DE4302561C2 - Verstellbare Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor mit zwei Nockenwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Ventil­ steuerung für einen Verbrennungsmotor mit zwei Nockenwel­ len, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Druckschrift JP-A-3 281 906 ist eine verstellbare Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei dieser Ventilsteuerung befindet sich das drehende Teil einer zweiten Einrichtung zum Unterdrücken des Zahnflankenspiels zwischen einem ersten und einem zweiten Zahnrad mit dem ersten Zahnrad in Eingriff, mit dem auch das zweite Zahnrad in Eingriff ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verstellbare Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, mit der es möglich ist, ein Zahnflankenspiel zu vermeiden, und die sich durch eine besonders kompakte Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmal gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen verstellbaren Ventilsteuerung;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf einen Verbren­ nungsmotor, der die verstellbare Ventilsteuerung hat;

Fig. 4 zeigt einen Schaltkreis einer Öldruck-Steuereinrich­ tung für die verstellbare Ventilsteuerung.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine verstellbare Ventilsteuerung gezeigt, wobei Nockenwellen 11 und 12 drehbar auf einem Zylinderkopf 13 eines Verbrennungsmotors 14 (in Fig. 3 dar­ gestellt) gehalten sind. Jede der Nockenwellen 11, 12 treibt die zugehörigen Einlaß- und Auslaßventile (nicht darge­ stellt) über Nocken (nicht dargestellt) an. Der Verbren­ nungsmotor 14 wird im allgemeinen als Motor mit doppelter obenliegender Nockenwelle bezeichnet. Im allgemeinen hängt die Anzahl der in einem Verbrennungsmotor eingebauten Nockenwellen von dem Motorentyp ab und ist ein Vielfaches von zwei. Ein erstes Zahnrad 15 ist drehbar an der Nocken­ welle 11 gehalten und hat die Zahnkranzabschnitte 15a und 15b. Ein zweites Zahnrad 16 ist an der Nockenwelle 12 mit einem Stift 17 und einem Bolzen 18 befestigt und hat einen Zahnkranzabschnitt 16a. Das zweite Zahnrad 16 ist über die Zahnkranzabschnitte 15a, 16a mit dem Zahnrad 15 in Ein­ griff. Die Zahnkranzabschnitte 15a, 15b und 16a sind äußere Verzahnungen. Ein Deckel 20 ist an einem Ende der Nockenwelle 11 mit einem Stift 23 und einem Bolzen 24 befestigt und hat die Zahnkranzabschnitte 20a, 20b. Der Zahnkranzab­ schnitt 20a ist eine innere Verzahnung und der Zahnkranzab­ schnitt 20b ist eine äußere Verzahnung. Ein zylindrischer Raum ist zwischen einer äußeren Oberfläche 15c des ersten Zahnrads 15 und einer inneren Oberfläche 20c des Deckels 20 ausgebildet. Ein zylindrischer Kolben 22 ist in dem zylin­ drischen Raum 21 angeordnet und darin horizontal beweg­ bar. Der zylindrische Kolben 22 hat Zahnkranzabschnitte 22a, 22b. Der Zahnkranzabschnitt 22a ist eine äußere Ver­ zahnung und der Zahnkranzabschnitt 22b ist eine innere Ver­ zahnung. Der zylindrische Kolben 22 ist mit dem ersten Zahnrad 15 über die Zahnkranzabschnitte 22b, 15b, und mit dem Deckel 20 über die Zahnkranzabschnitte 22a, 20a in Ein­ griff. Es werden entweder die Zahnkranzabschnitte 15b, 22b, oder die Zahnkranzabschnitte 20a, 22a als Schräg- oder Schraubenverzahnung ausgebildet. Eine Kammer 25 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, links von dem zylindrischen Kolben 22 in dem zylindrischen Raum 21 ausgebildet und steht über eine Durchgangsleitung 26 mit einer Öldruck-Steuereinrichtung 30 (in Fig. 4 dargestellt) in Fluidverbindung. Eine erste Einrichtung weist somit den Deckel 20, den zylindrischen Kolben 22 und die Kammer 25 auf, und ist an einem Ende der Nockenwelle 11 angeordnet.

Ein drittes Zahnrad 40 ist über einen vor­ stehenden Abschnitt 16b des zweiten Zahnrads 16 drehbar an der Nockenwelle 12 gehalten, und hat einen Zahnkranzab­ schnitt 40a. Der Zahnkranzabschnitt 40a ist eine äußere Verzahnung. Das dritte Zahnrad 40 ist über die Zahnkranzab­ schnitte 40a, 20b mit dem Deckel bzw. Gehäuse 20 in Eingriff. Ein in­ neres Ende einer Spiralfeder 41 ist an dem vorstehenden Abschnitt 16b befestigt und ein äußeres Ende der Spiralfeder 41 ist an einem Stift 42 eingehängt, der an dem dritten Zahnrad 40 befestigt ist. Eine zweite Einrichtung wird somit durch das dritte Zahnrad 40 und die Spiralfeder 41 gebildet.

Eine erste gleichphasige Gruppe 60 beinhaltet die Nocken­ welle 11 und das Gehäuse 20. Eine zweite gleichphasige Gruppe 61 beinhaltet das erste Zahnrad 15, das zweite Zahn­ rad 16 und die Nockenwelle 12.

Fig. 3 zeigt einen Verbrennungsmotor 14 mit der verstell­ baren Ventilsteuerung an einem Ende der Nockenwelle 11. Eine Antriebs-Riemenscheibe 50 ist am anderen Ende der Nockenwelle 11 befestigt und wird von einer Kurbelwelle 51 des Verbrennungsmotors 14 über eine Abtriebs-Riemenscheibe 52 und einen Riemen (nicht dargestellt) angetrieben.

Fig. 4 zeigt die Öldruck-Steuereinrichtung 30. Eine Ventil­ einrichtung 31 versorgt die Kammer 25 mit von einer Ölpumpe 32 geliefertem Drucköl und entlädt Drucköl aus der Kammer 25 in eine Ölwanne 33 des Verbrennungsmotors. Die Ver­ sorgungs- und Entladevorgänge in der Ventileinrichtung 31 sind selektiv von einer Zentralrecheneinheit 34 gesteuert. Signale, welche die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Motorbelastung (z. B. das Öffnungsverhältnis der Beschleuni­ gungseinrichtung), die Wassertemperatur (Kühlmitteltempe­ ratur) des Verbrennungsmotors oder dergleichen wieder­ geben, werden in die Zentralrecheneinheit 34 eingegeben.

In der obengenannten verstellbaren Ventilsteuerung wird das zweite Zahnrad 16 in eine Rotationsrichtung D1 gezwun­ gen und das dritte Zahnrad 40 von der Spiralfeder 41 in eine Rotationsrichtung D2 gezwungen. Die Richtung D1 ist der Richtung D2 entgegengesetzt. Daher wird das erste Zahn­ rad in eine Rotationsrichtung D3, und das Gehäuse 20 in eine Rotationsrichtung D4 gezwungen. Die Richtung D3 ist der Richtung D4 entgegengesetzt. Zusätzlich werden entweder die Zahnkranzabschnitte 15b, 22b oder die Zahnkranzabschitte 20a, 22a derart als Schräg- oder Schraubenverzahnung ausgebildet, daß der zylindrische Kolben 22 in eine linkswärtige Richtung D5 gedrückt wird. Eine in Fig. 1 gezeigte Lage des zylindrischen Kolbens 22 ist eine erste Lage, welche eine Ausgangslage ist.

Wenn die Zentralrecheneinheit 34 die Ventileinrichtung 31 so steuert, daß das gesamte Drucköl aus der Kammer 25 in die Ölwanne 33 abgelassen wird, wird der zylindrische Kolben 22 in der ersten Lage gehalten. Zu diesem Zeitpunkt ist der ln­ halt der Kammer 25 minimal und es besteht keine Phasen­ differenz zwischen der ersten gleich­ phasigen Gruppe 60 und der zweiten gleichphasigen Gruppe 61, d. h. die zweite Einrichtung dreht die Nockenwelle 11 und das erste Zahnrad 15.

Andererseits, wenn die Zentralrecheneinheit 34 die Ventil­ einrichtung 31 so steuert, daß die Kammer 25 mit von der Ölpumpe 32 geliefertem Drucköl versorgt wird, wird der zy­ lindrische Kolben 22 entgegen der Richtung D5 in eine nach rechts gerichtete Richtung D6 verschoben. Wenn die nach rechts gerichtete Bewegung des zylindrischen Kolbens 22 beendet ist, wird der zylindrische Kolben 22 in einer zweiten Lage gehalten. Zu diesem Zeitpunkt ist der Inhalt der Kammer 25 maximal und es besteht eine Phasendifferenz zwischen der ersten gleichphasigen Gruppe 60 und der zweiten gleichphasigen Gruppe 61, d. h. es besteht eine Phasendifferenz zwischen der Nockenwelle 11 und der Nockenwelle 12. Ferner heißt das, daß die erste Einrichtung die Nockenwelle 11 und das erste Zahnrad 15.

Ungeachtet der Lage des zylindrischen Kolbens 22 wird ein Drehmoment der Nockenwelle 11 über das Gehäuse 20, den zy­ lindrischen Kolben 22, das erste Zahnrad 15 und das zweite Zahnrad 16 auf die Nockenwelle 12 übertragen.

Die Lage des Kolbens 22 (Ausgangslage) und seine zweite Lage (vorgeschobene Lage) werden in bekannter Weise von der Öldruck-Steuereinrichtung 30 gesteuert. Ferner kann der zylindrische Kolben 22 in beliebiger Lage zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage positioniert werden, indem die Öldruck-Steuereinrichtung 30 den Öldruck in der Kammer 25 in bekannter Weise linear steuert.

Zahnflankenspiele zwischen den Zahnkranzabschnitten 15a und 16a, zwischen den Zahnkranzabschnitten 20b und 40a, zwi­ schen den Zahnkranzabschnitten 20a und 22a und zwischen den Zahnkranzabschnitten 15b und 22b sind durch die Spiralfe­ der 41 im wesentlichen vermieden.

Claims (3)

1. Verstellbare Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor mit

• - einer ersten Nockenwelle (11) und einer zweiten Nockenwelle (12),
• - einem drehbar an einem Ende der ersten Nockenwelle (11) gehaltenen ersten Zahnrad (15),
• - einem an einem Ende der zweiten Nockenwelle (12) befestigten zweiten Zahnrad (16), das mit dem ersten Zahnrad (15) in Eingriff ist,
• - einer, an dem einen Ende der ersten Nockenwelle (11) angeordneten ersten Einrichtung zur Drehmomentübertragung (20, 20a, 22, 15b) von der ersten Nockenwelle (11) auf das erste Zahnrad (15), und zur Drehwinkelverstellung (22, 25) des ersten Zahnrads (15) relativ zur ersten Nockenwelle (11), wobei die erste Einrichtung einen, an dem einen Ende der ersten Nockenwelle (11) befestigten Deckel (20) und einen, mit dem ersten Zahnrad (15) und dem Deckel (20) in Eingriff stehenden, axial verschiebbaren Kolben (22) aufweist, und
• - einer, an dem einen Ende der zweiten Nockenwelle (12) angeordneten zweiten Einrichtung (40, 41) zum Unterdrücken des Zahnflankenspiels zwischen dem ersten (15) und dem zweiten (16) Zahnrad, wozu die zweite Einrichtung (40, 41) ein drehbar an der zweiten Nockenwelle (12) gehaltenes drehendes Teil (40) aufweist, das gegenüber dem zweiten Zahnrad (16) mittels eines antreibenden Teiles (41) verspannt ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß das drehende Teil (40) mit dem Deckel (20) in Eingriff ist.

2. Verstellbare Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das antreibende Teil (41) das drehende Teil (40) bereits in Ruhestellung gegenüber dem zweiten Zahnrad (16) in Drehrichtung verspannt ist.

3. Verstellbare Ventilsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das antreibende Teil (41) eine Spiralfeder (41) ist, deren eines Ende an dem zweiten Zahnrad (16) und deren anderes Ende an dem drehenden Teil (40) befestigt ist.