DE102004008154B4

DE102004008154B4 - Antriebsanordnung für Nebentriebe von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102004008154B4
Application number: DE102004008154A
Authority: DE
Inventors: Xaver Stemmer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: DE102004008154A1

Abstract

Antriebsanordnung für Nebentriebe von Brennkraftmaschinen, deren Antriebsräder an einem Endbereich der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt sind, wobei ein Nebentrieb außerhalb eines die Kurbelwelle abdeckenden Steuergehäusedeckels (16) positioniert ist und ein Wellendichtring (40) den von dem Steuergehäusedeckel (16) abgeschlossenen Steuergehäuseraum (18) nach außen abdichtet, wobei das Antriebsrad (28) des außerhalb des Steuergehäusedeckels (16) liegenden Nebentriebs einen Nabenabschnitt (28a) aufweist, an dem der Wellendichtring (40) anläuft, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Wandabschnitt (16a) des Steuergehäusedeckels (16) ein nach außen abragender und den Wellendichtring (40) umfassender Ringkragen (16b) angeformt ist, dass der Ringkragen (16b) mit dem Wellendichtring (40) in eine ringförmige Ausbuchtung (28b) des Radialflansches (28d) des Antriebsrades (28) einragt und dass das Antriebsrad (28) ein aus Blech gefertigtes Riemenrad für einen außenliegenden Riemen-Nebentrieb ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Nebentriebe von Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Die Anordnung von mehreren Nebentrieben, insbesondere bei mehrzylindrigen Reihen-Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, an einem Endbereich der Kurbelwelle bedingt eine nicht unbeträchtliche Zunahme der Baulänge der Brennkraftmaschine und kann zu Einbauproblemen führen. Als Nebentriebe sind beispielsweise zu verstehen ein innerhalb des Steuergehäusedeckels angeordneter Nockenwellenantrieb, der Antrieb von Ausgleichswellen für den Massenausgleich der Brennkraftmaschine, der Antrieb einer Ölpumpe, etc. und als außerhalb des Steuergehäusedeckels liegender Nebentrieb z. B. ein Riementrieb zum Antrieb eines Generators, eines Klimakompressors, etc.
Aus der US 4 134 596 A ist eine gattungsgemäße Antriebsanordnung für einen Nebentrieb von Brennkraftmaschinen bekannt. Das Antriebsrad des Nebentriebes ist an einem Endbereich der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt. Der Nebentrieb ist außerhalb eines die Kurbelwelle abdeckenden Steuergehäusedeckels positioniert, wobei ein Wellendichtring den von dem Steuergehäusedeckel abgeschlossenen Steuergehäuseraum nach außen abdichtet. Das Antriebsrad ist außerdem mit einem Nabenabschnitt versehen, an dessen radialer Außenfläche ein Wellendichtring anläuft.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die eine axial besonders gedrängte Konstruktion ermöglicht und die fertigungstechnisch und hinsichtlich der Montage besonders günstig ausgeführt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Antriebsrad des außerhalb des Steuergehäusedeckels liegenden Nebentriebs einen Nabenabschnitt aufweist, an dem der Wellendichtring unmittelbar anläuft. Dies ermöglicht eine in sich vorteilhaft verschachtelte Konstruktion, mittels der letztendlich der den Wellendichtring aufnehmende Abschnitt des Steuergehäusedeckels und das benachbarte Antriebsrad des äußeren Nebentriebs näher zur Brennkraftmaschine bzw. zu dem Endbereich der Kurbelwelle hin verlagerbar sind, mit entsprechender Verkürzung der Baulänge der Brennkraftmaschine. Im Umkehrschluss können bei vorgegebener Baulänge der Brennkraftmaschine mehr axial hintereinander liegende Nebentriebe angeordnet werden.
Erfindungsgemäß ist an einem Wandabschnitt des Steuergehäusedeckels ein nach außen abragender und den Wellendichtring umfassender Ringkragen angeformt und ragt der Ringkragen mit dem Wellendichtring in eine ringförmige Ausbuchtung des Radialflansches des Antriebsrades ein. Damit wandert der Wellendichtring mit dem Ringkragen des Steuergehäusedeckels quasi in die ringförmige Ausbuchtung des Radialflansches des Antriebsrades hinein bzw. liegt im Wesentlichen in einer einheitlichen Radialebene mit dem Radialflansch.
Ferner kann vorteilhaft der zentrische Flanschabschnitt des Radialflansches des Antriebsrades im wesentlichen in einer einheitlichen Radialebene mit dem besagten Wandabschnitt des Steuergehäusedeckels liegen, wodurch der Endbereich der Kurbelwelle bzw. Bauteile der innen liegenden Nebentriebe innerhalb des Steuergehäuseraumes enden können bzw. nicht zur trieblichen Verbindung mit dem äußeren Antriebsrad aus dem Steuergehäusedeckel herauszuführen sind.
Des weiteren kann zur Erzielung einer baulich gedrängten Konstruktion der Außendurchmesser des Nabenabschnittes des Antriebsrades im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des angrenzenden Wellenstummels der Kurbelwelle oder des Nabenabschnittes von Antriebsrädern der innenliegenden Nebentriebe sein.
Besonders vorteilhaft kann der zentrische Flanschabschnitt des außenliegenden Antriebsrades mit einer Stirnverzahnung versehen sein, die mit einer korrespondierenden Stirnverzahnung auf dem angrenzenden Wellenstummel der Kurbelwelle oder dem Nabenabschnitt zusammenwirkt. Daraus resultiert eine besonders biegesteife und in Umfangsrichtung formschlüssige Antriebsverbindung, die zudem eine zuverlässige Dichtheit zwischen dem Antriebsrad und der angrenzenden Kurbelwelle oder dem Nabenabschnitt ggf. unter Einfügung einer flüssigen Dichtungsmasse sicherstellt.
Die Stirnverzahnung dient neben der Moment-Übertragung gleichzeitig zur Zentrierung, so dass der Aufwand für eine übliche Zentrierung mittels Zentrierbund entfallen kann.
Das Antriebsrad des außenliegenden Nebentriebs kann in an sich bekannter Weise mittels einer zentrisch durch den Flanschabschnitt sich erstreckenden und in die Kurbelwelle eingeschraubten Schraube befestigt sein, wobei der Kopf der Schraube hinsichtlich der axialen Baulänge der Konstruktion besonders vorteilhaft innerhalb des Nabenabschnittes positioniert ist.
Ferner ist erfindungsgemäß das Antriebsrad fertigungstechnisch günstig ein aus Blech gefertigtes Riemenrad für einen außenliegenden Riemen-Nebentrieb.
In weiterer baulicher Vereinfachung der Antriebsanordnung können bei zumindest zwei innerhalb des Steuergehäuseraumes liegenden Nebentrieben deren Antriebsräder auf einem gemeinschaftlichen Nabenabschnitt ausgebildet sein, wobei der Nabenabschnitt mittels der besagten zentrischen Schraube zur Befestigung des außen liegenden Antriebsrades an der Kurbelwelle befestigt ist. Es werden somit unter Verwendung nur einer Schraube besonders montage günstig die Antriebsräder der innen liegenden Nebentriebe und des außen liegenden Nebentriebes fest mit der Kurbelwelle verbunden.
Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn der Nabenabschnitt der inneren Antriebsräder auf einem Zapfen der Kurbelwelle zentriert und mittels zumindest eines Passstiftes in einer definierten Drehzuordnung gehalten ist. Dies ermöglicht eine Vormontage der innerhalb des Steuergehäuseraumes angeordneten Nebentriebe mit entsprechender Zentrierung der Antriebsräder zur Kurbelwelle und erst nach der Montage des Steuergehäusedeckels der letztendlichen Befestigung zusammen mit dem außen liegenden Antriebsrad des äußeren Nebentriebes.
Schließlich kann fertigungstechnisch günstig der Nabenabschnitt mit den zumindest zwei Antriebsrädern aus Sintermetall hergestellt sein; derartige im Sinterverfahren hergestellte Bauteile sind prozesssicher mit hoher Maßhaltigkeit und ausreichender Festigkeit bei günstigen Fertigungskosten produzierbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Antriebsanordnung an einem Endbereich der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit Antriebsrädern für mehrere Nebentriebe.
In der Zeichnung ist mit 10 abschnittsweise die Stirnwand eines soweit nicht dargestellt dem Fachmann bekannten Zylinderkurbelgehäuses einer mehrzylindrigen Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschine (z. B. mit vier oder sechs Zylindern) dargestellt, in der der steuerseitige Endbereich bzw. der erste Lagerzapfen 12 einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle 14 drehbar gelagert ist.
An die besagte Stirnwand 10 ist ein nur abschnittsweise dargestellter Steuergehäusedeckel 16 angeschraubt, wobei die Stirnwand 10 und der Steuergehäusedeckel 16 einen Steuergehäuseraum 18 zwischen sich einschließen.
Mit der Kurbelwelle 14 sind mittels einer zentrischen Schraube 20 drei Antriebsräder (Kettenräder) 22, 24, 26 von Nebentrieben innerhalb des Steuergehäuseraumes 18 und ein Antriebsrad 28 (Poly-V-Riemenrad) eines außerhalb des Steuergehäusedeckels 16 positionierten Nebentriebes fest verbunden, wobei die Schraube 20 in eine entsprechende Gewindebohrung 21 der Kurbelwelle 14 eingeschraubt ist.
Die inneren Antriebsräder 22, 24, 26 bilden mit einem Nabenabschnitt 30 ein einheitliches Bauteil, das pulvermetallurgisch im Sinterverfahren und aus Sintermetall hergestellt ist.
Der Nabenabschnitt 30 weist eine gestufte Durchgangsbohrung 30a für den Schaft der Schraube 20 auf und ist mit seinem im Durchmesser größeren Bereich mit leichtem Presssitz auf einen an den Lagerzapfen 12 angeformten Zapfen 32 der Kurbelwelle 14 aufgesteckt. Ferner ist mittels eines Passstiftes 34, der in entsprechende Bohrungen im Nabenabschnitt 30 bzw. im Antriebsrad 26 und im Lagerzapfen 12 der Kurbelwelle 14 eingesteckt ist, eine definierte Drehzuordnung des Nabenabschnittes 30 bzw. der Antriebsräder 22, 24, 26 zur Kurbelwelle 14 hergestellt.
An dem äußeren Antriebsrad 28 aus Blech ist ein rotationssymmetrischer Nabenabschnitt 28a ausgebildet, der einerseits in eine ringförmige Ausbuchtung 28b und andererseits in einen zentrischen Flanschabschnitt 28c übergeht. Ferner schließt sich radial nach außen an die Ausbuchtung 28b der Radialflansch 28d an, der das den Antriebsriemen (nicht dargestellt) aufnehmende Ringteil 28e trägt. Innerhalb des Ringteiles 28e ist in an sich bekannter Weise eine Sekundärmasse 36 über eine elastische Dämpfungsschicht 38 zur Dämpfung von Drehschwingungen der Kurbelwelle 14 gelagert.
Ferner ist an dem dargestellten Wandabschnitt 16a des Steuergehäusedeckels 16 ein nach außen – dem Antriebsrad 28 zu – geformter Ringkragen 16b vorgesehen, der einen Wellendichtring 40 fest umschließt und der wie aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich in die ringförmige Ausbuchtung 28b des Antriebsrades 28 hineinragt.
Die Dichtlippe des an sich handelsüblichen Wellendichtringes 40 wirkt unmittelbar mit dem Nabenabschnitt 28a des Antriebsrades 28 dichtend zusammen, wobei der Außendurchmesser des Nabenabschnittes 28a im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des angrenzenden Nabenabschnittes 30 der Antriebsräder 22, 24, 26 ist. Die Kontaktfläche bzw. der Außenumfang des Nabenabschnittes 28a ist zudem entsprechend solchen Anlaufflächen zu Dichtzwecken bearbeitet bzw. geschliffen und kann ggf. auch einen sogenannten Rückförderdrall aufweisen.
Der Kopf 20a der sich durch eine entsprechende zentrische Bohrung in dem Flanschabschnitt 28c erstreckenden Schraube 20 ist innerhalb des Nabenabschnittes 28a positioniert, wobei der Kopf 20a im wesentlichen in einer einheitlichen Radialebene 42 mit dem Radialflansch 28d und dem Wellendichtring 40 positioniert ist. Für eine Dichtwirkung liegt der Kopf 20a am Flanschabschnitt 28c an, ggf. kann unter dem Kopf 20a ein Dichtelement eingelegt sein.
Ferner liegen der zentrische Flanschabschnitt 28c und die Wandabschnitte 16a des Steuergehäusedeckels 16 wie ebenfalls ersichtlich im wesentlichen in einer einheitlichen Radialebene 44.
An dem zentrischen Flanschabschnitt 28c und der angrenzenden, ringförmigen Stirnseite des Nabenabschnittes 30 der Antriebsräder 22, 24, 26 sind miteinander korrespondierende Stirnverzahnungen (einheitlich mit 46 bezeichnet) eingeformt, die eine in Umfangsrichtung formschlüssige Antriebsverbindung zwischen dem äußeren Antriebsrad 28 und dem Nabenabschnitt 30 sicherstellen.
Die Antriebsräder 22, 24, 26 sind als Kettenräder ausgeführt und treiben über entsprechende Zugmittel eine Ölpumpe, zwei oben liegende Nockenwellen und zwei seitlich der Brennkraftmaschine angeordnete Ausgleichswellen als drei separate Nebentriebe an.
Das außerhalb des Steuergehäuseraumes 18 bzw. des Steuergehäusedeckels 16 angeordnete Antriebsrad 28 ist ein Riemenrad, das über einen nicht dargestellten Poly-V-Riemen als vierten Nebentrieb einen Generator und einen Klimakompressor antreibt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können die Antriebsräder 22, 24, 26 unmittelbar auf einem verlängerten Zapfen 32 der Kurbelwelle 14 angeordnet sein und dieser Zapfen 14 dann bei der beschriebenen Antriebsverbindung 46 enden.

Claims

Antriebsanordnung für Nebentriebe von Brennkraftmaschinen, deren Antriebsräder an einem Endbereich der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt sind, wobei ein Nebentrieb außerhalb eines die Kurbelwelle abdeckenden Steuergehäusedeckels (16) positioniert ist und ein Wellendichtring (40) den von dem Steuergehäusedeckel (16) abgeschlossenen Steuergehäuseraum (18) nach außen abdichtet, wobei das Antriebsrad (28) des außerhalb des Steuergehäusedeckels (16) liegenden Nebentriebs einen Nabenabschnitt (28a) aufweist, an dem der Wellendichtring (40) anläuft, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Wandabschnitt (16a) des Steuergehäusedeckels (16) ein nach außen abragender und den Wellendichtring (40) umfassender Ringkragen (16b) angeformt ist, dass der Ringkragen (16b) mit dem Wellendichtring (40) in eine ringförmige Ausbuchtung (28b) des Radialflansches (28d) des Antriebsrades (28) einragt und dass das Antriebsrad (28) ein aus Blech gefertigtes Riemenrad für einen außenliegenden Riemen-Nebentrieb ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrische Flanschabschnitt (28c) des Antriebsrades (28) im Wesentlichen in einer einheitlichen Radialebene (44) mit dem besagten Wandabschnitt (16a) des Steuergehäusedeckels (16) liegt.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Nabenabschnittes (28a) des Antriebsrades (28) im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des angrenzenden Wellenstummels der Kurbelwelle (14) oder des Nabenabschnittes (30) von Antriebsrädern (22, 24, 26) der innenliegenden Nebentriebe ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrische Flanschabschnitt (28c) des außenliegenden Antriebsrades (28) mit einer Stirnverzahnung (46) versehen ist, die mit einer Stirnverzahnung (46) auf dem angrenzenden Wellenstummel oder Nabenabschnitt (30) zusammenwirkt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (28) des außenliegenden Nebentriebs mittels einer zentrisch durch den Flanschabschnitt (28a) sich erstreckenden und in die Kurbelwelle (14) eingeschraubten Schraube (20) befestigt ist und dass der Kopf (20a) der Schraube (20) innerhalb des Nabenabschnittes (28a) positioniert ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei innerhalb des Steuergehäuseraumes (18) liegende Nebentriebe vorgesehen sind, deren Antriebsräder (22, 24, 26) auf einem gemeinschaftlichen Nabenabschnitt (30) ausgebildet sind, wobei der Nabenabschnitt (30) mit der zentrischen Schraube (20) zur Befestigung des außen liegenden Antriebsrades (28) an der Kurbelwelle (14) befestigt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenabschnitt (30) der Antriebsräder (22, 24, 26) auf einem Zapfen (32) der Kurbelwelle (14) zentriert und mittels zumindest eines Passstiftes (34) in einer definierten Drehzuordnung gehalten ist.
Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenabschnitt (30) mit den zumindest zwei Antriebsrädern (22, 24, 26) aus Sintermetall hergestellt ist.