DE102005001874A1

DE102005001874A1 - Device for operation of gas exchange lifting valve of internal combustion engine has crankshaft and intermediate shaft which is connected to clutch which connects drive mechanism with drive shaft

Info

Publication number: DE102005001874A1
Application number: DE102005001874A
Authority: DE
Inventors: Christoph Platz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2006-09-07

Abstract

The device (102) has a crankshaft (104) and intermediate shaft (118) which is connected to clutch (120) which connects the drive mechanism with drive shaft. A control member driven camshaft is arranged for operation of gas exchange lifting valve. A drive gear wheel (132) is connected to intermediate shaft in a torque-proof manner which corresponds to drive shaft with double gear wheel (136). The double gear wheel is swivel mounted for the drive of control member (140).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselhubventilen einer Brennkraftmaschine umfassend eine Kurbelwelle, eine von dieser antreibbare Zwischenwelle, eine mit der Zwischenwelle verbundene Kupplung sowie eine mittels der Kupplung mit der Zwischenwelle verbindbare Getriebeeinrichtung mit wenigstens einer Getriebewelle, wobei zur Betätigung der Gaswechselhubventile steuerelementgetriebene Nockenwellen vorgesehen sind.The The invention relates to a device for actuating gas exchange lift valves an internal combustion engine comprising a crankshaft, one of these drivable intermediate shaft, one connected to the intermediate shaft Coupling and connectable by means of the coupling with the intermediate shaft Transmission device with at least one transmission shaft, wherein the activity the gas exchange valves tax-driven camshafts are provided.

Eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Einrichtung zur Betätigung der Gaswechselventile zeigt die DE 33 07 708 A1 , gemäß der eine Kurbelwelle ein Zahnrad zum Antrieb einer Zwischenwelle aufweist, welche ihrerseits mittels eines Zahnrads eine weitere Zwischenwelle mit Zahnrädern antreibt. Die Zahnräder treiben Zahnriemen zum Antrieb von Nockenwellen in den Zylinderköpfen an. Die Brennkraftmaschine gemäß der DE 33 07 708 A1 weist bereits einen sehr geringen Raumbedarf auf, es besteht jedoch Bedarf, den Bauraum einer derartigen Brennkraftmaschine noch weiter zu reduzieren. Beispielsweise bietet der Ventiltrieb mit der weiteren Zwischenwelle noch Integrationspotential.An internal combustion engine with such a device for actuating the gas exchange valves shows the DE 33 07 708 A1 in that a crankshaft has a toothed wheel for driving an intermediate shaft, which in turn drives a further intermediate shaft with toothed wheels by means of a toothed wheel. The gears drive toothed belts to drive camshafts in the cylinder heads. The internal combustion engine according to the DE 33 07 708 A1 already has a very small space requirement, but there is a need to further reduce the space of such an internal combustion engine. For example, the valve train with the further intermediate shaft still offers integration potential.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Brennkraftmaschine noch kompakter auszugestalten und insbesondere den Ventiltrieb in bezug auf den Bauraum zu optimieren. Darüber hinaus sollen das Leistungsgewicht der Brennkraftmaschine erhöht, der Kraftstoffverbrauch gesenkt und der Herstellungs- und Montageaufwand reduziert werden.Of the Invention is therefore based on the object, an aforementioned Internal combustion engine even more compact design and in particular the Valve gear with respect to the space to optimize. Furthermore should increase the power of the engine, the Reduced fuel consumption and reduced the manufacturing and assembly costs become.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, mit der Zwischenwelle drehfest ein Antriebszahnrad zu verbinden, welches mit wenigstens einem auf der wenigstens einen Getriebewelle drehbar angeordneten Doppelzahnrad zum Antrieb einer Steuerkette korrespondiert. Aufgrund der Lagerung des wenigstens einen Doppelzahnrads auf der wenigstens einen Getriebewelle kann eine weitere Zwischenwelle eingespart werden, sodass der Bauraum deutlich verringert und damit das Leistungsgewicht der Brennkraftmaschine erhöht, der Kraftstoffverbrauch gesenkt und der Herstellungs- und Montageaufwand reduziert werden kann. Auch die Ausführung des Doppelzahnrads mit einer Verzahnung zum Antrieb des Steuerelements und einer mit dem Zahnrad der Zwischenwelle korrespondierenden weiteren Verzahnung trägt zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe bei.The solution The object is achieved with the features of claim 1, wherein proposed according to the invention is, with the intermediate shaft rotatably connect a drive gear, which with at least one on the at least one transmission shaft rotatably mounted double gear to drive a timing chain corresponds. Due to the storage of the at least one double gear on the at least one transmission shaft, a further intermediate shaft can be saved so that the space significantly reduced and thus the Performance weight of the internal combustion engine increases, fuel consumption lowered and the manufacturing and assembly costs can be reduced. Also the execution of the double gear with a toothing for driving the control element and one corresponding to the gear of the intermediate shaft further Gearing bears to the solution the task of the invention at.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Especially advantageous embodiments and refinements of the invention are Subject of the dependent claims.

Gemäß eines besonders zu bevorzugenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ist das wenigstens eine Doppelzahnrad auf der wenigstens einen Getriebewelle wälzgelagert. Mit der Wälzlagerung ist trotz den von der Brennkraftmaschinendrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen unterschiedlichen, wechselnden, bereichsweise auch hohen Drehzahlen des Doppelzahnrads respektive der Getriebewelle(n) eine wartungsfreie und betriebssichere Lagerung gewährleistet.According to one particularly preferable embodiment The invention is the at least one double gear on the at least a gear shaft roller bearings. With the roller bearing is in spite of the different depending on the engine speed and vehicle speed, changing, sometimes even high speeds of the double gear respectively the transmission shaft (s) a maintenance-free and reliable Storage guaranteed.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Getriebeeinrichtung eine erste und eine zweite Getriebewelle umfasst und das Antriebszahnrad mit einem auf der ersten Getriebewelle angeordneten und einem auf der zweiten Getriebewelle angeordneten Doppelzahnrad korrespondiert. Beispielsweise weist das Getriebe eine Eingangs- und eine Ausgangswelle auf, wobei ein besonders kompakter Aufbau dadurch erreicht ist, dass das Antriebszahnrad mit zwei Doppelzahnrädern gleichzeitig in Eingriff steht.Very It is advantageous if the transmission device has a first and a second transmission shaft and the drive gear with a arranged on the first gear shaft and one on the second Gear shaft arranged double gear corresponds. For example the transmission has an input and an output shaft, wherein a particularly compact construction is achieved in that the drive gear with two double gears at the same time engaged.

Zweckmäßigerweise umfasst die Brennkraftmaschine zwei Zylinder in Boxerbauweise, wobei die Gaswechselhubventile eines jeden Zylinders ausgehend von jeweils einem Doppelzahnrad mittels eines Steuerelements antreibbar sind.Conveniently, the internal combustion engine comprises two cylinders in boxer construction, wherein the Gaswechselhubventile each cylinder starting from each a double gear by means of a control can be driven.

Nachfolgend wird ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaftfollowing becomes a particularly preferable embodiment of the invention with reference to figures closer explains thereby show schematically and by way of example

1a eine Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine in Boxerbauweise in isometrischer Ansicht, 1a a device for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine in boxer design in isometric view,

1b eine Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine in Boxerbauweise in isometrischer Ansicht, 1b a device for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine in boxer design in isometric view,

2a eine Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine in Boxerbauweise in Frontansicht und 2a a device for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine in boxer design in front view and

2b eine Einrichtung zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine in Boxerbauweise in Rückansicht. 2 B a device for actuating gas exchange valves of an internal combustion engine in boxer design in rear view.

Gemäß 1a und 1b umfasst eine hier nur auszugsweise dargestellte Brennkraftmaschine 100 in Boxerbauweise zwei einander gegenüber liegende Zylinder mit diesen zugeordnete Zylinderköpfen, wobei jeder Zylinderkopf eine Einrichtung, wie 102, zur Betätigung von Gaswechselventilen mittels Nockenwellen aufweist. In einem Brennkraftmaschinengehäuse ist eine Kurbelwelle 104 mit zwei um 180°-Kurbelwinkel gegeneinander versetzt angeordneten Kurbelzapfen 106, 108 und Gegengewichten 110, 112 zum Massenausgleich aufgenommen. Endseitig ist mit der Kurbelwelle 104 ein Zahnrad 114 drehfest verbunden, welches mit einem mit einer in der senkrechten Gehäuseteilung unter der Kurbelwelle 104 liegenden Zwischenwelle 118 ebenfalls drehfest verbundenen Zahnrad 116 in Eingriff steht. Das dem Zahnrad 114 entgegengesetzte Ende der Kurbelwelle ist einem Generator 146 zugeordnet, welcher gegebenenfalls auch als Motor zum Antrieb der Kurbelwelle 104 und somit zum Starten der Brennkraftmaschine 100 betreibbar ist.According to 1a and 1b includes an internal combustion engine shown here only in part 100 in Boxerbauweise two opposing cylinders with these associated cylinder heads, each cylinder head means, as 102 , For actuating gas exchange valves by means of camshafts. In an engine housing is a crankshaft 104 with two offset by 180 ° crank angle offset from each other crank pin 106 . 108 and counterweights 110 . 112 added to the mass balance. End is with the crankshaft 104 a gear 114 rotatably connected, which with one in the vertical housing division under the crankshaft 104 lying intermediate shaft 118 also rotatably connected gear 116 engaged. That the gear 114 opposite end of the crankshaft is a generator 146 assigned, which optionally also as a motor for driving the crankshaft 104 and thus for starting the internal combustion engine 100 is operable.

Die Zwischenwelle 118 dreht mit Kurbelwellendrehzahl zu dieser entgegengesetzt und dient zugleich als Ausgleichswelle mit Ausgleichsgewichten 128, 130 zum Ausgleich von Schwingungen der Brennkraftmaschine 100. Endseitig ist die Zwischenwelle 118 mit dem Eingangsteil einer als Reibungskupplung ausgebildeten Anfahrkupplung 120 drehfest verbunden, deren Ausgangsteil über eine Übersetzung in Langsame eine von zwei unterhalb der Zwischenwelle 118 angeordnet Getriebewellen 148, 150, welche Übersetzungsstufen bildende Zahnradpaarungen, wie 134, tragen, antreibt. Die Zahnradpaarungen, wie 134, umfassen jeweils ein auf einer Getriebewelle drehbares Losrad und ein auf der anderen Getriebewelle drehfest angeordnetes Festrad. Um eine Zahnradpaarung, wie 134, als wirksame Übersetzungsstufe zu schalten, ist das jeweilige Losrad mit der es tragenden Getriebewelle drehfest verbindbar. Die Schaltung erfolgt mittels schaltgabelbetätigter Schaltkupplungen, wie 124, welche durch Drehung einer Schaltwalze 126 betätigbar sind.The intermediate shaft 118 turns with crankshaft speed to this opposite and also serves as a balancer shaft with balancing weights 128 . 130 to compensate for vibrations of the internal combustion engine 100 , End is the intermediate shaft 118 with the input part of a trained as a friction clutch starting clutch 120 rotatably connected, the output part via a translation in slow one of two below the intermediate shaft 118 arranged gear shafts 148 . 150 , which translation stages forming gear pairings, such 134 , wear, drives. The gear pairings, like 134 , In each case comprise a loose wheel rotatable on a transmission shaft and a fixed wheel rotatably mounted on the other transmission shaft. To a gear pair, how 134 To switch as effective translation stage, the respective idler gear with the gear shaft supporting it is rotatably connected. The shift takes place by means of shift fork-actuated clutches, such as 124 , which by rotation of a shift drum 126 are operable.

Die Drehrichtung der Zwischenwelle 118 und somit auch der Kupplung 120 entgegen der Kurbelwelle 104 verringert vorteilhafterweise auch das Rückstellmoment der Brennkraftmaschine. Sehr zweckmäßig ist es, wenn alle Losräder der Zahnradpaarungen auf der Getriebeeingangswelle 148 und alle korrespondierenden Festräder auf der Getriebeausgangswelle 150 sitzen, um ein Leerlaufklappern zu verringern.The direction of rotation of the intermediate shaft 118 and thus also the clutch 120 against the crankshaft 104 advantageously also reduces the restoring moment of the internal combustion engine. It is very useful if all idler gears of the gear pairs on the transmission input shaft 148 and all corresponding fixed gears on the transmission output shaft 150 sit down to reduce idle rattling.

Mit der Zwischenwelle 118 ist drehfest ein Zahnrad 132 verbunden, welches mit auf den Getriebewellen 148, 150 frei drehbar angeordneten Doppelzahnrädern 136, 138 korrespondiert. Die Doppelzahnräder 136, 138 weisen auf einem großen Durchmesser eine erste Verzahnung, wie 144, und auf einem kleinen Durchmesser und eine zweite Verzahnung, wie 142, auf, wobei das Zahnrad 132 mit der dem großen Durchmesser zugeordneten ersten Verzahnung, wie 144, in Eingriff steht, sodass die Doppelzahnräder 136, 138 vorliegend mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert. Die dem kleinen Durchmesser zugeordneten zweiten Verzahnungen, wie 142, treiben Steuerelemente, wie Steuerriemen oder Steuerkette 140, zum Antrieb von den Zylinderköpfen zugeordneten Nockenwelle zur Betätigung der Gaswechselventile an. Die Doppelzahnräder 136, 138 sind auf den Getriebewellen 148, 150 vorzugsweise wälzgelagert, gegebenenfalls kann es jedoch auch zweckmäßig sein, Gleitlagerungen vorzusehen.With the intermediate shaft 118 is rotatably a gear 132 connected with which on the transmission shafts 148 . 150 freely rotatably mounted double gears 136 . 138 corresponds. The double gears 136 . 138 have on a large diameter a first toothing, such as 144 , and on a small diameter and a second gearing, like 142 , on, being the gear 132 with the first diameter associated with the large diameter, such as 144 , is engaged, so the double gears 136 . 138 in this case rotated at half the crankshaft speed. The second diameter associated with the small teeth, such as 142 , drive controls, such as timing belt or timing chain 140 , to drive the cylinder heads associated camshaft for actuating the gas exchange valves. The double gears 136 . 138 are on the gear shafts 148 . 150 preferably roller bearings, but it may also be appropriate to provide sliding bearings.

Die Doppelzahnräder 136, 138 sind vorliegend einstückig ausgebildet, wobei die erste und zweite Verzahnung in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und zur Herstellung der zweiten Verzahnung und für das Steuerelement zwischen den Verzahnungen ein Freistich gebildet ist. Gegebenenfalls kann es jedoch auch vorteilhaft sein, die Doppelzahnräder 136, 138 zu bauen, also aus einem kleinen und einem großen Zahnrad zusammenzusetzen. In diesem Fall weist entweder eines der Zahnräder einen in axialer Richtung zum anderen Zahnrad gerichteten Bund auf oder es ist zwischen den Zahnrädern ein Distanzstück vorgesehen. Die Zahnräder und ggf. das Distanzstück sind drehfest miteinander verbunden, beispielsweise formschlüssig mittels eines Passstifts.The double gears 136 . 138 are present in one piece, wherein the first and second teeth are spaced apart in the axial direction and for the production of the second toothing and for the control between the teeth an undercut is formed. Optionally, however, it may also be advantageous, the double gears 136 . 138 to build, so composed of a small and a large gear. In this case, either one of the gears on a directed in the axial direction to the other gear collar or it is provided between the gears, a spacer. The gears and possibly the spacer are non-rotatably connected to each other, for example by means of a positive fit pin.

Um einer Durchbiegung der Getriebewellen 148, 150 entgegenzuwirken und um diese länger ausführen zu können, was aufgrund der auf den Getriebewellen 148, 150 zusätzlich angeordneten Doppelzahnrädern 136, 138 erforderlich ist, sind die Getriebewellen 148, 150 mehrfach, insbesondere dreifach, gelagert, wobei die Doppelzahnräder 136, 138 vorliegend zwischen der zweiten und dritten Lagerstelle unmittelbar benachbart der dritten Lagerstelle angeordnet sind. Auf diese Weise können die Kräfte des Nockenwellenantriebs auf kurzem Weg am Gehäuse abgestützt werden, ohne dass die Getriebewellen 148, 150 einer übermäßig großen zusätzlichen Belastung ausgesetzt werden.To a deflection of the gear shafts 148 . 150 to counteract and to perform this longer, due to the on the transmission shafts 148 . 150 additionally arranged double gears 136 . 138 is required, the transmission shafts 148 . 150 multiple, especially triple, stored, with the double gears 136 . 138 in the present case are arranged between the second and third bearing immediately adjacent to the third bearing point. In this way, the forces of the camshaft drive can be supported on the housing in a short way, without the transmission shafts 148 . 150 be subjected to an excessively large additional load.

Das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 100 ist längs geteilt, wobei die Kurbelwelle 104 und die darunter liegende Zwischenwelle 118 im Bereich der vertikalen Trennebene gelagert sind. Die Getriebewellen 148, 150 werden bei der Montage der Brennkraftmaschine 100 in die rechte bzw. linke Gehäusehälfte in zur Trennebene hin geöffnete Lagerschalen eingelegt und mittels Lagerdeckeln fixiert, dann werden die Gehäusehälften zusammengefügt. Sehr von Vorteil ist bei der vorliegenden Anordnung, dass beim Betrieb der Brennkraftmaschine 100 die auf die Getriebewellen 148, 150 nach außen, also die Getriebewellen 148, 150 auseinanderdrückende, resultierende Kraftkomponente die Getriebewellen 148, 150 in die gehäuseseitigen Lagerschalen drückt. Die inneren Lagerdeckel können daher besonders sowohl konstruktiv als auch von der Materialauswahl her besonders leicht ausgeführt werden. Beispielsweise können die Lagerdeckel als Blech, Kunststoff, Leichtmetall(guß) bestehen und/oder es kann auf besondere Verstärkungsmaßnahmen, wie Versteifungsrippen, verzichtet werden.The crankcase of the internal combustion engine 100 is split longitudinally, with the crankshaft 104 and the underlying intermediate shaft 118 are stored in the vertical parting plane. The gear shafts 148 . 150 be in the assembly of the internal combustion engine 100 inserted into the right or left half of the housing in open to the parting plane towards the bearing shells and fixed by means of bearing caps, then the housing halves are joined together. Very advantageous in the present arrangement that during operation of the internal combustion engine 100 on the gear shafts 148 . 150 to the outside, so the transmission shafts 148 . 150 disintegrating, resulting force component the transmission shafts 148 . 150 presses into the housing-side bearing shells. The inner bearing cap can therefore be particularly easy both structurally and from the choice of materials. For example, the bearing caps as sheet metal, plastic, light metal (cast) exist and / or it can be on special reinforcing measures, such as stiffening ribs omitted.

Eine Frontansicht der in den 1a und 1b gezeigten Einrichtung 200 zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine in Boxerbauweise ist in 2a dargestellt, eine Rückansicht zeigt 2b. Mit einer Kurbelwelle 202 sind mittels Pleuel Kolben, wie 204, verbunden, wobei in der 2a ein Kolben 204 in einer oberen und in einer unteren Lage dargestellt ist. Ausgehend von der Kurbelwelle 202 ist über eine durch Zahnräder 206, 208 gebildete Zahnradstufe mit einer 1:1-Übersetzung eine auch als Ausgleichswelle dienende Zwischenwelle 210 antreibbar. Unterhalb der Zwischenwelle 210 sind nebeneinanderliegend eine Getriebeeingangswelle 212 und eine Getriebeausgangswelle 214 angeordnet, wobei die Getriebeeingangswelle 212 von der Zwischenwelle 210 über eine Kupplung antreibbar ist. Auf den Getriebewellen 212, 214 sind frei drehbar Doppelzahnräder 216, 218 wälzgelagert, welche jeweils eine erste Verzahnung auf einem großen Durchmesser und eine zweite Verzahnung auf einem kleinen Durchmesser aufweisen. Mit der Zwischenwelle 210 ist drehfest ein Zahnrad 220 verbunden, das mit den ersten Verzahnungen der Doppelzahnräder 216, 218 in Eingriff steht. Die zweiten Verzahnungen treiben Steuerelemente, wie Steuerketten 222, zum Antrieb von in den Zylinderköpfen angeordneten Nockenwellen, wie 224, an.A front view of the in the 1a and 1b shown device 200 for the actuation of gas exchange valves of an internal combustion engine in Boxerbauweise is in 2a shown, a rear view shows 2 B , With a crankshaft 202 are by connecting rod pistons, like 204 , connected in the 2a a piston 204 is shown in an upper and in a lower layer. Starting from the crankshaft 202 is about one through gears 206 . 208 formed gear stage with a 1: 1 ratio also serving as a balance shaft intermediate shaft 210 drivable. Below the intermediate shaft 210 are next to each other a transmission input shaft 212 and a transmission output shaft 214 arranged, wherein the transmission input shaft 212 from the intermediate shaft 210 can be driven by a clutch. On the transmission shafts 212 . 214 are freely rotatable double gears 216. . 218 roller bearings, which each have a first toothing on a large diameter and a second toothing on a small diameter. With the intermediate shaft 210 is rotatably a gear 220 connected to the first gears of the double gears 216. . 218 engaged. The second gears drive controls, such as timing chains 222 to drive camshafts arranged in the cylinder heads, such as 224 , at.

Claims

Facility ( 102 . 200 ) for actuating Gaswechselhubventilen an internal combustion engine ( 100 ) comprising a crankshaft ( 104 . 202 ), one of these drivable intermediate shaft ( 118 . 210 ), one with the intermediate shaft ( 118 . 210 ) connected coupling ( 120 ) as well as by means of the coupling ( 120 ) with the intermediate shaft ( 118 . 210 ) connectable transmission device with at least one transmission shaft ( 148 . 150 . 212 . 214 ), wherein actuation of the gas exchange lift valves control-driven camshafts ( 224 ) are provided and with the intermediate shaft ( 118 . 210 ) rotatably a drive gear ( 132 . 220 ) connected to at least one on the at least one transmission shaft ( 148 . 150 . 212 . 214 ) rotatably mounted double gear ( 136 . 138 . 216. . 218 ) for driving a control ( 140 . 222 ) corresponds.

Device according to claim 1, characterized in that the at least one double gear ( 136 . 138 . 216. . 218 ) on the at least one transmission shaft ( 148 . 150 . 212 . 214 ) is roller-mounted.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the transmission device comprises a first and a second transmission shaft ( 148 . 150 . 212 . 214 ) and the drive gear ( 132 . 220 ) with one on the first gear shaft ( 148 . 212 ) and one on the second transmission shaft ( 150 . 214 ) arranged double gear ( 136 . 138 . 216. . 218 ) corresponds.

Device according to one of the preceding Anasprüche, characterized in that the internal combustion engine ( 100 ) comprises two cylinders in Boxerbau way, wherein the Gaswechselhubventile each cylinder starting from each of a double gear ( 136 . 138 . 216. . 218 ) by means of a control ( 140 . 222 ) are drivable.