DE10154069A1

DE10154069A1 - Stirnrad-Nockenwellenantrieb

Info

Publication number: DE10154069A1
Application number: DE2001154069
Authority: DE
Inventors: Werner Albert; Juergen Endeward
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stirnrad-Nockenwellenantrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (10), insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Stirnrad-Nockenwellenantrieb wenigstens drei ineinander greifende Zahnräder umfaßt, wobei ferner zwischen einem ersten und einem mit dem ersten Zahnrad (14) kämmenden zweiten Zahnrad (16) ein Bügel (20) angeordnet ist, welcher einen Abstand zwischen Drehachsen von erstem und zweitem Zahnrad (14, 16) fixiert, wobei die Drehachse des ersten Zahnrades (14) zusammen mit einem ersten Ende (22) des Bügels (20) am Zylinderkopf (10) festgelegt ist. Hierbei ist die Drehachse des zweiten Zahnrades (16) zusammen mit einem zweiten Ende (24) des Bügels (20) über einen Exzenter (26) mit dem Zylinderkopf (10) derart verbunden, daß beim Drehen des Exzenters (26) ein Abstand zwischen der Drehachse des zweiten Zahnrades (16) und einer Drehachse eines mit dem zweiten Zahnrad (16) kämmenden dritten Zahnrades (18) unter Veschwenken des Bügels (20) um die Drehachse des ersten Zahnrades (16) veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stirnrad-Nockenwellenantrieb für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Selbststudienprogramm Nr. 197 "Der 2,8 l Dieselmotor im LT'97", Seite 10/11, herausgegeben von der Volkswagen AG, Wolfsburg, Stand 08/97 ist ein gattungsgemäßer Stirnrad-Nockenwellenantrieb bekannt, wobei zwischen einem Zwischenzahnrad der Nockenwelle und einem Zwischenrad des Antriebs für die Nockenwelle eine Abstandsgabel derart vorgesehen ist, daß ein vorgeschriebenes Zahnflankenspiel erreicht wird. Das Zwischenzahnrad der Nockenwelle ist dabei auf einem Einstellager-Hebel angeordnet, welcher zur Montage um eine Drehachse des Nockenwellenrades schwenkbar ist. An dem anderen Zwischenrad ist die Abstandsgabel zur Montage schwenkbar angelenkt. Nach der Montage wird die Abstandsgabel festgezogen, so daß die Drehachse des Zwischenzahnrades der Nockenwelle festgelegt ist.

Die Einstellung eines Achsabstandes zwischen zwei Zahnrädern des Stirnrad- Nockenwellenantriebs erfordert einen Meß- und Einstellprozeß, welcher aufwendig, zeitintensiv und dementsprechend kostenintensiv ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stirnrad-Nockenwellenantrieb der obengenannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei einer Montage desselben ein Achsabstand zwischen solchen Zahnrädern des Stirnrad-Nockenwellenantriebs, die ein vorbestimmtes Zahnflankenspiel haben sollen, möglichst einfach festzulegen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Stirnrad-Nockenwellenantrieb der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Drehachse des zweiten Zahnrades zusammen mit einem zweiten Ende des Bügels über einen Exzenter mit dem Zylinderkopf derart verbunden ist, daß bei Drehen des Exzenters ein Abstand zwischen der Drehachse des zweiten Zahnrades und einer Drehachse eines mit dem zweiten Zahnrad kämmenden dritten Zahnrades unter Verschwenken des Bügels um die Drehachse des ersten Zahnrades veränderbar ist.

Dies hat den Vorteil, daß bei einer Montage des Stirnrad-Nockenwellenantriebs ein Zahnflankenspiel zwischen dem zweiten und dritten Zahnrad auf einfache und funktionssichere Weise einstellbar ist.

Eine besonders schnelle und exakte Einstellung des Zahnflankenspiels erzielt man dadurch, daß am zweiten Ende des Bügels eine in Richtung der Drehachse des dritten Zahnrades gerichtete Nase derart ausgebildet und angeordnet ist, daß diese Nase an der Drehachse des dritten Zahnrades anschlägt, wenn sich mittels Drehung des Exzenters der Abstand zwischen der Drehachse des zweiten Zahnrades und der Drehachse des dritten Zahnrades auf einen Wert verringert, der einem gewünschten Zahnflankenspiel zwischen dem zweiten und dritten Zahnrad entspricht.

Im Extremfall umfassen die Zahnräder wenigstens ein Kurbelwellenrad und ein Nockenwellenrad, zwischen denen wenigstens ein Ausgleichsrad angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad das Nockenwellenrad, das zweite Zahnrad ein mit dem Nockenwellenrad kämmendes erstes Ausgleichsrad und das dritte Zahnrad das Kurbelwellenrad ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Exzenter einen Außenexzenter sowie einen durch den Außenexzenter greifenden Innenexzenter auf, welche mittels einer Zentralschraube mit dem Zylinderkopf verbunden sind. In axialer Richtung zwischen dem Bund des Innenexzenters und dem Außenexzenter ist eine Axiallagerscheibe angeordnet. Die Axiallagerscheibe weist vier axial nach außen ragende Nasen auf, welche sich zusätzlich in axialer Richtung bis zu dem Bund des Innenexzenters erstrecken.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stirnrad-Nockenwellenantriebs in einem Längsschnitt entlang Linie I-I von Fig. 2 und
Fig. 2 in einer Schnittansicht entlang Linie II-II von Fig. 1.
Die in den Fig. 1 und 2 ausschnittsweise dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stirnrad-Nockenwellenantriebs für eine Brennkraftmaschine mit Zylinderkopf 10, in dem eine Nockenwelle 12 gelagert ist, umfaßt ein Nockenwellenrad 14, ein mit dem Nockenwellenrad 14 kämmendes erstes Ausgleichsrad 16 und ein mit dem ersten Ausgleichsrad 16 kämmendes zweites Ausgleichsrad 18, welches als Doppelzahnrad mit zwei Zahnkränzen mit unterschiedlichem Durchmesser ausgebildet ist. Drehachsen des Nockenwellenrades 14 und des ersten Ausgleichsrades 16 sind über einen Bügel bzw. eine Einstellasche 20 miteinander verbunden, wobei der Bügel 20 derart ausgebildet und angeordnet ist, daß dieser einen Abstand zwischen den Drehachsen der Zahnräder 14 und 16 festlegt. Ein erstes Ende 22 des Bügels 20 ist zusammen mit der Drehachse des Nockenwellenrades 14 am Zylinderkopf 10 festgelegt. Ein zweites Ende 24 des Bügels 20 ist zusammen mit der Drehachse des ersten Ausgleichsrades 16 über einen Exzenter 26 am Zylinderkopf 10 befestigt. Hierdurch kann mittels drehen des Exzenters 26 die Position der Drehachse des ersten Ausgleichsrades 16 relativ zur Drehachse des zweiten Ausgleichsrades variiert werden. Mit anderen Worten wird durch betätigen des Exzenters 26 ein Abstand zwischen den Drehachsen des ersten und zweiten Ausgleichsrades und damit ein Zahnflankenspiel zwischen diesen Zahnrädern 16, 18 verändert bzw. eingestellt.
Am zweiten Ende 24 des Bügels 20 ist eine Nase 28 derart angeordnet und ausgebildet, daß bei einem vorbestimmten Abstand zwischen den Drehachsen von erstem und zweitem Ausgleichsrad 16, 18 die Nase 28 an einer Achse 30 des zweiten Ausgleichsrades 18 anschlägt. Die von dem Bügel 20 bzgl. der Drehachse des ersten Ausgleichsrades 16 radial ausgehende Länge der Nase 28 ist dabei derart gewählt, daß sich bei Anschlag der Nase 28 an der Achse 30 des zweiten Ausgleichsrades 18 ein vorbestimmtes Zahnflankenspiel zwischen dem ersten und zweiten Ausgleichsrad 16, 18 ergibt. Somit ist durch einfaches Drehen des Exzenters 26 unter gleichzeitigem Verschwenken des Bügels 20 um die Drehachse des Nockenwellenrades 14 bis zum Anschlagen der Nase 28 an der Achse 30 des zweiten Ausgleichsrades 18 ein gewünschtes Zahnflankenspiel ohne weiteres Messen oder justieren eingestellt.
Der Exzenter 26 umfaßt einen Außenexzenter 32 und einen diesen durchgreifenden Innenexzenter 34. Der Innenexzenter 34 umfaßt an seinem freien Ende 32 einen Außensechskant. Desweiteren durchgreift eine Zentralschraube 38 den Innenexzenter 34 und greift in ein Gewinde 40 im Zylinderkopf 10.
Zum Einstellen des Zahnflankenspiels zwischen dem ersten Ausgleichsrad 16 und dem zweiten Ausgleichsrad 18 wird der Innenexzenter 34 bei Draufsicht auf Fig. 1 linksdrehend verstellt. Hierdurch verdreht sich zwangsläufig der Außenexzenter 32 rechtsdrehend. Das zweite Ende 24 des Bügels 20 beschreibt dadurch eine geringfügige Bogenbahn von in Fig. 1 links nach rechts, bis die fest an dem Bügel 20 angeordnete Nase 28 in mechanischen Kontakt mit der das zweite Ausgleichsrad 18 lagernden Achse 30 kommt. Durch diese Anlage erhöht sich das manuell aufgebrachte Drehmoment und dient somit als Indiz für einen Monteur, daß das korrekte Zahnflankenspiel zwischen den Ausgleichsrädern 16 und 18 erreicht bzw. eingestellt ist.
Die im Bereich des Exzenters 26 angeordneten Bauteile haben ein vorbestimmtes Axiallagerspiel. Hierzu überträgt die Zentralschraube 38 über ihren Kopf zunächst die Schraubenkraft über eine Schulteranlage auf den Innenexzenter 34. In axialer Richtung zwischen Innenexzenter 34 und Außenexzenter 32 ist eine Axiallagerscheibe 42 mit vier radial nach innen ragenden Nasen 44 vorgesehen, wobei diese Nasen 44 sich auch in axialer Richtung auf den Innenexzenter 34 erstrecken. Somit kommt der Innenexzenter 34 durch das Andrehen der Zentralschraube 38 zur Anlage mit den stirnseitigen Flächen dieser Nasen 44 und überträgt die Axialkraft auf die Axiallagerscheibe 42, welche ihrerseits mit den in Fig. 2 links liegenden Stirnflächen der nach innen ragenden Nasen 44 in Eingriff mit korrespondierenden Vertiefungen des Außenexzenters 32 gelangt. Dieser wiederum kommt an seinem in Fig. 2 links liegenden, stirnseitigen Ende zur Anlage mit dem Zylinderkopf 10. Gegenüber den im Stand der Technik bekannten Reibschlußlösungen hat diese Anordnung den besonderen Vorteil, daß die Zentralschraube wesentlich kleiner dimensioniert sein kann. So genügt eine M8-Schraube, statt einer M24-Schraube, um die entsprechenden Kräfte für den Formschluß aufzubringen.
Der zuvor beschriebene Einstellvorgang mittels des Exzenters 26 erfolgt einmalig bei der Montage des Stirnrad-Nockenwellenantriebs und stellt das Zahnflankenspiel auf das gewünschte Maß automatisch und ohne Messen oder justieren ein. Später muß diese Vorrichtung zum Zahnflankenspieleinstellen allenfalls im Reparaturfalle erneut benutzt werden.

Claims

1. Stirnrad-Nockenwellenantrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (10), insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Stirnrad- Nockenwellenantrieb wenigstens drei ineinander greifende Zahnräder umfaßt, wobei ferner zwischen einem ersten und einem mit dem ersten Zahnrad (14) kämmenden zweiten Zahnrad (16) ein Bügel (20) angeordnet ist, welcher einen Abstand zwischen Drehachsen von erstem und zweitem Zahnrad (14, 16) fixiert, wobei die Drehachse des ersten Zahnrades (14) zusammen mit einem ersten Ende (22) des Bügels (20) am Zylinderkopf (10) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des zweiten Zahnrades (16) zusammen mit einem zweiten Ende (24) des Bügels (20) über einen Exzenter (26) mit dem Zylinderkopf (10) derart verbunden sind, daß bei Drehen des Exzenters (26) ein Abstand zwischen der Drehachse des zweiten Zahnrades (16) und einer Drehachse eines mit dem zweiten Zahnrad (16) kämmenden dritten Zahnrades (18) unter Verschwenken des Bügels (20) um die Drehachse des ersten Zahnrades (16) veränderbar ist.

2. Stirnrad-Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Ende (24) des Bügels (20) eine in Richtung der Drehachse des dritten Zahnrades (18) gerichtete Nase (28) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß diese Nase (28) an der Drehachse (30) des dritten Zahnrades (18) anschlägt, wenn sich mittels Drehung des Exzenters (26) der Abstand zwischen der Drehachse des zweiten Zahnrades (16) und der Drehachse des dritten Zahnrades (18) auf einen Wert verringert, der einem gewünschten Zahnflankenspiel zwischen dem zweiten und dritten Zahnrad (16, 18) entspricht.

3. Stirnrad-Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder wenigstens ein Kurbelwellenrad und ein Nockenwellenrad, zwischen denen wenigstens ein Ausgleichsrad angeordnet ist, umfassen.

4. Stirnrad-Nockenwellenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad das Nockenwellenrad (14), das zweite Zahnrad ein mit dem Nockenwellenrad kämmendes Ausgleichsrad (16) und das dritte Zahnrad ein mit dem Ausgleichsrad kämmendes Kurbelwellenrad ist.

5. Stirnrad-Nockenwellenantrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (26) einen Außenexzenter (32) sowie einen durch den Außenexzenter (32) greifenden Innenexzenter (34) aufweist, welche mittels einer Zentralschraube (38) mit dem Zylinderkopf (10) verbunden sind.

6. Stirnrad-Nockenwellenantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Axialkraftrichtung zwischen dem Innenexzenter (34) und dem Außenexzenter (32) eine Axiallagerscheibe (42) angeordnet ist.

7. Stirnrad-Nockenwellenantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallagerscheibe (42) vier radial bzw. axial nach außen ragende Nasen (44) aufweist, welche sich zusätzlich in axialer Richtung auf einem Bund des Innenexzenters (34) erstrecken.