DE102009016442A1

DE102009016442A1 - Rädertriebsystem

Info

Publication number: DE102009016442A1
Application number: DE200910016442
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Hofheinz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-04-04
Filing date: 2009-04-04
Publication date: 2010-10-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rädertriebsystem (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Reihenbauweise, mit zumindest zwei mittels eines Zahnrades (12) einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Zahnrädern (14, 16, 18), über welche ein jeweils zugeordnetes Aggregat antreibbar ist, wobei in das Rädertriebsystem (10) lediglich Zahnräder (14, 16, 18) mit zugeordneten Aggregaten und/oder Wellen integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rädertriebsystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Rädertriebsysteme sind hinlänglich bekannt und umfassen zwei Zwischenzahnräder, wovon eines als zentrales Zahnrad in einem verzweigten Hauptlastpfad vorgesehen ist, woraus sich akustische Nachteile und Reibungsverluste ergeben. Des Weiteren sind derartige Rädertriebsysteme übersetzungsbedingt nicht geeignet zur Darstellung eines rotatorischen Ausgleichs von freien Massenkräften 1. Ordnung. Darüber hinaus ist eine Kraftstoffpumpe ebenfalls übersetzungsbedingt nicht zu einer einspritzsynchronen Förderung für eine Mehrzahl an Derivaten an einer Motorenbaureihe geeignet. Zudem ist eine Darstellung eines Dreizylindermotors beziehungsweise eine Anordnung dessen Ausgleichswelle nur ungünstig möglich, weil sie nahe bei einer Kurbelwelle und tief in einem Ölsumpf des Dreizylindermotors panschend liegen müsste. Darüber hinaus ist eine Drehrichtung eines Lancaster-Massenausgleichs für freie Massenkräfte 2. Ordnung ungünstig für einen Ölhaushalt beziehungsweise eine Entlüftung des Motors.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rädertriebsystem der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass ein Aggregate- und Steuertriebskonzept mit reduzierter Teilerzahl und folglich reduzierten Reibungsverlusten ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Rädertriebsystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem Rädertriebsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Reihenbauweise, mit zumindest zwei mittels eines Zahnrades einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Zahnrädern, über welche ein jeweils zugeordnetes Aggregat antreibbar ist, sind in das Rädertriebsystem lediglich Zahnräder mit zugeordneten Aggregaten integriert. Dies birgt den Vorteil, dass keine Zwischenräder vorgesehen sind, die lediglich eine Funktion einer Drehsinnumkehrung und/oder einer Drehzahlübersetzung aufweisen, wodurch Reibungsverluste des Rädertriebsystems reduziert sind. Dies wirkt sich positiv auf einen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Rädertriebsystem aus.
Ist erfindungsgemäß ein Zahnrad für einen Umschlingungstrieb zum Antreiben von zumindest einer Nockenwelle vorgesehen, welches in einer Ebene parallel zu einer Ebene der Zahnräder angeordnet, so ergibt sich daraus der Vorteil, dass dadurch ein Steuertrieb für zumindest eine, zu der Verbrennungskraftmaschine korrespondierende Nockenwelle baulängenneutral erreicht ist. Das heißt also, dass eine Baulänge eines Verbunds aus der Verbrennungskraftmaschine und eines nachgelagerten Getriebes eines Triebstrangs zur Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Rädertrieb nicht vergrößert ist, da lediglich eine Rädertriebsebene zwischengeschaltet ist und der Umschlingungstrieb zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine seitlich der längsmassenkettenrelevanten Bauteile angeordnet ist, wodurch Package-Probleme des Verbunds aus Verbrennungskraftmaschine und Getriebe in einem ohnehin platzkritischen Bereich wie einem Motorraum vermindert werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Zahnrad für den Umschlingungstrieb zwischen der Verbrennungskraftmaschine und den Zahnrädern angeordnet ist.
Dieser Vorteil wird dadurch unterstützt, wenn der Umschlingungstrieb in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als ein Kettentrieb oder ein Riementrieb ausgebildet ist. In diesem Falle kann der Kettentrieb beziehungsweise der Riementrieb in einer Ebene zwischen der Verbrennungskraftmaschine und den Zahnrädern baulängenneutral neben einem Schwungrad angeordnet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Zahnrad für den Umschlingungstrieb mit einer Welle einer Kraftstoffpumpe verbunden, wodurch der Umschlingungstrieb idealer Weise direkt mittels der Welle der Kraftstoffpumpe und damit äußerst verlustfrei angetrieben werden kann, womit eine weitere Absenkung des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine einhergeht. Oder aber eine Rädereinheit an der Kraftstoffpumpe kann in ebenfalls bekannter Weise eigenständig gelagert sein und die Kraftstoffpumpenwelle kann mittels Mitnehmer angekoppelt sein.
Weiterhin ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein in das Rädertriebsystem integriertes Zahnrad mit einer Welle einer Schmierstoffpumpe verbunden ist. Daraus ergibt sich eine besonders kompakte und vorteilhafte Anordnung, die sowohl äußerst bauraumgünstig ist, wodurch sich Package-Probleme vermeiden lassen, als auch ermöglicht diese Anordnung eine Reduzierung der Verluste im Rädertriebsystem, insbesondere dann, wenn das Zahnrad der Welle der Schmierstoffpumpe mit dem Zahnrad der Kurbelwelle und das Zahnrad der Welle der Kraftstoffpumpe mit dem Zahnrad der Welle der Schmierstoffpumpe in Eingriff stehen, wodurch die Aggregate mittels direktem Zahneingriff und damit äußerst verlustfrei antreibbar sind, was dem Kraftstoffverbrauch und damit CO₂-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine zugute kommt.
Vorteilhafter Weise ist die Übersetzung zwischen dem Zahnrad der Kurbelwelle und einem Zahnrad der Welle der Kraftstoffpumpe eins, das heißt die beiden Zahnräder sind gleich groß und zwar vorteilhafter Weise so groß, dass das Zahnrad der Kurbelwelle mit der Kurbelwelle verschraubt und/oder auf die Kurbelwelle aufgepresst ist. Dadurch lässt sich eine Schweißverbindung des Zahnrades der Kurbelwelle mit der Kurbelwelle vermeiden, wodurch sowohl eine Montage als auch eine spätere Demontage, beispielsweise für Reparaturzwecke, vereinfacht ist, was Montagekosten und auch Reparaturkosten gering hält.
Somit ist zunächst ein kombiniertes Aggregate- und Steuertriebskonzept für eine vier- und sechszylindrische Verbrennungskraftmaschine realisiert, die einen Grundtrieb aus lediglich drei Aggregate gebundenen Zahnrädern, nämlich auf der Kurbelwelle, der Schmierstoffpumpe und der Kraftstoffpumpe aufweist, wobei die Zahnräder vorteilhafter Weise exakt die gleiche Größe und damit eine gleiche Zähneanzahl aufweisen. Zudem ist ein kombinierter Steuertrieb für Nockenwellen erreicht, wobei der Antrieb der Nockenwellen mittels einer entsprechenden Übersetzung mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle per Kette oder Riemen erfolgt.
Davon ausgehend sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ein weiteres Zahnrad zum Antreiben einer Ausgleichswelle vor, welches direkt mit dem Zahnrad der Kurbelwelle gekoppelt ist, wobei die Übersetzung zwischen diesen Zahnrädern eins beträgt. Damit ist ausgehend von dem beschriebenen einfachen Grundtrieb eine Realisierung eines Aggregate- und Steuertriebskonzept für eine ein-, zwei- und dreizylindrische Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Reihenbauform ermöglicht, die ebenso die beschriebenen Vorteile der geringen Verluste und der kompakten Bauweise inne hat zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine und zur Minimierung der Package-Probleme im Motorraum. Mittels der Anbindung dieser Ausgleichswelle, die bei einem 1- und beim 2-Zylindermotor vorteilhafter Weise als eine der beiden nötigen Ausgleichswellen für freie Massenkräfte erster Ordnung dient sowie bei einem 3-Zylindermotor vorteilhafter Weise als Taumelmomentenausgleichswelle ausgebildet ist, die gegenläufig mit Kurbelwellendrehzahl rotiert, ist eine Kompensation der freien Massenwirkungen ermöglicht, was einer Laufruhe und damit einem Komfort für Insassen des Kraftwagens mit einer derartigen Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Rädertriebssystem positiv zugute kommt. Eine weitere beim 1- und 2-Zylinder benötigte Ausgleichswellen ist in Verlängerung der Kraftstoffhochdruckpumpenachse dargestellt.
Dieser Aspekt kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch verstärkt werden, dass bei zumindest drei Zahnrädern, vorteilhafter Weise dem Zahnrad der Kraftstoffpumpe, dem Zahnrad der Kurbelwelle und dem Zahnrad der Ausgleichswelle, Unwuchten vorgesehen sind, wodurch bei einer einzylindrischen und bei einer zweizylindrischen Verbrennungskraftmaschine ein Teil der zum Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung notwendigen Gesamtunwucht dargestellt ist.
Ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Lancaster-Massenausgleich vorgesehen, so ist dadurch insbesondere bei einer ein-, zwei- und vierzylindrischen Verbrennungskraftmaschine ein Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung realisiert, was eine Laufruhe und damit den Komfort für die Insassen des Kraftwagens mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Rädertriebsystem weiter steigert. Bei dem erfindungsgemäßen Rädertriebsystem ist es dabei möglich, den Lancaster-Massenausgleich in Verbrennungskraftmaschinenhochrichtung unten außen an Kurbelgehäuseschürzen anzuordnen, oder aber in einem separaten Gehäuse. Da die Drehrichtung bei der aufgezeigten Anordnung sich so ergibt, dass die um die Ausgleichswellen mitrotierenden Luftwalzen außen an den Schürzen eine nach unten weisende Luftströmungsrichtung bewirken, wird ein Rücklauf von Schmierstoff von einem Zylinderkopf in eine Ölwanne eher begünstigt, im Vergleich zu bestehenden Konzepten, die eher einen Rücklaufstau bewirken. Durch die oben beschriebenen vorteilhaften Übersetzungen von eins der Zahnräder der Aggregate beziehungsweise der Wellen kann auf einfachste und damit äußerst kostengünstige Weise ein Massenausgleichsrotationspulser erster Ordnung integriert werden. Selbstverständlich kann aus Achsabstandsgründen ein Ölpumpenzahnrad von dieser Einheitszahngröße abweisen, da es nicht direkt am Massenausgleichssystem beteiligt ist sondern nur als Übertragungsglied zu in einer Übertragungskette folgenden Zahnrädern dient. Dadurch ändert sich zwar eine Ölpumpendrehzahl, was durchaus erwünscht sein kann, die restlichen Übersetzungsverhältnisse sind nicht beeinflusst.
Für ein Funktionieren des Massenausgleichsrotationspulsers erster Ordnung ist es äußerst vorteilhaft, wenn eine Gerade durch den Mittelpunkt des Zahnrads mit einer ersten Unwucht und durch den Mittelpunkt des Zahnrads mit einer zweiten Unwucht mit einer vertikalen Hochachse der Verbrennungskraftmaschine zumindest annähernd denselben Winkel einschließt wie eine Gerade durch den Mittelpunkt des Zahnrads mit der ersten Unwucht und durch den Mittelpunkt des Zahnrads mit einer dritten Unwucht mit der vertikalen Hochachse der Verbrennungskraftmaschine. Schließen diese beschriebenen Geraden zumindest annähernd mit der vertikalen Hochachse der Verbrennungskraftmaschine die gleichen Winkel ein, so gleichen sich Kraftvektoren in Folge der Massenkräfte aus, wodurch eine äußerst hohe Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine erreicht ist.
Ist eine Ausgleichswelle des Lancaster-Massenausgleichs mittels des Zahnrads der Schmierstoffpumpe und eine andere Ausgleichswelle des Lancaster-Massenausgleichs mittels des Zahnrads der Kurbelwelle antreibbar, wobei sich die Ausgleichswellen des Lancaster-Massenausgleichs mit doppelter Motordrehzahl direkt, so ergibt sich daraus der Vorteil, dass auch ein Antrieb des Lancaster-Massenausgleichs reibungsoptimal und damit äußerst verlustfrei ermöglicht ist, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine und damit die CO₂-Emissionen weiter absenken lassen. Auch dadurch sind Zwischenräder, welche keinen Aggregaten zugeordnet sind, und damit unerwünscht und unnötig hohe Reibungsverluste vermieden. Die Schmierstoffpumpe muss nicht unbedingt mit i = 1 übersetzt sein, da sie „nur” Übertragungsglied im Rädertriebsystem ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Zahnrad direkt oder mittels eines separaten Lagers auf seiner jeweilig korrespondierenden Welle gelagert ist. Im zweiten Fall wird die korrespondierende Welle dann mittels eines Mitnehmers angetrieben, wodurch auch das korrespondierende Aggregat angetrieben wird. Bei einer direkten Lagerung ergibt sich der Vorteil, dass dadurch eine Teileanzahl und damit Gesamtkosten für das Rädertriebsystem und damit für die Verbrennungskraftmaschine gering sind, bei einer Lagerung mittels eines separaten Lagers ist eine einfachere Demontage und damit ein unaufwendigeres Austauschen von Schadteilen gerade im Reparaturfall ermöglicht, was Reparaturkosten absenkt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest einem Zahnrad ein Verspannrad zugeordnet, mittels welchem ein Zahnflankenspiel vermeidbar ist. Dies birgt den Vorteil, dass durch die Verspannung des Rädertriebsystems eine Reduzierung eines Geräuschs in Folge eines eliminierten Zahnflankenspiels erreicht ist, was mit einem Komfortzugewinn für die Insassen des Kraftwagens mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Rädertriebsystem einhergeht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnungen zeigen in:
1 eine schematische Draufsicht auf ein Rädertriebsystem mit einem Grundtrieb aus drei Zahnrädern, einem weiteren Zahnrad für eine Ausgleichswelle, einem Lancaster-Massenausgleich und einem Umschlingungstrieb für zwei Nockenwellen,
2 eine Übersicht über verschiedene Ausführungsformen eines Rädertriebsystems für Verbrennungskraftmaschinen mit unterschiedlichen Zylinderanzahlen, wobei jedes Rädertriebsystem den gleichen Grundtrieb gemäß 1 aufweist und
3 eine schematische Ansicht einer Verspannung eines Rädertriebsystems zur Eliminierung von Zahnflankenspielen.
Während die 1 ein Rädertriebsystem für einen Ein- und Zweizylindermotor mit Umschlingungssteuertrieb für zwei Nockenwellen und einem vollständigen Ausgleich von Massenkräften erster und zweiter Ordnung zeigt, bietet die 2 einen Überblick über Rädertriebsysteme für ein- bis sechszylindrische Verbrennungskraftmaschinen, welche allesamt aus dem gleichen Grundtrieb gemäß 1 hervorgehen. Die 2 zeigt des Weiteren eine Möglichkeit auf, ein Zahnflankenspiel bei einem Rädertriebsystem gemäß 1 und 2 zu eliminieren.
Die 1 zeigt ein Rädertriebsystem 10, welches ein auf einer Kurbelwelle befestigtes Zahnrad 12 umfasst. Des Weiteren umfasst das Rädertriebsystem 10 ein Zahnrad 14, welches auf einer Welle einer Schmierstoffpumpe befestigt ist. Zudem umfasst das Rädertriebsystem 10 ein Zahnrad 16, welches auf einer Welle einer Kraftstoffpumpe befestigt ist. Auf dieser Welle der Kraftstoffpumpe zwischen dem Zahnrad 16 und einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine ist ein weiteres Zahnrad 18 befestigt, mittels welchem eine Steuerkette 20 und mittels dieser Steuerkette 20 zwei Nockenwellen 22 und 24 angetrieben werden. Des Weiteren ist bei dem Rädertriebsystem 10 ein auf eine Ausgleichwelle befestigtes Zahnrad 26 vorgesehen, mittels dessen eine Taumelmomentenausgleichswelle angetrieben wird.
Mittels der Taumelmomentenausgleichswelle ist es möglich, Massenkräfte, insbesondere bei ein- und zweizylindrischen Verbrennungskraftmaschinen zu kompensieren. Zu diesem Zwecke weisen die Zahnräder 12, 16 und 26 Unwuchten u₁, u₂ und u₃ auf, wodurch ein Rotationspulser zum Ausgleich von Massenkräften erster Ordnung bei ein- und zweizylindrischen Verbrennungskraftmaschinen realisiert ist. Durch axiales Aufpacken dieser Unwuchten auf die Zahnräder 12, 16 und 26 oder Gestaltung unwuchtiger Zahnradnaben dieser Zahnräder 12, 16 und 26 ist eine starke Verbesserung einer Laufruhe der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine erreicht.
Wenn die Unwuchten u₁ und u₂ nicht symmetrisch angeordnet werden können, ergibt sich trotzdem eine resultierende Ausgleichskraft für die Massenkräfte erster Ordnung exakt in der Mittelebene der Verbrennungskraftmaschine, wenn gilt α₁ = α₂. In diesem Falle muss dann jedoch die dritte Unwucht u₃ auf die Kurbelwelle gepackt werden, phasengleich zur kleineren der beiden Unwuchten u₁ und u₂. Auch kann u₃ auf ein letztes Kurbelwellen-Gegengewicht oder in eine Zweimassenschwungmasse-Nabe gelegt werden. Durch eine leichte Versetzung aus einer Ebene, in der sich u₁ und u₂ befinden, heraus, wird nur eine vernachlässigbare Unsymmetrie in diesem Massenausgleich erzeugt. Die Größen der drei Unwuchten ergeben sich durch Kräfte- und Momentengleichgewichte:
u₁ + u₂ + u₃ = u_Soll; u₁ + u₃ = u₂; u₁xa = u₂xb.
Zum Ausgleich von Massenkräften zweiter Ordnung ist beim Rädertriebsystem 10 ein Lancaster-Massenausgleich 28 vorgesehen, wobei eine Ausgleichwelle direkt vom Zahnrad 14 der Schmierstoffpumpe und die zweite Ausgleichswelle 32 vom Zahnrad 12 der Kurbelwelle nahezu verlustfrei angetrieben werden.
Die Zahnräder 12, 14 und 16 des Rädertriebsystems 10 bilden dabei einen Grundtrieb, von welchem ausgehend ein Rädertriebsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit unterschiedlichen Zylinderzahlen gebildet werden kann zum Ausgleich von Massenkräften erster und/oder zweiter Ordnung, was in 2 dargestellt ist.
Das Rädertriebsystem 40 gemäß Darstellung D in 2 umfasst einen Grundtrieb gemäß 1 aus einem Zahnrad 42, welches auf einer Kurbelwelle befestigt ist, einem Zahnrad 44, welches auf einer Welle einer Schmierstoffpumpe befestigt ist und einem Zahnrad 46, welches auf einer Welle einer Kraftstoffpumpe befestigt ist. In einer Ebene zwischen einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine und den Zahnrädern 42, 44 und 46 ist ein weiteres Zahnrad 48 auf der Welle der Kraftstoffpumpe angeordnet, mittels welchem eine Steuerkette 50 und mit dieser Nockenwellen 52 und 54 der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden.
Das Rädertriebsystem 40 ist dabei vorzugsweise für vier- und sechszylindrische Verbrennungskraftmaschinen einsetzbar, die auch ohne einen speziellen Ausgleich von Massenkräften zweiter Ordnung eine hohe Laufruhe aufweisen.
Ein Rädertriebsystem 60 gemäß Darstellung E geht aus dem Rädertriebsystem 40 und dessen Grundtrieb aus den Zahnrädern 42, 44 und 46 hervor. Das Rädertriebsystem 60 ist dabei um einen Lancaster-Massenausgleich 62 erweitert zum Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung beispielsweise bei einer vierzylindrischen Verbrennungskraftmaschine.
Wieder ausgehend vom Rädertriebsystem 40 gemäß Darstellung D weist ein Rädertriebsystem 70 gemäß Darstellung C nun ein weiteres Zahnrad 72 auf, welches auf einer Ausgleichswelle in Form einer Taumelmomentenausgleichswelle befestigt ist. Das Rädertriebsystem 70 kommt dabei vorzugsweise bei dreizylindrischen Verbrennungskraftmaschinen zum Einsatz, wobei eine Erhöhung der Laufruhe durch das Zahnrad 72 beziehungsweise die Taumelmomentenausgleichswelle erreicht ist.
Auch das Rädertriebsystem 70 weist den Grundtrieb gemäß dem Rädertriebsystem 40 gemäß der Darstellung D aus den Zahnrädern 42, 44 und 46 auf.
Ausgehend vom Rädertriebsystem 70 gemäß Darstellung C ist ein Rädertriebsystem 80 um Umwuchten u₁, u₂ und u₃ erweitert, die an den Zahnrädern 72, 42 und 46 angeordnet sind. Durch diese Unwuchten ist ein Rotationspulser realisiert, der bei ein- und zweizylindrischen Verbrennungskraftmaschinen einen vollständigen Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung ermöglicht, und zwar insbesondere dann, wenn ein Winkel α₁ zwischen einer Geraden 84 und einer Geraden 86 gleich oder nahezu gleich einem Winkel α₂ zwischen einer Geraden 82 und der Geraden 86 ist. Auch das Rädertriebsystem 80 gemäß Darstellung A weist den Grundtrieb aus den Zahnrädern 42, 44 und 46 auf. Das Rädertriebsystem 80 ist vorteilhafter Weise bei ein- und zweizylindrischen Verbrennungskraftmaschinen einsetzbar.
Ausgehend vom Rädertriebsystem 80 gemäß Darstellung A weist ein Rädertriebsystem 90 gemäß Darstellung B zusätzlich einen Lancaster-Massenausgleich 62' auf, welcher einer Kompensation der Massenkräfte zweiter Ordnung dient. Im Rädertriebsystem 90 gemäß Darstellung B vorzugsweise für ein- und zweizylindrische Verbrennungskraftmaschinen ist somit sowohl ein Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung durch den Rotationspulser als auch ein Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung durch den Lancaster-Massenausgleich 62' realisiert für eine optimale Laufruhe der zugeordneten Verbrennungskraftmaschine.
Wie in 2 zu sehen ist, ist ausgehend von dem Grundtrieb des Rädertriebsystems 40 gemäß D ein kombiniertes Aggregate- und Steuertriebskonzept erreicht, mittels welchem mit einfachsten Mitteln für andere Motorkonzepte mit einer unterschiedlichen Zylinderanzahl kritische freie Massenkräfte bauraumschonend und reibleistungsarm eliminierbar sind. Allen Rädertriebsystemen 40, 60, 70, 80 und 90 ist dabei der gleiche Grundtrieb mit den Zahnrädern 42, 44 und 46 gemein, als auch das Zahnrad 48, mittels dessen die Steuerkette 50 und die Nockenwellen 52 und 54 angetrieben werden, was eine bauraumneutrale Realisierung des Steuertriebs ermöglicht und zwar über alle Verbrennungskraftmaschinenvarianten hinweg.
Die 3 zeigt eine Möglichkeit auf, ein Zahnflankenspiel zwischen Zahnrädern in einem Rädertriebsystem gemäß den vorhergehenden Figuren zu eliminieren.
Ausgehend von einem in 2 beschriebenen Grundtrieb 98 aus einem auf einer Kurbelwelle befestigten Zahnrad 100, einem Zahnrad 102, welches auf einer Welle einer Schmierstoffpumpe befestigt ist und einem Zahnrad 104, welches auf einer Welle einer Kraftstoffpumpe befestigt ist, ist den Zahnrädern 102 und 104 je ein Verspannrad 103 beziehungsweise 105 zugeordnet, welche ein Zahnflankenspiel zwischen den lastübertragenden Zahnrädern 102 und 104 eliminieren. Ebenfalls dargestellt ist beim Grundtrieb 98 ein Zahnrad 98, mittels welchem eine nicht dargestellte Steuerkette und nicht dargestellte Nockenwelle einer korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden.
Betrachtet man eine Ebene 120 eines Lancaster-Massenausgleichs mit einem auf einer Ausgleichswelle des Lancaster-Massenausgleichs befestigten Zahnrad 106 und einem auf der anderen Welle des Lancaster-Massenausgleich befestigten Zahnrad 108, so sind auch den Zahnrädern 106 und 108 Verspannräder 107 beziehungsweise 109 zugeordnet, welche ein Zahnflankenspiel zwischen dem Zahnrad 106 und dem Zahnrad 100 beziehungsweise ein Zahnflankenspiel zwischen dem Zahnrad 108 und den Zahnrad 102 eliminieren zur Vermeidung eines Geräuschs und damit zur Steigerung eines Komforts für Insassen eines Kraftwagens mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Rädertriebsystem.
Analoges gilt auch für eine Ebene 130 eines Ausgleichswellentriebs beispielsweise in Form einer erwähnten Taumelmomentenausgleichswelle, auf welcher ein Zahnrad 110 befestigt ist. Auch dem Zahnrad 110 ist ein Verspannrad 111 zugeordnet, welches ein Zahnflankenspiel zwischen dem Zahnrad 110 und dem Zahnrad 102 der Kurbelwelle und damit eine Geräuschemission vermeidet. Wie zu sehen ist, sind die Verspannräder 103, 105, 107, 109 und 111 entweder zwischen einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine und dem korrespondierendem Zahnrad oder auf einer Verbrennungsmaschine abweisenden Stirnseite des zugeordneten Zahnrads anordenbar.

10: Rädertriebsystem
12: Zahnrad
14: Zahnrad
16: Zahnrad
18: Zahnrad
20: Steuerkette
22: Nockenwelle
24: Nockenwelle
26: Zahnrad
28: Lancaster-Massenausgleich
30: Zahnrad
32: Zahnrad
40: Rädertriebsystem
42: Zahnrad
44: Zahnrad
46: Zahnrad
48: Zahnrad
50: Steuerkette
52: Zahnrad
54: Zahnrad
60: Rädertriebsystem
62, 62': Lancaster-Massenausgleich
70: Rädertriebsystem
72: Zahnrad
80: Rädertriebsystem
82: Gerade
84: Gerade
86: Gerade
90: Rädertriebsystem
98: Grundtrieb
99: Zahnrad
100: Zahnrad
102: Zahnrad
103: Verspannrad
104: Zahnrad
105: Verspannrad
106: Zahnrad
107: Verspannrad
108: Zahnrad
109: Verspannrad
110: Zahnrad
111: Verspannrad
120: Ebene
130: Ebene
u₁: Unwucht
u₂: Unwucht
u₃: Unwucht

Claims

Rädertriebsystem (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Reihenbauweise, mit zumindest zwei mittels eines Zahnrades (12) einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Zahnrädern (14, 16, 18), über welche ein jeweils zugeordnetes Aggregat antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Rädertriebsystem (10) lediglich Zahnräder (14, 16, 18) mit zugeordneten Aggregaten und/oder Wellen integriert sind.
Rädertriebsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad (18) für einen Umschlingungstrieb zum Antrieben von zumindest einer Nockenwelle (22, 24) vorgesehen ist, welches in einer Ebene parallel zu einer Ebene der Zahnräder (14, 16, 26) angeordnet ist.
Rädertriebsystem (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungstrieb als ein Kettentrieb oder ein Riementrieb ausgebildet ist.
Rädertriebsystem (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (18) für den Umschlingungstrieb mit einer Welle einer Kraftstoffpumpe verbunden ist.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnrad (16) mit der Welle der Kraftstoffpumpe und ein Zahnrad (14) mit einer Welle einer Schmierstoffpumpe verbunden ist.
Rädertriebsystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (14) der Welle der Schmierstoffpumpe mit dem Zahnrad (12) der Kurbelwelle und das Zahnrad (16) der Welle der Kraftstoffpumpe mit dem Zahnrad (14) der Welle der Schmierstoffpumpe in Eingriff stehen.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (12) der Kurbelwelle mit der Kurbelwelle verschraubt und/oder verschweißt und/oder auf die Kurbelwelle aufgepresst ist.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung zwischen dem Zahnrad (12) der Kurbelwelle und dem Zahnrad (16) der Welle der Kraftstoffpumpe 1 beträgt.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Zahnrad (26) zum Antreiben einer Ausgleichswelle vorgesehen ist, welches direkt mit dem Zahnrad (12) der Kurbelwelle gekoppelt ist, wobei die Übersetzung zwischen diesen Zahnrädern 1 beträgt.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zahnrad (12, 14, 16, 26) direkt oder mittels eines separaten Lagers auf seiner jeweilig korrespondierenden Welle gelagert ist.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest drei Zahnrädern (12, 14, 16, 26) Unwuchten (u₁, u₂, u₃) vorgesehen sind.
Rädertriebsystem (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest drei Unwuchten (u₁, u₂, u₃) bei dem Zahnrad (12) der Kurbelwelle, bei dem Zahnrad (16) der Welle der Kraftstoffpumpe und bei dem Zahnrad (26) zum Antreiben der Ausgleichswelle vorgesehen sind.
Rädertriebsystem (10) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gerade durch den Mittelpunkt des Zahnrads (12) mit einer ersten Unwucht und durch den Mittelpunkt des Zahnrads (16) mit einer zweiten Unwucht mit einer vertikalen Hochachse der Verbrennungskraftmaschine zumindest annähernd denselben Winkel einschließt wie eine Gerade durch den Mittelpunkt des Zahnrads (12) mit der ersten Unwucht und durch den Mittelpunkt des Zahnrads (26) mit einer dritten Unwucht mit der vertikalen Hochachse der Verbrennungskraftmaschine.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lancaster-Massenausgleich (28) vorgesehen ist.
Rädertriebsystem (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgleichswelle des Lancaster-Massenausgleichs mittels des Zahnrads (14) der Schmierstoffpumpe und eine andere Ausgleichwelle des Lancaster-Massenausgleichs mittels des Zahnrads (12) der Kurbelwelle antreibbar ist.
Rädertriebsystem (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (14) der Schmierstoffpumpe bzw. das Zahnrad (12) der Kurbelwelle mit einem jeweilig korrespondierenden Zahnrad (30, 32) der jeweiligen Ausgleichswelle des Lancaster-Massenausgleichs (28) in Eingriff steht.
Rädertriebsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Zahnrad (12, 14, 16, 26, 30, 32) ein Verspannrad zugeordnet ist, mittels welchem ein Zahnflankenspiel vermeidbar ist.