear 2 via a toothed belt 5 on the inside in a known per se Way are driven at half the crankshaft speed.

Mit 6 bis 8 sind drei hydraulisch betätigbare Spannelemente bezeichnet, die . an den Strängen des Zahnriemens 5 angreifen, die sich jeweils zwischen dem Kurbelwellenzahnrad 2 und den beiden Nockenwellenzahnrädern 3 und 4 sowie direkt zwischen den beiden Nockenwellenzahnrädern befinden. Die Spannelemente 6 bis greifen dabei jeweils an der ungezähnten Rückseite des Zahnriemens mit im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Zahnriemens verlaufender Kraftwirkungsrichtung an. Sie bestehen, wie anhand des in der Zeichnung mit 7 bezeichneten Spannelementes angedeutet ist, im wesentlichen aus einer direkt an dem Zahnriemenrücken angreifenden,With 6 to 8 three hydraulically operated clamping elements are designated, the . attack on the strands of the toothed belt 5, each between the crankshaft gear 2 and the two camshaft gears 3 and 4 and directly between the two camshaft gears. The clamping elements 6 to engage in each case on the imperforate rear side of the toothed belt running essentially perpendicular to the longitudinal direction of the toothed belt Direction of force. They consist, as indicated by the clamping element designated in the drawing with 7, essentially from a directly acting on the back of the toothed belt,

drehbar gelagerten Rolle 17, die über eine Kolbenstange 25 mit einem in einem Zylinder 18 verschiebbar gehaltenen Verstellkolben 19 verbunden ist. In dem diesem Verstellkolben I9 zugeordneten Druckbeaufschlagungsraum 21 ist eine Rückstellfeder 20 angeordnet, die den Verstellkolben I9 und mit diesem die Rolle 1 7 ständig in Eingriff mit der Zahnriemenrückseite hält.rotatably mounted roller 17, which via a piston rod 25 with an adjusting piston held displaceably in a cylinder 18 19 is connected. In the one associated with this adjusting piston I9 A return spring 20 is arranged in the pressurization chamber 21, which the adjusting piston I9 and with this the roller 1 7 constantly in engagement with the back of the toothed belt.

Die Druckbeaufschlagungsräume der einzelnen Spannelemente 6 bis 8 sind über Druckbeaufschlagungsleitungen 22 bis 24 mit Drucksteuerventilen 9 bis 11 verbunden, die von einem Steuergerät 12 angesteuert werden. Der hydraulische Arbeitsdruck wird dabei über eine Druckleitung I3 zugeführt, in der eine Druckpumpe I4 angeordnet ist, die das Arbeitsmittel aus einem Druckmittelvorratsbehälter 15 zu den Drucksteuerventilen 9 - 11 fördert. Ein in einer Rückflußleitung 15a angeordnetes Überdruckventil 16 verhindert, daß in der Druckleitung I3 ein allzu hoher Arbeitsdruck entsteht.The pressurization spaces of the individual clamping elements 6 to 8 are via pressurization lines 22 to 24 with pressure control valves 9 to 11 connected, which are controlled by a control unit 12 will. The hydraulic working pressure is supplied via a pressure line I3 in which a pressure pump I4 is arranged which conveys the working medium from a pressure medium reservoir 15 to the pressure control valves 9-11. One in one Backflow line 15a arranged overpressure valve 16 prevents that too high a working pressure arises in the pressure line I3.

Das Steuergerät 12 steuert nun die den einzelnen Spannelementen 6 bis 8 zugeordneten Drucksteuerventile 9 ^is 11 so an, daß eine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine gewünschte günstige Steuerzeitenveränderung der Ein- und Auslaßventile der Brennkraftmaschine erreicht wird. Dazu kann das Steuergerät, wie hier nicht weiter dargestellt ist, mit verschiedenen Gebern zur Erfassung zum Beispiel der Drehzahl oder der Leistung der Brennkraftmaschine verbunden sein. Darüberhinaus können Geber zur Erfassung des Istwertes der Steuerzeiten der Ventile bzw. des Istwertes der Relativstellung der Nockenwelle zur Kurbelwelle vorgesehen sein.The control unit 12 now controls the pressure control valves 9 ^ is 11 assigned to the individual clamping elements 6 to 8 in such a way that one Depending on the operating state of the internal combustion engine, desired favorable change in the timing of the intake and exhaust valves the internal combustion engine is achieved. For this purpose, the control device can, as is not shown here, with various Be connected to sensors for detecting, for example, the speed or the power of the internal combustion engine. In addition, donors provided for detecting the actual value of the control times of the valves or the actual value of the relative position of the camshaft to the crankshaft be.

In der Zeichnung ist mit ausgezogenen Linien eine Ausgangsstellung des Nockenwellentriebs angedeutet. Ausgehend von dieser Grundstellung kann durch Druckbeaufschlagung der beiden Spannelemente 6 und eine Verstellung des Zahnriementriebs in die mit unterbrochenen Linien angedeutete Stellung erreicht werden, in der das dritte Spannelement 8 zwischen den beiden Nockenwellen entgegen der Federwirkung zurückgedrückt wird. Bei einer derartigen Verstellbeaufschlagung ergibt sich nun eine Verdrehung der Einlaßventil-Nockenwelle 3 entgegen dem Uhrzeigersinn und eine Verdrehung derIn the drawing, there is a starting position with solid lines of the camshaft drive indicated. Starting from this basic position, by applying pressure to the two clamping elements 6 and an adjustment of the toothed belt drive can be achieved in the position indicated by broken lines in which the third Clamping element 8 is pushed back between the two camshafts against the spring action. With such an adjustment there is now a rotation of the intake valve camshaft 3 counterclockwise and a rotation of the

Auslaßventil-Nockenwelle im Uhrzeigersinn, das heißt also eine gegensätzliche Verstellung der beiden Nockenwellen. Umgekehrte Verhältnisse, nämlich eine Verdrehung der Einlaßventil-Nockenwelle im Uhrzeigersinn und eine Verdrehung der Auslaßventil-Nokkenwelle entgegen dem Uhrzeigersinn ergibt sich bei einer alleinigen Beaufschlagung des dritten Spannelementes 8, wodurch die mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung des Zahnriementriebs erreicht wird.Exhaust valve camshaft clockwise, which means that the two camshafts are adjusted in opposite directions. The other way round Relationships, namely a clockwise rotation of the intake valve camshaft and a rotation of the exhaust valve camshaft counterclockwise results when the third tensioning element 8 is only acted upon, whereby the with Dotted lines indicated position of the toothed belt drive is reached.

Abgesehen von diesen zuvor angedeuteten Verstellmöglichkeiten lassen sich durch unterschiedliche und getrennte Beaufschlagung der einzelnen Spannelemente beliebige Verstellungen der Nockenwellen in Bezug auf die Kurbelwelle erreichen, so daß die Steuerzeiten der Gaswechselventile in weiten Grenzen veränderbar sind.Apart from these previously indicated adjustment options, different and separate loads can be used the individual clamping elements achieve any adjustments of the camshafts in relation to the crankshaft, so that the timing the gas exchange valves can be changed within wide limits.

Die den Spannelementen zugeordneten Federn 20 dienen im übrigen dazu, ein ständiges Andrücken der Spannelemente auch bei Entlastung der Druckbeaufschlagung sicherzustellen.The springs 20 assigned to the tensioning elements also serve to ensure that the tensioning elements are constantly pressed, even when the load is removed to ensure pressurization.

Claims (5)

3180 Wolfsburg3180 Wolfsburg K 3581/1770-we-schK 3581/1770-we-sch ANSPRÜCHEEXPECTATIONS f 1 J Einrichtung zum stufenlosen Verstellen der Steuerzeiten der Gaswechselventile von Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit wenigstens einer von der Kurbelwelle über einen Zahnriementrieb angetriebenen Nockenwelle zur Betätigung der Gaswechselventile sowie mit an dem Zahnriemen angreifenden, im wesentlichen senkrecht zu diesem verstellbaren Spannelementen zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwei Nockenwellen (3» 4) zur getrennten Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile vorgesehen sind und daß Spannelemente (6 bis 8) zum Angriff an dem Zahnriemen (5) sowohl zwischen der Kurbelwelle (2) und den beiden Nockenwellen (3» 4) als auch zwischen den beiden Nockenwellen selbst angeordnet sind.f 1 J device for stepless adjustment of the timing of the Gas exchange valves of reciprocating internal combustion engines with at least one of the crankshaft via a toothed belt drive driven camshaft for actuating the gas exchange valves as well as with engaging on the toothed belt, essentially perpendicular to this adjustable clamping elements for generating a phase shift between the crankshaft and the camshaft, characterized in that in per se As is known, two camshafts (3 »4) are provided for separate actuation of the inlet and outlet valves and that Tensioning elements (6 to 8) for attack on the toothed belt (5) both between the crankshaft (2) and the two camshafts (3 »4) as well as between the two camshafts themselves. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (6 bis 8) getrennt voneinander durch Hilfskraft verstellbar sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the clamping elements (6 to 8) separated from one another by auxiliary power are adjustable. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (6 bis 8) hydraulisch verstellbar sind.3. Device according to claim 2, characterized in that the clamping elements (6 to 8) are hydraulically adjustable. 4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (6 bis 8) jeweils an der Rückseite des Zahnriemens (5) angreifende, drehbar gehaltene Rollen (17) aufweisen, die mit hydraulisch beaufschlagbaren Terstellkolben (19) verbunden sind.4. Device according to claim 3 »characterized in that the clamping elements (6 to 8) each on the back of the toothed belt (5) have engaging, rotatably held rollers (17) with hydraulically actuated actuating pistons (19) are connected. 5. Einrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß Federn (20) vorgesehen sind, die die Verstellkolben (I9) ständig in Eingriffsrichtung "beaufschlagen.5. Device according to claim 4 »characterized in that springs (20) are provided, which the adjusting piston (I9) constantly in Acting direction of engagement ".
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