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HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
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Fahrzeuge können einen Zahnriemen oder eine Zahnkette verwenden, um verschiedene Elemente eines internen Verbrennungsmotors anzutreiben.
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Die Schrift
US 4 715 333 A beschreibt zum Beispiel eine Nockenwelle, die eine Ventilsteuerungseinstellung ermöglicht. Das System umfasst einen flexiblen Übertragungsriemen, der in ein Paar entgegengesetzter Riemenscheiben eingreifen kann, oder eine Vielzahl von Kettenrädern sowie eine Spannrolle für den Antrieb sich drehender Teile mit einem einzigen Riemen.
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Ein weiterer Nockenwellenantrieb ist aus der Schrift
DE 693 03 676 T2 bekannt, wobei dort der Antriebsriemen zum Antreiben der Nockenwelle über vier Räder geführt ist, die zwei Umlenkräder umfassen, um den Riemen gegenläufig gekrümmt über das Kurbelwellen-Antriebsrad zu führen. Aus der
DE 196 33 949 A1 ist ebenfalls ein Nockenwellenantrieb bekannt, bei dem der Antriebsriemen über vier Umlenkräder geführt ist, wobei über den Antriebsriemen nicht nur zwei Nockenwellen, sondern auch noch eine Ölpumpe unterhalb der Kurbelwelle angetrieben wird, sodass der Riemen einen insgesamt doppel-V-förmigen Verlauf nimmt. Aus der
DE 103 60 069 A1 ist ein ähnlicher Nockenwellen- und Ölpumpenantrieb bekannt, wobei hier zusätzlich noch eine Spannrolle in der Nähe einer der Nockenwellen vorgesehen ist. Die Schrift
DE 10 2005 016 391 A1 zeigt schließlich einen Nockenwellenantrieb, bei dem anstelle eines Zahnriemens ein reibschlüssig arbeitender Reibriemen verwendet wird.
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Die Erfinder haben verschiedene Probleme bei den oben genannten Systemen erkannt. Insbesondere erhöht die Erhöhung der Anzahl der Kettenräder und/oder Riemenscheiben zur Beibehaltung eines überstumpfen Umschlingungswinkels auch die Größe und das Gewicht des Nockenwellenantriebs.
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Zur Lösung der Probleme des Standes der Technik schlägt die vorliegende Erfindung ein System für einen Motor gemäß Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es besteht also eine Herangehensweise zur Behebung des obigen Problems im Eingreifen des Nockenwellenantriebs und des Kurbelwellenantriebs in verschiedene, entgegengesetzte Seiten eines Bandes, zum Beispiel eines Zahnriemens und/oder einer Zahnkette. So ist es möglich, einen überstumpfen Umschlingungswinkel rund um die Kettenräder, Riemenscheiben und/oder zusätzlichen Elemente zu erhalten, die in das Zahnband eingreifen, und gleichzeitig die Konfiguration und das Paket kompakt zu halten. Dabei greift die Nockenwelle an einer ersten Seite des Zahnbands ein und die Kurbelwelle greift an einer zweiten, entgegengesetzten Seite des Zahnbands ein. Diese Konfiguration ermöglicht die Anordnung der Kurbelwelle an einem zentraleren Ort des Motorantriebssystems, falls gewünscht. Daher kann das Motorantriebssystem kompakter angeordnet werden. Weiter kann durch Nutzung der beiden Seiten des Zahnbands und Anordnung der Kurbelwelle an einem zentraleren Ort ein überstumpfer Umschlingungswinkel rund um die Antriebskettenräder erreicht werden, ohne dass zusätzliche Kettenräder, Riemenscheiben, Umlenkrollen und/oder Spanneinrichtungen einbezogen werden (auch wenn solche zusätzlichen Elemente einbezogen werden können, falls gewünscht).
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Es ist zu beachten, dass verschiedene Bänder verwendet werden können, zum Beispiel eine Zahnkette, ein Zahnriemen oder verschiedene andere Arten elastischer und/oder nicht elastischer flexibler Bänder. Weiter kann das Band mit gezahnten oder nicht gezahnten Riemenscheiben an den verschiedenen Wellen verbunden werden. Weiter noch können zusätzliche Bänder verwendet werden, falls gewünscht.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltplan eines exemplarischen Motorantriebssystems.
- 2 ist ein Schaltplan einer Ausführungsform eines Motorantriebssystems.
- 3 ist ein Schaltplan einer weiteren Ausführungsform eines Motorantriebssystems.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Motorantriebssystem, das einen Nockenwellenantrieb und einen Kurbelwellenantrieb umfasst, die so angeordnet sind, dass ein Zahnband in den Nockenwellenantrieb und den Kurbelwellenantrieb eingreift und die Antriebe in die jeweils entgegengesetzte Richtung dreht. Diese Anordnung ermöglicht das Eingreifen zusätzlicher Hilfsantriebe in das Zahnband bei Beibehaltung eines überstumpfen Umschlingungswinkels rund um jedes Antriebskettenrad der Nockenwelle und der Kurbelwelle. Dieser Motorantrieb ermöglicht aufgrund der daraus resultierenden geometrischen Konfiguration eine kompaktere Bauweise mit einem geringeren Gewicht als herkömmliche Bauweisen. Im offenbarten Motorantriebssystem können verschiedene Hilfsantriebe enthalten sein. Zum Beispiel können eine Ölpumpe und eine Ausgleichswelle vom offenbarten Motorantriebssystem angetrieben werden. Das Motorantriebssystem kann ein kontinuierliches Zahnband nutzen, das einem Serpentinenpfad folgen und auf verschiedene Art in verschiedene Antriebskettenräder eingreifen kann. Zum Beispiel durch Eingreifen in die verschiedenen Seiten des Zahnbands, durch Drehung der Antriebskettenräder in verschiedene Richtungen und durch Anordnung der Antriebskettenräder in verschiedenen Bereichen des Motorantriebssystems. Außerdem kann das Motorantriebssystem verschiedene Riemenscheiben, Umlenkrollen und Spanneinrichtungen umfassen, um weiter einen überstumpfen Umschlingungswinkel sicherzustellen.
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Ein beispielhaftes Motorantriebssystem für einen Reihenmotor ist in 1 dargestellt. Eine Ausführungsform eines Motorantriebssystems für einen V-Motor mit einer oben liegenden Nockenwelle (SOHC) ist in 2 dargestellt, und 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Motorantriebssystems für einen V-Motor mit zwei oben liegenden Nockenwellen (DOHC).
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Unter spezieller Bezugnahme auf 1 umfasst diese ein Schaltplan eines exemplarischen Antriebssystems, das einen Zylinder eines Mehrzylinder-Reihenmotors darstellt.
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Der Verbrennungszylinder 130 eines Mehrzylinder-Motors kann die Verbrennungszylinderwände 132 mit einem darin positionierten Kolben 136 umfassen. Kolben 136 kann mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann mit einem Kurbelwellenkettenrad 194 gekoppelt sein und Kurbelwelle 140 kann auch über ein Zwischengetriebe (nicht gezeigt) mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Weiter kann ein Anlasser (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 140 über eine Schwungscheibe gekoppelt sein, um einen Start des Mehrzylinder-Motors zu ermöglichen. Kurbelwelle 140 kann mit Öl geschmiert werden, das in Ölwanne 192 enthalten ist.
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Der Verbrennungszylinder 130 kann Ansaugluft über den Ansaugkanal 142 erhalten und Verbrennungsabgase über den Auslasskanal 148 ausstoßen. Ansaugkanal 142 und Auslasskanal 148 können selektiv mit dem Verbrennungszylinder 130 über das entsprechende Ansaugventil 152 und Auslassventil 158 kommunizieren. Bei einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 130 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
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In diesem Beispiel kann Ansaugventil 152 und Auslassventil 154 von Nockenwellen 181 bzw. 183 angeregt werden, die hier mit Nockenwellennocken dargestellt sind. Ansaugventil 152 und Auslassventil 154 können weiter von einem oder mehreren Nockenbetätigungssystemen (nicht gezeigt) gesteuert werden, die jeweils eine oder mehrere Nocken umfassen und ein oder mehrere Systeme aus Nockenprofilwechsel (CPS), variabler Nockensteuerung (VCT), variabler Ventilsteuerung (VVT) und/oder variablem Ventilhub (VVL) verwenden, die vom Controller angesteuert werden können, um die Ventilbetätigung zu variieren. Die Position des Ansaugventils 152 und des Auslassventils 154 kann durch Positionssensoren festgestellt werden und Ansaugventil 152 und/oder Auslassventil 154 kann über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden.
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Das Einspritzventil 166 ist direkt mit dem Verbrennungszylinder 130 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff direkt darin proportional zur Impulslänge des Signals FPW einzuspritzen, das vom Controller empfangen wird. Auf diese Weise stellt das Einspritzventil 166 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 130 bekannt ist. Das Einspritzventil kann beispielsweise auf der Seite des Verbrennungszylinders oder im Oberteil des Verbrennungszylinders montiert sein. Kraftstoff kann zum Einspritzventil 166 durch ein Kraftstoffzufuhrsystem (nicht gezeigt) einschließlich eines Kraftstofftanks, einer Kraftstoffpumpe und eines Kraftstoffverteilers geliefert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann Verbrennungszylinder 130 alternativ oder zusätzlich ein Einspritzventil umfassen, das im Ansaugkanal 142 in einer Konfiguration angeordnet ist, die bereitstellt, was als Saugkanaleinspritzung des Kraftstoffs in den Ansaugkanal vor Verbrennungszylinder 130 bekannt ist.
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Das Motorantriebssystem 100, wie in 1 dargestellt, verwendet ein Band 190 zur Synchronisierung der verschiedenen sich drehenden Teile. Band 190 hat eine erste Kontaktseite 127 und eine zweite Kontaktseite 129 gegenüber Seite 127. Band 190 kann außerdem zwei zusätzliche Seitenkanten haben, zum Beispiel zwei Seitenkanten, die die Breite von Band 190 darstellen, das möglicherweise keine Kontaktseite hat. Die Kontaktseiten 127 und 129 können in verschiedene Komponenten des Motorantriebssystems 100 in Flächenkontakt eingreifen, um diese Komponenten wie unten beschreiben anzutreiben, während die Seitenkanten dies nicht können.
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Band 190 kann ein Zahnriemen oder eine Zahnkette sein und kann als einzelnes kontinuierliches Band geformt sein, das einem Serpentinenpfad folgt. Band 190 kann ein Zahnriemen zum Beispiel ein Keilriemen oder ein Keilrippenriemen sein oder Band 190 kann eine Zahnkette sein. Band 190 kann Kettenglieder haben, die mit Stiften miteinander gekoppelt sind, oder Band 190 kann andererseits Kettenelemente mit Löchern haben, die in die Kettenradzähne eingreifen. Alternativ kann Band 190 einen Gummiriemen ohne Löcher haben. Band 190 kann in die Nockenwellen und Kurbelwellen eingreifen und mit ihnen über verschiedene Elemente wie Kettenräder gekoppelt sein. Weiter kann Band 190 in die verschiedenen zusätzlichen Zusatzelemente eingreifen und mit ihnen über Elemente wie Kettenräder gekoppelt sind. Darüber hinaus kann Band 190 in zusätzliche Elemente eingreifen, zum Beispiel Riemenscheiben und/oder Umlenkrollen.
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In einem Beispiel kann 190 in gezahnte Kettenräder eingreifen, wobei die Löcher im Band an den Zähnen des Kettenrads ausgerichtet sind. In einem weiteren Beispiel kann Band 190 ein Element ohne Zähne berühren, zum Beispiel kann eine Fläche des Bandes in Kontakt mit einer Fläche des Elements sein, wobei die Fläche des Elements eine Nut umfassen kann. Band 190 kann das jeweilige Element mit einem Umschlingungswinkel berühren, der für ein oder mehrere Elemente ein überstumpfer Umschlingungswinkel ist. Hier entspricht der Umschlingungswinkel einer Bogenlänge des Kontakts zwischen dem Band 190 und den verschiedenen Kettenrädern, Riemenscheiben usw. und ein überstumpfer Umschlingungswinkel kann 180 Grad oder mehr, aber weniger als 360 Grad sein. Außerdem kann Band 190 in einige Elemente mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als der überstumpfe Umschlingungswinkel ist.
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Nockenwellen 181 und 183 sind mit Band 190 über Nockenwellenkettenräder 185 bzw. 187 gekoppelt dargestellt. Nockenwelle 181 und Nockenwellenkettenrad 185 sind so gekoppelt, dass sie sich zusammen drehen, und ebenso sind Nockenwelle 183 und Nockenwellenkettenrad 187 so gekoppelt, dass sie sich zusammen drehen. Nockenwellenkettenräder 185 und 187 greifen in die erste Kontaktseite 127 von Band 190 ein, wobei die Bogenlänge des Kontakts zwischen Nockenwellenkettenrad 185 und Band 190 sowie die Bogenlänge des Kontakts zwischen Nockenwellenkettenrad 187 und Band 190 einem überstumpfen Umschlingungswinkel A entspricht. Weiter drehen sich Nockenwellen 181 und 183 zusammen mit den entsprechenden Nockenwellenkettenrädern 185 und 187 in eine Richtung R1.
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Nockenwellenkettenräder 185 und 187 sind mit einem Durchmesser dargestellt, der dem doppelten Durchmesser des Kurbelwellenkettenrads 194 entspricht, um die gewünschte Steuerung von Ansaugventil 152 und Auslassventil 154 während des Viertakt-Verbrennungszyklus bereitzustellen. Alternativ können Nockenwellenkettenräder 185 und 187 eine andere Größe haben, falls gewünscht.
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Kurbelwelle 140 wird mit Band 190 über Kurbelwellenkettenrad 194 gekoppelt dargestellt, sodass sich Kurbelwelle 140 und Kurbelwellenkettenrad 194 zusammen drehen. Kurbelwellenkettenrad 194 greift in die zweite Kontaktseite 129 von Band 190 ein, wobei die Bogenlänge des Kontakts zwischen dem Kurbelwellenkettenrad 194 und Band 190 einem überstumpfen Umschlingungswinkel B entspricht. In einem Beispiel können die Umschlingungswinkel A und B im Wesentlichen gleich sein, oder A kann einen größeren oder kleineren Winkel als B haben. Weiter drehen sich Kurbelwelle 140 und das entsprechende Kurbelwellenkettenrad 194 in eine Richtung R2, die Richtung R1 entgegengesetzt ist. Auf diese Weise ist Kurbelwelle 140 so konfiguriert, dass ihre Drehrichtung der von Nockenwellen 181 und 183 entgegengesetzt ist.
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Eine Vielzahl von Zusatzelementen (nicht gezeigt) kann mit Band 190 über eine Vielzahl von Zusatzelementkettenrädern 196 und 197 gekoppelt werden, wobei ein getrenntes Zusatzelement mit jedem Kettenrad gekoppelt ist, zum Beispiel einem ersten Element gekoppelt mit einem ersten Kettenrad und einem zweiten Element gekoppelt mit einem zweiten Kettenrad usw. Die Zusatzelemente können eine(n) oder mehrere Ölpumpen, Ausgleichswellen, Wasserpumpen, Lenkhelfpumpen, Klimaanlagenkompressor, Lüfter und Kraftstoffpumpen enthalten, die als nicht begrenzende Beispiele angegeben werden. Zum Beispiel kann eine Ausgleichswelle in einem Beispiel mit einem ersten Kettenrad 196 gekoppelt sein, wobei eine Kraftstoffpumpe mit Kettenrad 197 gekoppelt ist. In einem weiteren Beispiel kann eine Ausgleichswelle mit einem ersten Kettenrad 196 gekoppelt sein, wobei eine Wasserpumpe mit Kettenrad 197 gekoppelt ist.
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Wie dargestellt, kann eine Vielzahl von Hilfsantriebskettenrädern 196, 197 in Band 190 über eine erste Kontaktseite 127 eingreifen und sich in Richtung R1 drehen. Jedoch ist offensichtlich, dass ein oder mehrere Hilfsantriebskettenräder 196, 197 zusätzlich oder alternativ in die zweite Kontaktseite 129 von Band 190 eingreifen und sich in Richtung R2 drehen können. Weiter kann in einem weiteren Beispiel ein erstes Zusatzelement in die erste Kontaktseite 127 eingreifen und ein zweites Zusatzelement kann in die zweite Kontaktseite 129 eingreifen, was zu einer Drehung des ersten Zusatzelements in Richtung R1 bzw. zu einer Drehung des zweiten Zusatzelements in Richtung R2 führt. Die Vielzahl der Zusatzelementkettenräder 196 und 197 kann in Band 190 mit einem überstumpfen Umschlingungswinkel eingreifen. Als weiteres Beispiel können Elementkettenräder 196 und 197 in Band 190 mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als ein überstumpfer Winkel ist.
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Umlenkrolle 189 ist im Eingriff mit der zweiten Kontaktseite 129 von Band 190 mit einer Drehrichtung R2 dargestellt. Umlenkrolle 189 kann eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad sein. Alternativ kann Umlenkrolle 189 ein Antriebskettenrad sein. Es ist offensichtlich, dass Motorantriebssystem 100 mehr als eine Umlenkrolle 189 umfasst und dass jede Umlenkrolle in Band 190 mit der ersten Kontaktseite 127 und/oder der zweiten Kontaktseite 129 eingreifen kann. Falls Umlenkrolle 189 in Band 190 an der ersten Kontaktseite 127 eingreift, kann Umlenkrolle 189 sich in Richtung R1 drehen. Umlenkrolle 189 kann so positioniert werden, dass der Umschlingungswinkel zwischen Band 190 und einem oder mehreren Nockenwellenkettenrädern 185 und 187, Kurbelwellenkettenrad 194 und der Vielzahl von Zusatzelementkettenrädern 196 und 197 eingestellt wird.
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Spanneinrichtung 198 wird im Eingriff mit Band 190 an der zweiten Kontaktseite 129 dargestellt. Alternativ oder zusätzlich kann Spanneinrichtung 198 in Band 190 an der ersten Kontaktseite 127 eingreifen. Spanneinrichtung 198 kann verschiedene Riemenscheiben, Federn, Hebel und andere Einstellmechanismen einsetzen, um die Spannung von Band 190 aktiv einzustellen, die weiter einen überstumpfen Umschlingungswinkel um jedes Kettenrad, jede Umlenkrolle, jede Riemenscheibe u. Ä. sicherstellen kann. Es ist jedoch auch offensichtlich, dass Motorantriebssystem 100 Kettenräder, Umlenkrollen und Riemenscheiben mit einem geringeren Umschlingungswinkel umfassen kann.
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Die geometrische Konfiguration des Motorantriebssystems 100 umfasst die Anordnung von Nockenwellenkettenrädern 185 und 1 87 sowie Zusatzelementkettenräder 196 und 197 mit kontinuierlichem Band 190. Weiter können Kurbelwellenkettenrad 194 und Umlenkrolle 189 außerhalb des kontinuierlichen Bandes 190 positioniert werden. Es ist jedoch offensichtlich, dass ein oder mehrere Zusatzelementkettenräder 196, 197 außerhalb Band 190 positioniert werden können und/oder Umlenkrolle 189 innerhalb Band 190 positioniert werden kann, falls gewünscht. Kurbelwellenkettenrad 194 kann so konfiguriert werden, dass es sich entlang einer vertikalen Linie befindet, die zwischen Nockenwellenkettenrädern 185 und 187 verläuft. In einem weiteren Beispiel kann Nockenwellenkettenrad 194 so konfiguriert werden, dass es sich entlang einer vertikalen Linie befindet, die zwischen Nockenwellenkettenrad 185 und 187 sowie zwischen Zusatzelementkettenräder 196 und 197 verläuft. Weiter kann Kurbelwellenkettenrad 194 entlang einer horizontalen Linie positioniert werden, die sich zwischen einer horizontalen Linie befindet, die durch die Nockenwellenkettenräder 185 und 187 verläuft, und einer horizontalen Linie, die durch Zusatzelementkettenräder 196 und 197 verläuft. In einem weiteren Beispiel könnte Kurbelwellenkettenrad 194 entlang einer horizontalen Linie angeordnet sein, die sich vertikal unter einer horizontalen Linie befindet, die durch Nockenwellenkettenräder 185 und 187 verläuft. Zusatzelementkettenräder 196 und 197 können entlang einer horizontalen Linie positioniert werden, die sich vertikal unter einer horizontalen Linie befindet, die durch Kurbelwellenkettenrad 194 verläuft. In einem weiteren Beispiel könnte Zusatzelementkettenrad 196 auf einer horizontalen Linie vertikal unter einer horizontalen Linie sein, die durch Kurbelwellenkettenrad 194 verläuft, und Zusatzelementkettenrad 197 könnte auf einer horizontalen Linie sein, die vertikal über einer horizontalen Linie ist, die durch Kurbelwellenkettenrad 194 verläuft. Umlenkrolle 189 ist auf einer vertikalen Linie dargestellt, die ebenfalls durch Kurbelwellenkettenrad 194 verläuft, und Umlenkrolle 189 ist entlang einer horizontalen Linie positioniert, die vertikal unter einer horizontalen Linie ist, die durch Nockenwellenkettenräder 185 und 187 verläuft. Es ist jedoch offensichtlich, dass Umlenkrolle 189 in einer anderen geometrischen Konfiguration angeordnet sein kann. Das Motorantriebssystem 100, wie in 1 dargestellt und oben beschrieben, erlaubt die Positionierung von Kurbelwellenkettenrad 194 in einem zentralen Bereich in Bezug auf Nockenwellenkettenräder 185 und 187 und Zusatzelementkettenräder 196 und 197. Eine solche geometrische Konfiguration ermöglicht eine kompaktere Bauweise, falls gewünscht.
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Wie oben angegeben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylinder-Motors und jeder Zylinder kann in ähnlicher Weise seinen eigenen Satz an Ansaug-/Auslassventilen, Nockenwellen, Kurbelwellen und Zusatzelementen usw. enthalten, die mit dem Motorantriebssystem 100 oder alternativ mit einem anderen Antriebssystem gekoppelt sind.
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2 veranschaulicht ein anderes Motorantriebssystem, das zum Beispiel in einem V-Motor mit einer oben liegenden Nockenwelle implementiert werden kann. Um eine Wiederholung zu vermeiden, zeigt 2 ausgewählte Komponenten eines Motors, der sich vom Layout von Motor 100 unterscheidet, jedoch gilt die Beschreibung in Bezug auf 1 der verschiedenen Details der Bänder, Riemenscheiben für 2 (und 3).
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Ähnlich wie beim vorherigen Beispiel verwendet Motorantriebssystem 200 ein Band 290 für die Synchronisation verschiedener sich drehender Teile. Wie bei Band 190 kann Band 290 ein Zahnriemen oder eine Zahnkette sein und kann als einzelnes kontinuierliches Band geformt sein, das einem Serpentinenpfad folgt. Band 290 hat eine erste Kontaktseite 227 und eine zweite Kontaktseite 229 gegenüber Seite 227. Band 290 kann außerdem zwei zusätzliche Seitenkanten haben, die zum Beispiel keine Kontaktseite sind. Die Kontaktseiten 227 und 229 können in verschiedene Komponenten des Motorantriebssystems 200 mit einem überstumpfen Umschlingungswinkel wie oben beschrieben eingreifen, um diese Komponenten anzutreiben. Außerdem kann Band 290 in einige Elemente mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als der überstumpfe Umschlingungswinkel ist. Beispiele solcher Elemente, die in Band 290 eingreifen können, werden unten näher besprochen.
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Motorantriebssystem 200 kann weiter Nockenwellenkettenräder 286, Kurbelwellenkettenrad 294, Zusatzelementkettenräder 296 und 297, Umlenkrolle 289 und Spanneinrichtung 298, wie gezeigt, enthalten. Als weiteres Beispiel kann Motorantriebssystem 200 ohne Spanneinrichtung 298 konfiguriert sein und weiter kann Motorantriebssystem 200 mehr als eine Umlenkrolle 289 umfassen. Umgekehrt kann Motorantriebssystem 200 ohne Umlenkrolle konfiguriert werden.
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Nockenwellenkettenräder 286 können mit Ventiltrieben 282 gekoppelt werden, sodass sie sich zusammen drehen. Ventiltriebe 282 können an entgegengesetzten Bänken des V-Motors positioniert sein und sind mit Nocken 251 und 253 dargestellt, die Ansaugventile bzw. Auslassventile anregen. Diese Anordnung wird als System mit einer oben liegenden Nockenwelle (SOHC) bezeichnet. Band 290 kann in Nockenwellenkettenräder 286 mit der ersten Kontaktseite 227 eingreifen, die Nockenwellenkettenräder 286 zusammen mit Ventiltrieben 282 in Richtung R1 drehen kann. Band 290 kann Nockenwellenkettenräder 286 berühren, sodass ein überstumpfer Umschlingungswinkel erreicht wird.
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Kurbelwellenkettenrad 294 ist mit Kurbelwelle 240 gekoppelt, sodass sich diese zusammen drehen. Band 290 kann in Kurbelwellenkettenrad 294 mit der zweiten Kontaktseite 229 eingreifen, die Kurbelwellenkettenrad 294 zusammen mit Kurbelwelle 240 in Richtung R2, entgegengesetzt zu Richtung R1, drehen kann. Band 290 kann Kurbelwellenkettenrad 294 berühren, sodass ein überstumpfer Umschlingungswinkel erreicht wird. Auf diese Weise ist Kurbelwelle 240 so konfiguriert, dass ihre Drehrichtung der der Ventiltriebe 282 entgegengesetzt ist.
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Wie bei Motor 100 können Zusatzelementkettenräder 296 und 297 mit verschiedenen Zusatzelementen wie einer Ölpumpe, einer Ausgleichswelle, einer Wasserpumpe, einer Lenkhelfpumpe, einem Klimaanlagenkompressor, einem Lüfter und einer Kraftstoffpumpe gekoppelt sein, die als nicht begrenzende Beispiele angegeben werden. Wie dargestellt, kann eine Vielzahl von Hilfsantriebskettenrädern 296 und 297 in Band 290 über eine erste Kontaktseite 227 eingreifen und sich in Richtung R1 drehen. Jedoch ist offensichtlich, dass ein oder mehrere Hilfsantriebskettenräder 296 und 297 zusätzlich oder alternativ in die zweite Kontaktseite 229 eingreifen und sich in Richtung R2 drehen können. Weiter kann in einem weiteren Beispiel ein erstes Zusatzelement in die erste Kontaktseite 227 eingreifen und ein zweites Zusatzelement kann in die zweite Kontaktseite 229 eingreifen, was zu einer Drehung des ersten Zusatzelements in Richtung R1 bzw. zu einer Drehung des zweiten Zusatzelements in Richtung R2 führt. Die Vielzahl der Zusatzelementkettenräder 296 und 297 kann in Band 290 mit einem überstumpfen Umschlingungswinkel eingreifen. Als weiteres Beispiel können Elementkettenräder 296 und 297 in Band 290 mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als ein überstumpfer Winkel ist.
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Die Konfiguration wie in 2 dargestellt, repräsentiert vier Zylinder eines V-Motors, auch wenn offensichtlich ist, dass Motorantriebssystem 200 zusätzliche Sätze von Nocken enthalten kann, die Ansaug-/Auslassventile anregen, sowie zusätzliche Kolben, die mit der Kurbelwelle gekoppelt sind. Alternativ kann Motorantriebssystem 200 weniger Nockensätze enthalten, die Ansaug-/Auslassventile anregen, und weniger Kolben, die mit der Kurbelwelle gekoppelt sind. Zum Beispiel kann Motor 200 ein V-6-Motor, ein V-8-Motor u. Ä. sein.
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3 veranschaulicht ein anderes Motorantriebssystem, das zum Beispiel in einem V-Motor mit zwei oben liegenden Nockenwellen (DOHC) implementiert werden kann.
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Ähnlich wie beim vorherigen Beispiel verwendet Motorantriebssystem 300 ein Band 390 für die Synchronisation verschiedener sich drehender Teile. Band 390 kann ein Zahnriemen oder eine Zahnkette sein und kann als einzelnes kontinuierliches Band geformt sein, das einem Serpentinenpfad folgt. Band 390 hat eine erste Kontaktseite 327 und eine zweite Kontaktseite 329 gegenüber Seite 327. Band 390 kann außerdem zwei zusätzliche Seitenkanten haben, die zum Beispiel keine Kontaktseite sind. Die Kontaktseiten 327 und 329 können in verschiedene Komponenten des Motorantriebssystems 300 mit einem überstumpfen Umschlingungswinkel wie oben beschrieben eingreifen, um diese Komponenten anzutreiben. Außerdem kann Band 390 in einige Elemente mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als der überstumpfe Umschlingungswinkel ist. Beispiele solcher Elemente, die in Band 390 eingreifen können, werden unten näher besprochen.
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Motorantriebssystem 300 kann weiter Nockenwellenkettenräder 386, Kurbelwellenkettenrad 394, Zusatzelementkettenräder 396 und 397, Umlenkrolle 389 und Spanneinrichtung 398, wie gezeigt, enthalten. Als weiteres Beispiel kann Motorantriebssystem 300 ohne Spanneinrichtung 398 konfiguriert sein und weiter kann Motorantriebssystem 300 mehr als eine Umlenkrolle 389 umfassen. Umgekehrt kann Motorantriebssystem 300 ohne Umlenkrolle konfiguriert werden.
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Nockenwellenkettenräder 386 können mit Ventiltrieben 382 gekoppelt werden, sodass sie sich zusammen drehen. Ventiltriebe 382 können an entgegengesetzten Bänken des V-Motors positioniert sein und sind mit Nocken 351 dargestellt, die z.B. Ansaugventile anregen. Band 390 kann in Nockenwellenkettenrädern 386 mit der ersten Kontaktseite 327 eingreifen, die Nockenwellenkettenräder 386 zusammen mit Ventiltrieben 382 in Richtung R1 drehen kann. Band 390 kann Nockenwellenkettenräder 386 berühren, sodass ein überstumpfer Umschlingungswinkel erreicht wird. In diesem Beispiel sind Nockenwellenkettenräder 386 zusätzlich mit Nockenwellenkettenrädern 380 über Bänder 310 gekoppelt, sodass sich Nockenwellenkettenräder 386 und 380 zusammen drehen. Bänder 310 greifen in Nockenwellenkettenräder 386 ein, sodass Bänder 310 Band 390 nicht stören. Mit anderen Worten, Bänder 310 und Band 390 berühren die Nockenwellenkettenräder 386 an verschiedenen Stellen. Zum Beispiel haben Nockenwellenkettenräder 386 mehr als einen Zahnring, der parallel oder konzentrisch angeordnet ist, um in die Löcher in Band 310 und 390 einzugreifen. Als weiteres Beispiel können Nockenwellenkettenräder 386 mehr als eine Nut haben, die parallel oder konzentrisch angeordnet ist, um Bänder 310 und 390 zu berühren. Weiter kann Nockenwelle 386 parallel oder konzentrisch angeordnete Zähne und Nuten haben, die zum Beispiel in eine Zahnkette und einen Zahnriemen eingreifen können.
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Nockenwellenkettenräder 380 sind mit Ventiltrieben 384 gekoppelt dargestellt, sodass sie sich zusammen drehen. Ventiltriebe 384 können an entgegengesetzten Bänken des V-Motors positioniert sein und sind mit Nocken 353 dargestellt, die z. B. Auslassventile anregen. Ein Ventiltrieb 384 kann zusammen mit Ventiltrieb 382 auf derselben Bank angeordnet sein, sodass jeder Zylinder (nicht gezeigt) ein Ansaugventil umfasst, das von Nocke 351 angeregt wird, und ein Auslassventil, das von Nocke 353 angeregt wird. Diese Anordnung ist als System mit zwei oben liegenden Nocken bekannt und jeder Zylinder kann mehr als ein Ansaugventil und mehr als ein Auslassventil haben.
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Kurbelwellenkettenrad 394 ist mit Kurbelwelle 340 gekoppelt, sodass sich diese zusammen drehen. Band 390 kann in Kurbelwellenkettenrad 394 mit der zweiten Kontaktseite 329 eingreifen, die Kurbelwellenkettenrad 394 zusammen mit Kurbelwelle 340 in Richtung R2, entgegengesetzt zu Richtung R1, drehen kann. Band 390 kann Kurbelwellenkettenrad 394 berühren, sodass ein überstumpfer Umschlingungswinkel erreicht wird. Auf diese Weise ist Kurbelwelle 340 so konfiguriert, dass ihre Drehrichtung der der Ventiltriebe 382 entgegengesetzt ist.
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Zusatzelementkettenräder 396 und 397 können mit verschiedenen Zusatzelementen wie einer Ölpumpe, einer Ausgleichswelle, einer Wasserpumpe, einer Lenkhelfpumpe, einem Klimaanlagenkompressor, einem Lüfter und einer Kraftstoffpumpe gekoppelt sein, die als nicht begrenzende Beispiele angegeben werden. Wie dargestellt, kann eine Vielzahl von Hilfsantriebskettenrädern 396 und 397 in Band 390 über eine erste Kontaktseite 327 eingreifen und sich in Richtung R1 drehen. Jedoch ist offensichtlich, dass ein oder mehrere Hilfsantriebskettenräder 396 und 397 zusätzlich oder alternativ in die zweite Kontaktseite 329 eingreifen und sich in Richtung R2 drehen können. Weiter kann in einem weiteren Beispiel ein erstes Zusatzelement in die erste Kontaktseite 327 eingreifen und ein zweites Zusatzelement kann in die zweite Kontaktseite 329 eingreifen, was zu einer Drehung des ersten Zusatzelements in Richtung R1 bzw. zu einer Drehung des zweiten Zusatzelements in Richtung R2 führt. Die Vielzahl der Zusatzelementkettenräder 396 und 397 kann in Band 390 mit einem überstumpfen Umschlingungswinkel eingreifen. Als weiteres Beispiel können Elementkettenräder 396 und 397 in Band 390 mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als ein überstumpfer Winkel ist.
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Die Konfiguration wie in 3 dargestellt, repräsentiert acht Zylinder eines V-Motors, auch wenn offensichtlich ist, dass Motorantriebssystem 300 zusätzliche Sätze von Nocken enthalten kann, die Ansaug-/Auslassventile anregen, sowie zusätzliche Kolben, die mit der Kurbelwelle gekoppelt sind. Alternativ kann Motorantriebssystem 300 weniger Nockensätze enthalten, die Ansaug-/Auslassventile anregen, und weniger Kolben, die mit der Kurbelwelle gekoppelt sind.
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Es ist zu beachten, dass in Beispiel von 3 das Antriebssystem ein erstes Band umfasst, das eine Kurbelwelle und eine erste und zweite Nockenwelle über entgegengesetzte Seiten des ersten Bands koppelt, während die erste Nockenwelle mit einer dritten Nockenwelle über gemeinsame Seiten eines zweiten Bands gekoppelt ist. Weiter können eine oder beide Seiten des ersten Bands zusätzliche Zusatzelemente antreiben. Zusätzlich ist die zweite Nockenwelle mit einer vierten Nockenwelle über gemeinsame Seiten eines dritten Bandes gekoppelt.
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Es ist offensichtlich, dass die hier offen gelegten Konfigurationen und Routinen Beispielcharakter haben und nicht als einschränkend anzusehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die genannte Technologie bei Motoren vom Typ V-6, I-4, I-6, V-12, Viertakt-Boxermotor und anderen Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder hier offenbarte Eigenschaften.
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Die folgenden Ansprüche weisen besonders auf bestimmte Kombinationen und Subkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon bezeichnen. Diese Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbindung von einem oder mehrerer solcher Elemente umfassen und weder zwei oder mehr solcher Elemente erfordern noch sie ausschließen. Andere Kombinationen und Subkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch die Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Präsentation von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Diese Ansprüche, ob sie breiter, begrenzter, gleich oder unterschiedlich im Umfang gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen sind, werden auch als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
