DE102008036787A1

DE102008036787A1 - Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008036787A1
Application number: DE102008036787A
Authority: DE
Inventors: Volker Cornelius
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Einlassnockenwelle, welche Einlassventile der Brennkraftmaschine betätigt, und einer Auslassnockenwelle, welche Auslassventile der Brennkraftmaschine betätigt, wobei jede Nockenwelle (10, 12) eine Antriebsradanordnung (14, 18) aufweist. Hierbei ist eine der Antriebsanordnungen von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbar. Mindestens eine der Antriebsanordnungen (14, 18) der Nockenwellen (10, 12) ist mit einem Nockenwellenversteller (34) ausgebildet, welcher die zugeordnete Nockenwelle (10, 12) relativ zur Antriebsradanordnung (14, 18) der Nockenwelle (10, 12) verdreht, wobei eine Pumpe (28) mit einem Antriebsrad (32) derart angeordnet ist, dass eine Antriebsradanordnung (14) einer Nockenwelle (10) mit Nockenwellenversteller (34) das Antriebsrad (32) der Vakuumpumpe (28) antreibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer ersten und einer zweiten Nockenwelle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Zylinderkopf und daran angeordneter erster und zweiter Nockenwelle bekannt. Hierbei weisst jede Nockenwelle eine Antriebsradanordnung auf, wobei die eine Antriebsradanordnung von der anderen Antriebsradanordnung antreibbar ist, insbesondere in Form eines Zahnradpaares. Aus solchen Brennkraftmaschinen ist es ebenfalls bekannt mindestens eine der Nockenwellen mit einem Nockenwellenversteller zu versehen, mit dessen Hilfe die zugeordnete Nockenwelle relativ zu dem jeweiligen Antriebsrad begrenzt verdrehbar ist.
Darüber hinaus sind Brennkraftmaschinen mit Zylinderköpfen bekannt geworden, an deren einer Stirnseite zwei axial hintereinander liegende und koaxial zueinander angeordnete Pumpen vorgesehen sind. Diese werden dabei in der Regel von einer der Nockenwellen angetrieben, die Pumpen können dabei beispielsweise als je eine Kraftstoffpumpe und eine Unterdruckpumpe ausgebildet sein.
Eine axiale Anordnung zweier Hydropumpen ist grundsätzlich aus der DE 199 52 167 A1 bekannt.
In bestimmten Einbausituationen solcher Brennkraftmaschinen in z. B. Kraftfahrzeuge kann es aufgrund der hintereinander liegenden, koaxialen Anordnung der beiden Pumpen im Bereich einer Stirnwand eines Zylinderkopfes zu problematischen Bauraumverhältnissen kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der o. g Art hinsichtlich Bauraumbedarf und Funktionalität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Dazu ist es bei einer Brennkraftmaschine der oben genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, das eine mit einem Antriebsrad versehene Pumpe angeordnet ist, wobei die eine Antriebsrandanordnung, welche die mit dem Nockenwellenversteller versehene Nockenwelle antreibt auch das Antriebsrad dieser Pumpe antreibt. Dieses hat den Vorteil, dass durch die zusätzliche Antriebsradstufe zwischen der Antriebsradanordnung und dem Antriebsrad der Pumpe Freiheiten bezüglich der Bauraumausnutzung an der Stirnseite des Zylinderkopfes bezüglich der dort angeordneten. Pumpe geschaffen sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Nockenwellenversteller der einen Nockenwelle zugeordnet ist und die Antriebsradanordnung dieser einen Nockenwelle ein erstes Antriebszahnrad aufweist, welches in kämmenden Eingriff mit einem zweiten Antriebszahnrad der zweiten Antriebsradanordnung der zweiten Nockenwelle steht und der ersten Antriebsradordnung koaxial und beabstandet zum ersten Antriebszahnrad ein drittes Antriebszahnrad zugeordnet ist, welches in Eingriff mit dem Antriebsrad der Pumpe steht.
Dieses hat den Vorteil, dass durch die in Längsrichtung der Mittelachse der ersten Nockenwelle gesehen, beiden axial aufeinander folgenden Abtriebsstufen eine seitlich versetzte Anordnung der Pumpe relativ zum Nockenwellenversteller möglich ist, welches die notwendige Bauraumlänge reduziert.
Zur weiteren, optimalen Ausnutzung des Bauraumes ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass in dem Abstand zwischen dem ersten Antriebszahnrad und dem dritten Antriebszahnrad der Nockenwellenversteller angeordnet ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt ein Übersetzungsverhältnis von der Antriebsradanordnung der Nockenwelle mit Nockenwellenversteller zum Antriebsrad der Pumpe 1:1,5 bis 1:1,8, insbesondere 1:1,62, wobei sich diese Übersetzungsverhältnisse als besonders vorteilhaft für eine als Vakuumpumpe ausgebildete Pumpe herausgestellt haben.
In weiterer bevorzugter Ausführungsform ist diese Vakuumpumpe als Flügelzellenpumpe, insbesondere als Einflügelpumpe ausgebildet, welches eine besonders optimale Bauraumausnutzung gewährleistet.
Einen besonders geringen Bauraumbedarf erzielt man dadurch, dass die Vakuumpumpe und der Nockenwellenversteller in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sind.
Die Erfindung wird beispielhaft im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsradanordnung eines Ventiltriebes für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in Schnittansicht,
2 in perspektivischer Ansicht,
3 in Seitenansicht ohne Gehäusedeckel und
4 in teilweise geschnittener Seitenansicht.
Die 1 bis 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf 22 und daran angeordneter erster Nockenwelle 10 und zweiter Nockenwelle 12. Der ersten Nockenwelle 10 ist eine erste Antriebsradanordnung 14 mit einem ersten Antriebszahnrad 16 und der zweiten Nockenwelle 12 ist eine zweite Antriebsradanordnung 18 mit einem zweiten Antriebszahnrad 20 zugeordnet. Die Antriebszahnräder 16, 20 kämmen miteinander und eines von diesen wird direkt oder indirekt von einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben.
An einem getriebeseitigen Ende 24 des Zylinderkopfes 22 ist ein Gehäuse 26 vorgesehen, in welchem eine als Vakuumpumpe ausgebildete Pumpe 28 angeordnet ist. Die erste Antriebsradanordnung 14 der ersten Nockenwelle 10 ragt in dieses Gehäuse 26 hinein und weist das erste Antriebszahnrad 16 – 1 – auf und koaxial und beabstandet dazu ein innerhalb des Gehäuses 26 liegendes drittes Antriebszahnrad 30 – 3 –, welches mit einem Antriebsrad 32 der Pumpe 28 kämmt.
Auf diese Weise treibt die erste Antriebsradanordnung 14 die Pumpe 28 an. Diese ist als Einflügler ausgebildet, wie mit Bezugszeichen 44 in 4 dargestellt.
Wie insbesondere aus 2 und 4 ersichtlich, ist in dem Abstand zwischen dem ersten Antriebszahnrad 16 und dem dritten Antriebszahnrad 30 der ersten Antriebsradanordnung 14 der Nockenwellenversteller 34 angeordnet. Die Betätigung des Nockenwellenverstellers 34 wird über ein pulsweitenmoduliert (PWM) angesteuertes elektrohydraulisches Ventil 40 eingeleitet. Die Ölbeaufschlagung des Nockenwellenverstellers 34 erfolgt über einen Außendurchmesser, wie mit Bezugszeichen 42 in 4 gekennzeichnet.
3 veranschaulicht die beiden an der Getriebeseite 24 des Zylinderkopfes 22 in dem Gehäuse 26 angeordneten Komponenten bzw. Bereiche Nockenwellenversteller 34, gekennzeichnet durch gestrichelte Linie 36, und Pumpe 28, gekennzeichnet durch gestrichelte Linie 38.
Wie aus 2 ersichtlich, weist das Gehäuse 26 eine Öffnung 46 zur Ölversorgung der Pumpe 28, eine Druckentlastung 48 für den Nockenwellenversteller 34 und eine Öffnung 50 zur Ölversorgung des Nockenwellenverstellers 34 auf.
Die Phasenverstellung der ersten Nockenwelle 10 relativ zu der zweiten Nockenwelle 12 durch den Nockenwellenversteller 34 erfolgt im Koppeltrieb zwischen den Nockenwellen 10, 12. Daher ist der Nockenwellenversteller 34 am getriebeseitigen Ende 24 des Zylinderkopfes 22 angeordnet. Um an dieser Stelle den geringen vorhandenen Bauraum zu nutzen, sind der Nockenwellenversteller 34 und die Pumpe 28 als ein gemeinsames Bauteil in dem integral ausgebildeten Gehäuse 26 zusammengefasst. Weiterhin sind Nockenwellenpositionsgeber (nicht dargestellt) ebenfalls in dem Gehäuse integriert worden.
Aus der Zusammenschau der 1 und 2 ist die kompakte Anordnung insgesamt erkennbar. In einer ersten quer zu den Nockenwellen 10, 12 liegenden Ebene sind die mit den Zahnrädern 16 und 20 versehenen Antriebsradanordnungen 14 und 18 vorgesehen, wobei die axiale Erstreckung der Nockenwelle 12 mit der zweiten Antriebsradanordnung 18 mit dem geteilt ausgeführten, zweiten Antriebszahnrad 20 endet. Die erste Nockenwelle 10 mit dem ersten Antriebszahnrad 16 ist jedoch axial weitergeführt, und weist in einer zweiten, parallel zur ersten liegenden Querebene den Nockenwellenversteller 34 auf, in dessen weiterer Fortsetzung, in einer dritten parallel zu den ersten beiden Ebenen liegenden Ebene, das dritte Antriebszahnrad 30 liegt, welches in das Zahnrad 32 der Pumpe 28 eingreift.
2 zeigt den Blick auf das stirnseitig an den Zylinderkopf 22 montierte Modul, bestehend aus dem Gehäuse 26, mit der integral ausgebildeten Pumpe 28, dem integral ausgebildeten Nockenwellenversteller 34 und dem integral ausgebildeten elektrohydraulischen Ventil 40, wobei rechtsliegend im Bereich des Nockenwellenverstellers 34 erkennbar ist, dass innenliegend in dem ersten Antriebszahnrad 16 eine Vielzahnmitnahme angeordnet ist, auf welche die erste Nockenwelle 10 zur Mitnahme aufgesteckt ist. Das erste Antriebszahnrad 16 wiederum ist durch Zwischenschaltung einer nicht gezeigten Lagerbuchse mittels Presssitz auf der ersten Nockenwelle 10 abgestützt.
Die gezeigte, erfindungsgemäße Anordnung findet insbesondere Anwendung bei Dieselbrennkraftmaschinen, wobei der Nockenwellenversteller 34 zur Optimierung des Gaswechsels eingesetzt wird und die als Vakuumpumpe ausgebildete Pumpe 28 der Unterdruckversorgung von pneumatischen Stellern an der Brennkraftmaschine bzw. einem Bremskraftverstärker dient.
Die von den Nockenwellen 10 und 12 betätigten Gaswechselventile der Hubkolben-Brennkraftmaschine können der jeweiligen Nockenwelle sortenrein zugeordnet sein, d. h. die jeweilige Nockenwelle betätigt nur dem Einlass- oder nur dem Auslass dienende Gaswechselventile, jedoch ist auch eine gemischte Anordnung möglich. Diese wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn der durch die Gaswechselventile gebildete Ventilstern in Bezug auf die Längserstreckung der Nockenwelle gedreht ausgeführt ist. Hierbei sind der jeweiligen Nockenwelle 10 oder 12 sowohl dem Einlass- als auch dem Auslass dienende Gaswechselventile zugeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19952167 A1 [0004]

Claims

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (22) und daran angeordneter erster und zweiter Nockenwelle (10, 12) zum Antrieb von Gaswechselventilen, wobei jede Nockenwelle (10, 12) eine Antriebsradanordnung (14, 18) aufweist und eine der Antriebsradanordnungen (14, 18) von der anderen Antriebsradanordnung (18, 14) antreibbar ist, und wobei mindestens eine der Nockenwellen (10, 12) mit einem Nockenwellenversteller (34) versehen ist, mit dessen Hilfe die zugeordnete Nockenwelle (10, 12) relativ zur Antriebsradanordnung (14, 18) verdrehbar ist, gekennzeichnet durch die Anordnung einer mit einem Antriebsrad (32) versehenen Pumpe (28), wobei die eine Antriebsradanordnung (14, 18) welche die mit dem Nockenwellenversteller (34) versehene Nockenwelle (10, 12) antreibt, das Antriebsrad (32) der Pumpe (28) antreibt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenwellenversteller (34) der ersten Nockenwelle (10) zugeordnet ist und die Antriebsradanordnung (14) dieser ersten Nockenwelle (10) ein erstes Antriebszahnrad (16) aufweist, welches in kämmenden Eingriff mit einem zweiten Antriebszahnrad (20) der zweiten Antriebsradanordnung (18) steht und der ersten Antriebsradanordnung (14) koaxial und beabstandet zum ersten Antriebszahnrad (16) ein drittes Antriebszahnrad (30) zugeordnet ist, welches im Eingriff mit dem Antriebsrad (32) der Pumpe (28) steht.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abstand zwischen dem ersten Antriebszahnrad (16) und dem dritten Antriebszahnrad (30) der Nockenwellenversteller (34) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antriebsradanordnung (14 und 18) in einer ersten quer zur Längserstreckung der Nockenwellen (10 und 12) liegenden Ebene angeordnet sind, der Nockenwellenversteller (34) in einer beabstandet dazu liegenden zweiten Querebene und das Antriebsrad (32) der Pumpe (28) sowie deren Antrieb in einer beabstandet dazu liegenden dritten Querebene angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Querebene zwischen der ersten und der dritten Querebene liegend angeordnet ist.