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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Steuerkettentrieb für einen
Verbrennungsmotor mit einem Kurbelwellenkettenrad, einem Zwischenwellenkettenrad
mit zwei Zahnkränzen,
einem ersten und einem zweiten Nockenwellenrad, einer ersten um
das Kurbelwellenkettenrad und einen ersten Zahnkranz des Zwischenwellenkettenrads
gelegten Kette mit einer ersten Teilung und einer zweiten um den
zweiten Zahnkranz des Zwischenkettenrads und ein Nockenwellenrad
gelegten Kette mit einer zweiten Teilung, wobei die zweite Teilung
kleiner ist als die erste Teilung und das erste Nockenwellenrad als
Kettenrad ausgebildet ist.
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Ein
solcher Steuerkettentrieb ist aus der
EP 1 046 790 B1 bekannt. Bei dieser bekannten
Konstruktion wird das Zwischenwellenkettenrad zum Antreiben einer
Hochdruckpumpe eines Lagertank-Einspritzsystems verwendet. Insgesamt
muss zwischen dem Kurbelwellenkettenrad und den Nockenwellenkettenrädern ein
Gesamtübersetzungsverhältnis von 1:2
erzielt werden. Durch die Verwendung von zwei Kettentrieben kann
dies unter Berücksichtigung
der von der Pumpe benötigten
Hubzahl aufgeteilt werden. Die Aufteilung ist bei diesem Trieb so
gewählt, dass
der erste Kettentrieb eine Untersetzung von 5:6 und der zweite Kettentrieb
eine Untersetzung von 3:5 aufweist. Die obere um die beiden Nockenwellenkettenräder gelegte
Kette weist eine Teilung von 8 mm und die untere Kette eine Teilung
von 9,525 mm (3/8'') auf. Durch diese
Konstruktion können
aufgrund der kleineren Kettenteilung im oberen Trieb Bauraumrestriktionen
berücksichtigt
werden. Darüber
hinaus wird aufgrund der unterschiedlichen Kettenteilungen auch
die Kettentriebdynamik verbessert und hier durch die Geräusche reduziert.
Dieser zweite Vorteil wird zwar auch durch eine Konstruktion, wie sie
aus der
US 5 058 458 bekannt
ist erzielt. Allerdings können
mit dieser zweiten Konstruktion Bauraumrestriktionen im Nockenwellenbereich
nicht gelöst
werden.
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Die
bekannten Lösungen
stellen zwar bereits eine gute Verbesserung eines Steuerkettentriebs
unter Verwendung einer Zwischenwelle dar. Jedoch bestehen auch hier
weiterhin Bestrebungen Verbesserungen zu bewirken.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steuerkettentrieb
der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass insbesondere Bauraumrestriktionen
besser begegnet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die zweite Kette nur mit dem ersten Nockenwellenrad im Eingriff
steht und zwischen dem ersten Nockenwellenrad und dem zweiten Nockenwellenrad
ein zusätzliches
Getriebe angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird also
nur ein einziges Nockenwellenrad mittels des zweiten Kettentriebs
direkt angetrieben, während
das zweite Nockenwellenrad indirekt über ein weiteres Getriebe angetrieben wird.
Hieraus ergibt sich insbesondere bei einspurigen Ketten der Vorteil,
dass der Durchmesser des als Kettenrad ausgebildeten ersten Nockenwellenrads keinen
nennenswerten Einfluss mehr auf den Abstand der beiden Nockenwellenachsen
zueinander hat. Hierdurch lässt
sich der Bauraum insbesondere im Nockenwellenbereich nochmals gegenüber dem bekannten
Steuerkettentrieb verringern. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Kettentriebdynamik und die Reduzierung der Geräusche weiter
vorangetrieben werden kann. Wird eine Kette, wie im Stand der Technik über beide
Nockenwellenkettenräder
geführt,
so treffen die Rollen der Kette im Wesentlichen gleichzeitig auf
beide Kettenräder
auf. Aufgrund des zusätzlichen
Getriebes kann hier eine andere Frequenz bei der Übertragung
erzielt werden. Der Begriff "nur" in Anspruch 1 soll
lediglich das zweite Nockenwellenrad ausschließen und nicht auch andere Bauteile
des Kettentriebs (wie z.B. Spann- oder Führungsschienen etc.).
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das zusätzliche
Getriebe ein Stirnradgetriebe ist. Mittels eines Stirnradgetriebes
können relativ
große
Kräfte
bei kleinem Bauraum übertragen werden.
Ein Stirnradgetriebe kommt in aller Regel mit kleineren Durchmessern
der Zahnräder
aus, als dies bei einem vergleichbaren Kettenrad der Fall ist. Darüber hinaus
ist die Übertragung
hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens unproblematisch.
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Es
besteht aber durchaus die Möglichkeit, dass
das zusätzliche
Getriebe auch ein Kettentrieb sein kann. Dieser Kettentrieb könnte dann
eine dritte Teilung oder die gleiche Teilung wie der erste Kettentrieb
aufweisen, um eventuell die Kettentriebdynamik zu verbessern.
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Ein
besonders kleiner Bauraum wird insbesondere dann eingenommen, wenn
gemäß einer
Variante ein Mittenabstand der Mittelpunkte des ersten und zweiten
Nockenwellenrades kleiner ist als ein Außendurchmesser des ersten Nockenwellenrades. Die
erfor derliche Zähnezahl
des ersten Nockenwellenrades und der dadurch vorgegebene Außendurchmesser
sind für
den Abstand der beiden Nockenwellen nun nicht mehr ausschließlich maßgebend.
Diese können
viel weiter zusammenrücken
als bei der Verwendung von zwei Nockenwellenkettenrädern, die
in einer Ebene liegen.
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Bevorzugt
kann das Zwischenwellenkettenrad mit den zwei Zahnkränzen einteilig
ausgebildet sein. Der Begriff "Zahnkranz" soll im vorliegenden Fall
nicht zwingend als separates Bauteil verstanden sein. Auch eine
einteilige Ausgestaltung mit dem Kettenradgrundkörper fällt hierunter.
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Insbesondere
die Verwendung des Zwischenwellenkettenrades als Antriebskettenrad
für die Antriebskette
einer Kraftstoffpumpe stellt eine weitere Variante dar, die zusätzliche
Vorteile beinhaltet.
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Im
Folgenden werden nunmehr Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Steuerkettentriebs,
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Steuerkettentriebs,
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3 eine
dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Steuerkettentriebs
und
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4 eine
vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Steuerkettentriebs.
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Der
in 1 dargestellte Steuerkettentrieb 1 umfasst
ein Kurbelwellenkettenrad 2, ein darüber angeordnetes Zwischenwellenkettenrad 3,
eine erstes Nockenwellenrad 4 und ein zweites Nockenwellenrad 5,
sowie eine untere Antriebskette 6 und eine obere Antriebskette 7.
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Das
Zwischenwellenkettenrad 3 umfasst einen ersten Zahnkranz 8 und
einen zweiten, davor bzw. dahinter angeordneten Zahnkranz 9.
Das Nockenwellenrad 4 ist als Ketten rad mit einem ersten Zahnkranz 10 ausgestaltet.
Neben dem ersten Zahnkranz 10 weist das erste Nockenwellenrad 4 auch
einen Zahnradansatz 11 mit Stirnradverzahnung auf. Der
Zahnradansatz 11 befindet sich hinter dem ersten Zahnkranz 10.
Das zweite Nockenwellenrad 5 ist als zu dem Zahnradansatz 11 passendes
Stirnrad ausgestaltet und steht mit diesem im Eingriff.
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Die
untere Antriebskette 6 ist um das Kurbelwellenkettenrad 2 und
den ersten Zahnkranz 8 des Zwischenwellenkettenrades 3 herumgelegt.
Spann- und Führungsmittel
für diesen
Kettentrieb sind aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt. Die
obere Antriebskette 7 ist um den zweiten Zahnkranz 9 des Zwischenwellenkettenrades 3 und
um den ersten Zahnkranz 10 des ersten Nockenwellenkettenrades 4 herumgelegt.
Auch hier sind aus Vereinfachungsgründen Spann- und Führungsmittel
nicht dargestellt.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist das Kurbelwellenkettenrad 2 eine Zähnezahl
von 21 auf, wohingegen der erste Zahnkranz 8 des Zwischenwellenkettenrades 3 eine
Zähnezahl
von 28 aufweist. Hierdurch entsteht ein Untersetzungsverhältnis von
3:4. Des Weiteren hat die untere Antriebskette 6 eine Teilung
von 9,525 mm.
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Der
zweite Zahnkranz 9 des Zwischenwellenkettenrades 3 weist
eine Zähnezahl
von 24 und der erste Zahnkranz 10 des ersten Nockenwellenkettenrades 4 weist
eine Zähnezahl
von 36 auf. Hierdurch ergibt sich eine Untersetzung von 2:3. Die
Gesamtuntersetzung des Steuerkettentriebs 1 beträgt demnach
1:2.
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Die
obere Antriebskette 7 weist eine Teilung von 8 mm auf.
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Der
Zahnradansatz 11 und das zweite Nockenwellenrad 5 sind
mit der gleichen Zähnezahl
versehen.
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Im
Folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die untere Antriebskette 6 und die obere
Antriebskette 7 eine unterschiedliche Teilung aufweisen,
ergibt sich eine Verbesserung der Kettentriebdynamik und Reduzierung
von Geräuschen.
Die Auftreffimpulse der Rollen der Kette sind aufgrund der unterschiedlichen
Teilung entsprechend unterschiedlich, wodurch sich eine Gesamtstabilisierung
des Systems ergibt. Das Zwischenwellenkettenrad 3 treibt
die Antriebswelle einer Kraftstoffpumpe an, so dass bei der Auslegung
des Kettentriebs auch die Pumpenauslegung eine Rolle spielt. Deutlich
ist anhand der 1 zu erkennen, dass aufgrund
der Verwendung eines Stirnradgetriebes zur Übertragung des Drehmoments
von der einen Nockenwelle auf die andere Nockenwelle die Mittelpunkte 12 und 13 der
Nockenwellen sehr nahe aneinander herangeführt werden können. Der
Abstand dieser beiden Mittelpunkte 12 und 13 ist
deutlich kleiner als der Durchmesser des ersten Nockenwellenkettenrades 4 der
durch den ersten Zahnkranz 10 vorgegeben ist. Dies ist
insbesondere bei Bauraumrestriktionen von Vorteil. Konstruktionen,
bei denen die obere Antriebskette um zwei nebeneinander angeordnete
Nockenwellenkettenräder
herumgelegt ist, bauen wesentlich breiter.
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Im
Folgenden werden weitere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand der 2 bis 4 näher erläutert. Sofern
im Folgenden mit gleichen Bezugsziffern auf bad- bzw. wirkungsgleiche Bauelemente Bezug
genommen wird, wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Es wird
demnach nur auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen.
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Die
Ausführungsform
der 2 unterscheidet sich lediglich von der obigen
Ausführungsform dadurch,
dass das zweite Nockenwellenrad 5 auf der gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist.
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Die
Ausführungsform
der 3 unterscheidet sich dadurch, dass keine Stirnradverzahnung zum Übertragen
des Drehmoments zwischen dem ersten Nockenwellenkettenrad 4 und
dem zweiten Nockenwellenrad 5 herangezogen wird, sondern ebenfalls
ein Kettentrieb. Demnach ist das zweite Nockenwellenrad 5 ebenfalls
als Kettenrad ausgestaltet und es wird eine weitere Antriebskette
verwendet, die um den Zahnkranzansatz 11' und das zweite Nockenwellenrad 5' herumgelegt
ist. Die Teilung der Kette kann zur obe ren Antriebskette 7 gleich
ausgestaltet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit hier eine andere
Kettenteilung (z.B. die der unteren Antriebskette 8) zu
verwenden.
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Die
Ausführungsform
der 4 unterscheidet sich von der aus 3 nur
dadurch, dass das zweite Nockenwellenrad 5 wiederum auf
der anderen Seite angeordnet ist.
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Eine
weitere nicht dargestellte Variante sieht vor, dass der untere Kettentrieb
mit einer Untersetzung von 1:1 und deshalb einer Zähnezahl
für das Kurbelwellenkettenrad
von 24 und für
den ersten Zahnkranz 8 des Zwischenwellenkettenrades 3 von ebenfalls
24 arbeitet. Dies hat sich vorteilhaft für einige für diesen Zweck besonders geeignete
Pumpen herausgestellt. Der zweite Zahnkranz des Zwischenwellenkettenrades 3 weist
eine Zähnezahl
von 21 und der erste Zahnkranz 10 des ersten Nockenwellenkettenrades 4 eine
Zähnezahl
von 42 auf. Demnach beträgt
hier die Untersetzung 1:2. Diese Variante kann selbstverständlich mit
sämtlichen
obigen Varianten kombiniert werden.