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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 oder 7.
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Bei
Brennkraftmaschinen wird die Nockenwelle von der Kurbelwelle angetrieben.
Dies erfolgt entweder über
eine Steuerkette, einen Zahnriemen oder mindestens ein Zwischenrad,
welches mit der Kurbelwelle und einem Antriebszahnrad der Nockenwelle
kämmt.
Bei der letztgenannten Anordnung sind üblicherweise die Nockenwelle
in einem Nockenwellen-Gehäuse
und das Antriebszahnrad sowie das Zwischenrad in einem Räderkasten
gelagert. Auf Grund der unterschiedlichen Lagerung der Bauteile ist
ein koaxialer Versatz möglich.
Dieselbe Problematik tritt auf, wenn das Antriebszahnrad einer Ölpumpe im
Räderkasten
gelagert ist und die Ölpumpe
sich am Kurbelgehäuse
abstützt.
Ein koaxialer Versatz bewirkt einen Verzahnungsfehler der miteinander
kämmenden
Zahnräder.
Verschärft
wird diese Problematik bei einer Anordnung mit mehreren Zwischenrädern, beispielsweise
wenn ein weiteres Zwischenrad zum Antrieb einer Wasserpumpe vorgesehen
ist.
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Aus
der
DE 30 26 079 A1 ist
eine Massenausgleichswelle bekannt, welche von der Kurbelwelle angetrieben
wird. Die Massenausgleichswelle ist aus drei Einzelwellen komplettiert,
welche in unterschiedlichen Gehäuseteilen
gelagert sind. Die erste Einzelwelle trägt ein Kettenrad und eine Ausgleichsmasse. Die
zweite Einzelwelle ist als Steckwelle über eine Kerbverzahnung in
die erste und die dritte Einzelwelle eingesetzt. Die dritte Einzelwelle
trägt ebenfalls eine
Ausgleichsmasse. Über
die Kerbverzahnung der zweiten Einzelwelle in der ersten bzw. dritten
Einzelwelle ist eine Winkelbeweglichkeit möglich, so dass kleinere Abweichungen
der ersten und dritten Einzelwelle von der gemeinsamen Mittelachse
ausgeglichen werden. Kritisch ist bei dieser Anordnung, dass ein
größerer Versatz
nicht ausgeglichen werden kann und bei diesem Versatz an den Kontaktflächen hohe
Kantenpressungen auftreten, die zu Verschleiß führen. Eine längere zweite
Einzelwelle kommt wegen der axialen Bauraumzunahme nicht in Betracht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, für eine Brennkraftmaschine Maßnahmen aufzuzeigen,
welche einen größeren koaxialen
Versatz oder Winkelversatz einer Antriebszu einer Abtriebsseite,
die über
eine Steckwelle verbunden sind, erlauben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten und siebten Anspruchs
gelöst.
Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Zur Überbrückung eines
größeren koaxialen Versatzes
oder Winkelversatzes zwischen einem Antriebszahnrad und einer davon
angetriebenen Nockenwelle, sieht die Erfindung in einer ersten Ausführungsform
vor, dass die Steckwelle über
eine doppelt-ballige Bogenverzahnung im Antriebszahnrad und der
Nockenwelle gelagert ist. Doppelt-ballig bedeutet, dass die Zahnflanke
und der Zahnkopf der Steckwelle ballig sind. Durch diese Maßnahme wird der
Vorteil erzielt, dass trotz großem Versatz
des Antriebszahnrads zur Nockenwelle eine kurze Steckwelle verwendet
werden kann.
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Als
weitere Maßnahme
sind die Stirnseiten der Steckwelle ballig ausgeführt, wodurch
auch im schräggestellten
Zustand ein axiales Anlaufen der Steckwelle ermöglicht wird. Die Steckwelle
ist dadurch axial fixiert.
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Zur Ölführung ist
in die Steckwelle ein Steckrohr eingesetzt. Das Steckrohr ist auf
der einen Seite öldicht
in die Nockenwelle und auf der anderen Seite öldicht in einem Verschlussdeckel
eingesetzt, wobei der Verschlussdeckel im Antriebszahnrad angeordnet
ist. Ergänzend
besitzt die Steckwelle an den Stirnseiten eine radiale Nut zur Ölführung vom
Steckrohr zur doppelt-balligen Bogenverzahnung.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird für
eine Pumpe, welche von einem Antriebszahnrad über eine Steckwelle angetrieben
wird, vorgeschlagen, dass die Steckwelle über eine doppelt-ballige Bogenverzahnung
im Antriebszahnrad und in der Pumpenwelle gelagert ist. Auch bei
dieser Ausführung
sind die Stirnseiten der Steckwelle ballig. In einer Ausgestaltung
hierzu ist die Steckwelle pumpenseitig in einer Hülse gelagert,
welche das Antriebsmoment von der Steckwelle auf die Pumpenwelle überträgt.
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In
den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
Brennkraftmaschine mit Rädertrieb,
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2 ein
Schnittbild der Steckwelle als Nockenwellenantrieb und
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3 ein
Schnittbild der Steckwelle als Pumpenantrieb.
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In 1 ist
eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit jeweils einer obenliegenden
Nockenwelle 4 auf der A-Seite und der B-Seite dargestellt.
Die Ansicht zeigt die Brennkraftmaschine mit Blick auf die Kraftgegenseite
bei demontiertem Räderkastendeckel,
d.h. vom Räderkasten 11 ist
lediglich eine umlaufende Wandung ersichtlich. Die Kurbelwelle ist
mit dem Bezugszeichen 1 dargestellt. Die Drehbewegung der
Kurbelwelle 1 wird über
Zwischenräder 2, 2.1, 2.2 und 2.3 auf
ein Antriebszahnrad 3 übertragen.
Das Antriebszahnrad 3 ist über eine Steckwelle 5 mit
der Nockenwelle 4 der A-Seite kraftschlüssig verbunden. Der Antrieb
der Nockenwelle 4 auf der B-Seite erfolgt analog hierzu.
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Die 2 zeigt
ein Schnittbild aus 1 im Bereich der Nockenwelle,
beispielsweise der Nockenwelle 4 auf der A-Seite. Das Antriebszahnrad 3 stützt sich über ein
Lager 12 an einem Lagerdeckel 14 und über ein
Lager 13 am Räderkasten 11 ab.
Die Nockenwelle 4 ist über
ein Lager 15 in einem Nockenwellen-Gehäuse 16 drehbar gelagert.
Der Räderkasten 11 und
das Nockenwellen-Gehäuse 16 sind über einen
Flansch 20 miteinander verbunden.
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Die
Steckwelle 5 ist über
eine doppelt-ballige Bogen-Verzahnung 6.1 im
Antriebszahnrad 3 und über
eine doppelt-ballige
Bogenverzahnung 6.2 in der Nockenwelle 4 gelagert.
Doppelt-ballige Bogenverzahnung bedeutet, dass bei der Außenverzahnung
der Steckwelle 5 sowohl die Zahnflanke als auch der Zahnkopf
ballig sind. Die Steckwelle 5 liegt daher an der Innenverzahnung
des Antriebszahnrads 3 und an der Innenverzahnung der Nockenwelle 4 punktuell
an.
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An
ihren Stirnseiten 7.1 und 7.2 ist die Steckwelle 5 ballig
ausgeführt.
Bei schräggestellter
Steckwelle 5 kommt die Stirnseite 7.1 an einem
Verschlussdeckel 8 zur Anlage. Der Verschlussdeckel 8 ist
innerhalb des Antriebszahnrads 3 angeordnet. Auf der gegenüber liegenden
Seite kommt die Stirnseite 7.2 an der Nockenwelle 4 zur
Anlage. Durch die Balligkeit der Stirnseiten 7.1 und 7.2 wird
sichergestellt, dass auch im schräggestellten Zustand ein axiales Anlaufen
der Steckwelle 5 am Verschlussdeckel 8 und der
Nockenwelle 4 möglich
ist.
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In
die Steckwelle 5 ist ein Steckrohr 9 für die Ölführung eingesetzt.
Das Steckrohr 9 ist öldicht
in den Verschlussdeckel 8 und in die Nockenwelle 4 eingesetzt. Über einen
Zulauf 17 in der Nockenwelle 4 gelangt das Öl in das
Steckrohr 9 und über
einen Kanal 18.1 zum Lager 12 sowie über einen
Kanal 18.2 zum Lager 13. Im Steckrohr 9 sind Öffnungen 19 zur Ölzufuhr
zur doppelt-balligen Bogenverzahnung 6.1 und 6.2 angeordnet.
Ergänzend
ist in der Stirnseite 7.1 und in der Stirnseite 7.2 der
Steckwelle 5 jeweils eine Nut 10 zur Ölführung vorgesehen.
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In
der 3 ist ein Schnittbild der Steckwelle als Antrieb
für eine Ölpumpe dargestellt.
Für diejenigen
Bauteile, welche mit der 2 übereinstimmen, wurden die gleichen
Bezugszeichen verwendet. Das Antriebszahnrad 3 ist im Räderkasten 11 gelagert. Eine
Pumpenwelle 22 stützt
sich in einem Pumpengehäuse 21 ab,
welches wiederum im Kurbelgehäuse
gelagert ist. Das Antriebsmoment des Antriebszahnrads 3 wird über die
doppelt-ballige Bogenverzahnung 6.1 auf die Steckwelle 5 übertragen.
Die Steckwelle 5 überträgt das Antriebsmoment über die doppelt-ballige
Bogenverzahnung 6.2 entweder direkt auf die Pumpenwelle 22,
wenn die Steckwelle 5 in der Pumpenwelle gelagert ist,
oder auf eine Hülse 23,
welche dann das Antriebsmoment auf die Pumpenwelle 22 überträgt. In der
Figur ist die Ausführungsform
mit der Hülse 23 dargestellt.
Entsprechend der Beschreibung zur 2 sind die
Stirnseiten der Steckwelle ballig ausgeführt und kann innerhalb der
Steckwelle 5 ein Steckrohr zur Ölführung vorgesehen sein.
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Die
Erfindung wurde zwar an Hand eines Nockenwellen- oder eines Pumpenantriebs
beschrieben, die Erfindung lässt
sich jedoch ganz allgemein immer dann verwenden, wenn auf Grund
der unterschiedlichen Lagerung der Bauteile ein größerer Versatz
auftritt, also auch beispielsweise beim Antrieb von Nebenabtrieben.
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Die
Erfindung bietet folgende Vorteile:
- – über die
Doppelballigkeit der Steckwelle kann auch ein großer koaxialer
Versatz oder ein Winkelversatz der Nockenwelle oder Pumpenwelle zum
Antriebszahnrad in zwei Ebenen überbrückt werden,
bei gleichzeitig kurzer axialer Baulänge;
- – die
balligen Stirnseiten der Steckwelle erlauben ein axiales Anlaufen
der Steckwelle auch im schräggestellten
Zustand;
- – eine
Demontage der Nockenwelle oder Pumpenwelle ist einfach, weil das
Antriebszahnrad unmittelbar abziehbar ist;
- – bei
koaxialem Versatz oder Winkelversatz werden durch den punktuellen
Kontakt an den Zahnflanken der doppelt-balligen Bogenverzahnung Kantenpressungen
in der Verzahnung vermieden, woraus ein nahezu verschleißfreier
Betrieb resultiert.
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- 1
- Kurbelwelle
- 2
- Zwischenrad
- 2.1
- Zwischenrad
- 2.2
- Zwischenrad
- 2.3
- Zwischenrad
- 3
- Antriebszahnrad
- 4
- Nockenwelle
- 5
- Steckwelle
- 6.1
- Bogenverzahnung,
doppelt-ballig
- 6.2
- Bogenverzahnung,
doppelt-ballig
- 7.1
- Stirnseite
- 7.2
- Stirnseite
- 8
- Verschlussdeckel
- 9
- Steckrohr
- 10
- Nut
- 11
- Räderkasten
- 12
- Lager
- 13
- Lager
- 14
- Lagerdeckel
- 15
- Lager
- 16
- Nockenwellen-Gehäuse
- 17
- Zulauf
- 18.1
- Kanal
- 18.2
- Kanal
- 19
- Öffnung
- 20
- Flansch
- 21
- Pumpengehäuse
- 22
- Pumpenwelle
- 23
- Hülse