DE102008003109A1

DE102008003109A1 - VCR - Gelenkwellenabtrieb

Info

Publication number: DE102008003109A1
Application number: DE102008003109A
Authority: DE
Inventors: Karsten Dipl.-Ing. Wittek
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2008-01-01
Filing date: 2008-01-01
Publication date: 2009-07-02
Also published as: US20100282217A1; CN101910583B; WO2009083257A1; CN101910583A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis, mit: - einer Kurbelwelle (1), die schwenkbar (2) gelagert ist; - einem Schwungrad (3), das an der Kurbelwelle (1) befestigt ist; - einer Verbindungswelle (10, 26, 27, 28), die zwischen der Kurbelwelle (1) und einer Getriebeeingangswelle (23) eines Schaltgetriebes angeordnet ist.

Description

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Achsversatz der Kurbelwelle zur Getriebeeingangswelle bei VCR Motoren mit exzentrischer Kurbelwellenlagerung auszugleichen.
Im Stand der Technik zur exzentrischen Kurbelwellenverlagerung werden entweder Parallelkurbelgetriebe oder eine Stirnrad-Holrad-Getriebestufe als Möglichkeiten des Ausgleiches vorgeschlagen.
Nachteilig bei beiden Varianten ist die Tatsache, dass in allen Exzenterstellungen Gleit- bzw. Wälzbewegungen im Ausgleichsgetriebe herrschen, was zu Mehrreibung führt. Weiterhin wird das Ausgleichsgetriebe zwischen Kurbelwelle und Schwungrad, welches zum Teil durch das Ausgleichsgetriebe selbst gebildet wird, eingebaut. Aufgrund der beim Verbrennungsmotor prinzipbedingt hohen dynamischen Momente am Kurbelwellenflansch wird das Ausgleichsgetriebe hoch belastet und muss entsprechend stark dimensioniert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden.
Dieses wird mit einem Verbrennungsmotor vorzugsweise mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einem Antriebsstrang gelöst. Weitere Vorteile sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen.
Es wird folgendes vorgeschlagen, wobei die Bezugszeichen sich auf die Figuren beziehen:
Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis, mit:

– einer Kurbelwelle (1), die schwenkbar (2) gelagert ist;
– einem Schwungrad (3), das an der Kurbelwelle (1) befestigt ist;
– einer Verbindungswelle (10, 26, 27, 28), die zwischen der Kurbelwelle (1) und einer Getriebeeingangswelle (23) eines Schaltgetriebes angeordnet ist.

Verbrennungsmotor, wobei die Verbindungswelle wenigstens eine Gelenkwelle (10, 26, 27, 28) und/oder biegsame Welle aufweist.
Verbrennungsmotor, wobei die Gelenkwelle einen ersten Wellenstumpf (10), der mit der Kurbelwelle (1) verbunden ist, und einen zweiten Wellenstumpf (26) aufweist, der mit der Getriebeeingangswelle (23) verbunden werden kann.
Verbrennungsmotor, wobei das Schwungrad (3) zwischen der Kurbelwelle (1) und der Verbindungswelle (10, 26, 27, 28), bevorzugt dem ersten Wellenstumpf (10), angeordnet ist.
Verbrennungsmotor, wobei die Gelenkwelle (10, 26, 27, 28) wenigstens zwei Gelenke (10, 28; 26, 28) aufweist.
Verbrennungsmotor, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Gelenken (10, 28; 26, 28) eine Zwischenwelle (27) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor, wobei die Kurbelwelle (1) und/oder die Verbindungswelle (10, 26, 27, 28) wenigstens ein Verschiebegelenk aufweist.
Verbrennungsmotor, wobei die Gelenke wenigstens ein Kreuzgelenk (28) und/oder wenigstens ein Gleichlaufgelenk und/oder wenigstens ein Kugelgelenk und/oder wenigstens ein Tripoidgelenk und/oder wenigstens eine Bogenzahnkupplung umfassen.
Verbrennungsmotor, wobei die Kurbelwelle (1) in einer bestimmten Schwenklage mit der Getriebeeingangswelle (23) fluchtet.
Verbrennungsmotor, wobei die bestimmte Schwenklage einem Verdichtungsverhältnis entspricht, das im Betrieb des Verbrennungsmotors am meisten verwendet wird.
Verbrennungsmotor, wobei die bestimmte Schwenklage dem maximalen Verdichtungsverhältnis entspricht.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:

– einem Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
– einem Schaltgetriebe, das eine Getriebeeingangswelle (23) aufweist; wobei:
– die Verbindungswelle (10, 26, 27, 28) zwischen der Kurbelwelle (1) und der Getriebeeingangswelle (23) angeordnet ist.

Antriebsstrang, wobei die Getriebeeingangswelle (23) durch ein zusätzliches Lager gestützt ist.
Daraus ergibt sich keine Mehrreibung in verbrauchsrelevanten Motorbetriebspunkten und nur geringe Mehrreibung in den übrigen Punkten sowie ein geringer Bauaufwand und niedrige Herstellungs- und Montagekosten.
Das Schwungrad bleibt fest mit der Kurbelwelle verschraubt und schwenkt dadurch mit. Zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle wird eine Gelenkwelle eingesetzt.
Dadurch, dass Schwungrad und Kurbelwelle fest verschraubt sind, wird die Gelenkwelle nur in der gleichen Größenordnung wie das Wechselgetriebe belastet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Motor und Getriebe derart zueinander ausgerichtet werden, dass die Kurbelwelle und die Getriebeeingangswelle dann in einer Flucht liegen, wenn eine Exzenterstellung eingestellt ist, die mit einer Verdichtungseinstellung korrespondiert, die wiederum besonders häufig angefahren wird. Aus Motorversuchen ist bekannt, dass z. B. im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) fast die ganze Zeit mit der Maximalverdichtung gefahren werden kann. Liegen Kurbelwelle und Getriebewelle in einer Flucht, so läuft die Gelenkwelle starr um, und es entstehen keine Gleit- oder Wälzbewegungen, es herrscht also vollkommene Reibungsneutralität.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert:
1: Zeigt einen Längsschnitt durch Motor-Getriebeverbund, der letzte Kurbelwellenexzenter ist dargestellt von der Kurbelwelle nur das Ende.
2: Zeigt das Kurbelwellenende, die Gelenkwelle sowie die Getriebeeingangswelle
3: Ist eine Frontansicht eines Getriebes mit letztem Exzenter
4: Zeigt den Ausrückmechanismus
5: Zeigt einen Längsschnitt durch einen Motor ohne Getriebe
6: Zeigt den Querschnitt durch einen Ausrücklagermechanismus.
Das Schwungrad 3 und die Kurbelwelle 1 sind kraftschlüssig mittels Schrauben 7 verbunden. Die Kurbelwelle ist mit Exzentern 2 gelagert, die üblicherweise geteilt ausgeführt werden. Die Gelenkwellenverbindung kann durch verschiedene Maschinenelemente dargestellt werden:

– Kreuzgelenke (Kardangelenke)
– Gleichlaufgelenke (homokinetische Gelenke)
– Tripoidgelenke
– Bogenzahnkupplungen

Da die zu verbindenden Wellen achsparallel sind, muss die Gelenkwelle aus zwei Gelenken bestehen.
Das vordere Gelenk 10 wird über die beiden Lager 8 und 9 statisch bestimmt in der Kurbelwelle gelagert. Das hintere Gelenk 26 wird über die beiden Lager 24 und 25 statisch bestimmt am Getriebe gelagert. Vorteilhaft ist es die Getriebeeingangswelle 23 zu lagern und das hintere Gelnk mit der Getriebeeingaswelle zu verbinden. Die unvermeidbare Längenänderung der Gelenkwelle unter gebeugtem Lauf kann dadurch ermöglicht werden, indem eines der beiden Gelenke axial verschiebbar ausgeführt wird oder in der Zwischenwelle 27 ein Längenausgleich vorgesehen wird.
Die Mitnehmerscheibe 14 wird verschiebbar und drehfest mit dem vorderen Gelenk verbunden, z. B. über eine Keilwellenverbindung. Der Aufbau der Anfahrkupplung kann einer konventionellen Konstruktion entsprechen, Kupplungsträger 12, Druckplatte 13, Membranfeder 16. Die Besonderheit hier ist, dass die Membranfeder zusammen mit der Kurbelwelle auf der Kreisbahn geschwenkt wird. In der vorgeschlagenen Ausführung wird dazu das Ausrücklager 19 mit einem Ausrückkörper 20 verbunden, wobei der Ausrückkörper eine zur Aufnahmefläche des Ausrücklagers exzentrische Innenfläche 20.1 aufweist. Der Ausrückträger 22 weist eine exzentrische Außenfläche 22.1 auf. Dabei muss die Exzentrizität der Kurbelwellenexzenter mit der Exzentrizität an der Ausrücklagerführung übereinstimmen. Der Ausrückkörper 20 muss sich leichtgängig auf dem Ausrücklagerträger verdrehen lassen. Dies kann durch ein weiteres Wälzlager oder durch eine entsprechende Materialpaarung erreicht werden.
Die Verdrehung des Ausrückkörpers wird durch die Membranfeder über das Ausrücklager auf den Ausrückkörper übertragen. Die Schiebemuffe 21 ist hingegen konzentrisch auf dem Ausrücklagerträger gelagert, so dass die Ausrückgabel (nicht dargestellt) konventionell ausgeführt werden kann.
Die Abdichtung am hinteren Exzenter gegenüber dem Block erfolgt durch weiteren Simmering 6. Damit die Simmeringlippe nicht über die Trennfuge des gefüllten Exzenters laufen muss, kann nach Zusammenfügen der Exzenterhälften ein geschlossner Ring 4 aufgeschrumpft werden, womit eine sichere Abdichtung sichergestellt ist.

Claims

Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis, mit: – einer Kurbelwelle (1), die schwenkbar (2) gelagert ist; – einem Schwungrad (3), das an der Kurbelwelle (1) befestigt ist; – einer Verbindungswelle (10, 26, 27, 28), die zwischen der Kurbelwelle (1) und einer Getriebeeingangswelle (23) eines Schaltgetriebes angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungswelle wenigstens eine Gelenkwelle (10, 26, 27, 28) und/oder biegsame Welle aufweist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelenkwelle einen ersten Wellenstumpf (10), der mit der Kurbelwelle (1) verbunden ist, und einen zweiten Wellenstumpf (26) aufweist, der mit der Getriebeeingangswelle (23) verbunden werden kann.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schwungrad (3) zwischen der Kurbelwelle (1) und der Verbindungswelle (10, 26, 27, 28), bevorzugt dem ersten Wellenstumpf (10), angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelenkwelle (10, 26, 27, 28) wenigstens zwei Gelenke (10, 28; 26, 28) aufweist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Gelenken (10, 28; 26, 28) eine Zwischenwelle (27) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kurbelwelle (1) und/oder die Verbindungswelle (10, 26, 27, 28) wenigstens ein Verschiebegelenk aufweist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelenke wenigstens ein Kreuzgelenk (28) und/oder wenigstens ein Gleichlaufgelenk und/oder wenigstens ein Kugelgelenk und/oder wenigstens ein Tripoidgelenk und/oder wenigstens eine Bogenzahnkupplung umfassen.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kurbel welle (1) in einer bestimmten Schwenklage mit der Getriebeeingangswelle (23) fluchtet.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bestimmte Schwenklage einem Verdichtungsverhältnis entspricht, das im Betrieb des Verbrennungsmotors am meisten verwendet wird.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bestimmte Schwenklage dem maximalen Verdichtungsverhältnis entspricht.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit: – einem Verbrennungsmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; – einem Schaltgetriebe, das eine Getriebeeingangswelle (23) aufweist; wobei: – die Verbindungswelle (10, 26, 27, 28) zwischen der Kurbelwelle (1) und der Getriebeeingangswelle (23) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebeeingangswelle (23) durch ein zusätzliches Lager gestützt ist.